Bez lutowania – budujemy układy elektroniczne oparte na Arduino
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)
Informacje ogólne
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:
P2: Konstruowanie i programowanie robotów
Czas potrzebny na realizację zajęć:
135 minut (3 godziny lekcyjne)
Sugerowany sposób organizacji czasu:
zajęcia realizowane w całości w sposób ciągły
Krótki opis zajęć
Zajęcia wprowadzają uczniów w podstawy elektroniki oraz praktyczne wykorzystanie płytki stykowej do montażu prostych układów bez konieczności lutowania. Uczestnicy poznają działanie diody LED, diody RGB, czujnika temperatury oraz fotorezystora, a następnie zbudują układ oparty na platformie Arduino. Dane z czujników będą prezentowane na wyświetlaczu. W pierwszej części wykonają symulację układu w Tinkercad, po czym przygotują program w środowisku Arduino IDE, które wykorzystuje język C/C++.
Tytuły i odnośniki do e‑materiałów z ZPE, w oparciu o które przygotowane są zajęcia
Cele lekcji oraz realizowane punkty podstawy programowej
Cel ogólny zajęć:
Celem zajęć jest wprowadzenie uczniów w podstawy elektroniki oraz rozwijanie umiejętności projektowania, symulowania i montażu prostych układów elektronicznych z wykorzystaniem płytki stykowej i platformie Arduino, a także programowania w języku C/C++ w celu odczytu danych z czujników i prezentowania ich na wyświetlaczu.
Cele operacyjne w sferze kognitywnej zgodnie ze zrewidowaną taksonomią Blooma
Z zakresu pamiętania informacji
(przywoływanie istotnych informacji).
wymienia podstawowe elementy elektroniczne wykorzystywane w prostych układach (rezystor, dioda LED, przycisk, przewody, czujnik);
opisuje, czym jest platforma Arduino i do czego służy;
rozpoznaje symbole LED, rezystora oraz diody RGB używane w schematach;
Z zakresu rozumienia informacji
(wyjaśnienie istotnych informacji).
Uczeń:
wyjaśnia, jak działa dioda LED i dlaczego potrzebny jest rezystor ograniczający prąd;
opisuje zasadę działania diody RGB oraz sposób sterowania kolorami;
interpretuje podstawowy schemat elektroniczny zamieszczony na platformie ZPE;
tłumaczy, jak platforma Arduino przetwarza polecenia zapisane w kodzie.
Z zakresu zastosowania informacji
(rozwiązywanie problemów o zamkniętej strukturze, o jednoznacznym rozwiązaniu).
Uczeń:
montuje prosty układ elektroniczny na płytce stykowej według schematu;
programuje platformę Arduino tak, aby sterować świeceniem diody LED i diody RGB;
używa podstawowych funkcji środowiska Arduino IDE do uruchomienia programu (kompilacja, wgrywanie, monitor portu szeregowego);
stosuje wiedzę o biegunowości elementów, podłączając je poprawnie do płytki.
Z zakresu analizowania, oceniania i tworzenia informacji
(rozwiązywanie problemów o otwartej strukturze, tworzenie własnych rozwiązań zadanych problemów, ocena dotycząca wartości idei lub materiałów).
Uczeń
porównuje działanie zwykłej diody LED i diody RGB;
analizuje, dlaczego układ może nie działać (np. złe podłączenie, brak rezystora, błędy w kodzie);
wyodrębnia w szkicu fragmenty odpowiedzialne za poszczególne funkcje (np. konfiguracja pinów, pętla główna);
projektuje własny prosty układ elektroniczny wykorzystujący przynajmniej jedną diodę LED lub diodę RGB;
modyfikuje schemat z ZPE, dodając dodatkowe elementy lub funkcje;
ocenia, czy wykonany układ działa zgodnie z założeniami i proponuje poprawki.
Sposób realizacji zaplanowanych celów przez nauczyciela
dyskusja;
pogadanka z wykorzystaniem multimedium i ćwiczeń interaktywnych;
metoda projektu
praca indywidualna;
praca w parach;
praca w grupach;
praca całego zespołu klasowego.
