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:

• 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

Scenariusz lekcji „Robot podążający za światłem” został opracowany z myślą o uczniach pracujących w interdyscyplinarnej pracowni STEM. Celem zajęć jest rozwijanie kompetencji z zakresu informatyki, fizyki, matematyki oraz technologii poprzez zaprojektowanie, zbudowanie i zaprogramowanie robota reagującego na światło. Lekcja zakłada wykorzystanie drukarki 3D, filamentów, długopisów 3D oraz programowalnych zestawów robotycznych, co umożliwia pełne doświadczenie procesu inżynieryjnego od koncepcji aż po testowanie gotowego urządzenia. Uczniowie, pracując w zespołach projektowych, uczą się planowania konstrukcji, analizy działania czujników światła, tworzenia algorytmów sterujących oraz iteracyjnego udoskonalania prototypu. Zajęcia rozwijają zarówno umiejętności pamięciowe, jak i kompetencje wyższego rzędu: rozumienie, zastosowanie wiedzy, analizowanie, ocenianie i twórcze rozwiązywanie problemów. Lekcja ma charakter badawczy, praktyczny i problemowy, kształci kompetencje przyszłości oraz zachęca do eksploracji robotyki jako dziedziny łączącej naukę, technologię i kreatywne projektowanie.

Tytuły i odnośniki do e‑materiałów z ZPE, w oparciu o które przygotowane są zajęcia

• Czym jest robotyka?

• Rola robotyki  w edukacji

• Arduino – robot omijający przeszkody

• Projekt Arduino

Cel ogólny zajęć:

Celem lekcji jest rozwijanie interdyscyplinarnych kompetencji uczniów w obszarze STEM poprzez projektowanie, konstruowanie i programowanie robota podążającego za światłem, kształtowanie umiejętności inżynieryjnych, algorytmicznego myślenia i pracy zespołowej oraz zastosowanie wiedzy z informatyki, fizyki, matematyki i technologii w praktycznym, badawczym procesie tworzenia i doskonalenia prototypu.

Cele operacyjne w sferze kognitywnej zgodnie ze zrewidowaną taksonomią Blooma

Z zakresu pamiętania informacji
(przywoływanie istotnych informacji).

Uczeń:

• omawia pojęcia takie jak: robot, czujnik światła, mikrokontroler, filament, drukarka 3D.

• wskazuje elementy elektroniczne jakie można zastosować do budowy robota.

Z zakresu rozumienia informacji
(wyjaśnienie istotnych informacji).

Uczeń:

• wyjaśnia, na jakiej zasadzie działa robot podążający za światłem — jak czujnik światła przekłada się na ruch robota;

• wyjaśnia do czego służy ploter do cięcia i grawerowania.

Z zakresu zastosowania informacji
(rozwiązywanie problemów o zamkniętej strukturze, o jednoznacznym rozwiązaniu).

Uczeń:

• projektuje i zbuduje prostego robota podążającego za światłem, korzystając z dostępnych czujników i elementów;

• rozwiązuje problem o jednoznacznym rozwiązaniu: np. skonstruować robota poruszającego się w kierunku źródła światła.

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

Uczniowie: 

• proponuje własne modyfikacje robota (np. zmiana układu czujników, dodanie obudowy drukowanej 3D, optymalizacja działania);

• ocenia w jaki sposób rozwiązanie radzi sobie z różnym natężeniem światła;

•  poprawia, usprawnia działanie robota, gdyby miał działać w większej przestrzeni.

Sposób realizacji zaplanowanych celów przez nauczyciela

• dyskusja;

• rozmowa nauczająca z wykorzystaniem multimedium i ćwiczeń interaktywnych;

• praca indywidualna;

• praca w parach;

• praca w grupach;

• praca całego zespołu klasowego.  

Realizowane punkty podstawy programowej kształcenia ogólnego dla danego przedmiotu

Przygotowanie nauczyciela

• Zapoznać się z wybranymi materiałami na ZPE – przejrzeć „Rola robotyki w edukacji”, „Czym jest robotyka?”, oraz „Robotyka” i wybrać/zmodyfikować odpowiednie fragmenty.

• Przygotować pracownię STEM – upewnić się, że dostępne są: komputery (do programowania), drukarka 3D + filamenty + długopisy 3D, zestawy programowalne / zestawy robotyczne (np. z czujnikami światła albo możliwość dodania czujników), narzędzia do montażu (śrubki, śrubokręty), ewentualnie elementy elektroniczne (czujniki światła, fotorezystory, przewody, baterie/akumulatory).

• Zorganizować przestrzeń pracy w klasie – miejsca do pracy grupowej / zespołowej, stacje zadaniowe, bezpieczne miejsce do drukowania 3D.

• Przygotować plan uwzględniający uczniów ze specjalnymi potrzebami edukacyjnymi (SPE) – wykorzystać wskazówki z dokumentu o indywidualnym planie edukacyjnym; zaplanować pracę w małych grupach; przygotować materiały alternatywne (np. infografiki, prezentacje, audio); ewentualne uproszczenia.

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).

• Używanie oprogramowania udźwiękawiającego i powiększającego oraz czytników ekranu.

2. Dostosowanie treści i sposobu pracy

• 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

• 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.

5. Wsparcie komunikacyjne

• Używanie jasnego, prostego języka.

• Wspieranie poleceń grafikami, ikonami, piktogramami (np. dla uczniów ze spektrum autyzmu).

6. Współpraca specjalistów

• 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.

