Здравейте, Хабр! В продължение на 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 и модули от LEGO Education. В тази статия ще обсъдим как да използваме тази комбинация за обучение в робототехника и какво предлага на учениците и педагогите.
Основната цел на изучаването на робототехника и програмиране не е само обучението по проектиране и кодиране, а по-скоро формирането на универсални умения. На първо място, проектно мислене, на което практически никога не се обръщало внимание в училищата през 90-те и 2000-те години, но което активно се развива в рамките на всички училищни дисциплини днес. Определянето на задачи, хипотези, стъпково планиране, провеждане на експерименти, анализ — това е основата на почти всяка съвременна професия, но в рамките на стандартните училищни предмети, където много от материалите са „зазубрени“, е трудно да се развиват.
Роботиката улеснява усвояването на други училищни предмети благодарение на визуалната демонстрация на физичните закони в действие. Например, учителят по начален курс Юлия Понятовская как нейните ученици сглобили първия модел — жабка без крайници, написали програма за движението й и я стартирали. Когато жабката не помръдна, децата започнали да търсят технически неизправности, но в крайна сметка достигнали до извода, че причината не е в кода или сглобяването, а в това, че начинът на движение на жабката не е подходящ за суша.
За да се постигне такава визуализация и да се улесни работата на децата, софтуерът в обучителните комплекти е опростена версия на проектанските програми. Но те не са подходящи за обучение по основите на програмирането. Тази недостатък може да бъде коригиран с работата с комплектите LEGO Education с външен софтуер: WeDo 2.0 може да се програмира с помощта на учебния език Scratch.
Собствени възможности на LEGO Education WeDo 2.0
Основният комплект LEGO Education WeDo 2.0 е предназначен за деца на възраст 7-10 години. В него са включени: Smart Hub WeDo 2.0, електромотор, сензори за движение и наклон, части LEGO Education, контейнери и стикери за сортиране на частите, софтуер WeDo 2.0, методическо ръководство за учители и инструкции за сглобяване на основни модели.
За всяка от моделите ние описахме кои понятия от различни науки те обясняват. Например, с помощта на "Проигравателя" е удобно да обясним на децата природата на звука и какво е сила на триене, а с "Танцуващия робот" — механиката на движенията. Задачите могат да варират, да бъдат създавани от педагога "на хода" и да имат множество решения, което помага на децата да подобрят уменията си за намиране на причинно-следствени връзки.
Освен занимания по роботика и обяснения на физичните закони, комплектът може да се използва и за програмиране, тъй като е много по-интерактивно да се пише код, който "оживява" физически обекти, отколкото да се създава нещо виртуално.
Софтуерът 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 цветни значки с изображения, които с помощта на drag-and-drop се подреждат в линейна последователност.
Използвайки този софтуер, децата учат да изграждат последователни вериги от действия — но все пак това е далеч от истинското програмиране, а преходът към "стандартни" езици по-късно може да създаде големи затруднения. С WeDo 2.0 удобно е да се започне обучението по програмиране, но за по-сложни задачи възможностите му вече са недостатъчни.
Тук на помощ идва Scratch — визуален език за програмиране, ориентиран към учениците на възраст 7-10 години. Програмите, написани в Scratch, се състоят от цветни графични блокове, с помощта на които може да се управляват графични обекти (спрайтове).
Задавайки различни стойности и свързвайки блоковете помежду им, може да се създават игри, анимации и мултипликации. Scratch позволява изучаване на концепции на структурно, обектно и събитийно ориентирано програмиране, запознава с цикли, променливи и логически изрази.
Scratch е малко по-труден за овладяване, но е много по-близо до текстовите езици за програмиране в сравнение с оригиналния софтуер WeDo, тъй като в него се проследява класическата йерархия на текстовите езици (програмата се чете отгоре надолу) и също така се изисква спазване на отстояния при използване на различни оператори (while, if…else и т.н.). Също така е важно, че текстът на командите се показва на програмния блок и, ако премахнем „цветността“, ще получим код, който почти не се различава от класическите езици. Затова на детето ще му бъде много по-лесно да премине от Scratch към „възрастни“ езици.
Дълго време командите, написани в Scratch, позволяваха работа само с виртуални обекти, но през януари 2019 излезе версия 3.0, която поддържа физически обекти (включително модули LEGO Education WeDo 2.0) чрез приложението Scratch Link. Сега с тези игри и анимации може да се взаимодейства, използвайки мотори и сензори.
В отличие от оригиналния софтуер WeDo 2.0, Scratch предлага повече възможности: в основния софтуер може да се вгради само един собствен звук, няма възможност за създаване на собствени процедури и функции (тоест 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 с помощта на анимирана презентация, която е включена в комплекта материали. След това децата трябва да изградят хипотези относно това как работи механизма.
На втория етап децата се занимават с конструирането на LEGO-робота. По правило учениците работят на двойки, но е възможна индивидуална или групова работа. За всеки от 16-те стъпкови проекта има подробни инструкции. А още 8 открити проекта дават пълна свобода на творчеството при избора на решение на поставената задача.
На етапа на програмирането е необходимо да се има предвид, че е по-добре да започнете с оригиналния софтуер WeDo 2.0. Когато децата го усвоят и научат как да работят с блоковете и моделите, може логично да преминат към Scratch.
На последния етап се извършва анализ на свършеното, изграждане на таблици и графики, провеждане на експерименти. На този етап може да се постави задача за доработка на модела или усъвършенстване на механичната или програмната 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
- за сглобяване на модели WeDo 2.0
Източник: habr.com
