Metoda projektowa w nauczaniu informatyki 

Poszukując sposobów na urozmaicenie szkolnych lekcji, można się natknąć na pomysł “metody projektowej”. Jest ona szczególnie skuteczna i prosta do wprowadzenia na zajęciach z informatyki, ponieważ natura tego przedmiotu stwarza ku temu optymalne warunki. W tym artykule zapoznamy się bliżej z hasłem metody projektowej i jej praktycznym implikacjom, m.in. projektowi przeprowadzonemu przez platformę LNU.

1. Metoda projektowa – źródła 

Metoda projektowa ma swoje korzenie w progresywnej filozofii edukacji, którą na przełomie XIX i XX wieku wypromował amerykański filozof, psycholog i pedagog John Dewey. Filozofia ta – w kontrze do tradycyjnych, pasywnych metod przekazywania wiedzy – stawiała w centrum uwagi ucznia, jego potrzeby i zainteresowania. Dewey podkreślał znaczenie doświadczenia w procesie nauczania oraz konieczność angażowania uczniów w rozwiązywanie rzeczywistych problemów.  

W 1918 roku uczeń Dewey’a, William Heard Kilpatrick opublikował esej „The Project Method”, wprowadzając do powszechnej świadomości koncepcję projektu jako metody nauczania. W Kilpatrick opisał projekt jako celową, społecznie użyteczną aktywność, która jest podejmowana przez uczniów w naturalny sposób, z wewnętrznej motywacji. Podkreślał, że projekty powinny być zorganizowane wokół zainteresowań uczniów, co zwiększa ich zaangażowanie i efektywność nauki.  

Od czasów Deweya i Kilpatricka metoda projektowa ewoluowała, adaptując się do współczesnych wymagań edukacyjnych i technologicznych. Obecnie bywa stosowana na różnych poziomach edukacji, od szkół podstawowych po uczelnie wyższe, oraz w różnych kontekstach, takich jak edukacja formalna, nieformalna i zdalna. Współczesne podejścia do metody projektowej często integrują nowe technologie i narzędzia cyfrowe, co pozwala na realizację bardziej złożonych i interaktywnych projektów.  

2. Metoda projektowa w edukacji informatycznej 

Wydaje się, że informatyka jest wymarzonym obszarem stosowania metody projektowej w szkołach, zważywszy na fakt, że ta dziedzina wiedzy jest bardzo praktyczna, jest rodzajem nowoczesnego rzemiosła. Wybór potencjalnych tematów projektu jest bardzo szeroki, np.: tworzenie aplikacji, gier, projektowanie stron internetowych, baz danych, tworzenie rozbudowanych arkuszy kalkulacyjnych, grafiki komputerowej, modeli 3D, analiza danych itp. Wybór tematów, mających osobiste znaczenie dla uczniów, wpływa pozytywnie na ich zaangażowanie i motywację. W ten sposób uczniowie lepiej i chętniej przyswajają nową wiedzę oraz mogą ją zastosować w praktyce, co przynosi dodatkową satysfakcję.  

Pracując nad konkretnymi projektami, uczniowie rozwijają umiejętności programowania, zarządzania bazami danych, projektowania interfejsów użytkownika, cyberbezpieczeństwa, a także wykorzystania różnych narzędzi wspomagających, w tym: środowisk programistycznych, systemów do zarządzania projektami, analizy danych czy tworzenia grafiki komputerowej. Z kolei praca w zespole przyczynia się do rozwijania umiejętności komunikacyjnych, uczy podziału pracy, wymaga planowania i zarządzania procesem. Są to umiejętności niezwykle istotne w realnym świecie zawodowym, szczególnie w branży IT.  

3. Przykłady projektów 

Obserwując świat technologii, który stał się integralną częścią naszej codzienności, można zaproponować wiele praktycznych tematów na projekty, które mogą zainteresować uczniów: 

• tworzenie aplikacji mobilnych: rozwijanie aplikacji na systemy Android i iOS z zastosowaniem narzędzi: Android Studio, Xcode, Flutter, 
• tworzenie gier komputerowych, np. użyciem narzędzi: Unity, Scratch, Unreal Engine,  
• budowa robotów wykorzystując platformy takiej jak Arduino, Raspberry Pi, Lego Mindstorms,  
• projektowanie stron internetowych z użyciem technologii HTMl, CSS, JS i/lub narzędzi typu WordPress, React, 
• analiza danych: gromadzenie, analiza i wizualizacja danych z wykorzystaniem narzędzi typu Excel, Python (NumPy, pandas, matplotlib), R.  

