Scenariusz zajęć realizowanych zgodnie z metodologią STEM w oparciu o zasoby Zintegrowanej Platformy Edukacyjnej, opracowany w ramach rządowego programu wspierania organów prowadzących szkoły i placówki w rozwijaniu umiejętności cyfrowych dzieci i młodzieży na lata 2025‑2029 – „Cyfrowy Uczeń” (Dz.U.2025.1254)

Imię i nazwisko autora: Roman Frąckowiak

Przedmiot wiodący:

• informatyka

Filary metodologii STEM realizowane w ramach zajęć:

(S) przedmioty przyrodnicze

• fizyka

(T) technologie

• informatyka

(E) inżynieria

(M) matematyka

Etap edukacyjny:

III etap - szkoła ponadpodstawowa

• liceum ogólnokształcące

• technikum

• szkoła branżowa

Pracownia STEM wspierana przez scenariusz:

• P3: Pracownia przyrodnicza

Czas potrzebny na realizację zajęć:

• 90 minut (2 godziny lekcyjne)

Sugerowany sposób organizacji czasu:

• zajęcia realizowane w całości w sposób ciągły

Krótki opis zajęć

Zajęcia mają na celu rozwijanie umiejętności wykorzystania arkusza kalkulacyjnego jako narzędzia do gromadzenia, porządkowania i analizowania danych pochodzących z eksperymentu z użyciem czujnika temperatury w pracowni STEM. Uczniowie, pracując metodami badawczymi i praktycznymi, dokonują pomiarów, wprowadzają dane do arkusza oraz tworzą wykresy ilustrujące zmiany temperatury w czasie. Lekcja integruje treści z informatyki, fizyki, chemii i matematyki, kładąc nacisk na samodzielne konstruowanie wiedzy, interpretację wyników oraz krytyczne podejście do jakości danych pomiarowych. Lekcja łączy fizykę (pomiar temperatury), matematykę (analiza danych), technologię (komputery, czujniki) i inżynierię (planowanie i projektowanie pomiarów) — jest typowo interdyscyplinarna i zgodna z ideą pracowni STEM.

Tytuły i odnośniki do e‑materiałów z ZPE, na podstawie których przygotowane są zajęcia

• Arkusz kalkulacyjnyPLW7NriJsArkusz kalkulacyjny

• Podstawowe operacje w arkuszu kalkulacyjnym

• Formuły logiczne w arkuszu kalkulacyjnym

• Arduino -termometr

• Badanie przewodnictwa cieplnego wybranych cieczy

Cel ogólny zajęć:

Celem zajęć jest rozwijanie umiejętności uczniów w zakresie wykorzystania arkusza kalkulacyjnego do gromadzenia, porządkowania, analizy i interpretacji danych pomiarowych uzyskanych podczas eksperymentu z użyciem czujnika temperatury, a także kształtowanie kompetencji badawczych, interdyscyplinarnego myślenia oraz krytycznej oceny jakości danych w środowisku STEM. Celem eksperymentu jest zbadanie wpływu otwierania okien na zmianę temperatury powietrza w klasie oraz analiza zmian temperatury w czasie i w różnych miejscach sali.

Cele operacyjne w sferze kognitywnej zgodnie ze zrewidowaną taksonomią Blooma

Z zakresu pamiętania informacji
(przywoływanie istotnych informacji)

• Wymienia etapy zbierania danych: pomiar, zapis, porządkowanie. 

• Wskazuje jednostkę temperatury (°C) i zapisuje ją poprawnie.

Z zakresu rozumienia informacji
(wyjaśnienie istotnych informacji)

• Wyjaśnia, dlaczego arkusz kalkulacyjny jest przydatny do zbierania i analizy danych (np. łatwość wprowadzania, porządkowania, sortowania, rysowania wykresów). 

• Wyjaśnia, dlaczego pomiar wielokrotny i rejestracja w tabeli zwiększa wiarygodność danych.

