LEGO Education WeDo 2.0 ו-Scratch - שילוב חדש להוראת ילדים רובוטיקה

שלום, הבר! במשך מספר שנים התפתח במקביל הסט החינוכי LEGO Education WeDo 2.0 ושפת הילדים Scratch, אך מוקדם יותר השנה Scratch החלה לתמוך בחפצים פיזיים, כולל מודולי LEGO Education. במאמר זה נדבר על האופן שבו ניתן להשתמש בחבילה זו ללימוד רובוטיקה ומה הוא נותן לתלמידים ולמורים. 

המטרה העיקרית של לימודי רובוטיקה ותכנות היא לא רק ולא כל כך לימוד עיצוב וקידוד, אלא גיבוש מיומנויות אוניברסליות. קודם כל, חשיבה עיצובית, שלמעשה לא זכתה להתייחסות בבתי הספר של שנות ה-1990 וה-2000, אך מתפתחת באופן פעיל בכל תחומי בית הספר כיום. הגדרת בעיה, השערות, תכנון שלב אחר שלב, עריכת ניסויים, ניתוח - כמעט כל מקצוע מודרני בנוי על זה, אבל קשה לפתח אותם במסגרת מקצועות בית ספר סטנדרטיים, שבהם יש שיעור גבוה מאוד. של "דחוס".

רובוטיקה מקלה על לימוד מקצועות בית ספר אחרים על ידי הדגמה ברורה של חוקים פיזיקליים בפעולה. לפיכך, המורה לבית הספר היסודי יוליה פוניאטובסקאיה סיפר ראינו איך התלמידים שלה הרכיבו את הדגם הראשון - ראשן ללא גפיים, כתבו תוכנית להזיז אותו והשיקו אותו. כשהראשן לא זז, הילדים התחילו לחפש בעיות טכניות, אבל בסופו של דבר הגיעו למסקנה שהבעיה לא הייתה בקוד או בהרכבה, אלא בגלל שהדרך בה הזזת הראשן לא מתאימה לסושי.

כדי להשיג בהירות זו ולהקל על הילדים, התוכנה בערכות החינוכיות היא גרסה פשוטה של ​​תוכניות עיצוב. אבל הם לא מתאימים ללמד את יסודות התכנות. ניתן לתקן את החסרון הזה על ידי עבודה עם ערכות LEGO Education עם תוכנת צד שלישי: ניתן לתכנת WeDo 2.0 באמצעות השפה החינוכית Scratch. 

תכונות משלו של LEGO Education WeDo 2.0

הסט הבסיסי של LEGO Education WeDo 2.0 מיועד לילדים בגילאי 7-10 שנים. כולל: Smart Hub WeDo 2.0, מנוע חשמלי, חיישני תנועה והטיה, חלקי LEGO Education, מגשים ותוויות למיון חלקים, תוכנת WeDo 2.0, מדריך למורה והנחיות להרכבת דגמים בסיסיים.

עבור כל אחד מהמודלים, רשמנו אילו מושגים ממדעים שונים הם מסבירים. לדוגמה, באמצעות "נגן", נוח להסביר לילדים את אופי הצליל ומהו כוח החיכוך, ושימוש ב"רובוט הרוקד" - מכניקת התנועות. הבעיות יכולות להשתנות, להיווצר על ידי המורה "בתנועה" ויש להן פתרונות רבים, המסייעים לילדים לשפר את כישוריהם במציאת קשרי סיבה ותוצאה. 

בנוסף לשיעורי רובוטיקה והסברים על חוקים פיזיקליים, הסט יכול לשמש לתכנות, כי כתיבת קוד ש"מחיה" אובייקטים פיזיים היא הרבה יותר מעניינת מליצור משהו וירטואלי.

תוכנת LEGO Education WeDo 2.0 או Scratch

WeDo 2.0 משתמשת בטכנולוגיות LabVIEW של National Instruments; הממשק מורכב רק מאייקונים מרובי צבעים עם תמונות, המסודרים ברצף ליניארי באמצעות גרירה ושחרור. 

באמצעות תוכנה זו, ילדים לומדים לבנות שרשראות עוקבות של פעולות - אבל זה עדיין רחוק מתכנות אמיתי, והמעבר לשפות "סטנדרטיות" בעתיד עלול לגרום לקשיים גדולים. WeDo 2.0 נוחה להתחיל ללמוד תכנות, אבל למשימות מורכבות יותר היכולות שלה כבר לא מספיקות. 

