Hallo, Habr! Enkele jaren zijn de onderwijssets LEGO Education WeDo 2.0 en de kindertaal Scratch parallel ontwikkeld, maar begin dit jaar kreeg Scratch ondersteuning voor fysieke objecten, waaronder LEGO Education-modules. In dit artikel zullen we uitleggen hoe deze combinatie kan worden gebruikt voor het onderwijzen van robotica en wat het betekent voor leerlingen en docenten.
Het belangrijkste doel van het leren van robotica en programmeren is niet alleen het leren van ontwerpen en codering, maar ook het ontwikkelen van algemene vaardigheden. In de eerste plaats projectmatig denken, waar vroeger in de scholen van de jaren '90 en 2000 weinig aandacht aan werd besteed, maar dat tegenwoordig actief wordt ontwikkeld binnen alle schoolvakken. Probleemstelling, hypothesen, stapsgewijze planning, experimenten uitvoeren, analyseren — dit vormt de basis voor bijna ieder modern beroep, maar binnen de standaard schoolvakken, waarin veel 'stampwerk' zit, is het moeilijk om deze vaardigheden te ontwikkelen.
Robotica vergemakkelijkt het begrijpen van andere schoolvakken door een visuele demonstratie van de natuurwetten in actie. Zo zorgde juf Julia Pjantoetskaja ervoor dat haar leerlingen het eerste model — een kikkervisje zonder ledematen — in elkaar zetten, een programma schreven voor de beweging ervan en het opstarten. Toen het kikkervisje niet van zijn plek kwam, gingen de kinderen op zoek naar technische defecten, maar concludeerden uiteindelijk dat de reden niet in de code of de assemblage lag, maar dat de manier van bewegen van het kikkervisje niet geschikt was voor het land. Om zo'n visueel resultaat te bereiken en het werk voor kinderen te vergemakkelijken, is de software in de leerdozen een vereenvoudigde versie van ontwerpprogramma's. Maar voor het leren van de basisprincipes van programmeren zijn ze niet geschikt. Deze tekortkoming kan worden verholpen door te werken met LEGO Education sets in combinatie met externe software: WeDo 2.0 kan worden geprogrammeerd met de onderwijstaal Scratch.
De eigen mogelijkheden van LEGO Education WeDo 2.0
De basisset LEGO Education WeDo 2.0 is bedoeld voor kinderen van 7-10 jaar. Het bevat: Smart Hub WeDo 2.0, een elektromotor, bewegings- en hellingssensoren, LEGO Education-onderdelen, trays en stickers voor het sorteren van onderdelen, WeDo 2.0-software, een methodologisch handboek voor de docent en instructies voor het samenstellen van de basismodellen.
De basisset LEGO Education WeDo 2.0 is bedoeld voor kinderen van 7-10 jaar. Het bevat: Smart Hub WeDo 2.0, een elektromotor, bewegings- en hellingssensoren, LEGO Education-onderdelen, trays en stickers voor het sorteren van onderdelen, WeDo 2.0-software, een methodologisch handboek voor de docent en instructies voor het samenstellen van de basismodellen.
Voor elk van de modellen hebben we beschreven welke concepten uit verschillende wetenschappen ze uitleggen. Bijvoorbeeld, met behulp van de 'Speler' is het handig om kinderen de natuur van geluid en wat wrijving is uit te leggen, terwijl je met de 'Dansende Robot' de mechanica van beweging kunt toelichten. De taken kunnen variëren, door de leraar 'on-the-fly' worden gemaakt en meerdere oplossingen hebben, wat de kinderen helpt om hun vaardigheden in het zoeken naar oorzakelijke verbanden te verbeteren.
Naast lessen in robotica en uitleg van natuurkundige wetten, kan de set ook worden gebruikt voor programmeren, omdat het schrijven van code die fysieke objecten 'tot leven' brengt veel interessanter is dan iets virtueels te creëren.
Software van de LEGO Education WeDo 2.0 of Scratch
In WeDo 2.0 worden LabVIEW-technologieën van National Instruments gebruikt, de interface bestaat alleen uit kleurrijke pictogrammen die met drag-and-drop in een lineaire volgorde worden geplaatst.
