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)

bg‑azure

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

bg‑azure

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

fizyka
informatyka
bg‑azure

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.

bg‑azure

Przebieg zajęć

Faza wprowadzająca

1

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:
Pokazanie krótkiego filmu o działaniu prostego układu – np. migającej diody RGB, mini‑stacji pogodowej lub robota sterowanego Arduino.
Alternatywnie: demonstracja „na żywo” – podłączona dioda LED, czujnik temperatury wyświetlający wyniki w czasie rzeczywistym.

Podstawy elektroniki/Przeczytaj

Obserwacja prezentacji lub demonstracji:
Uczniowie oglądają krótki film lub pokaz działania układu i próbują samodzielnie wskazać, co może odpowiadać za jego działanie.

Zastosuj element zaskoczenia:
Uczniowie łatwiej angażują się, kiedy widzą realne działanie układu, zanim poznają teorię.
Dobrze sprawdzają się krótkie, efektowne demonstracje, np. dioda RGB zmieniająca kolory, pomiar temperatury, sterowanie serwomechanizmem.

10 min

Stworzenie sytuacji problemowej:
Postawienie uczniom pytania:
„Jak myślicie, co dzieje się wewnątrz tego układu? Jak Arduino „wie”, kiedy zapalić diodę lub odczytać temperaturę?”
Nauczyciel zapisuje kilka odpowiedzi na tablicy.

Arduino – Hello World w elektronice/Przeczytaj

Udział w rozmowie problemowej:
Uczniowie odpowiadają na pytania nauczyciela, zgłaszają swoje przypuszczenia, dzielą się wcześniejszymi doświadczeniami (np. z fizyki, informatyki, mechatroniki).

Unikaj wykładu – stawiaj pytania:
Uczniowie dobrze reagują na rozmowy problemowe, burzę mózgów i analizę przykładów.

10 min

Nawiązanie do wiedzy wcześniejszej:
Krótkie odniesienie do pojęć, które uczniowie już znają (napięcie, prąd, obwód, program, czujnik, algorytm).
Nauczyciel może wykonać szybki mini‑quiz ustny lub 3–4 pytania wykorzystując platformę ZPE.

Jak definiuje się napięcie elektryczne?/Przeczytaj

Weryfikacja wiedzy wyjściowej:
Uczniowie rozwiązują mini‑quiz lub krótko opisują, co już wiedzą o elektronice i programowaniu urządzeń.
Możliwa forma: głosowanie online, karty odpowiedzi, wypowiedzi ustne.

Odwołuj się do doświadczeń z fizyki i informatyki:
Ułatwia to pokonanie bariery wejścia i buduje poczucie, że Arduino to połączenie umiejętności, które uczniowie już mają.

Włącz technologie aktywizujące:
Krótki quiz online na start aktywizuje i bada wiedzę wstępną w przyjazny sposób.

3 min

Przedstawienie celów lekcji:
Nauczyciel w jasny sposób komunikuje: co uczniowie będą dziś robić (np. zbudują pierwszy obwód, podłączą czujnik, napiszą krótki program), jakie umiejętności rozwiną, jaką wiedzę wykorzystają w praktyce. Cele powinny być przedstawione w języku zrozumiałym dla ucznia (język efektów uczenia).

Projekt Arduino/Przeczytaj

Formują cele lekcji.

Wprowadzaj cele w formie korzyści:
Zamiast: „Poznacie zasadę działania czujnika” lepiej: „Dzięki tej lekcji będziecie potrafili zbudować układ, który sam odczytuje temperaturę”. 

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:
Omówienie zasad bezpieczeństwa, współpracy oraz sposobu zgłaszania problemów technicznych.
Nauczyciel podkreśla, że błędy są naturalne i stanowią ważną część procesu projektowego.

Podają zasady bezpiecznej pracy, oraz zasady współpracy w parach i grupach.

Zadbaj o bezpieczeństwo już w fazie wprowadzającej:
Zanim uczniowie zaczną budować układ, powinni poznać 2–3 kluczowe zasady: zawsze sprawdzamy schemat, nie zasilamy układu, dopóki nie jest gotowy, nie dotykamy metalowych elementów podczas podłączenia USB.

Faza realizacyjna

1

Czas [min]

Działania nauczyciela

Działania uczniów

Uwagi / wskazówki metodyczne

5 min

Organizacja pracy – rola nauczyciela jako doradcy

  • Nauczyciel dzieli klasę na 2–4‑osobowe zespoły projektowe, uwzględniając potrzeby edukacyjne, tempo pracy i preferencje uczniów.

  • Wskazuje zasób z ZPE, który będzie punktem wyjścia do działań praktycznych.

  • Wyjaśnia, że materiał ZPE jest narzędziem, a nie wykładem: uczniowie mają z niego wydobywać potrzebne informacje i stosować je w eksperymencie.

