Metodika programovania mobilných aplikácií v prostredi App Inventor 2

Ľubomír Šnajder

2. – 5. 5. 2016, Erasmus+, Pedagogická fakulta UK v Praze

Obsah

• Vyučovanie informatiky na Slovensku

• Konštrukcionistické vývojové prostredia

• Možnosti prostredia AppInventor

• Vyučovanie programovania v AppInventore

• Ukážka programovania STEM projektu

• Vývoj metodiky výučby a jej transfer do praxe

Špecifiká vyučovania informatiky

• mladý predmet, vysoká reflexia na progres

• nové SW nástroje online, cloud, ...

• nové OS a HWmobilné zariadenia, wearables, 3D sken/tlač, robotické stavebnice

• multidisciplinárny prístup vo vzdelávaní – STEM

• nové požiadavky na žiaka – kompetencie 21. stor.

• žiaci (genZ) – online, BYOD, multitasking

• veľké nároky na učiteľov – vzdelávanie (odbor, didaktika)

Vyučovanie programovania na ZŠ a SŠ

• Inovovaný ŠVP

– 3. ročník ZŠ 3. ročník gymnázia

– nie je predpísaný jazyk, paradigma štruktúrovaného programovania

• Učebnice – Logo, Pascal

• Iné učebné texty – Scratch, Python, ...

• Metodické materiály

– k oficiálnym učebniciam absentujú

– projekty (ĎVUi), konferencie, časopisy, súťaže

Konštrukcionistické programovacie prostredia

• Požiadavky na konštrukcionisticképrogramovacie prostredia (Papert, Resnick)

– nízky prah

– vysoký strop

– široké steny

Konštrukcionistické programovacie prostredia

• Typické črty– eliminácia syntaktických chýb

– úprava kódu aj počas behu aplikácie

– tvorba interaktívnych multimediálnych projektov (príbehov, hier, kresieb, animácií, skladieb, simulácií) ovládaných aj zvukom, zmenou obrazu

– kolaborácia na cloude (publikovanie, komentovanie, remix)

AppInventor – HW a SW požiadavky

• počítač so štandardným OS s webovým prehliadačom (Javascript)

• Google účet na prihlásenie sa do cloudu prostredia AppInventor

• mobilné zariadenie s OS Androids povolením inštalovať „non-market“ aplikácie

• na mobilnom zariadení program na rýchly vývoj a testovanie aplikácie (MIT AI2 Companion)

• na vývojovom počítači emulátor (aiStarter)

AppInventor – modul Designer

AppInventor – modul Blocks

AppInventor – jazykové prostriedky

• Komponenty

• Udalosti

• Metódy

• Vlastnosti

• Programové konštrukcie

• Údajové štruktúry

AppInventor – špecifické možnostimobilnych zariadeni

• dotyková obrazovka

• senzory zrýchlenia, orientácie, polohy (GPS)

• rozpoznávanie a syntéza reči

• skener čiarových kódov

• spustenie ďalších aplikácií

• prehrávanie a záznam zvuku/videa/fotografií

• ukladanie a načítanie údajov z/na MZ, webu

• ... SMS, tel. hovory, Twitter, bluetooth, NXT

Wolberov návrh metodiky výučby

• model výučby programovania v AI2:Zostaviť Konceptualizovať Prispôsobiť (Vytvoriť)

• Course-in-a-Box

– tutoriály, videotutoriály

– referenčné materiály, konceptové a pracovné karty

– didaktické testy

– diskusné fórum

Adaptovaný návrh metodiky výučby

• programovanie pútavých a užitočných aplikácií, využívajúce špecifiká MZ

• portfólio študenta

• komponenty, senzory → programové koncepty

• konceptualizácia od začiatku

• tvorba jednoduchej aplikácie (etudy) v krátkom čase

• etudy → miniprojekty → projekty (STEM)

Podpora učenia sa žiakov

• pracovné listy

– zadanie

– analýza a návrh riešenia

– formatívne hodnotenie

– kód riešenia s komentárom

• referenčné materiály, slovník

• usmerňujúce otázky a diskusia

• postupné znižovanie podpory učiteľa

Návrh grafického rozhrania

Návrh správania aplikácie

Podpora učenia sa žiakov

Brainstorming rozšírenia aplikácie

Podpora pre učiteľa

• metodické materiály (príprava a priebeh výučby – zadania úloh a otázok, námety na rozšírenie aplikácie, riešenia úloh, skúsenosti z výučby)

• hodnotiace nástroje

– sebahodnotiace karty (formatívne hodnotenie)

– rubriky hodnotenia projektov (sumatívne hodnotenie)

