Здравейте, Хабр! Няколко години обучителният комплект LEGO Education WeDo 2.0 и детският език Scratch се развиваха паралелно, но в началото на тази година Scratch получи поддръжка за физически обекти, включително модули LEGO Education. В тази статия ще разкажем как може да се използва тази връзка за обучение по роботика и какво носи тя на учениците и преподавателите.
Основната цел на изучаването на роботиката и програмирането не е само и не толкова да се обучават проектиране и кодиране, а по-скоро да се развият универсални умения. Първоначално, проектното мислене, на което практически не се е обръщало внимание в училищата през 90-те и 2000-те години, но което сега активно се развива във всички училищни дисциплини. Определянето на задача, формулиране на хипотези, стъпково планиране, провеждане на експерименти, анализ — всичко това е в основата на почти всяка съвременна професия, но в рамките на стандартните училищни предмети, където делът на „зубренето“ е много висок, е трудно да се развиват.
Роботиката улеснява усвояването на други училищни предмети благодарение на визуалната демонстрация на физични закони в действие. Например, учителката по начален курс Юлия Понятовска ни показа как, като нейни ученици, сглобихме първия модел — безкракият личинка, написахме програма за придвижването му и го стартирахме. Когато личинката не помръдна, децата се втурнаха да търсят технически неизправности, но в крайна сметка достигнаха до извода, че причината не е в кода или сглобката, а в това, че начинът на придвижване на личинката не е подходящ за суша.
За да се постигне такава визуалност и да се улесни работата на децата, софтуерът в учебните комплекти е опростена версия на проектиращи програми. Но те не са подходящи за обучение по основи на програмирането. Това недостатък може да бъде коригиран с работата с комплектите LEGO Education с външен софтуер: WeDo 2.0 може да се програмира с учебния език Scratch.
Собствени възможности на LEGO Education WeDo 2.0
Базовият комплект LEGO Education WeDo 2.0 е предназначен за деца на възраст 7-10 години. В него влизат: Smart Hub WeDo 2.0, електромотор, сензори за движение и наклон, части LEGO Education, тавички и стикери за сортиране на частите, софтуер WeDo 2.0, методическо пособие за учителя и инструкции за сглобяване на основни модели.
За всяка от моделите сме уточнили какви понятия от различни науки обясняват. Например, с помощта на „Проигрыватель“ е удобно да обясняваме на децата природата на звука и какво е сила на триене, а с „Танцуващия робот“ — механиката на движенията. Задачите могат да варират, да се създават от педагога „на ходу“ и да имат множество решения, което помага на децата да подобрят уменията си за търсене на причинно-следствени връзки.
Освен заниманията по робототехника и обясненията на физичните закони, комплекта може да се използва и за програмиране, тъй като писането на код, който „оживява“ физически обекти, е много по-интригуващо, отколкото създаването на нещо виртуално.
ПО на комплекта LEGO Education WeDo 2.0 или Scratch
В WeDo 2.0 се използват технологии LabVIEW от National Instruments, интерфейсът се състои само от разноцветни значки с изображения, които чрез drag-and-drop се подреждат в линейна последователност.
Използвайки това ПО, децата се учат да изграждат последователни вериги от действия — но все пак това е далеч от истинското програмиране и преминаването към „стандартни“ езици в бъдеще може да доведе до значителни трудности. С WeDo 2.0 е удобно да се започне обучението по програмиране, но за по-сложни задачи възможностите му вече са твърде ограничени.
Тук на помощ идва Scratch — визуален език за програмиране, ориентиран към учениците на възраст 7-10 години. Програмите, написани в Scratch, се състоят от разноцветни графични блокове, с помощта на които може да се управляват графични обекти (спрайтове).
Задавайки различни стойности и свързвайки блоковете помежду им, могат да се създават игри, анимации и мултипликации. Scratch позволява да се изучават концепции на структурирано, обектно- и събитийно-ориентирано програмиране, запознава с цикли, променливи и логически изрази.
Scratch е малко по-сложен за усвояване, но много по-близо до текстовите езици за програмиране в сравнение със собственото ПО WeDo, тъй като проследява класическата йерархия на текстовите езици (програмата се чете отгоре надолу) и изисква спазване на отстъпи при употреба на различни оператори (while, if…else и т.н.). Също така е важно, че текстът на командите се показва на програмен блок и, ако премахнем „цветността“, получаваме код, който почти не се различава от класическите езици. Следователно на детето ще бъде много по-лесно да премине от Scratch на „възрастни“ езици.
Дълго време командите, написани в Scratch, позволяваха работа само с виртуални обекти, но през януари 2019 г. излезе версия 3.0, която поддържа физически обекти (включително модули LEGO Education WeDo 2.0) с помощта на приложението Scratch Link. Сега с тези игри и анимации можете да взаимодействате, използвайки двигатели и сензори.
В отличие от собственото ПО WeDo 2.0, Scratch предлага повече възможности: в базовия софтуер можете да вградите само един собствен звук, няма възможност за създаване на собствени процедури и функции (т.е. обединяване на команди в един блок), а в Scratch тези ограничения не съществуват. Това дава повече свобода и възможности както на учениците, така и на учителя.
Обучение с LEGO Education WeDo 2.0
Стандартният урок включва обсъждане на задачата, конструиране, програмиране и рефлексия.
Задачата може да бъде обозначена чрез анимирана презентация, която е включена в комплекта материали. След това децата трябва да построят хипотези относно начина, по който работи този механизъм.
На втория етап децата се занимават непосредствено със сглобяването на LEGO-робота. Обикновено учениците работят по двойки, но е възможна и индивидуална или групова работа. За всеки от 16-те стъпкови проекта има подробни инструкции. Освен това, 8-те отворени проекта дават пълна свобода на творчеството при избора на решение на поставената задача.
На етапа на програмиране е важно да се започне с собственото ПО WeDo 2.0. Когато децата го усвоят и се научат да работят с блокове и модели, могат логически да преминат на Scratch.
На последния етап се извършва анализ на направеното, създават се таблици и графики, провеждат се експерименти. В този етап може да се зададе задача за подобряване на модела или усъвършенстване на механичната или софтуерната част.
Полезни материали
- по LEGO WeDo 2.0 за учители
- по LEGO WeDo 2.0
- Официална Scratch
- Разширение за работа с физически обекти (включително WeDo 2.0) в Scratch
- WeDo 2.0.
- 11 урока с използване на комплектите LEGO Education WeDo 2.0
- по сглобяване на модели WeDo 2.0
Източник: habr.com