כאן מגיעה Scratch לעזרה - שפת תכנות ויזואלית המיועדת לתלמידים בגילאי 7-10 שנים. תוכניות שנכתבו ב-Scratch מורכבות מבלוקים גרפיים מרובי צבעים שבעזרתם ניתן לתפעל אובייקטים גרפיים (sprites). 

על ידי הגדרת ערכים שונים וקישור בלוקים יחד, אתה יכול ליצור משחקים, אנימציות וקריקטורות. Scratch מאפשר לך ללמוד את המושגים של תכנות מובנה, מונחה עצמים ואירועים, הצגת לולאות, משתנים וביטויים בוליאניים. 

Scratch קצת יותר קשה ללימוד, אבל הרבה יותר קרוב לשפות תכנות מבוססות טקסט מהתוכנה של WeDo עצמה, מכיוון שהיא עוקבת אחר ההיררכיה הקלאסית של שפות טקסט (התוכנית נקראת מלמעלה למטה), וגם דורשת הזחה בעת שימוש בהצהרות שונות (בזמן, אם...אחר וכו'). חשוב גם שטקסט הפקודה יוצג בבלוק התוכנית, ואם נסיר את ה"צבעוניות", נקבל קוד שכמעט ואינו שונה משפות קלאסיות. לכן, לילד יהיה הרבה יותר קל לעבור משפות Scratch לשפות "מבוגרות".

במשך זמן רב, פקודות שנכתבו ב-Scratch אפשרו לעבוד רק עם אובייקטים וירטואליים, אך בינואר 2019, שוחררה גרסה 3.0, התומכת באובייקטים פיזיים (כולל מודולים של LEGO Education WeDo 2.0) באמצעות אפליקציית Scratch Link. עכשיו אתה יכול לקיים אינטראקציה עם אותם משחקים וסרטים מצוירים באמצעות מנועים וחיישנים.
בניגוד לתוכנה של WeDo 2.0 עצמה, ל-Scratch יש יותר יכולות: תוכנת הבסיס יכולה להטמיע רק צליל מותאם אישית אחד, היא לא מאפשרת לך ליצור נהלים ופונקציות משלך (כלומר, לשלב פקודות לבלוק אחד), בעוד של-Scratch אין הגבלות כאלה. זה נותן יותר חופש והזדמנות הן לתלמידים והן למורה.

למידה עם LEGO Education WeDo 2.0

שיעור סטנדרטי כולל דיון בבעיה, עיצוב, תכנות ושיקוף. 

ניתן להגדיר את המשימה באמצעות מצגת מונפשת, הכלולה בערכת החומרים. לאחר מכן ילדים צריכים להעלות השערות לגבי אופן פעולת המנגנון.

בשלב השני, ילדים מעורבים ישירות בהרכבת רובוט לגו. ככלל, התלמידים עובדים בזוגות, אך אפשרית עבודה אישית או קבוצתית. ישנן הנחיות מפורטות לכל אחד מ-16 הפרויקטים שלב אחר שלב. ועוד 8 פרויקטים פתוחים נותנים חופש יצירתי מלא בבחירת פתרון לבעיה נתונה.

בשלב התכנות, יש צורך לקחת בחשבון שעדיף להתחיל עם תוכנת WeDo 2.0 משלך. ברגע שילדים שולטים בזה ולומדים איך לעבוד עם בלוקים ומודלים, זה צעד הגיוני לעבור ל-Scratch.

בשלב האחרון יש ניתוח של הנעשה, בניית טבלאות וגרפים ועורכים ניסויים. בשלב זה, ניתן להקצות משימה לחדד את המודל או לשפר את החלק המכני או התוכנה.

חומרים שימושיים

• חומרים מתודולוגיים מאת LEGO WeDo 2.0 למורים
• חומרי עזר מאת LEGO WeDo 2.0
• רשמית сайт Scratch 
• הארכה קישור לגרד לעבודה עם אובייקטים פיזיים (כולל WeDo 2.0) ב-Scratch
• תוכנה WeDo 2.0.   
• תוכניות 11 שיעורים באמצעות ערכות LEGO Education WeDo 2.0 
• הוראות להרכבת דגמי WeDo 2.0

מקור: www.habr.com