Лидия Петрова не се притеснява да чуе въпроса: “Това за какво ще ни е нужно в живота?” от учениците си. Всъщност шестокласниците ѝ задават подобен въпрос все по-рядко, защото тя умее да им показва приложението на наученото. Г-жа Петрова е учител от пет години, но е силно мотивирана в работата си и вярва, че децата учат най-лесно чрез практика. Преподавателката работи в Основно училище „Васил Априлов”, град Русе, където открива съмишленик в лицето на своя колега Денислав Джуров, с когото си сътрудничат в планирането и реализирането на практически STEM дейности. Лидия Петрова е на мнение е, че българското училище се нуждае от млади учители, които да интегрират успешно информационните технологии в обучението. 

Идеята за проекта “LEGO ферма в екстремни условия” възниква след покана за участие в междуучилищно градско състезание. Условията са две - да се включат LEGO дейности и да има екологична насоченост. Шестокласниците, които редовно конструират с LEGO и работят с роботи, не се затрудняват се впуснат в надпреварата заедно с г-жа Петрова и г-н Джуров. 

Креативният екип от учители планира интердисциплинарен STEM проект, в който интегрират математика, компютърно моделиране, информационни технологии, география, технологии и предприемачество и английски език. 

КАК ДА ПРИЛОЖИМ? 

Но какво е общото между град Русе, роботите, градушките и бразилското кафе? Прочетете следната статия, посветена на добрата STEM практика на г-жа Петрова и г-н Джуров, за да разберете отговора на този въпрос! 

Знаете ли, че в Русе все по-често падат градушки, които унищожават насажденията на земеделците? За да покажат глобалния аспект на проблема с градушките, учителите запознават учениците с историята на Бразилия и особеностите на климата, една от които е тревожната тенденция за нарастването на мощни и внезапни градушки.

Учителите разказват на шестокласниците, че Бразилия е световен лидер по производството и износ на кафе. Преподавателското дуо мотивира децата да помислят за проблема с унищожаването на кафеените растения от градушките и за възможните решения на проблема, а учениците се впускат в истинска биоинженерна мисия.

Стъпка 1. Подготовка и запознаване с проблема 

Практиката започва с въвеждащ час, в който учениците се запознават с целите на проекта. Преподавателите представят темите, свързани с климатичните дисонанси,  влиянието на човешката дейност върху природата и защитата на растенията. 

Всеки ученик получава работен лист, пълен комплект LEGO Education SPIKE Prime и инструкции за сглобяване на робота. Шестокласниците се групират в четири отбора, като водещ принцип са интересите и уменията на всяко дете.  Учителите от своя страна насочват младите екоинженери да се разпределят така, че във всеки отбор да има лидер, ученици с добре развита креативност и друго водещо математическо мислене.

Следва работа по казус, който въвежда учениците в една проблемна ситуация, вдъхновена от принципите на проблемно-базирано обучение. Шестокласниците влизат в ролята на биоинженери, които разработват устойчива ферма за кафе с помощта на LEGO и роботи. Дейността започва с развиване на четивната грамотност на учениците - те четат текст, който ги запознава с историята Бразилия, нейните географски особености и с предизвикателствата пред земеделците, отглеждащи кафе. 

Стъпка 2. Решението - конструиране и програмиране на роботи

В следващите часове всеки отбор конструира и програмира четири различни робота. Учениците работят в екип, разпределят роли и отговорности, сглобяват и програмират истински роботи, които взаимодействат с околната среда чрез сензори и автоматизация. В изследователската си и инженерна дейност, шестокласниците използват работен лист, който ги насочва. 

Отборите анализират климатичните дисонанси и влиянието на климата върху земеделието. Младите биоинженери откриват, че решението на проблема с непредвидимите и разрушителни градушки са роботи, които да покриват кафеените плантации автоматично при поява на първите сигнали за градушка. Децата използват LEGO Education SPIKE Prime роботи за измерване на осветеност и влажност на почвата. 

Учениците създават две “роботизирани коли“, които реагират на предпоставка за градушка, например рязко намаляване на осветеността през деня. При рязко затъмняване колите се активират и автоматично покриват LEGO плантацията със защитна мрежа, която се разгъва постепенно от робот.

Друг робот извършва мониторинг на влажността на почвата. При ниска влажност и суха почва се активира автоматична поливна система. По този начин учениците осъзнават колко е важно водата да се използва разумно само при нужда и как този процес може да бъде автоматизиран с помощта на роботи. 

Учениците създават и робот, който автоматично управлява компостер. Учениците планират органичните отпадъци от фермата като изсъхнали листа, кафеени черешки и остатъци от растенията, да се компостират, за да произвеждат еко тор. Тук ролята на робота е да поддържа еко процесите във фермата и автоматично да разпределя получената еко тор в почвата около кафеените растения.

С помощта на роботите се симулира реална ферма и защитата на растенията в нея. Учениците програмират движенията, настройват сензорите, анализират данните и оптимизират алгоритмите, а учителите са в ролята на техни ментори, които ги напътстват в процеса. 

Стъпка 3. Допълнителни дейности

В последния час учениците развихрят своята креативност и изработват тематичен постер, който представя проекта им - проблема, решенията и постигнатите резултати. Паралелно, в клуба по приложни изкуства учениците създават и LEGO макет на кафеената плантация в Бразилия. При конструирането децата използват математическите и инженерните си умения, както и умело работят в екип. 

Стъпка 4. “Под светлината на прожекторите” 

Учениците презентират роботите, постерите и макетите си по време на междуучилищно състезание, организирано от друго русенско училище. На събитието присъстват ученици, учители и представители на община Русе. Не е изненада, че проектът печели награда на публиката за най-креативна идея, а по време на демонстрацията учениците имат най-многобройната публика. Учениците показват на публиката как селското стопанство и роботиката могат да вървят ръка за ръка, за подкрепят земеделците в борбата с неблагоприятния климат.