• 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.

• 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 np. obejrzenie krótkiego filmu wyjaśniającego podstawowe pojęcia, np.: jak działa płytka stykowa, czym jest układ elektroniczny, wprowadzenie do Arduino czy robotów edukacyjnych.

2. Wykonanie zadania wstępnego np. prostego szkicu/wykresu (np. jak podłączyć LED do baterii).

3. Przygotowanie techniczne, sprawdzenie działania konta uczniowskiego w Tinkercad.

Kluczowe zasady bezpieczeństwa podczas zajęć

Kluczowe zasady bezpieczeństwa podczas zajęć z informatyki.

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 sprzętu komputerowego przez nieprawidłowe wpięcie płytki Arduino.

Jak unikać:

• montować obwody tylko na płytkach stykowych, bez lutowania

• przed podłączeniem do zasilania sprawdzić układ co najmniej dwa razy,

• używać rezystorów przy elementach wymagających ograniczenia prądu (LED, czujniki),

• nie dotykać metalowych części układu, kiedy jest podłączony do portu 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.

Faza wprowadzająca

Faza realizacyjna

Faza podsumowująca

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

• Zaproponuj uczniom udoskonalenie robota — wykonanie wymiennej obudowy, czujników odległości, światła LED, modułu zasilania, napisanie programu za pomocą którego pojazd np. unikanie przeszkód.

• Narysowanie schematu, opisanie koncepcji działania oraz metod testowania pojazdu oraz wgranego programu.

• Udostępnienie projektów np. w formie prezentacji, filmu, zdjęć poprzez umieszczenie na platformie ZPE.

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

Inne niezbędne środki i pomoce dydaktyczne

• Drukarka 3D, lub długopis 3D.

• Programowalne zestawy robotyczne do nauki programowania.

• Precyzyjne zestawy narzędziowe.

• Ploter laserowy do cięcia i grawerowania z pochłaniaczem dymu.

• Komputer z oprogramowaniem.

• Programowalne kontrolery wraz z zestawami czujników.

Źródła literaturowe

• 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/

• Przykładowy program

Program dla Arduino Uno – Robot podążający za światłem

// —== CZUJNIKI ŚWIATŁA —==

const int ldrLeft  = A0;

const int ldrRight = A1;

// —== SILNIKI —==

const int motorLeft1  = 5;

const int motorLeft2  = 6;

const int motorRight1 = 9;

const int motorRight2 = 10;

// Różnica światła potrzebna do skrętu

const int threshold = 50;

void setup() {

// Konfiguracja pinów silników

pinMode(motorLeft1, OUTPUT);

pinMode(motorLeft2, OUTPUT);

pinMode(motorRight1, OUTPUT);

pinMode(motorRight2, OUTPUT);

// Uruchomienie monitora portu szeregowego

Serial.begin(9600);

}

void loop() {

// Odczyt światła (0–1023)

int lightLeft  = analogRead(ldrLeft);

int lightRight = analogRead(ldrRight);

// Wyświetlenie wartości

Serial.print(„Lewy: „);

Serial.print(lightLeft);

Serial.print(„  Prawy: „);

Serial.println(lightRight);

// Decyzja o ruchu robota

if (lightLeft > lightRight + threshold) {

turnLeft();

}

else if (lightRight > lightLeft + threshold) {

turnRight();

}

else {

moveForward();

}

delay(100);

}

// —== FUNKCJE RUCHU —==

void moveForward() {

digitalWrite(motorLeft1, HIGH);

digitalWrite(motorLeft2, LOW);

digitalWrite(motorRight1, HIGH);

digitalWrite(motorRight2, LOW);

}

void turnLeft() {

digitalWrite(motorLeft1, LOW);

digitalWrite(motorLeft2, LOW);

digitalWrite(motorRight1, HIGH);

digitalWrite(motorRight2, LOW);

}

void turnRight() {

digitalWrite(motorLeft1, HIGH);

digitalWrite(motorLeft2, LOW);

digitalWrite(motorRight1, LOW);

digitalWrite(motorRight2, LOW);

}

void stopRobot() {

digitalWrite(motorLeft1, LOW);

digitalWrite(motorLeft2, LOW);

digitalWrite(motorRight1, LOW);

digitalWrite(motorRight2, LOW);

}

Przykładowy program w Pythonie (MicroPython)

Połączenia (przykład)

• LDR lewy → ADC0

• LDR prawy → ADC1

• Silniki → piny GPIO (przez mostek H)

Kod Python (MicroPython)

from machine import Pin, ADC

import time

Czujniki światła

ldr_left = ADC(0)

ldr_right = ADC(1)

Silniki

motor_left1 = Pin(5, Pin.OUT)

motor_left2 = Pin(6, Pin.OUT)

motor_right1 = Pin(9, Pin.OUT)

motor_right2 = Pin(10, Pin.OUT)

def move_forward():

motor_left1.on()

motor_left2.off()

motor_right1.on()

motor_right2.off()

def turn_left():

motor_left1.off()

motor_left2.off()

motor_right1.on()

motor_right2.off()

def turn_right():

motor_left1.on()

motor_left2.off()

motor_right1.off()

motor_right2.off()

while True:

light_left = ldr_left.read_u16()

light_right = ldr_right.read_u16()

print(„Lewy:”, light_left, „Prawy:”, light_right)

if light_left > light_right + 3000:

turn_left()

elif light_right > light_left + 3000:

turn_right()

else:

move_forward()

time.sleep(0.1)