Realizowane punkty podstawy programowej kształcenia ogólnego dla danego przedmiotu
Przygotowanie do zajęć
Przygotowanie nauczyciela
komputery z głośnikami, słuchawkami i dostępem do Internetu;
zasoby multimedialne zawarte w e‐materiale;
tablica interaktywna/tablica, pisak/kreda;
środowisko Arduino IDE 2.3.6 (lub nowszej wersji);
platformę Arduino UNO Rev3 lub wybrany odpowiednik;
płytka stykowa;
dioda LED;
rezystor;
dioda RGB;
brzęczek.
Co zrobić, aby zajęcia były dostępne dla wszystkich uczniów?
Aby zajęcia z informatyki były dostępne dla wszystkich uczniów – w tym tych ze specjalnymi potrzebami edukacyjnymi (SPE) – warto zaplanować je tak, aby uwzględniały różnorodne możliwości, tempo pracy oraz style uczenia się.
1. Dostosowanie przestrzeni i sprzętu
Zapewnienie ergonomicznych stanowisk pracy (regulowane krzesła, odpowiednia wysokość biurek).
Umożliwienie pracy na urządzeniach mobilnych lub powiększonych monitorach dla uczniów z wadami wzroku.
Zainstalowanie klawiatur alternatywnych, klawiatur ekranowych, myszy trackball lub joysticków dla uczniów z niepełnosprawnościami ruchowymi.
Używanie oprogramowania udźwiękawiającego i powiększającego oraz czytników ekranu.
2. Dostosowanie treści i sposobu pracy
Tworzenie materiałów dydaktycznych w kilku formach: tekstowej, graficznej, audio.
Zwiększanie kontrastu, stosowanie dużych czcionek i czytelnych kolorów.
Przygotowanie instrukcji krok po kroku, najlepiej z przykładami.
Dzielnie zadań na mniejsze etapy, aby ułatwić wykonanie poleceń uczniom z trudnościami w koncentracji.
3. Zróżnicowanie metod nauczania
Stosowanie nauczania multisensorycznego: obrazy, dźwięk, ruch, manipulacja fizycznymi elementami (np. roboty edukacyjne).
Prowadzenie pracy w parach lub małych grupach, co umożliwia wzajemne wsparcie.
Pozwalanie uczniom wybierać sposób wykonania zadania (prezentacja, projekt graficzny, program, nagranie), aby mogli pracować zgodnie ze swoimi mocnymi stronami.
4. Indywidualizacja i dostosowania
Modyfikacja zakresu zadań (mniej elementów trudnych, więcej czasu na wykonanie).
Stosowanie poszerzenia dla uczniów zdolnych i uproszczenia dla uczniów z trudnościami.
Uwzględnianie zaleceń z opinii lub orzeczeń poradni psychologiczno‑pedagogicznej.
5. Wsparcie komunikacyjne
Używanie jasnego, prostego języka.
Wspieranie poleceń grafikami, ikonami, piktogramami (np. dla uczniów ze spektrum autyzmu).
Sprawdzanie zrozumienia na każdym etapie zadania.
6. Współpraca specjalistów
Stały kontakt z pedagogiem specjalnym, psychologiem oraz terapeutami.
Konsultowanie planu zajęć i materiałów pod kątem dostępności.
Włączanie asystenta nauczyciela, jeśli jest przewidziany dla ucznia.
7. Tworzenie atmosfery akceptacji
Wyjaśnianie zasad pracy zespołowej, promowanie tolerancji i wzajemnej pomocy.
Unikanie oceniania wyłącznie na podstawie wyników – branie pod uwagę wysiłku, zaangażowania i postępów.
Budowanie poczucia bezpieczeństwa i możliwości popełniania błędów.
8. Technologie wspierające
Aplikacje do nauki kodowania w formie wizualnej (Scratch, Blockly) dla uczniów mających trudności z czytaniem.
Programy pomagające w organizacji pracy (timer, checklisty).
Oprogramowanie wspierające zdolności poznawcze, np. aplikacje treningowe dla uczniów z dysleksją lub dyskalkulią.
Przygotowanie uczniów
Aby zajęcia przebiegały sprawnie i efektywnie, uczniowie powinni odpowiednio przygotować się przed lekcją.
