Globalna rewolucja w nauczaniu przedmiotów technicznych. Jak płytka BBC micro:bit odmienia edukację STEM

Globalna rewolucja w nauczaniu przedmiotów technicznych. Jak płytka BBC micro:bit odmienia edukację STEM

W dzisiejszych czasach nawet sześcioletnie dzieci są uczone podstaw elektroniki i programowania w szkołach na całym świecie. Jak to możliwe? Inicjatywy tego typu są efektem nowych, strategicznych porozumień pomiędzy globalnymi producentami i dostawcami, a narodowymi instytucjami edukacyjnymi i rządami poszczególnych państw.

Instytucje odpowiadające za edukację na całym świecie od dawna priorytetyzowały tradycyjne sposoby edukacji oparte o naukę przedmiotów w szkołach. Działo się tak, pomimo licznych publikacji w mediach oraz filmów i książek science-fiction przewidujących przyszłość, w której roboty przejmują prace ludzi. Przez minione dekady świat dosyć powolnie reagował na zmiany w zestawach umiejętności potrzebnych pracodawcom w realiach nowej, cyfrowej ekonomii. Ale to wszystko zaczyna się zmieniać.

By wspierać nowy, cyfrowy rynek pracy i nowoczesną ekonomię, niektóre rządy oraz władze, odpowiadające za system edukacji, rozpoczęły współpracę z partnerami z przemysłu elektronicznego, której celem jest wprowadzenie bardziej praktycznych i przekrojowych metod nauczania. Obecnie z powodzeniem wdrażają już nowe programy nauczania w ramach takich dziedzin jak: nauka, technologie, inżynieria i matematyka (STEM – Science, Technology, Engineering, Mathematics).

Farnell to jedna z firm, która wiedzie prym w tych działaniach, nawiązując nowe, strategiczne porozumienia celem tworzenia interaktywnych i zabawnych dla uczniów środowisk nauczania. W ten sposób zarówno pozwala rozwijać dzieciom zrozumienie elektroniki już w młodym wieku, jak również buduje dla nich ścieżki prowadzące do całego szeregu różnych karier, opartych o inżynierię i technologie. Obranie za cel redukcji różnic pomiędzy umiejętnościami cyfrowymi poszczególnych uczniów i uczennic poprzez nauczanie myślenia logicznego i obliczeniowego w szkołach jest niezwykle ważne, szczególnie jeśli weźmie się pod uwagę międzynarodowe prognozy na przyszłość. Mówią one, że 65 procent dzieci, które zaczynają obecnie szkoły podstawowe, będzie konkurować o prace w zawodach, jakie obecnie jeszcze nie istnieją.

BBC micro:bit – mała płytka z wielkim potencjałem

Można uczciwie powiedzieć, że wprowadzenie i popularyzacja płytki BBC micro:bit w ostatnich latach zapoczątkowało globalny ruch, który obecnie zaczyna transformować sposób nauczania technologii w szkołach. Jako producent i dystrybutor płytek micro:bit, Farnell nawiązał nowe porozumienia z fundacją Micro:bit Educational Foundation, rządami i sprzedawcami, by prowadzić pionierskie, ekscytujące inicjatywy z zakresu nauczania przedmiotów STEM na całym świecie.

Płytka micro:bit dowiodła swojej użyteczności jako preferowane narzędzie do napędzania omawianej rewolucji w zakresie nauczania. Stało się to dzięki łatwości użycia (niskiemu progowi wejścia), uniwersalności, adaptowalności i możliwości zaprogramowania płytki w klasie szkolnej, a później użycie modułu micro:bit, także w realnym świecie. Możliwości płytki są nieograniczone, tak jak i wyobraźnia uczniów korzystających z niej. Dzieci bardzo szybko zabierają się do podłączania czujników i innych akcesoriów, za pomocą których mogą wchodzić w interakcje otoczeniem w sposób, jaki staje się coraz bardziej powszechny za sprawą globalnego rozwoju Internetu Rzeczy (IoT – Internet of Things).

Omawiana płytka sprawdziła się nie tylko jako odpowiednia dla dzieci dopiero zaczynających swoją edukację, ale i dla starszych uczniów. Micro:bit wspiera proste programowanie liniowe, przydatne przede wszystkim na początkowym etapie nauki. Niemniej pozwala również na zastosowania w eksperymentach naukowych lub jako narzędzie do projektowania tak złożonych systemów, jak inteligentne miasta, co ma znaczenie w edukacji zaawansowanej. Płytka micro:bit została opisana jako „z niskim progiem i bez sufitu” – właśnie z powyższych powodów. Oznacza to, że jej zastosowanie nie jest ograniczone ani przez funkcje, jakie obejmuje, ani przez poziom posiadanych umiejętności użytkownika. Jest wręcz przeciwnie – ponieważ uczniowie mogą z niej korzystać niezależnie od wieku, micro:bit umożliwia rozwijanie prawdziwych, potrzebnych zestawów umiejętności, powstających poprzez samodzielne zaangażowanie w proces projektowania, w sposób, który odpowiada umiejętnościom i wiedzy poszczególnych osób. To dzięki temu możliwe jest uzyskanie efektów pedagogicznych, jakich po prostu nie da się osiągnąć z użyciem innych narzędzi edukacyjnych.