Z zakresu zastosowania informacji 

(rozwiązywanie problemów o zamkniętej strukturze, o jednoznacznym rozwiązaniu)

• Wykonuje serię pomiarów temperatury, wprowadza dane do arkusza, sortuje/ porządkuje dane, oblicza średnią/minimum/maksimum, rysuje prosty wykres.

Z zakresu analizowania, oceniania i tworzenia informacji 
(rozwiązywanie problemów o otwartej strukturze, tworzenie własnych rozwiązań zadanych problemów, ocena dotycząca wartości idei lub materiałów).

• Proponuje własny eksperyment pomiarowy (np. porównanie temperatury w różnych częściach pracowni, w zależności od warunków), planuje zbiór danych, przeprowadza pomiary, wprowadza dane, analizuje je i wyciąga wnioski; ocenia wiarygodność pomiarów, proponuje modyfikacje metody lub warunków, aby zwiększyć wiarygodność; tworzy w arkuszu kalkulacyjnym estetyczną i czytelną tabelę oraz wykres.

Sposób realizacji zaplanowanych celów przez nauczyciela

Nauczyciel prowadzi krótkie wprowadzenie, na temat wykorzystania arkusza kalkulacyjnego jak narzędzia do zbierania danych. Następnie wyjaśnia podstawy elektroniki i działania czujnika temperatury, zadając uczniom pytania naprowadzające. Pokazuje działanie przykładowego układu Arduino z czujnikiem i omawia kod źródłowy, aby uczniowie zrozumieli zależność między połączeniami a programem. 

Uczniowie przygotowują odpowiednią tabelę w arkuszu kalkulacyjnym, budują przyrząd do pomiarów temperatury, piszą odpowiedni kod w dowolnym języku programowania.

W części praktycznej uczniowie pracują w grupach, montują układ i wspólnie zbierają dane z pomiarów. Każdy uczeń następnie samodzielnie uzupełnia tabelę, dokonuje analizy i tworzy wykres.  W trakcie pracy uczniowie eksperymentują z parametrami programu i czujników, obserwując ich wpływ na działanie układu, co wspiera myślenie analityczne.

W razie problemów uczniowie pracują w małych grupach, ustalają przyczyny błędów i konsultują rozwiązania. Zajęcia kończą się wspólną dyskusją, podczas której omawiane są wyniki, najważniejsze wnioski, co pozwala osiągnąć wszystkie cele lekcji.

Realizowane punkty podstawy programowej kształcenia ogólnego dla danego przedmiotu

Przygotowanie nauczyciela

Co zrobić, aby zajęcia były dostępne dla wszystkich uczniów?

• Sprawdzić, że klasa (nauczyciel + uczniowie) ma dostęp do ZPE — konta przydzielone przez szkołę. 

• Wybrać i przygotować konkretne e‑materiały z ZPE, które będą wykorzystywane podczas lekcji.

• Przygotować komputer/laptop/tablet dla uczniów lub zestawy komputerowe w pracowni STEM.

•  Zapewnić arkusz kalkulacyjny — uczniowie mogą użyć np. darmowego arkusza (Excel, LibreOffice Calc, Google Sheets — w zależności od wyposażenia szkoły).

• Przygotować czujnik temperatury (lub zestaw czujników) dostępny w pracowni STEM — sprawdzić, że sprzęt działa, ma wymagane kalibracje, kable, zasilanie itp.

• Przygotować kontekst eksperymentu/fazy pomiarowej — np. pomiar temperatury w różnych punktach klasy/pracowni lub przy różnych warunkach (np. blisko okna, z dala od okna, w słońcu, w cieniu). Ustalić scenariusz pomiarów.

•  Zaplanować podział klas na grupy (np. 3–4 osobowe), aby każdy mógł aktywnie uczestniczyć

• Przygotować kartę z instrukcjami BHP i zasadami bezpiecznej pracy sprzętem (np. czujnikiem, przewodami, komputerem).

Przygotowanie uczniów

• Zalogować się do ZPE i np. zapoznać się z ogólną strukturą platformy — jak szukać materiałów, jak korzystać z e‑materiałów. Na przykład skorzystać z poradnika

• Jeśli znają już arkusze kalkulacyjne — przygotować prosty pusty arkusz z kolumnami „czas/punkt pomiarowy”, „temperatura (°C)”, „lokalizacja / uwagi”.

