"Laboratoria Przyszłości to inicjatywa edukacyjna realizowana przez Ministerstwo Edukacji i Nauki. Celem inicjatywy jest wsparcie (poprzez sfinansowanie zakupu szeroko rozumianego niezbędnego wyposażenia) wszystkich szkół podstawowych w budowaniu wśród uczniów kompetencji z zakresu nauki, technologii, inżynierii, sztuki oraz matematyki (tzw. kompetencje STEAM)".

W obszarze technologii cyfrowych założenia projektu kierują naszą uwagę na możliwości, jakie tkwią w mikrokontrolerach, tak powszechnie stosowanych obecnie w otaczających nas urządzeniach cyfrowych. Nasz wybór padł na mikrokontrolery Raspberry Pi Pico (RP2040).

Drugim obszarem, na który zorientowane są założenia projektu jest technologia druku 3D (FFF/FDM) coraz powszechniej stosowanego w wielu obszarach codziennego życia – od tworzenia zabawek i elementów dekoracyjnych, po motoryzację i medycynę. W naszej szkole wykorzystujemy drukarki z serii Creality i Flashforge, oferujące zamknięte komory drukowania i możliwość drukowania zarówno z popularnych filamentów PLA, jak i posiadających dużą wytrzymałość ABS czy nawet z filamentów z włóknami węglowymi.

Laboratoria Przyszłości to także krok w kierunku programowania robotów – w ramach projektu możliwy był zakup robotów edukacyjnych – w naszym przypadku były to polskie roboty Photon, doskonale sprawdzające się w kształtowaniu umiejętności programowania zachowań obiektów fizycznych w „realnym” świecie, nie tylko na ekranie komputera.
Do programowania Photon’ów wykorzystujemy dedykowane oprogramowanie, pozwalające na wybór interfejsu użytkownika – od najprostszych trybów wizualnych po kodowanie w językach Python czy C++. Uruchamiamy je na dostępnych w szkolnej pracowni laptopach z dołączonymi interfejsami Bluetooth LE (Photon Magic Dongle), którymi uzupełniliśmy zakupione w ramach dotacji MEN wyposażenie.

Zajęcia programowe w klasach I-III, IV-VI i VII-VIII: Zarówno w klasach I-III, jak i w klasach IV-VI skupiliśmy się głównie na programowaniu robotów edukacyjnych Photon, choć stopień złożoności tworzonych na zajęciach programów w klasach IV-VI znacznie wybiegał poza proste programowanie zachowań robotów związanych z ruchem.

Na pierwszym etapie edukacyjnym zajęcia realizujące treści projektu „Laboratoria Przyszłości” dotyczyły głównie programowanie ruchu robotów – przejazdów, skrętów, zatrzymań. Układane w najprostszym trybie wizualnym programy miały strukturę liniową - zaplanowane zdarzenia realizowane były sekwencyjnie. Zajęcia bardzo dobrze uzupełniały i rozszerzały treści z zakresu elementów algorytmiki i programowania, umieszczone w podstawie programowej przedmiotu na pierwszym etapie edukacyjnym.

Uczniowie drugiego poziomu edukacyjnego mieli okazję przekonać się, czym jest iteracja (wielokrotne wykonywanie polecenia lub grupy poleceń) programując, a następnie obserwując zachowanie robota wielokrotnie powtarzającego sekwencję działań (ruch, komunikaty dźwiękowe, zmiana koloru, etc.). Podobnie kształtowane było rozumienie koncepcji instrukcji warunkowych, wykorzystywanych w programowaniu interakcji Photon’a z otoczeniem.

Środowiskiem programowania dla uczniów klas IV – VI była dedykowana odmiana Blockly, znana części uczniów z zajęć Godziny Kodowania. Środowisko to oferuje czytelny i łatwy do opanowania interfejs, dając jednocześnie spore możliwości w zakresie programowania i nie redukujące robota do roli „zdalnie sterowanego pojazdu”. W drugim półroczu uczniowie drugiego etapu edukacyjnego będą mogli również spróbować swoich sił w programowaniu Photon'ów w dobrze im znanym języku Scratch.

W klasach VII i VIII na zajęciach programowych realizowane będą wybrane treści z zakresu programowania i zastosowań mikrokontrolerów, oraz elementy projektowania 3D i druku w technologii FFF. Zajęcia zaplanowane zostały do realizacji w drugim półroczu roku szkolnego.

Zajęcia ponadprogramowe: zajęcia zaplanowane zostały jako cykl mikroprojektów zorientowanych na wykorzystanie mikrokotrolerów Raspberry Pi Pico w różnych obszarach życia codziennego. Wspólnym mianownikiem tych projektów jest możliwość połączenia części z nich w system sterowania urządzeniami współczesnego, nasyconego cyfrowymi technologiami domu. Każdy z projektów wymaga połączenia kontrolera z urządzeniami peryferyjnymi (czujnikami i urządzeniami wykonawczymi) oraz opracowania własnego programu (nasze projekty kodowane są w języku MicroPython) realizującego zaplanowane działania mikrokontrolera.


Obok zajęć poświęconych mikrokontrolerom realizowany jest cykl zajęć dotyczących projektowania 3D i technologii drukowania na drukarkach FFF. Uczniowie poznali zasady licencjonowania i możliwość nieodpłatnego dostępu do profesjonalnego oprogramowania służącego do projektowania 3D. Zdobyli umiejętności z zakresu podstaw projektowania obiektów 3D, eksportowania projektów do formatu .STL oraz przygotowywania ich do wydruku na konkretnych modelach drukarek 3D (posługiwanie się slicer'ami - Cura 3D).
W zajęciach uczestniczy dziesięcioro uczennic i uczniów z klasy VIII. Zajęcia realizowane są w dwugodzinnych blokach, raz w tygodniu. Wszyscy uczestnicy zajęć wykazują się kreatywnością i zaangażowaniem, zdobywając wyjątkową wiedzę i umiejętności z zakresu nowych technologii.
Pierwszy samodzielny projekt w zakresie projektowania trójwymiarowego (projekt obiektu w programie Autodesk Fusion, eksport projektu do pliku .STL, przygotowanie do druku slicer'em Cura 3D i oczywiście wydruk na drukarce 3D) nazwaliśmy "Projektem Guzik" - dlaczego - można zobaczyć na zdjęciach poniżej.