1. Zapoznanie się z materiałami teoretycznymi
Uczniowie są poproszeni o:
Przeczytanie krótkiego wprowadzenia udostępnionego przez nauczyciela (np. plik PDF lub wybranego materiału z wykazu umieszczonego w zakładce „Tytuły i odnośniki do e‑materiałów z ZPE”).
Obejrzenie krótkiego filmu wyjaśniającego podstawowe pojęcia, np.:
jak działa płytka stykowa,
czym jest układ elektroniczny,
podstawy programowania w Scratch lub Pythonie,
wprowadzenie do Arduino czy robotów edukacyjnych. (linki w zakładce „Tytuły i odnośniki do e‑materiałów z ZPE”).
Zapoznanie się z instrukcją obsługi środowiska, z którego będą korzystać (IDE Arduino, aplikacje do robotów, edytor kodu).
2. Wykonanie zadania wstępnego
Przed lekcją można poprosić uczniów o:
rozwiązanie krótkiego quizu online sprawdzającego zrozumienie podstawowych pojęć,
przygotowanie prostego szkicu/wykresu (np. jak podłączyć LED do baterii),
zapisanie w zeszycie kilku pytań lub obserwacji dotyczących materiału filmowego lub tekstu,
przygotowanie prostego algorytmu w formie listy kroków (np. „Jak działa sygnalizator świetlny?”).
3. Przygotowanie materiałów praktycznych
W zależności od rodzaju zajęć uczniowie mogą przynieść:
słuchawki (jeśli planowane są ćwiczenia multimedialne),
pendrive z zapisanymi plikami lub wcześniejszym projektem.
4. Przygotowanie techniczne
Uczniowie upewniają się, że
ich konto uczniowskie działa w tinkercad;
na laptopach domowych mają zainstalowane wcześniej wymagane oprogramowanie (np. Arduino IDE, Thonny dla Pythona).
5. Nastawienie do pracy i bezpieczeństwa
Przed lekcją warto, aby uczniowie:
przypomnieli sobie zasady bezpiecznej i higienicznej pracy przy komputerze,
zapoznali się z zasadami bezpieczeństwa podczas pracy z elektroniką:
nie dotykamy przewodów pod napięciem,
nie podłączamy elementów bez instrukcji,
wszystkie układy budujemy na płytce stykowej bez lutowania.
Kluczowe zasady bezpieczeństwa podczas zajęć
Kluczowe zasady bezpieczeństwa podczas zajęć z informatyki z wykorzystaniem STEM.
1. Bezpieczeństwo pracy przy komputerze
Zagrożenia:
przeciążenie wzroku, bóle pleców i rąk wynikające z niewłaściwej postawy,
potknięcia i upadki spowodowane przewodami podłączonymi do komputerów,
przypadkowe utraty danych.
Jak unikać:
siedzieć prosto, z monitorem ustawionym na wysokości oczu,
utrzymywać porządek przy stanowisku pracy, nie dotykać kabli i nie odłączać ich bez zgody nauczyciela,
zapisywać pracę regularnie i korzystać z bezpiecznych nośników danych.
2. Bezpieczeństwo podczas pracy z elektroniką i Arduino
Zagrożenia:
zwarcia i uszkodzenie komponentów wskutek błędnego podłączenia,
oparzenia lub porażenia przy nieumiejętnym korzystaniu z zasilania,
uszkodzenie komponentów, z których zbudowany jest układ.
Jak unikać:
montować obwody tylko na płytkach stykowych,
przed podłączeniem do zasilania sprawdzić układ co najmniej dwa razy pod kątem poprawności montażu,
używać rezystorów przy elementach wymagających ograniczenia prądu (LED, czujniki),
nie dotykać metalowych części układu, kiedy jest podłączony do USB,
zgłaszać nauczycielowi wszelkie podejrzane zapachy, nagrzewanie się elementów lub błędy działania.
3. Bezpieczeństwo w pracy zespołowej
Zagrożenia:
konflikty wynikające z nieporozumień,
niekontrolowane działania jednego ucznia mogące zagrozić całej grupie.
