Iskolánk támogatást nyert programjához a Nemzeti Tehetség Program keretében az Emberi Erőforrás Támogatáskezelőtől az Emberi Erőforraások Minisztériuma majd az Innovációs és Technológiai Minisztérium finanszírozásában.
Arduino és Raspberry mikroszámítógép programozási innovációs műhely működtetése a Bottyánban
Bevezetés
Tehetséges tanulóink mentorálását, a tehetséggondozó szakkört és az ehhez szükséges anyagok, eszközök beszerzését, a Nemzeti Tehetség Programban meghirdetett „A matematikai, a természettudományos, a technikai, digitális, valamint a szakmatanuláshoz szükséges kompetenciák erősítése a köznevelési intézményekben” című kiírásra benyújtott „ Arduino és Raspberry mikroszámítógép programozási innovációs műhely működtetése a Bottyánban „ című pályázatunk (NTP-MTTD-18-0103) által nyert összegből valósítottuk meg. A projekt, a hatvan órás tehetséggondozó programon kívül, egy két napos szakmai kirándulást is tartalmazott, melynek során Győrben, a Széchenyi István Egyetem laborjait és az egyetem mellett található Mobilis Interaktív Kiállítási Központot látogattuk meg. A kirándulás alkalmával a tehetségígéretek motivációjának további elmélyítését tűztük ki célul.
1. Az innovációs műhely programja
A TSZC Bottyán János Szakgimnáziumban (volt Bottyán János Műszaki Szakközépiskola és a volt Szent István Gimnázium) több évtizedes, tradicionális gyökerei vannak a műszaki oktatásnak. A specializálódás eredményeként évtizedeken át sok villamos szakember hagyta el ezen intézmény falait. Sokan közülük a műszaki felsőoktatásban folytatta tanulmányait. Célunk volt, hogy a tehetséggondozás kereti közt, a kiemelkedő, többet akaró diákok számára egy meredekebb fejlődési görbét rajzoljunk, miáltal a mérnöki oktatás számára felkészültebb, mélyebb tudású diákokat adhassunk át.
Kiemelt szempontnak tekintettük, hogy akik aktívabbak, szorgalmasabbak, érdeklődőbbek, eredményeikkel csapatmunkában részt véve motiválhassák kevésbé aktív társaikat is. A pályázat egy valódi, fontos és aktuális probléma megoldását célozza meg, fejleszti a kreativitást, jövőképet formál. A program érinti azokat a területeket, amelyek a korszerű ipar, vezérléstechnika, a járműgyártás ma megkövetel, így a tanulók a munkaerőpiacon értékesíthető plusz szakmai tudást szerezhettek általa.
Diákjaink a projekt részeként annak bemutatásával előadói, illetve műszaki írói feladatokat is megoldottak. A szereplés miatt lehetőségük volt interperszonális képességeik fejlesztésére, önbizalmuk erősítésére. Mindenkinek lehetőséget biztosítottunk villamos szerelésekre, műszerek előállítására, működő vezérlés létrehozására, programozásra, olyan elemzésekre, mérésekre, amelyeket a villamos ipari tananyag csak megalapozott, de nem tartalmaz kellő mélységben.
Lehetőségük nyílt az elmélet gyakorlatba ültetésére, ezáltal plasztikusabb élményanyagot kaptak, ami véleményünk szerint megerősíti bennük a szakma iránti érdeklődést. Projektünk elemei univerzálisan használható tudást nyújtanak nemcsak elektronikai, de informatikai területeken egyaránt.
Gyakorlati projektfeladat megvalósítása
A tananyag felépítésében elsődleges szempontnak tekintettük, hogy olyan témaköröket, területeket érintsünk, melyek elsajátítása során tovább sikerül fokozni a tanulók hardver- és programfejlesztés iránti érdeklődését. A projekt befejeztével reményeink szerint sikerül a tehetséges tanulókat tovább motiválni, a szakterületen tartani, illetve ösztönözni a felsőfokú tanulmányok megkezdését.
Bízunk benne, hogy sikerült fokozni a szakterületi motivációt. A projekt lezárása után a tanórákon is kamatoztatni tudják majd az itt megszerzett elméleti-, gyakorlati tudásukat. Hiszen megismerkedtek a környezeti jelenségek mérésével, a begyűjtött adatok feldolgozásával. Immáron képesek komplex adatstruktúrákat megvalósítani. A projektmunkáknak az általános iskolás tanulóknak történő bemutatásakor (pl.: Szakmák Éjszakája Esztergomban, Pályaválasztási kiállítás, Tatabányán) fokozni tudtuk az intézmény iránti érdeklődést is.