• Wziąć na lekcję zeszyt i przybory do notowania obserwacji, ewentualnie telefon/tablet (jeśli czujnik wymaga aplikacji).

Kluczowe zasady bezpieczeństwa podczas zajęć

Bezpieczeństwo pracy przy komputerze

Uczniowie dbają o prawidłową postawę, robią krótkie przerwy i trzymają porządek w kablach. 

Bezpieczeństwo pracy z elektroniką
Zawsze odłączają zasilanie przed zmianą połączeń, stosują rezystory i sprawdzają schemat przed uruchomieniem. Dbają o to, by nie dotykać niepotrzebnie metalowych elementów w działającym układzie.

Cyberbezpieczeństwo
Korzystają wyłącznie z oficjalnych źródeł oprogramowania, nie otwierają podejrzanych linków i nie udostępniają haseł. Unikają przypadkowych pendrive’ów i zabezpieczają swoje konto w chmurze.

Praca zespołowa
W grupach jasno ustalają role, komunikują zmiany w układzie i wspólnie analizują błędy. Nauczyciel pilnuje równomiernego udziału obu osób.

Bezpieczeństwo korzystania z oprogramowania
Uruchamiają tylko kod z zaufanych źródeł i regularnie tworzą kopie zapasowe projektu. Nie kasują plików bez potrzeby i w razie problemów proszą o pomoc.

Porządek na stanowisku
Utrzymują porządek, odkładają elementy do pudełek i nie jedzą przy stanowisku. Przed zakończeniem lekcji sprawdzają, czy nic nie zostało podłączone lub rozsypane.

Bezpieczeństwo psychiczne
Nauczyciel buduje atmosferę akceptacji, podkreśla że błędy są częścią nauki i zachęca do zadawania pytań. 

Faza wprowadzająca

Faza realizacyjna

Faza podsumowująca

Propozycja działań dla uczniów, które mają na celu integrację i utrwalenie zdobytej wiedzy

• Zadanie domowe: każda grupa może rozszerzyć eksperyment — np. przeprowadzić pomiary temperatury przez kilka dni / o różnych porach — a następnie zebrać dane, stworzyć wykres i raport w ZPE (użyć kreatora).

Propozycja ewaluacji lekcji i stopnia realizacji zaplanowanych celów edukacyjnych

Ankieta 

• Co było łatwe? 

• Co sprawiło trudność? 

• Co byście zmienili? 

• Czy arkusz kalkulacyjny przydał się wam? 

• Czy chcielibyście używać go w innych przedmiotach / projektach?

Szczegółowy wykaz elementów e‑materiałów z ZPE wykorzystanych do opracowania scenariusza

Inne niezbędne środki i pomoce dydaktyczne

• Drukarka 3D;

• Zestaw długopisów 3D do prototypowania;

• Programowalne zestawy do nauki programowania;

• Programowalne kontrolery wraz z zestawem czujników.

Źródła literaturowe

• Schemat połączeń

Program do pomiarów (czujnik + dioda RGB)

Funkcja diody RGB (przykład):

• 🔴 czerwony – temperatura wysoka (np. >22°C)

• 🟢 zielony – temperatura umiarkowana (20–22°C)

• 🔵 niebieski – temperatura niska (<20°C)

Zakres programu (Scratch / Python / C/C++):

Program powinien:

1. Odczytywać temperaturę z  czujnika.

2. Wyświetlać wartość temperatury (np. na ekranie komputera lub monitorze portu szeregowego).

3. Zmieniać kolor diody RGB w  zależności od temperatury.

4. Zapisywać dane do pliku .csv.

Przykładowa logika programu:

• odczytaj temperaturę

• jeśli temperatura > 22:

• ustaw diodę na czerwono

• jeśli temperatura 20–22:

• ustaw diodę na zielono

• jeśli temperatura < 20:

• ustaw diodę na niebiesko

• wyświetl temperaturę

• odczekaj 60 sekund

Przykładowy kod programu w Pythonie

Założenia

• czujnik: DHT22

• biblioteka: Adafruit_DHT

• dioda RGB podłączona do GPIO

Instalacja bibliotek (jednorazowo)

pip install Adafruit_DHT

Kod w Pythonie

import Adafruit_DHT

import RPi.GPIO as GPIO

import time

import csv

from datetime import datetime

# Konfiguracja

SENSOR = Adafruit_DHT.DHT22

PIN_SENSOR = 4

RED = 17

GREEN = 27

BLUE = 22

GPIO.setmode(GPIO.BCM)

GPIO.setup([RED, GREEN, BLUE], GPIO.OUT)

def set_color(r, g, b):

    GPIO.output(RED, r)

    GPIO.output(GREEN, g)

    GPIO.output(BLUE, b)

with open("temperatura.csv", "a", newline="") as file:

    writer = csv.writer(file)

    writer.writerow(["Czas", "Temperatura"])

    try:

        while True:

            humidity, temperature = Adafruit_DHT.read_retry(SENSOR, PIN_SENSOR)

            if temperature is not None:

                print(f"Temperatura: {temperature:.1f} °C")

                if temperature > 22:

                    set_color(1, 0, 0)   # czerwony

                elif temperature >= 20:

                    set_color(0, 1, 0)   # zielony

                else:

                    set_color(0, 0, 1)   # niebieski

                writer.writerow([datetime.now(), temperature])

                file.flush()

            time.sleep(60)

    except KeyboardInterrupt:

GPIO.cleanup()

Przykładowy kod programuw Arduino C++

Połączenia (przykład)

• DHT → pin 2

• RGB:

• R → 9

• G → 10

• B → 11

Biblioteka

DHT sensor library (Arduino IDE → Library Manager)

Kod Arduino

#include "DHT.h"

#define DHTPIN 2

#define DHTTYPE DHT22

#define RED 9

#define GREEN 10

#define BLUE 11

DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);

void setup() {

  Serial.begin(9600);

  dht.begin();

  pinMode(RED, OUTPUT);

  pinMode(GREEN, OUTPUT);

  pinMode(BLUE, OUTPUT);

}

void setColor(int r, int g, int b) {

  digitalWrite(RED, r);

  digitalWrite(GREEN, g);

  digitalWrite(BLUE, b);

}

void loop() {

  float temp = dht.readTemperature();

  if (isnan(temp)) {

    Serial.println("Błąd odczytu czujnika!");

    return;

  }

  Serial.print("Temperatura: ");

  Serial.print(temp);

  Serial.println(" °C");

  if (temp > 22) {

    setColor(HIGH, LOW, LOW);   // czerwony

  }

  else if (temp >= 20) {

    setColor(LOW, HIGH, LOW);   // zielony

  }

  else {

    setColor(LOW, LOW, HIGH);   // niebieski

  }

  delay(60000); // 1 minuta

}

Przykładowa lista kroków w Scratchu

Wymagania

• Scratch 3.0

• micro:bit lub Arduino z rozszerzeniem

• czujnik temperatury

• dioda RGB

Logika programu w Scratchu (bloki)

1. Po kliknięciu zielonej flagi

• ustaw zmienną czas
= 0

• powtarzaj w nieskończoność:

2. Odczyt temperatury

ustaw
[temperatura] na (odczyt czujnika temperatury)

3. Warunki

•  jeżeli temperatura
> 22

• ustaw diodę RGB na czerwony

• w przeciwnym razie jeżeli temperatura ≥ 20

• ustaw diodę RGB na zielony

• w przeciwnym razie

• ustaw diodę RGB na niebieski

4. Zapis danych

dodaj do listy:

czas ,
temperatura

5. Czas

• czekaj 60
sekund

• zwiększ czas o 1

Dane w Scratchu

• lista → eksport do pliku .csv

• plik otwierany w Excelu / LibreOffice / Google Sheets

• wykres: temperatura = f(czasu