Praca z fragmentem e‑materiału ZPE (samodzielne odkrywanie)

Uczniowie:

  • przeglądają wskazany moduł z ZPE (film, symulacja, interaktywne doświadczenie),

  • wyszukują kluczowe informacje dotyczące:

    • różnic między sygnałem analogowym i cyfrowym,

    • polaryzacji elementów elektronicznych,

    • roli rezystora,

    • sposobu odczytu danych przez Arduino,

  • zapisują najważniejsze wnioski lub tworzą krótką mapę myśli.

Nie streszczamy e‑materiału – pracujemy tylko z tymi fragmentami, które są potrzebne do rozwiązania zadania praktycznego.

5 min 

Analiza problemu i planowanie eksperymentu

Nauczyciel wprowadza problem badawczy, np.: „Dlaczego niektóre diody świecą jaśniej niż inne przy tym samym napięciu? Jak Arduino interpretuje sygnał z czujnika światła?”.

Analiza problemu i planowanie eksperymentu

Uczniowie, pracując w grupach:

  • formułują hipotezę, np.:

    „Jeżeli zastosujemy większą rezystancję, dioda świeci słabiej.”
    „Jeżeli zakryjemy fotorezystor, Arduino odczyta niższą wartość sygnału.”

  • opracowują:

    plan doświadczenia

    • jakie elementy będą potrzebne,

    • jak powinni podłączyć układ,

    • jakie pomiary wykonać,

    • jak będą zapisywać wyniki,

  • konsultują plan z nauczycielem, który zadaje pytania naprowadzające (nie podaje gotowych odpowiedzi).

Należy omówić, jak działa dioda, kierunek przewodzenia.

Arduino – Hello World w elektronice/Przeczytaj

10 min

Eksperymentowanie i praca praktyczna z Arduino

Nauczyciel:

  • dba o bezpieczeństwo,

  • podpowiada, gdzie w ZPE można znaleźć potrzebne informacje,

  • stawia pytania typu:

    „Co się stanie, jeśli zmienicie tę wartość?”
    „Jak ten fragment kodu wpływa na działanie układu?”.

Eksperymentowanie i praca praktyczna z Arduino

Uczniowie:

  • budują układ na płytce stykowej (bez lutowania),

  • testują go, dokonują modyfikacji i korygują błędy,

  • wykorzystują fragmenty kodu z ZPE lub na ich podstawie tworzą własny program, np.:

    • odczyt wartości analogowej z czujnika,

    • sterowanie jasnością diody,

    • drukowanie wyników na monitorze szeregowym,

  • analizują działanie programu, zmieniają parametry i obserwują skutki.

Przedstawia Arduino Uno, demonstruje piny cyfrowe i analogowe. odnosi sie do infor

Projekt Arduino/Przeczytaj

10 min

Badanie wyników i wyciąganie wniosków

Badanie wyników i wyciąganie wniosków

Uczniowie:

  • porównują wyniki z hipotezami,

  • zapisują obserwacje w tabeli lub wykonują zdjęcie układu,

  • analizują, dlaczego układ zadziałał tak, a nie inaczej,

  • przygotowują krótkie podsumowanie:

    „Czego się dowiedzieliśmy? Jak możemy wykorzystać tę wiedzę w kolejnym projekcie?”.

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:

  • „Uzupełnij schemat obwodu”,

  • „Dobierz wartości rezystorów”.

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

  1. Odczyt fragmentu materiału (każdy uczeń inny fragment).

  2. Dyskusja w grupie – wymiana wiedzy.

  3. Wspólne planowanie eksperymentu.

  4. Budowa i test układu.

  5. Wyciąganie wniosków i przygotowanie krótkiej prezentacji.

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.

R1TQMSHCZZHJ8
RMZ2Q7X22FP3L

Faza podsumowująca

1

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

  • pełni funkcję konsultanta, przewodnika i moderatora,

  • dba o tempo pracy grup,

  • kieruje uwagę uczniów z powrotem do ZPE, gdy potrzebują wiedzy teoretycznej,

  • ocenia głównie proces, a nie wynik końcowy.

Uczeń:

  • dokonuje analizy lekcji,

  • odpowiada wykonuje plecenia,

  • omawia efekty swoich działań,

  • wyciąga wnioski i dokonuje analizy.

Zwracamy uwagę na działania uczniów podczas wykonywania działań związanych z realizacja projektu (w parach, grupach). Oceniamy zaangażowanie, sposób rozwiązywania problemu. 

bg‑azure

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

  1. Czujnik temperatury wysyła do mikrokontrolera wartość temperatury.

  2. Program analizuje dane.

  3. Dioda RGB zmienia kolor:

  • RGB(0,0,255) – zimno

  • RGB(0,255,0) – odpowiednia temperatura

  • RGB(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.GPIO

  • w1thermsensor

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.

bg‑azure

Bibliografia i załączniki

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

1

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.

  • https://www.arduino.cc/