Jak unikać:
dzielić się obowiązkami zgodnie z rolami (projektant, konstruktor, programista, tester),
komunikować wszystkie zamiary dotyczące zmian w projekcie,
zachowywać się odpowiedzialnie i respektować polecenia nauczyciela
4. Cyberbezpieczeństwo i higiena cyfrowa
Zagrożenia:
dostęp do niebezpiecznych treści,
przypadkowe pobranie szkodliwego oprogramowania,
utrata lub wyciek danych osobowych.
Jak unikać:
korzystać wyłącznie z zatwierdzonych przez nauczyciela stron i narzędzi,
nie pobierać plików z nieznanych źródeł,
nie udostępniać haseł i nie logować się na cudzych kontach,
wylogowywać się po zakończeniu pracy.
5. Zachowanie porządku i organizacja stanowiska
Zagrożenia:
potknięcia, przewrócenie sprzętu, uszkodzenia urządzeń,
zgubienie elementów konstrukcyjnych lub elektronicznych.
Jak unikać:
odkładać narzędzia i elementy do oznaczonych pojemników,
utrzymywać czyste biurko,
po zajęciach sprawdzać, czy nic nie zostało w gniazdach, kablach lub na podłodze.
Przebieg zajęć
Faza wprowadzająca
Czas [min] | Działania nauczyciela | Działania uczniów | Uwagi / wskazówki metodyczne |
|---|---|---|---|
5 min | Przywitanie i wprowadzenie tematu: Nauczyciel pokazuje platformę Arduino. Stwarza problem „Co to jest?” Krótkie przedstawienie zagadnienia lekcji: Czym jest Arduino, jak wykorzystuje się je w projektach elektronicznych i dlaczego jest ważne w nowoczesnej inżynierii i technologiach. | Uczniowie odpowiadają na pytania. | Warto przygotować kilka slajdów na temat wykorzystania projektów elektronicznych w życiu człowieka. |
10 min | Zaciekawienie uczniów: | Obserwacja prezentacji lub demonstracji: | Zastosuj element zaskoczenia: |
10 min | Stworzenie sytuacji problemowej: | Udział w rozmowie problemowej: | Unikaj wykładu – stawiaj pytania: |
10 min | Nawiązanie do wiedzy wcześniejszej: | Weryfikacja wiedzy wyjściowej: | Odwołuj się do doświadczeń z fizyki i informatyki: Włącz technologie aktywizujące: |
3 min | Przedstawienie celów lekcji: | Formują cele lekcji. | Wprowadzaj cele w formie korzyści: Wzmacniaj motywację wewnętrzną: Wytłumacz, w jakich branżach i zawodach umiejętność pracy z Arduino jest realnie wykorzystywana (automatyka, IoT, robotyka, inteligentne systemy). |
2 min | Wyjaśnienie zasad pracy i oczekiwań: | Podają zasady bezpiecznej pracy, oraz zasady współpracy w parach i grupach. | Zadbaj o bezpieczeństwo już w fazie wprowadzającej: |
Faza realizacyjna
Czas [min] | Działania nauczyciela | Działania uczniów | Uwagi / wskazówki metodyczne |
|---|---|---|---|
5 min | Organizacja pracy – rola nauczyciela jako doradcy
| Praca z fragmentem e‑materiału ZPE (samodzielne odkrywanie) Uczniowie:
| Nie streszczamy e‑materiału – pracujemy tylko z tymi fragmentami, które są potrzebne do rozwiązania zadania praktycznego. |
5 min | Analiza problemu i planowanie eksperymentu | Analiza problemu i planowanie eksperymentu Uczniowie, pracując w grupach:
| Należy omówić, jak działa dioda, kierunek przewodzenia. |
10 min | Eksperymentowanie i praca praktyczna z Arduino Nauczyciel:
| Eksperymentowanie i praca praktyczna z Arduino Uczniowie:
| Przedstawia Arduino Uno, demonstruje piny cyfrowe i analogowe. odnosi sie do infor |
10 min | Badanie wyników i wyciąganie wniosków | Badanie wyników i wyciąganie wniosków Uczniowie:
| Kod programu sterowania diodą void setup() { pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT); } void loop() { digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH); delay(1000); digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW); delay(1000); } |
