Škola zdola



Projektová výuka - samostatný model

V tomto modelu pracuje student velkou část práce samostatně, trvá řádově měsíce. Studenti tedy musí být do projektu zapáleni, musí mít trpělivost a musí být zodpovědní. Je vhodné používat agilní řízení projektu, jelikož se na projektu studenti učí a mnoho věcí je pro ně nových (viz příklad úvodní analýzy).

Studenti musí rozvíjet schopnost řešit "zásek", kdy se nemohou pohnout v řešení (zvážit přechod na jinou alternativu). Časem klesá motivace studentů, na schůzkách se musí držet pozitivní duch. Úvodní analýzu se osvědčilo dělat neformálním rozhovorem.

Učitel zde figuruje jako vedoucí projektu a koordinátor aktivit. Volí vhodné metoda a postupy směřující k úspěchu projektu. Místo vztahu učitel - studenti se projektová výuka řeší v prostředí senior - junior pracovní pozice.

Příklad projektu - Monitoring rostlin

Studenti SŠIPS v Českých Budějovicích ve spolupráci s Petrem Zelenkou se rozhodli naučit se základy IoT na projektu zavlažovacího systému, který měl na jaře 2019 veřejnou výstavu v místním Čajovém ateliéru (viz obrázek níže).

Projekt byl realizován pomocí Raspberry Pi jako IoT gateway. Pod skleněným poklopem byla umístěna pažitka zalévaná čerpadlem umístěným ve vedlejší nádobě. Uvnitř poklopu se monitorovala vlhkost, teplota a hladina CO2, která byla ukazatelem kondice rostliny. Součástí aplikace bylo webové rozhraní se zobrazením historie a tlačítkem pro vzdálené zalévání. Server umístěný v budově SŠIPS obsahoval databázi, kam se data zapisovala.

V první iteraci jsme nakoupili HW a vyrobili skleněný poklop. Návod na YouTube řezání pomocí plamene a vody či ledu nám nefungoval, sklo se neodlamovalo v místě řezu. Nakonec jsme příklop vyrobili pomoví úhlové brusky s diamantovým kotoučem, kde se místo řezu oblepilo páskou, aby se omezilo štěpení.

V druhé iteraci jsme navrhli zavlažovací mechanismus (viz obrázek) a schéma generátoru pulzu pro ventil). Ukázalo se však, že voda v lahvi nemá dostatečný tlak na protlačení skrz ventil a že mechanismus je příliš labilní na hlíně. Použili jsme proto čerpadlo spínané přes relé.

Ve třetí iteraci jsme si ukázali instalaci Raspberry Pi Zero a jeho konfiguraci bez nutnosti připojení k monitoru a klávesnici. Vysvětlili jsme si konfiguraci připojení do místní sítě, vzdálenou plochu a práci s piny.

Ve čtvrté iteraci jsme navrhovali program a obvod pro řízení senzoru CO2, který vyžadoval 6V napájení. Ukázalo se, že má velkou spotřebu a zařízení tak nebude moci běžet z powerbanky, jak bylo původně plánováno. Vytvořili jsme alternativní schéma napájení přes 2x 5V/2A USB adaptér. Desku senzoru jsme umístili za sklo vyříznutím otvoru (sklenice praskla, vytvořili jsme novou). Senzor jsme umístili těsně nad půdu, jelikož CO2 je těžší než vzduch. Vytvořili jsme plastový kryt vstupu senzoru před ústí hadice čerpadla, kterou jsme protáhli skrz víčko. Rovnoměrného rozstřiku jsme dosáhli zaslepením hadice tavnou pistolí a jejím perforováním poblíž ústí.

V páté iteraci jsme programovali komunikaci mezi senzory. Postupně jsme vyzkoušeli několik návrhů, nakonec se použilo následující: Python pro programování čidel, MQTT broker na straně Raspberry pro komunikaci se senzory a čerpadlem, HighCharts pro zobrazení grafů, Websocket protokol pro komunikaci s prohlížečem, PHP a MySQL databáze na straně serveru. K serveru (původně plánovanému na PřF, nakonec umístěnému na SŠIPS pro snadnou správu) jsme přistupovali pomocí VPN.