Шестокласниците представят проекта си и в училището си пред училищната общност. Презентацията им пробужда интерес към роботите и темата за влиянието на климата в различни сфери от нашия живот у по-малките ученици. Всички тези изяви помагат на шестокласниците да подобряват презентационните си умения и да придобият увереност в себе си.  

ЗАЩО ДА ОПИТАМЕ?

Подобрени умения и постигнати резултати

Практиката “LEGO ферма в екстремни условия” развива следните умения у учениците на г-жа Петрова: 

• Математическа грамотност - работата с LEGO и конструирането на макети изисква извършване на измервания и изчисления; 
• Дигитална грамотност - при програмирането на роботите учениците анализират данни, създават програми и прилагат алгоритмично мислене;
• Четивната грамотност - учениците се запознават с исторически и географски факти за Бразилия. Също така те търсят решение на поставен казус за осигуряване на устойчиво отглеждане на кафе при условия на непредвидими градушки чрез проектиране на ферма и използване на роботи; 
• Сътрудничество - учениците работят в екипи по петима; 
• Креативност - децата изготвят макети и плакат; 
• Презентационни умения - представят изработените продукти по време на междуучилищен конкурс и в училище; 
• Екологична осъзнатост - участието в проекта значително повишава екологичното самосъзнание на шестокласниците и формира като граждански отговорни личности.

Лидия Петрова е убедена, че учениците се мотивират най-силно чрез практическо обучение. Затова тя насърчава децата да търсят реални решения за противодействие на климатичните и природни предизвикателства. Г-жа Петрова и г-н Джуров оценяват постигнатите знания и умения на учениците си чрез критериалната карта, която разработват и представят още в началото на проекта. 

Това, което изненадва най-много преподавателите, е проявената от учениците креативност при дизайна на роботите и макетите. Изненадва ги и успешната работа в екип, разпределението на задачите и отговорностите в отделните екипи. 

Какво казват експертите

Експертите в областта на STEM образованието разглеждат роботиката и LEGO не просто като играчки, а като мощни инструменти за развиване на когнитивни и социални умения в прогимназиален етап (5-7. клас). Ето какви са предимствата според образователни специалисти: 

• Използвайки роботи ние превръщаме абстрактното в конкретно като даваме възможност на учениците да видят и пипнат сложни научни концепции; 
• Изграждаме “инженерно мислене“ и прилагаме принципа за учене чрез “проба и грешка”;
• Развиваме и меките умения на децата, например комуникационни умения и работа в екип; 
• Чрез роботите ние осъществяваме плавен преход към професионално програмиране - визуалните блокове (базирани на Scratch) по-късно лесно се трансформират в езици като Python;
• С подобни дейности ние подготвяме учениците за професиите на бъдещето в сферата на инженерството, изкуствения интелект и софтуерната разработка.

Нови знания и умения

В края на проекта “LEGO ферма в екстремни условия” шестокласниците на г-жа Петрова осъзнават какво са всъщност климатични дисонанси в природата, развиват умения за програмиране, автоматизация, измерване и анализ на данни. Не на последно място децата подобряват презентационните си умения и тези за работа в екип.

Практиката повишава критичното мислене, инженерните умения и креативността на децата. Те придобиват нови знания в областта на технологиите, природните науки и изкуството като междувременно успяват да намерят решение на реален проблем чрез сътрудничество и иновации.

Отборната работа насърчава всяко дете да се включи, водено от своите силни страни и интереси. Някои се фокусират върху програмирането и техническата част, други върху анализа на данни, креативната изработка на постера и макета, а трети - координират проекта и разпределят задачите.

Може би най-важният извод, до който учениците достигат е, че използването на роботи в селското стопанство позволява по-устойчиво управление на ресурсите и намалява негативните ефекти от климатичните промени. Чрез интегрирането на роботи за защита от градушки, мониторинг на напояването и производство на еко тор, проектът демонстрира как технологиите могат да направят земеделието по-ефективно, устойчиво и екологично отговорно.

Как да надградим или адаптираме

Практиката е гъвкава и има възможност за адаптиране спрямо различни възрастови групи. За по-малки ученици (4-5. клас) задачите могат да се опростят, като се използват повече инструкции и по-малко роботи, както и по-лесни алгоритми с акцент върху наблюдение на природни явления и по-лесни измервания. За по-големи ученици (7-8. клас) проектът може да включва по-сложни програми, повече сензори и автоматизация, както и анализ на климатични данни с математически модели. 

Практиката може да се надгради като се добавят повече роботи с различни функции (например робот, свързан със система за защита от вредители по растенията). Възможно е в интердисциплинарния STEM проект да се добавят и други учебни дисциплини като икономика, предприемачество и бизнес, устойчиво земеделие чрез анализ на разходи и ефективност на фермата. Надграждането може да стане и чрез дигитализация - свързване на роботите с онлайн платформи за мониторинг и анализ на данни в реално време.

“LEGO ферма в екстремни условия“ не е еднократна инициатива - учениците на г-жа Петрова редовно конструират с LEGO, програмират роботи и участват в екоклубове и STEM инициативи. Най-ценното, което тя смята, че шестокласниците са научили чрез участието си в проекта е, че човек може да влияе положително върху средата около себе си - а защо не и с помощта на един робот!Ако проявявате интерес към темата за интегриране на LEGO в обучението, прочетете как четвъртокласници създават бази на Луната в следната статия, качена на нашия сайт.