A programban a 10. 11. és a 13. évfolyamos informatika és elektronika szakirányú képzésben résztvevő diákok vettek részt. Főleg az informatika és elektronika iránt érdeklődő, eredményes, a jövőben ez irányban továbbtanulni szándékozók jelentkeztek. Mivel a létszám korlátozott, ezért orientációs beszélgetés és az érdeklődésük figyelembe vételével született meg a tanulók kiválasztása. A diákok 2-3 fős csoportokban dolgoztak, ennek során egyéni ötleteik is megvalósításra kerültek. Igény szerint természetesen tanári segítséggel.
Raspberry Pi hardver és szoftver összeállítás és tesztelés
Az Arduino és a Raspberry Pi programozás tanításának egyik fontos eleme az algoritmizálási készség, az algoritmus készítésében való jártasság minél hatékonyabb fejlesztése. A programozás tanításában és tanulásában tapasztalt sikertelenségeket nem egy programozási nyelv ismerethiánya okozza. Annál inkább a diákok fejletlen algoritmikus gondolkodása, az órák érdekességének hiánya és a tanulók érdeklődésének alacsony szintje. Fő motivációként jelenik meg, a tanulóknak való segítségnyújtás, az algoritmikus gondolkodás fejlődésének elősegítése, hogy a diákok szűkebb körben tanuljanak meg algoritmusokat készíteni, de mindezt, ne tanulásnak, hanem játéknak, kreatív tevékenységnek érzékeljék. Ebben nagy segítségünkre van az Arduino IDE fejlesztőkörnyezet, mely magyar nyelvű lokalizációt is tartalmaz. A másik nagy előny, hogy a tanulók azonnal ki tudják próbálni az általuk megírt programot az elkészített hardvereszközön, így a fejlesztés nem pusztán a kód beírásából áll. Ez a módszer véleményünk szerint nagymértékben fokozza a diákok motivációját. A program és a hardver teszteléséhez rendelkezésre állnak rendkívül innovatív szimulációs eszközök is. Ezekre egy jó példa az Autodesk cég által fejlesztett tinkercad.com weboldal, ahol virtuális hardver és szoftvertervezésre is lehetőség van. Ezt a projektünk elején a tanulók tapasztalatlanságából eredő hardverhibák kiküszöbölésére mi is sikeresen használtuk. A projekt során sikerrel alkalmaztuk továbbá a Fritzing ingyenes áramkörtervező programját is.
Virtuális szimuláció (Tinkercad), Fritzing áramkörtervező
2. Szakmai kirándulás
A tehetséggondozási programban résztvevő tanulókkal 2019. május 20–21. között kétnapos tanulmányúton vettünk részt. Ennek keretében Győrbe látogattunk el. Az első napon megnéztük a Pannonhalmi Apátságot, majd a Győri Mobilis Interaktív Kiállítási Központba látogattunk el, ahol gyakorlati foglalkozásokon vettünk részt, kémiai-, és fizikai kísérleteket figyelhettünk meg. Az interaktív kiállítási területen pedig betekintést nyerhettünk az autógyártás rejtelmeibe, valamint a fizikához, és villamosságtanhoz kapcsolódó érdekes, interaktív eszközöket is ki tudtunk próbálni. Természetesen a program végén volt lehetőség egy kis kikapcsolódásra, városnézésre, csapatépítésre is.
Mobilis Győr, kémiai és fizikai kísérletek labor, csapatépítés az interaktív térben
A második napra szervezett szakmai program keretében a Széchenyi István Egyetemre látogattunk el. A program itt két részből tevődött össze. Elsőként megtekintettük az egyetem virtuális munkahely laborját. Itt a tanulók egy fél órás prezentáció keretében megismerkedhettek a virtuális munkakörnyezet előnyeivel, illetve ki is próbálhattak néhány előre telepített 3 dimenziós munka és tanulásteret.
Ezt követően egy körülbelül másfél órás műhelylátogatás következett az egyetem Arrabona Racing Team csapatánál (https://arrabonaracing.hu/), ahol a versenyautók fejlesztésébe kaptunk betekintést. Itt élőben is megtekinthettük, hogy hogyan építenek fel egy versenyautót a csapat tagjai, valamint az eddigi versenyeken szereplő autókat is láthattuk.
MaxWhere 3D labor a Széchenyi István Egyetemen
Ezután megebédeltünk, majd egy rövid városnézés követően hazaindultunk Esztergomba. Véleményünk szerint – ahogyan a tavalyi évben – egy nagyon jól sikerült szakmai kirándulást tudhatunk magunk mögött. A tanulók véleménye alapján is jól sikerült, hiszen hazafelé már többen is kérdezték: Ugye jövőre is lesz hasonló program? Mi nagyon bízunk benne!