10 min | Wykorzystanie zasobów ZPE Proponuje wykonanie zadań z ZPE. | Symulacja elektroniczna Uczniowie testują układ w symulatorze z e‑materiału, a następnie porównują wyniki z realnym obwodem. Wykonują interaktywne ćwiczenia: wykonują krótkie zadanie w ZPE typu:
| W zależności od wybranego e‑materiału można zaproponować uczniom testowanie układu w symulatorze z e‑materiału, a następnie porównanie wyników z realnym obwodem. |
5 min | Struktura pracy w parach lub zespołach Nauczyciel pełni rolę moderatora, kieruje wymianą informacji. Prosi o analizę przedstawicieli grup. | Fragment kodu do analizy Uczniowie oglądają przykładowy kod w ZPE i modyfikują go do własnych celów. Analizy dokonują w parach lub grupach. | Struktura pracy w parach lub zespołach
|
40 min | Zadnie dla uczniów: Napisz kod programu który będzie zmieniał barwę diody RGB, gdy przysłonimy fotorezystor. W celu sprawdzenia poprawności działania programu należy uruchomić monitor portu szeregowego, przysłonić fotorezystor i obserwować, jak zmienia się barwa światła emitowanego przez diodę RGB. | Budują układ z diodą RGB i fotrezystorem. Kod programu int RedPin = 9; int GreenPin = 11; int BluePin = 10; void setup() { pinMode(RedPin, OUTPUT); pinMode(GreenPin, OUTPUT); pinMode(BluePin, OUTPUT); Serial.begin(9600); } void loop() { int wartoscfoto = analogRead(A0); float swiatlo = map(wartoscfoto, 0, 1023, 0, 100); Serial.println(swiatlo); if (swiatlo < 40) { digitalWrite(RedPin, HIGH); digitalWrite(GreenPin, HIGH); digitalWrite(BluePin, HIGH); } else if (swiatlo < 60) { digitalWrite(RedPin, HIGH); digitalWrite(GreenPin, HIGH); digitalWrite(BluePin, LOW); } else { digitalWrite(RedPin, LOW); digitalWrite(GreenPin, HIGH); digitalWrite(BluePin, LOW); } delay(500); } | Instrukcja wykonania zadania znajduje się w zasobach ZPE. Arduino – fotorezystor/Przeczytaj Jeżeli jest to jedno z pierwszych zadań z wykorzystaniem Arduino, zaleca się wykonanie symulacji działania programu w aplikacji Tinkercard: www.tinkercard.com. Zakładanie konta w aplikacji Tinkercard Nauczyciel zakłada konto szkoły. Tworzy zespół klasowy w zakładce zajęcia, dodaje uczniów, generuje link do zajęć. Link udostępnia uczniom w celu zalogowania się do zajęć. |


Faza podsumowująca
Czas [min] | Działania nauczyciela | Działania uczniów | Uwagi / wskazówki metodyczne |
|---|---|---|---|
5 min | Omawia wspólnie z uczniami: co działało, co było trudne, czego się nauczyli. Wraca do celów lekcji i sprawdza, czy zostały osiągnięte. Zadaje krótkie pytania sprawdzające: „Dlaczego dioda RGB potrzebuje rezystora?”, co powoduje, że świeci jaśniej? | Pokazują swoje układy, opowiadają jak działa ich program. Odpowiadają na pytania, wymieniają nowe umiejętności. Uczestniczą w krótkiej refleksji: „Dziś nauczyłem/am się…, ale muszę jeszcze popracować nad…”. | Zapisz na tablicy kilka kluczowych pojęć, które uczniowie dziś poznali. Zachęć do pomysłów na kolejne lekcje (np. alarm, sygnalizator ruchu). |
5 min | Ocena i ewaluacja
| Uczeń:
| Zwracamy uwagę na działania uczniów podczas wykonywania działań związanych z realizacja projektu (w parach, grupach). Oceniamy zaangażowanie, sposób rozwiązywania problemu. |
Po zajęciach
Propozycje działań dla uczniów, które mają na celu integrację i utrwalenie zdobytej wiedzy
1. Mini‑projekt podsumowujący
Uczniowie projektują i wykonują niewielki układ lub program, wykorzystując zdobytą wcześniej wiedzę.
Przykłady:
stworzenie sygnalizatora świetlnego na diodach,
pomiar jasności światła i wyświetlanie wyników,
termometr z diodą sygnalizującą przekroczenie temperatury,
prosty alarm światła lub ruchu.