Te lub inne projekty umożliwiają uczniom nabywanie wielu, niezwykle cennych na rynku pracy umiejętności i wiedzy, m.in.: programowania, znajomości algorytmów i struktur danych, projektowania interfejsów użytkownika, pracy z bazami danych, testowania i debugowania aplikacji, rozwiązywania problemów, pracy zespołowej, rozumienia zasad elektroniki i mechaniki itd.

4. Etapy realizacji projektów 

W procesie realizacji projektu z uczniami można wyróżnić kilka zasadniczych etapów: 

1. Wybór tematu – zidentyfikowanie w dyskusji z uczniami obszarów ich zainteresowań, stworzenie listy potencjalnych tematów, analiza możliwości ich wykonania przez uczniów w ramach dostępnego czasu i zasobów, wybór tematu przez głosowanie lub kompromis.
2. Planowanie – określenie celów projektu, opracowanie przez uczniów planu realizacji na racjonalnym poziomie szczegółowości, podział zadań pomiędzy uczestników.
3. Realizacja – zgodnie z założonym planem i podziałem zadań, monitorowanie postępów i wprowadzanie niezbędnych korekt, spotkania projektowe, wsparcie nauczyciela na zasadzie konsultacji, wykorzystanie narzędzi do prowadzenia projektów typu trello, jira.  
4. Walidacja i testowanie – testowanie rozwiązań, wprowadzanie poprawek i optymalizacji. 
5. Prezentacja – uczniowie przedstawiają efekt swojej pracy przed nauczycielem, innymi uczniami, jury (w przypadku konkursów).
6. Ewaluacja i refleksja – uczniowie wspólnie z nauczycielem omawiają przebieg realizacji projektu, osiągnięte rezultaty, napotkane trudności, wyciągają wnioski jak lepiej zorganizować pracę nad przyszłymi projektami.

5. Rola nauczyciela i integracja z programem nauczania

Nauczyciel procesie projektowym pełni głównie rolę doradczą i wspomagającą:

• inicjuje etap wyboru projektu, pomagając utworzyć listę tematów do wyboru i ocenić realność ich realizacji,  
• zapewnia dostęp do niezbędnych zasobów: przestrzeni do pracy, narzędzi, technologii, materiałów edukacyjnych,  
• wspiera uczniów w przezwyciężaniu trudności pojawiających się w trakcie realizacji,  
• pomaga w rozwiązywaniu konfliktów,  
• ocenia pracę uczniów i jej rezultaty, omawia proces z uczniami i pomaga w wyciąganiu wniosków.  

Zadaniem nauczyciela jest także zarządzanie całym procesem projektowym, aby realizować cele edukacyjne określone w programie nauczania, adekwatnie do poziomu edukacyjnego i specjalizacji (szkoły podstawowe, ponadpodstawowe, ogólne, klasy informatyczne, technika). Interdyscyplinarność, która jest cechą większości projektów, daje szansę realizowania programu nauczania z kilku przedmiotów, nie tylko samej informatyki. 

6. Korzyści i wyzwania metody projektowej 

Przyjęły się różne podejścia i praktyczne metodologie realizowania projektów z uczniami. Wspólną ich cechą jest zestaw korzyści edukacyjnych, obejmujący m.in.:  

• rozwój intelektualny, poprzez stymulowanie wnikliwego, dociekliwego sposobu myślenia, zdolności twórczych, koncepcyjnych, analitycznych, 
• umożliwienie realizacji przynoszących satysfakcję działań edukacyjnych, bazujących na wewnętrznej motywacji uczniów,  
• rozwijanie umiejętności pracy w grupie, odpowiedzialności za swoją pracę, prowadzenia dyskusji, rozpatrywania argumentów „za” i „przeciw”, dzielenie się wynikami pracy, kształtowanie nawyków demokratycznych,  
• doskonalenie szczególnych zdolności,  
• zorientowanie na wynik, kształtowanie umiejętności niezbędnych do osiągania sukcesów,  
• dostrzeżenie wpływu własnych działań, wiedzy, umiejętności na realny świat. 

Wśród wad metody projektowej w edukacji wymienia się: 

• dużą czasochłonność,  
• niedostatki nauczycieli z wystarczającym doświadczeniem do prowadzenia działań wg tej metody, 
• ograniczenie w stosowaniu metody do projektów wymagających praktycznej wiedzy i umiejętności.  

Poniżej proponujemy autorskie podejście do wprowadzenia metody projektowej w edukacji informatycznej, opracowane w ramach wielu projektów edukacyjnych prowadzonych przez Ligę Niezwykłych Umysłów z wykorzystaniem platformy LNU wspomagającej uczniów i nauczycieli w praktycznej nauce programowania.  