Ve fázi testování jsme první dva dny sbírali kontrolní data ze systému bez rostliny. Následně jsme mechanismus umístili do čajovny a po tři týdny sbírali data. Jako zobrazovací zařízení jsme použili poškozený netbook. V průběhu výstavy proběhlo několik prezentací a demonstrací, poté však musel být pokus přerušen kvůli napadení pažitky plísní vlivem přemíry zalévání přes web. Zkušeností z projektu jsme použili v navazujících projektech.

Monitoring rostlin

Projektová výuka - kombinovaný model

Tento model je kompromisem mezi školní a projektovou výukou. Je vhodný pro kratší a jednodušší projekty a pro studenty bez zkušeností s projektovou výukou.

  1. se studentem se neformálním rozhovorem (např. v čajovně) probere téma jeho projektu dle jeho zájmu a připraví se předběžný návrh tak, aby se vše stihlo v průběhu 2-4 týdnů (1-3 dny v týdnu)
  2. proběhne projednání s učiteli jednotlivých předmětů, jakým způsobem napasovat aktuálně vyučovanou látku do činností studenta na projektu. Obvykle nastane jeden z následujících případů: (a) učitel studenta neuvolní nebo student nechce na tento předmět chybět, v tuto dobu nemůže projekt probíhat; (b) učitel studenta uvolní, ale nepodaří se navázat obsah výuky na projekt, lze řešit samostudiem a vypracováním úkolů nebo účastí na hodině jako v předchozím bodě; (c) podaří se najít navázání obsahu výuky na probíhající projekt, domluví se způsob zpracování výsledků; (d) jako v předchozím bodě a učitel je navíc ochoten studentovi pomoci - takovému nabízíme metodickou pomoc a místo v našem týmu
  3. po dohodě s ředitelem a rodiči se sestaví podrobný plán aktivit studenta na projektu; aktivity mohou probíhat ve škole i mimo ni, podepíší se zodpovědnosti a souhlasy.
  4. student realizuje projekt dle plánu; co se nestihne, dodělá student v době svého volna; v průběhu řešení zpracovává dokumentaci a prezentaci
  5. s výstupy projektu je pak dobré vhodně naložit: SOČ, výstava, motivace ostatních studentů a podobně

Příklad projektu - Palubní počítač pro motorku

Standa ze SPŠ-VOŠ Písek je motocyklový technicky zaměřený fanda, který chtěl udělat pro svou motorku palubní počítač, ale neměl zkušenosti s programováním. Nabídl jsem tedy, že mu s touto částí pomohu. Po souhlasu ředitele s touto formou výuky dohodě s učiteli jsme našli tyto předměty, kde obsah bylo možné učit projektově:

Na základě těchto dohod jsme připravili individuální vzdělávací plán na dobu trvání projektu k podpisu rodičům. Při realizaci jsme dvakrát přetáhli čas a byli ve škole do večera, sepsali jsme pak tyto poznatky.

Z práce se nakonec stala dobrá SOČka a Standa, který dříve programovat neuměl, se umístil jako třetí v krajské soutěži programování (viz zde). Jako prezentaci jsme z nedostatku času zpracovali pouze úvodní video:

Projektová výuka - prezenční model

Tento model je koncept, jak přinést rysy projektové výuky do konzervativního prostředí, kde jiná než frontální výuka není možná. Spočívá v evidenci zájmů studentů a sdílení této databáze mezi učiteli. Učitel pak může vybraným studentům místo testu nabídnout aktivitu spojenou s jeho zájmem, na níž by demonstroval aplikaci vyučované látky.

Souběžné studium na VŠ

Tento model je přizpůsoben vědecky zaměřeným studentům. Letos (školní rok 2019/2020) se připravuje experimentální výuka 2-5 studentů gymnázia Jírovcova a Česká. Know-how zde bude průběžně rozšiřováno, koncepce je zatím následující:

Střední školy povolí studentům jistou míru absence, během níž mohou navštěvovat přednášky a cvičení na UAI JČU. VŠ nabídne portfolio předmětů bez prerekvizit, které SŠ studenti mohou navštěvovat a vykonat zápočet či zkoušku. Pokud studenti po maturitě nastoupí na JČU, příslušné předměty jim budou uznány. Přesné podmínky budou upřesněny koncem srpna.