Cel: samodzielne zastosowanie nowo zdobytych umiejętności.
2. Mapa myśli lub infografika
Uczniowie tworzą mapę pojęć lub plakat cyfrowy, który przedstawia:
budowę układu,
poznane czujniki,
zasady działania płytki stykowej,
elementy programu Arduino (np. pętla loop, funkcje).
Cel: uporządkowanie wiedzy i powiązań między elementami.
3. Zadanie problemowe lub „wyzwanie inżynieryjne”
Uczniowie rozwiązują problem, np.:
„Jak zrobić układ, który sam włącza światło po zmroku?”
„Jak wykryć wzrost temperatury i zareagować sygnałem?”
„Jakie zmiany wprowadzić, by układ działał szybciej lub dokładniej?”
Cel: rozwijanie myślenia projektowego i umiejętności modyfikowania układów.
4. Test wzajemnego nauczania
Uczniowie pracują w parach lub małych grupach:
tłumaczą partnerowi wybrany fragment lekcji,
porównują swoje rozwiązania układów,
analizują różnice między programami i wybierają najlepsze rozwiązania.
Cel: utrwalenie poprzez wyjaśnianie innym (najskuteczniejsza forma nauki).
5. Notatka laboratoryjna – „Co zaobserwowałem?”
Pracując indywidualnie, uczniowie uzupełniają krótką notatkę:
co działało w eksperymencie,
co trzeba było poprawić,
jakie błędy popełnili i jak je naprawili.
Cel: refleksja nad procesem i wzmacnianie umiejętności diagnostycznych.
6. Portfolio ucznia
Uczniowie gromadzą:
zdjęcia z budowy układów,
kod programów,
schematy połączeń,
refleksje i wnioski.
Cel: podsumowanie całego procesu uczenia się, możliwość oceniania kształtującego.
7. Dyskusja refleksyjna – „Co by było, gdyby…?”
Nauczyciel proponuje pytania wyzwalające myślenie:
„Co się stanie, jeśli zamiast tego rezystora użyjemy innego?”
„Jak zmieni się działanie układu po odwróceniu polaryzacji diody?”
„Jak można ulepszyć ten projekt?”
Cel: transfer wiedzy i pogłębianie rozumienia zjawisk.
8. Zastosowanie wiedzy w nowych sytuacjach
Uczniowie dostają nowe scenariusze problemów:
układ działa niestabilnie — co może być przyczyną?
przy pomiarze światła pojawiają się szumy — jak je ograniczyć?
LED świeci zbyt słabo — co zmienić?
Cel: utrwalenie umiejętności analizy i diagnozy.
9. Uczeń jako projektant – modyfikacja gotowego układu
Każdy uczeń:
dostaje gotowy układ lub program,
wprowadza modyfikację według instrukcji lub własnego pomysłu,
testuje i opisuje efekt.
Przykłady:
zmiana częstotliwości migania diody,
dodanie dodatkowego czujnika,
poprawa estetyki lub ergonomii połączeń.
Cel: kreatywna integracja wiedzy teoretycznej i praktycznej.
Propozycje ewaluacji lekcji i stopnia realizacji zaplanowanych celów edukacyjnych
Ewaluacja powinna obejmować zarówno proces uczenia się, jak i efekty pracy uczniów, także pozwolić ustalić, czy zastosowane metody i środki dydaktyczne były skuteczne.
1. Autoewaluacja uczniów (refleksja)
Uczniowie odpowiadają na krótkie pytania na koniec lekcji (ustnie lub pisemnie):
Czego nauczyłem/am się dzisiaj?
Co było dla mnie najtrudniejsze?
Co potrafię teraz zrobić, czego wcześniej nie umiałem/am?
Czy potrafię samodzielnie wykonać podobne zadanie?
Cel: sprawdzenie poczucia sprawstwa i poziomu zrozumienia.
2. Szybka karta
Uczniowie zapisują na kartce lub w aplikacji:
jedną rzecz, którą zrozumieli,
jedną rzecz, która ich zaciekawiła,
jedno pytanie, które wciąż mają.
Cel: diagnoza zrozumienia i wskazanie obszarów do wyjaśnienia.