Hodnotiaca rubrika projektu – 14 konceptov

Mark Sherman, Fred Martin, Larry Baldwin, James DeFilippo – September 1, 2014

Hodnotiaca rubrika projektu – ukážka

Mark Sherman, Fred Martin, Larry Baldwin, James DeFilippo – September 1, 2014

Postupnosť etúd a projektov

• Etudy, malé projekty (skúsenosti)– Kresliaci editor

– Hra Postreh

– Hra Guľôčka

• Demonštračné projekty (inšpirácia)– Hovoriaci kompas

– Čítačka SMS

– Ukáž miesto/trasu na mape

– Hľadačka GPS

• Záverečný projekt (kreativita) – Krokomer/drepomer

Mapovanie: aplikácie × komponenty

Kresliaci editor

Čítačka SMS

• Label

• TextToSpeech

• Texting

Ukáž miesto/trasu na mape

• Button

• Label

• ListPicker

• ActivityStarter

Hovoriaci kompas

• Label, Canvas, ImageSprite

• OrientationSensor, TextToSpeech

Krokomer

• bádateľský prístup vývoja aplikácie – otázky, naplánovanie postupu

– iteratívna tvorba nástrojov na experimentovanie, zber a vyhodnotenie údajov

– tvorba aplikácie, námety na jej rozširovanie

• ukážka STEM aplikácie– senzory (fyzika, technológie)

– programovanie (informatika)

– výpočet (matematika)

– kvalita zdravia (biológia)

Krokomer – základné otázky

• Čo chceme dosiahnuť? Čo máme k dispozícii? Ako budeme postupovať?

• Aké funkcionality má mať výsledná aplikácia?

• Aké senzory má MZ? Ktoré prostriedky AI2 použijeme na meranie, zobrazovanie, ukladanie a vyhodnotenie nameraných údajov?

• Aký algoritmus použijeme na výpočet krokov? Za akých podmienok bude aplikácia počítať kroky čo najpresnejšie?

Krokomer – postup

• Sledovanie zmien senzora zrýchlenia pri pohybe človeka (rukou, chôdzi) – hotová / vlastná aplikácia (výpis, vykresľovanie)

• Z grafického zobrazenia – vzťah medzi počtom krokov a počtom opakujúcich sa časti grafu

• Vytvorenie aplikácie s algoritmom s okamžitým počítaním počtu krokov

• Rozšírenie aplikácie na záznam údajov do súboru (CSV), analýza údajov v tab. kalkulátore

Krokomer – algoritmus

• Algoritmus: počet krokov = počet prechodov cez stanovenú prahovú hodnotu

Krokomer – program

...

Krokomer – námety na ďalšie bádanie a rozširovanie aplikácie

• Ako sa menia zložky zrýchlenia merané počas chôdze?

• Ako sa líšia tieto hodnoty pre rôzne typy chôdzea rôznych ľudí?

• Navrhnúť iný algoritmus, ktorý vypočíta počet krokov zo zaznamenaných hodnôt. (FFT)

• Doplniť ďalšie funkcionality do mobilnej aplikácie

Krokomer – odvodené aplikácie

• Námety na ďalšie odvodené aplikácie:

– počítadlo drepov a iných cvikov

– určovanie tempa cvičenia („tempomat“)

– diagnostikovanie krívania, patologického trasu

Námety projektov pre ZŠ a SŠ

• Hry

– postreh (diagnostika sústredenia)

– hádaj číslo (algoritmus vyhľadávania)

– hľadanie pokladu (šifrovanie)

• Zdravie

– krokomer, drepomer, tréner cvikov

– pripomienkovač pitného režimu

– červená linka (hlásič pádov)

– hlasová čítačka SMS/QR, hovoriaci kompas

Námety projektov pre ZŠ a SŠ

• Vzdelávanie

– multimediálny mobilný zápisník

– mobilný herbár

– sprievodca expozíciami v múzeu/výstave (SteelPark)

– vedomostné kvízy

– hlasovací systém pre podporu formatívneho hodnotenia

– datalogger na zisťovanie hustoty dopravy v meste

Význam výučby programovania MZ

• vyučovanie programovania MZ – inovatívne

– aktuálna a zaujímavá problematika, nové formy a prostriedky vzdelávania (kolaborácia na cloude, BYOD)

– skúmanie a objavovanie nových poznatkov o prírode, spoločnosti (spôsobilosti vedeckej práce)

– tvorba užitočných aplikácií (konštrukcionizmus)

Vývoj metodík výučby programovania MZ a ich transfer do praxe

• u nás vyučovanie programovania v AppInventoresporadické

• učitelia

– príležitosť sa oboznámiť s AppInventorom

– motivácia programovať v AppInventore

– získať metodické a iné podporné materiály

– vytvárať vlastné pomôcky a zdieľať skúsenosti s ostatnými učiteľmi

Vývoj metodík výučby programovania MZ a ich transfer do praxe

• iteratívny vývoj metodických materiálov a pomôcok, vyžaduje prepojenosť:

– s pedagogickou praxou

– inými predmetmi (STEM)

– formálneho a neformálne vzdelávania

• vzdelávanie učiteľov informatiky (web, kurzy kontinuálneho vzdelávania, konferencie, ...)

Kontakt

RNDr. Ľubomír ŠNAJDER, PhD.

Univerzita P. J. Šafárika v Košiciach

Prírodovedecká fakulta

Ústav informatiky

Jesenná 5, 041 54 Košice, SK

lubomir.snajder@upjs.sk

http://ics.upjs.sk/~snajder/

Tel:

+421 55 234 2539 (pracovňa)

+421 55 234 2502 (sekretariát ústavu)