Zmienianie całego świata

Od 2016 roku Farnell dostarczył ponad 2,5 miliona płytek micro:bit na całym świecie, z czego ponad 50% zostało sprzedanych na potrzeby programów edukacyjnych. W ostatnim czasie Norwegia zaczęła wdrażać swój program edukacyjny „super:bit”, w ramach którego Farnell dostarczył do 2400 szkół ponadpodstawowych kompleksowe zestawy, zawierające m.in. płytki micro:bit, roboty oraz różnorodne komponenty elektroniczne i nieelektroniczne. Omawiany program jest wynikiem współpracy pomiędzy narodowymi centrami naukowymi, organizacją Teach Kids Code i narodowym nadawcą radiowo-telewizyjnym NRK. Zachęca uczniów do rozwijania szeregu projektów, w tym np. zastosowania czujników w sterowaniu sygnalizacją świetlną na potrzeby zarządzania ruchem ulicznym.

W podobny sposób ponad 20 tysięcy płytek micro:bit trafiło do szkół w Holandii, w których nawet 8-letnie dzieci uczą się pisania kodu programów. Płytki micro:bit pomagają uczniom w wymyślaniu rozwiązań dla problemów z otaczającego ich świata, nie powodując przy tym trudności oraz budując pewność siebie w zakresie umiejętności, które będą miały kluczowe znacznie w ich przyszłych karierach. Przeprowadzony w Holandii program obejmował zaangażowanie lokalnych władz, bibliotek i szkół. Poprzez organizację lekcji i warsztatów pomógł rozwinąć umiejętności dzieci, które miały niski poziom wiedzy z zakresu IT. Zachęcił je i ich rodziny do zaangażowania się w technologie i zaznajomienie się z ogólną koncepcją myślenia obliczeniowego, a więc zrozumienia jak działają nowoczesne maszyny.

W Kanadzie, w rejonie szkolnym obejmującym blisko 32 tysiące uczniów ze szkół podstawowych i gimnazjalnych, zastosowano płytki micro:bit by stworzyć programy nauczania przedmiotów STEM, czego celem było rozwinięcie zdolności myślenia krytycznego i rozwiązywania problemów poprzez użycie technologii. Płytki micro:bit łączą cyfrowy świat ze światem fizycznym, pomagając uczniom rozwijać umiejętności myślenia obliczeniowego, odnoszące się do ich własnego otoczenia. Uczniowie mogą samodzielnie odtwarzać aplikacje elektroniczne, z którymi się spotykają na co dzień – np. budując czujniki temperatury, używane w inteligentnych domach. Aktualnie w ramach kanadyjskiego programu wykorzystywane jest około 2000 płytek micro:bit i planuje się zwiększenie tej liczby w przyszłości.

W Singapurze zorganizowano program DMP (Digital Maker Programme), który ma na celu zachęcić do tworzenia innowacji w elektronice i wykształcić nowe pokolenie osób, dla których umiejętności cyfrowe będą naturalne, i którzy będą umieli wykorzystywać technologie do rozwiązywania rzeczywistych problemów. Poprzez użycie płytek micro:bit, dzięki którym wprowadzono nauczanie programowania w szkołach i różnych społecznościach, prowadzone w angażujący i zabawny sposób, udało się dotrzeć do ponad 50 tysięcy uczniów i uczennic w wieku od 6 do 18 lat. Poznali oni korzyści płynące z zastosowania technologii do komunikacji z fizycznymi obiektami oraz do zarządzania przedmiotami z ich własnego otoczenia. Program DMP objął nie tylko uczniów, ale i nauczycieli oraz szerszą publiczność – na jego potrzeby użyto 100 tysięcy płytek micro:bit, które pomogły zwiększyć umiejętności cyfrowe i dotyczące korzystania z różnych mediów.

Materiały i wsparcie

Oczywiście samo dostarczenie odpowiednich narzędzi nie gwarantuje sukcesów i wszystkie programy edukacyjne z zakresu przedmiotów naukowych, technicznych, inżynierskich i matematycznych wymagają odpowiednio wysokiego poziomu wsparcia, tak dla uczniów, jak i nauczycieli. Sposób realizacji tego wsparcia różni się pomiędzy programami, ale wysokiej jakości szkolenia są kluczowe, tak samo jak pełne zaangażowanie ze strony wszystkich szkół i nauczycieli, biorących udział w inicjatywach.