3. Obserwacja pracy uczniów podczas eksperymentu / projektu
Nauczyciel sprawdza:
czy uczniowie potrafili poprawnie podłączyć elementy,
czy rozumieli działanie układu,
czy potrafili zlokalizować błędy,
czy program działał zgodnie z założeniami,
czy uczniowie pracowali samodzielnie i aktywnie.
Cel: ocena umiejętności praktycznych i zaangażowania.
4. Analiza efektu końcowego (produkt ucznia)
Możliwe formy:
działający układ elektroniczny,
napisany program,
schemat połączeń,
Kryteria oceny powinny obejmować:
poprawność merytoryczną,
działanie układu,
zgodność z instrukcją lub celem zadania,
jakość wniosków i refleksji,
umiejętność modyfikacji i rozwiązywania problemów.
5. Ocena projektowa – metoda „dwie gwiazdy i jedno życzenie”
Uczniowie lub nauczyciel formułują:
2 mocne strony pracy,
1 obszar do poprawy.
Cel: wspieranie rozwoju poprzez konstruktywną informację zwrotną.
6. Dyskusja klasowa podsumowująca
Pytania, które mogą otworzyć rozmowę:
Co było największym zaskoczeniem?
Z czego jesteście najbardziej zadowoleni?
Co jeszcze chcielibyście przetestować?
Jak możnaby ulepszyć układ / program?
Cel: integracja wiedzy i rozwijanie kompetencji komunikacyjnych.
7. Porównanie celów lekcji z efektami
Nauczyciel dokonuje analizy:
czy uczniowie osiągnęli zaplanowane cele,
które cele zostały zrealizowane w pełni, a które częściowo,
jakie metody okazały się najbardziej skuteczne,
co należałoby zmodyfikować w przyszłych lekcjach.
Cel: ewaluacja własnej pracy i planowanie dalszych działań
Jako zadanie dodatkowe dla uczniów zainteresowanych programowaniem nauczyciel może zaproponować projekt „Wykorzystanie diody RGB do wizualizacji temperatury w pokoju.
Wykorzystanie diody RGB do wizualizacji temperatury w pokoju
Arduino – dioda RGB/Przeczytaj
Cel projektu
Stworzenie układu, który:
odczytuje temperaturę z czujnika (np. DS18B20 lub LM35),
steruje diodą RGB w zależności od temperatury w pokoju:
niebieski– zimno (np. < 18°C)
zielony– komfort (18–24°C)
czerwony– gorąco (> 24°C)
Lista elementów
Arduino Uno / ESP32 / Raspberry Pi (zależnie od wersji kodu)
Dioda RGB (wspólna anoda lub katoda)
3 rezystory 220omega
Czujnik temperatury:
o DS18B20 (cyfrowy) lub
o LM35 (analogowy)
Przewody połączeniowe
Płytka stykowa
Schemat działania
Czujnik temperatury wysyła do mikrokontrolera wartość temperatury.
Program analizuje dane.