7. Misje programistyczne

Z pewnością tworzenie stron internetowych, baz danych, złożonych arkuszy kalkulacyjnych lub budowa robotów to ciekawe projekty do prowadzenia z uczniami. Wiele z takich projektów jest realizowana w ramach różnych konkursów, np.: ISEF (Intel Science And Engineering Fair), EUCYS – Konkurs Młodych Naukowców Unii Europejskiej, FIRST Robotics Competition. Realizacja projektów w ramach międzyszkolnych konkursów ma dodatkowe walory związane z większą motywacją, możliwością porównania efektów swojej pracy w bezpośredniej rywalizacji z innymi zespołami, satysfakcją z wyników. Wspólną cechą tych projektów są jednak często wysokie bariery wejścia: często uczestnictwo w nich zarezerwowane jest tylko dla najzdolniejszych uczniów, mogą pojawić się bariery finansowe związane z dostępem do niezbędnych technologii (roboty, części) bądź koniecznością wyjazdów na zawody międzynarodowe itp. W projektach typowo informatycznych może pojawić się także prozaiczna bariera w postaci progu wymaganej wiedzy, np. utworzenie aplikacji mobilnej jest dla większości uczniów kierunków ogólnych zbyt trudne, a uczniów bardziej zainteresowanych tą tematyką na wystarczającym poziomie zaawansowanie jest zbyt mało.  

Z myślą o obniżeniu progu wejścia i umożliwienia szerszej grupie uczniów uczestniczenia w projektach związanych z informatyką, wypracowaliśmy autorską metodę prowadzenia projektów w oparciu o tzw. misje programistyczne umieszczane na platformie Liga Niezwykłych Umysłów. Na platformie LNU, której głównym celem jest wspieranie uczniów i nauczycieli w praktycznej nauce programowania, implementowane są także specjalne treści, mające formę grywalnych misji, tj. zestawu powiązanych fabułą zadań, które użytkownik platformy musi rozwiązać w określonej kolejności. Wszystkie misje można zobaczyć i spróbować w nich swoich sił po zarejestrowaniu bezpłatnego konta na platformie https://edu.t-lem.com/. Wybrane przykłady misji są także dostępne w formie niewymagającej rejestracji konta i logowania: https://gym.tlem.com/100lecie_niepodleglosci, https://gym.t-lem.com/Wyzwanie_wyborcze, https://gym.t-lem.com/Moon_Expedition, https://gym.t-lem.com/Halloween_code. 

Projekty misji programistycznych polegają na utworzeniu misji przez samych uczniów od etapu koncepcji do gotowego zestawu plików do zaimplementowania na platformie. Projekt misji programistycznej wymaga przez zespół projektowy: 

• wymyślenia i opracowania fabuły misji, w tym jej tematu: fabuła może być dowolna, np. o charakterze historycznym, geograficznym, matematycznym, społecznym, miejskim/regionalnym itd.  
• opracowania tekstów,  
• opracowania materiałów graficznych: grafik statycznych, animacji, filmów,
• wymyśleniu i opracowaniu zadań do rozwiązania w ramach misji, w tym zadań programistycznych, bazodanowych, logicznych, matematycznych, quizów itd. 
• opracowania gotowych plików wg dostarczonej przez operatora platformy LNU dokumentacji, które zostaną umieszczone na platformie LNU w postaci grywalnej misji, dostępnej dla innych użytkowników platformy.  

Przykłady gotowych zadań z różnych misji umieszczonych na platformie: 

Ilustracja 1: Zdanie wprowadzające do misji „KrasCon” na platformie LNU

Ilustracja 2: Zadanie bazodanowe z misji „100-lecie niepodległości” na platformie LNU

Ilustracja 3: Zadanie programistyczne (Python) z misji „Wyzwanie wyborcze” na platformie LNU

Platforma LNU umożliwia opracowanie zadań wymagających od użytkownika rozwiązania w postaci wykonywalnego kodu w językach Python lub C++, wykonania polecenia do bazy danych w języku SQL, rozwiązania quizu. Możliwe są zadania wprowadzające do kolejnych kroków, zawierające samą treść w postaci tekstów, grafik, animacji. Autorzy projektów mają także możliwość wyjścia poza środowisko platformy w celu zaprojektowania zadań do wykonania przez użytkownika, których efekty będą niezbędne do wykonania następnych kroków w ramach misji.  