Door deze software te gebruiken leren kinderen om opeenvolgende ketens van acties te bouwen - maar het is nog steeds ver verwijderd van echte programmering, en de overstap naar 'standaard' programmeertalen kan later grote problemen opleveren. WeDo 2.0 is handig om te beginnen met programmeren, maar voor complexere taken zijn de mogelijkheden ervan al beperkt.
Daar komt Scratch om de hoek kijken - een visuele programmeertaal die gericht is op leerlingen van 7-10 jaar. Programma's die in Scratch zijn geschreven, bestaan uit kleurrijke grafische blokken waarmee je grafische objecten (sprites) kunt besturen.
Door verschillende waarden in te stellen en blokken aan elkaar te koppelen, kunnen spelletjes, animaties en tekenfilms worden gemaakt. Scratch stelt je in staat om concepten van gestructureerd, object- en gebeurtenisgericht programmeren te leren, en maakt je vertrouwd met lussen, variabelen en logische uitdrukkingen.
Scratch is iets moeilijker te leren, maar veel dichter bij tekstuele programmeertalen dan de eigen software WeDo, omdat het een klassieke hiërarchie van tekstuele talen volgt (het programma wordt van boven naar beneden gelezen) en het vereist het naleven van inspringingen bij het gebruik van verschillende operators (while, if…else, enzovoorts). Het is ook belangrijk dat de tekst van de opdracht op de programmeerblok wordt weergegeven en als we de 'kleurrijkheid' weghalen, krijgen we code die bijna niet verschilt van klassieke talen. Daarom zal het voor een kind veel gemakkelijker zijn om van Scratch over te stappen naar 'volwassen' talen.
Lange tijd konden de in Scratch geschreven opdrachten alleen met virtuele objecten werken, maar in januari 2019 werd versie 3.0 uitgebracht, die fysieke objecten ondersteunt (waaronder de LEGO Education WeDo 2.0-modules) met behulp van de Scratch Link-app. Nu kunnen dezelfde spellen en animaties worden bediend met motors en sensoren.
In tegenstelling tot de eigen software WeDo 2.0 heeft Scratch meer mogelijkheden: in de basissoftware kan slechts één eigen geluid worden ingebouwd, en er is geen mogelijkheid om eigen procedures en functies te maken (dus opdrachten in één blok te combineren), terwijl Scratch deze beperkingen niet heeft. Dit biedt meer vrijheid en mogelijkheden voor zowel leerlingen als de leraar.
Leren met LEGO Education WeDo 2.0
Een standaardles omvat het bespreken van een probleem, bouwen, programmeren en reflectie.
De opdracht kan worden aangegeven met een geanimeerde presentatie die bij het materiaal is inbegrepen. Vervolgens moeten de kinderen hypothesen formuleren over hoe dit mechanisme werkt.
In de tweede fase zijn de kinderen bezig met het bouwen van de LEGO-robot. Gewoonlijk werken leerlingen in paren, maar individuele of groepswerk is ook mogelijk. Voor elk van de 16 stapsgewijze projecten zijn gedetailleerde instructies beschikbaar. Bovendien geven 8 open projecten volledige creatieve vrijheid bij het kiezen van een oplossing voor het gestelde probleem.
In de programmeerfase is het belangrijk rekening te houden met het feit dat het beter is om te beginnen met de eigen software WeDo 2.0. Wanneer de kinderen dit beheersen en leren werken met blokken en modellen, kan men logisch overstappen naar Scratch.
In de laatste fase vindt de analyse plaats van wat er is gedaan, worden tabellen en grafieken opgebouwd en worden experimenten uitgevoerd. In deze fase kan een opdracht worden gegeven voor het verfijnen van het model of het verbeteren van de mechanische of programmatische onderdelen.
Nuttige materialen
- voor LEGO WeDo 2.0 voor leraren
- over LEGO WeDo 2.0
- Officieel Scratch
- Uitbreiding voor het werken met fysieke objecten (inclusief WeDo 2.0) in Scratch
- WeDo 2.0.
- 11 lessen met behulp van LEGO Education WeDo 2.0 kits
- voor het bouwen van WeDo 2.0 modellen
Bron: habr.com