Dioda RGB zmienia kolor:
RGB(0,0,255)– zimnoRGB(0,255,0)– odpowiednia temperaturaRGB(255,0,0)– za gorąco
Przykładowe rozwiązanie zadania w C++, Pythonie i Scratchu
Uczniowie pracują w grupach
1. Program w C++ (Arduino)
Wersja z czujnikiem DS18B20
Kod Arduino
#include <OneWire.h>
#include <DallasTemperature.h>
#define ONE_WIRE_BUS 2
#define RED_PIN 9
#define GREEN_PIN 10
#define BLUE_PIN 11
OneWire oneWire(ONE_WIRE_BUS);
DallasTemperature sensors(&oneWire);
void setup() {
Serial.begin(9600);
sensors.begin();
pinMode(RED_PIN, OUTPUT);
pinMode(GREEN_PIN, OUTPUT);
pinMode(BLUE_PIN, OUTPUT);
}
void setColor(int r, int g, int b) {
analogWrite(RED_PIN, r);
analogWrite(GREEN_PIN, g);
analogWrite(BLUE_PIN, b);
}
void loop() {
sensors.requestTemperatures();
float tempC = sensors.getTempCByIndex(0);
Serial.print("Temperatura: ");
Serial.println(tempC);
if (tempC < 18) {
setColor(0, 0, 255); // zimno --- niebieski
} else if (tempC <= 24) {
setColor(0, 255, 0); // komfort --- zielony
} else {
setColor(255, 0, 0); // gorąco --- czerwony
}
delay(1000);
}
2. Program w Pythonie (np. Raspberry Pi + DS18B20)
Wymagania:
Raspberry Pi z obsługą 1‑Wire
RPi.GPIOw1thermsensor
Instalacja:
sudo apt install python3‑w1thermsensor
Kod:
from w1thermsensor import W1ThermSensor
import RPi.GPIO as GPIO
import time
RED = 17
GREEN = 27
BLUE = 22
GPIO.setmode(GPIO.BCM)
GPIO.setup(RED, GPIO.OUT)
GPIO.setup(GREEN, GPIO.OUT)
GPIO.setup(BLUE, GPIO.OUT)
sensor = W1ThermSensor()
def set_color(r, g, b):
GPIO.output(RED, r)
GPIO.output(GREEN, g)
GPIO.output(BLUE, b)
try:
while True:
temp = sensor.get_temperature()
print("Temp:", temp)
if temp < 18:
set_color(0, 0, 1) # niebieski
elif temp <= 24:
set_color(0, 1, 0) # zielony
else:
set_color(1, 0, 0) # czerwony
time.sleep(1)
except KeyboardInterrupt:
GPIO.cleanup()
3. Program w Scratch (np. Scratch dla Arduino / mBlock)
Bloki programu:
Zdarzenie:
Kiedy kliknięto zieloną flagę
→ ustaw pin R jako wyjście
→ ustaw pin G jako wyjście
→ ustaw pin B jako wyjście
Pętla „zawsze”:
1. Odczytaj temperaturę z czujnika (blok: „read temperature from DS18B20”)
2. Jeśli temperatura < 18
→ ustaw R=0, G=0, B=255
3. W przeciwnym razie, jeśli temperatura ≤ 24
→ ustaw R=0, G=255, B=0
4. W przeciwnym razie
→ ustaw R=255, G=0, B=0
Podsumowanie
Projekt pozwala:
monitorować temperaturę w pokoju,
używać diody RGB jako wizualnego wskaźnika,
można również dodać sterowanie – np. przy zbyt wysokiej temperaturze system włącza wentylator lub alarm.
Bibliografia i załączniki
Szczegółowy wykaz elementów e‑materiałów z ZPE wykorzystanych do opracowania scenariusza
Tytuł e‑materiału | Odnośnik | Element e‑materiału |
|---|---|---|
Podstawy elektroniki | Wielkości charakteryzujące prąd elektryczny. | |
Podstawy elektroniki | Co to jest rezystor i do czego służy, odczyt wartości rezystora oraz połączenia szeregowe i równoległe rezystorów. | |
Projekt Arduino | Elementy obwodu elektronicznego | |
Arduino – dioda RGB | Dioda RGB, budowa i zasada działania | |
Projekt Arduino | Rodzaje płytek Arduino | |
Projekt Arduino | Instalacja oprogramowania do pisania kodu | |
Arduino – Hello Word w elektronice | Podłączenie płytki do komputera i pierwszy szkic. Kompilacja programu | |
Arduino – Hello Word w elektronice | Symulacja programu w aplikacji Tinkercard | |
Arduino – dioda RGB | Tworzenie programu w aplikacji Tinkercard lub w IDE |
Inne niezbędne środki i pomoce dydaktyczne
Komputer z oprogramowaniem.
Programowalne zestawy robotyczne do nauki programowania.
Programowalne kontrolery wraz z zestawami czujników.
Multimetry.
Źródła literaturowe
Podstawy elektrotechniki i elektroniki, Khalid Saeed, Marek Parfieniuk, Wyd. Helion, 2020r
Arduino – Przepis na rozpoczęcie, rozszerzenie i udoskonalenie projektów, Michael Margolis, Brian Jepson, Nicholas Robert Helion, Wyd. Helion 2021r
Michael Margolis, Brian Jepson, Nicholas Robert Helion, Wyd. Helion 2021r
Arduino 65 praktycznych projektów, John Boxall, Wyd. Helion 2014r.