Same zadania mogą mieć bardzo zróżnicowany stopień złożoności, od bardzo prostych do skomplikowanych algorytmów. W połączeniu z dowolną tematyką, daje to uczestnikom projektu bardzo dużą swobodę twórczą i bardzo małą barierą wejścia – trudność projektu można dostosować do poziomu zaawansowania zarówno ucznia 7 klasy szkoły podstawowej jak i zdolnego licealistę klasy informatycznej. Omówione wyżej, bardzo zróżnicowane elementy niezbędne do przygotowania finalnej wersji projektu wymuszają tworzenie interdyscyplinarnych zespołów, w których jest miejsce nie tylko dla uczniów zainteresowanych bezpośrednio IT, ale także dla osób kreatywnych lubiących wymyślać fabuły, pisać teksty, tworzyć grafiki, animacje, filmy, opracowywać zagadki logiczne, interesujące się historią, geografią, sportem, literaturą itp. Praca w tak zróżnicowanym zespole jest niezwykle rozwijająca dla wszystkich jego członków i wyzwala wiele wyzwań i możliwości. Bardzo dobrze symuluje także procesy pracy grupowej, z którymi uczniowie spotkają się później w dorosłym życiu w pracy.  

Proces tworzenia misji programistycznej we współpracy z Ligą Niezwykłych Umysłów przebiega wg następujących etapów: 

1. szkolenie wprowadzające do pracy z platformą dla nauczycieli – omawiane są funkcjonalności platformy z perspektywy ucznia i nauczyciela/administratora grupy,  
2. szkolenie wprowadzające do zarządzania projektami i tworzenia misji dla członków zespołu – zwykle prowadzone przez instruktora z Ligi Niezwykłych Umysłów; podczas szkolenia prezentowane są krótko współczesne metody zarządzania projektami waterfall, lean, six sigma, filozofia Agile, wraz z przykładami zastosowania; prezentowane są wybrana techniki stosowane w prowadzeniu projektów, np. planning poker, kanban; prezentowane są narzędzia wspomagające prowadzenie projektów, np. trello; omawiana jest dokumentacja związana z przygotowaniem projektu misji, w tym: typy zadań, pliki zadań (tekstowe, graficzne, sterujące), funkcje testujące w zadaniach programistycznych, sposób przygotowania plików w zadaniach bazodanowych, dodatkowe elementy grywalizacyjne – osiągnięcia/badge. Zespołom przekazywana jest dokumentacja w formie elektronicznej.  
3. konsultacje dla zespołów w trakcie realizacji projektu – zwykle konsultacje online wg określonego harmonogramu,  
4. ocena i weryfikacja projektu, niezbędne poprawki,
5. implementacji projektu w postaci grywalnej na platformie LNU i udostępnienie. 

Bardzo często projekty misji programistycznych prowadzone są w formie konkursów, w których uczestniczy wiele zespołów z różnych szkół. Takie konkursy miały miejsce m.in. w ramach projektów prowadzonych przez Ligę Niezwykłych Umysłów we współpracy z Biurem Promocji Wrocławia, Urzędem Marszałkowskich Województwa Dolnośląskiego, Biurem Edukacji Miasta Stołecznego Warszawy, Ośrodkiem Doskonalenia Nauczycieli w Poznaniu w ramach programu Cyfrowa Szkoła Wielkopolska. W ten sposób powstały już dziesiątki misji przygotowanych przez uczniów ze wszystkich szczebli i kierunków edukacji szkolnej.  

Zaimplementowane misje wykonane przez zespoły, są dostępne dla wszystkich użytkowników platformy na całym jako gotowy produkt w postaci pozycji w menu po zalogowaniu bądź w postaci zewnętrznego linku, który można umieścić np. na stronie szkoły lub wysłać mailem/komunikatorem. Jest do dodatkowy element, przynoszący satysfakcję twórcom projektu.

8. Podsumowanie 

Istotą metody projektowej jest realizacja projektów edukacyjnych, które mogą obejmować szeroki zakres tematów i dyscyplin, integrując różne obszary wiedzy i umiejętności. Projekty te są zazwyczaj realizowane zespołowo, co sprzyja rozwijaniu kompetencji społecznych, umiejętności komunikacyjnych oraz zdolności do pracy w grupie. Proces realizacji projektu obejmuje etapy planowania, badania, wykonania i prezentacji wyników, co pozwala uczniom na przejście przez pełen cykl twórczy i naukowy. 

Metoda projektowa sprzyja również rozwijaniu kompetencji kluczowych, takich jak umiejętność krytycznego myślenia, rozwiązywania problemów, samodzielności oraz zarządzania czasem. Dzięki temu uczniowie lepiej przygotowują się do wyzwań, które czekają na nich w dorosłym życiu, zarówno w kontekście zawodowym, jak i osobistym. Wykorzystanie projektów misji programistycznych z Ligą Niezwykłych Umysłów pozwala łatwo dostosować metodę projektową do różnych poziomów edukacyjnych i uczynić ją elastycznym i wszechstronnym narzędziem dydaktycznym. 

Literatura 

Kilpatrick , W. H. (1918). The project method.
Kołodziejski M., Przybysz-Zaremba M. Project Method in Educational Practice,  University Review, Vol. 11, 2017, No. 4, p. 26-32.