By zapewnić wsparcie, organizacja Micro:bit Educational Foundation przygotowała bardzo bogate materiały, na które składają się m.in. plany lekcji i różne pomoce naukowe. Wśród nich dostępne są samouczki ułatwiające pracę z oprogramowaniem Microsoft MakeCode Editor, omawiające korzystanie z sieci z użyciem płytek micro:bit, idee prowadzenia obliczeń za pomocą urządzeń elektronicznych, sposoby zastosowania zestawów micro:bit w szkołach podstawowych oraz omówienie, jak działania związane z dostarczanymi płytkami można powiązać z obecnymi programami nauczania. Podobnie Instytut IET (Institution of Engineering and Technology) wspiera wykorzystanie płytek micro:bit w projektach i w trakcie lekcji poświęconych technologii, prowadząc działania w ramach swojej marki IET Faraday.

Nowy sposób nauczania… wspólne uczenie się

Do zapewnienia sukcesu zastosowania płytek micro:bit w szkołach na całym świecie, konieczne jest by nauczyciele rozumieli technologię i czuli się komfortowo korzystając z niej. Jednym z głównych elementów wsparcia wszelkich programów nauczania przedmiotów STEM, opartych o zastosowanie konkretnych produktów, jest szkolenie nauczycieli i umożliwianie im odkrywania korzyści, jakie płyną z długotrwałego stosowania płytek micro:bit.

Często bywa tak, że nauczyciele są zainteresowani nowoczesnymi technologiami, ale potrzebują wsparcia w zrozumieniu korzyści płynących z technologii i wskazówek, w jaki sposób można uzupełnić stosowane przez nich programy nauczania o dodatkowe elementy. W jednej z holenderskich szkół świadczone wsparcie przyjęło formę jednodniowego szkolenia, po którym nauczyciele nieposiadający wcześniejszych umiejętności z zakresu programowania mogli już śmiało prowadzić zajęcia z płytką micro:bit w klasach. Efekty szkolenia były tak imponujące, że w ciągu dwóch lat zostało ono przeprowadzone na ponad 2 tysiącach nauczycieli.

W innej ze szkół, tym razem kanadyjskiej, sprawienie by nauczyciele czuli się pewni siebie było postrzegane nie tylko jako niezbędne, ale też stanowiło wyzwanie. Niektórzy nauczyciele mieli wątpliwości, czy płytka micro:bit pozwoli wytworzyć w młodych uczniach odpowiedni zestaw umiejętności, potrzebny do realizacji projektów naukowych w dalszych etapach edukacji. Innym, trudność sprawiało wbudowanie zajęć z programowania i myślenia obliczeniowego do dotychczasowych programów nauczania. Jednakże w krótkim czasie bardzo niski próg wiedzy, potrzebny do rozpoczęcia prac ich uspokoił, tak samo jak uświadomienie sobie, że płytka micro:bit jest na tyle elastyczna i uniwersalna, że pozwala uczniom na tworzenie unikalnych rozwiązań, mających praktyczne zastosowania niezależnie od wieku dzieci.

W Singapurze ponad 800 nauczycieli zostało przeszkolonych przez trzy grupy ekspertów. W rezultacie udało się wzbudzić tak silne zaangażowanie, że nawet nauczyciele przedmiotów nietechnicznych, takich jak plastyka, geografia, matematyka i literatura, czy choćby wychowanie fizyczne byli w stanie opracować wysoce innowacyjne plany zajęć, oparte na wykorzystaniu płytek micro:bit.

Umożliwianie rewolucji

Jest całkiem jasne, że rewolucja w nauczaniu przedmiotów naukowych, technicznych, inżynierskich i matematycznych nabiera rozpędu, a płytka micro:bit odgrywa niezwykle ważną rolę w tym międzynarodowym trendzie. Przełamuje wszelkie bariery kulturalne i edukacyjne w szkołach. Tak nauczyciele, jak i uczniowie zdobywają umiejętności, które będą im potrzebne by świetnie sobie radzić w cyfrowej przyszłości, która będzie zdominowana przez Internet Rzeczy i zbliżone technologie. Inicjatywy edukacyjne z zakresu przedmiotów STEM stanowią podstawę tej przyszłości, a płytka micro:bit jest elementem, który to wszystko umożliwia.

Tom Darkin
Head of Education, Farnell

Artykuł ukazał się w
Marzec 2020
Zobacz też
Elektronika Praktyczna Plus lipiec - grudzień 2012

Elektronika Praktyczna Plus

Monograficzne wydania specjalne

Elektronik lipiec 2020

Elektronik

Magazyn elektroniki profesjonalnej

Raspberry Pi 2015

Raspberry Pi

Wykorzystaj wszystkie możliwości wyjątkowego minikomputera

Świat Radio lipiec 2020

Świat Radio

Magazyn użytkowników eteru

APA - Automatyka Podzespoły Aplikacje lipiec 2020

APA - Automatyka Podzespoły Aplikacje

Technika i rynek systemów automatyki

Elektronika Praktyczna lipiec 2020

Elektronika Praktyczna

Międzynarodowy magazyn elektroników konstruktorów

Praktyczny Kurs Elektroniki 2018

Praktyczny Kurs Elektroniki

24 pasjonujące projekty elektroniczne

Elektronika dla Wszystkich lipiec 2020

Elektronika dla Wszystkich

Interesująca elektronika dla pasjonatów