Cześć, Habr! Przez kilka lat zestaw edukacyjny LEGO Education WeDo 2.0 i język Scratch dla dzieci rozwijały się równolegle, ale na początku tego roku Scratch zyskał wsparcie dla obiektów fizycznych, w tym modułów LEGO Education. O tym, jak można wykorzystać tę kombinację do nauki robotyki oraz co przynosi uczniom i nauczycielom, opowiemy w tym artykule.
Głównym celem nauki robotyki i programowania nie jest tylko nauka projektowania i kodowania, lecz przede wszystkim rozwój uniwersalnych umiejętności. Przede wszystkim myślenia projektowego, które w szkołach lat 90. i 2000. było praktycznie ignorowane, ale które obecnie stara się aktywnie rozwijać w ramach wszystkich przedmiotów szkolnych. Formułowanie zadań, hipotez, krokowe planowanie, przeprowadzanie eksperymentów, analiza — na tym opiera się praktycznie każda nowoczesna profesja, jednak w ramach standardowych przedmiotów szkolnych, w których znaczna część materiału opiera się na „zapamiętywaniu”, ich rozwijanie jest trudne.
Robotyka ułatwia przyswajanie innych przedmiotów szkolnych dzięki wizualnej demonstracji praw fizyki w działaniu. Tak, nauczycielka klas początkowych Julia Poniatowska opowiedziała nam, jak jej uczniowie zbudowali pierwszy model — kijankę bez kończyn, napisali program do jej poruszania i uruchomili. Kiedy kijanka nie ruszyła się z miejsca, dzieci zaczęły szukać usterek technicznych, ale ostatecznie doszły do wniosku, że przyczyna nie leży w kodzie ani w budowie, lecz w tym, że sposób poruszania kijanki nie nadaje się do lądu.
Aby osiągnąć taką wizualność i uprościć dzieciom pracę, oprogramowanie w zestawach edukacyjnych jest uproszczoną wersją programów do projektowania. Jednak do nauki podstaw programowania się nie nadaje. Naprawić ten niedobór pozwala praca z zestawami LEGO Education przy użyciu zewnętrznego oprogramowania: WeDo 2.0 można programować za pomocą języka edukacyjnego Scratch.
Możliwości LEGO Education WeDo 2.0
Podstawowy zestaw LEGO Education WeDo 2.0 jest przeznaczony dla dzieci w wieku 7-10 lat. W jego skład wchodzą: Smart Hub WeDo 2.0, silnik elektryczny, czujniki ruchu i nachylenia, elementy LEGO Education, pojemniki i naklejki do sortowania elementów, oprogramowanie WeDo 2.0, materiały metodyczne dla nauczyciela oraz instrukcje budowy podstawowych modeli.
Dla każdego z modeli opisaliśmy, jakie pojęcia z różnych nauk wyjaśniają. Na przykład, używając „Odtwarzacza”, wygodnie jest wyjaśniać dzieciom naturę dźwięku i czym jest siła tarcia, a przy pomocy „Tańczącego robota” — mechanikę ruchów. Zadania mogą się różnić, być tworzone przez nauczyciela „na bieżąco” i mieć wiele rozwiązań, co pomaga dzieciom poprawić umiejętności poszukiwania związków przyczynowo-skutkowych.
Oprócz zajęć z robotyki i wyjaśniania praw fizyki, zestaw można wykorzystać do programowania, ponieważ pisanie kodu, który „ożywia” fizyczne obiekty, jest znacznie ciekawsze niż tworzenie czegoś wirtualnego.
Oprogramowanie zestawu LEGO Education WeDo 2.0 lub Scratch
W WeDo 2.0 wykorzystuje się technologie LabVIEW od National Instruments, interfejs składa się tylko z kolorowych ikon z obrazkami, które za pomocą przeciągania i upuszczania układa się w liniową sekwencję.
Używając tego oprogramowania, dzieci uczą się budować sekwencyjne łańcuchy działań — ale wciąż jest to dalekie od prawdziwego programowania, a przejście do „standardowych” języków w przyszłości może sprawić wiele trudności. Dzięki WeDo 2.0 łatwo zacząć naukę programowania, ale do bardziej skomplikowanych zadań jego możliwości są już niewystarczające.
I tutaj na pomoc przychodzi Scratch — wizualny język programowania, który jest skierowany do uczniów w wieku 7-10 lat. Programy napisane w Scratch składają się z kolorowych bloków graficznych, za pomocą których można sterować obiektami graficznymi (sprite'ami).
Ustawiając różne wartości i łącząc bloki ze sobą, można tworzyć gry, animacje i filmy. Scratch pozwala na poznawanie pojęć programowania strukturalnego, obiektowego i zdarzeniowego, wprowadza w cykle, zmienne i wyrażenia logiczne.
Scratch jest nieco trudniejszy do opanowania, ale znacznie bliższy językom programowania tekstowego niż własne oprogramowanie WeDo, ponieważ nawiązuje do klasycznej hierarchii języków tekstowych (program jest czytany od góry do dołu) i wymaga zachowania wcięć przy używaniu różnych operatorów (while, if...else itd.). Ważne jest również to, że tekst komendy wyświetla się na bloku programowym i, jeśli usuniemy „kolorowość”, otrzymamy kod, który prawie nie różni się od klasycznych języków. Dlatego dziecku będzie znacznie łatwiej przejść ze Scratch na „dorosłe” języki.
Przez długi czas komendy napisane w Scratch pozwalały na pracę tylko z wirtualnymi obiektami, ale w styczniu 2019 roku ukazała się wersja 3.0, która obsługuje obiekty fizyczne (w tym moduły LEGO Education WeDo 2.0) za pomocą aplikacji Scratch Link. Teraz z tymi samymi grami i animacjami można współdziałać, używając silników i czujników.
W przeciwieństwie do własnego oprogramowania WeDo 2.0, Scratch oferuje więcej możliwości: w podstawowym oprogramowaniu można wstawić tylko jeden własny dźwięk, nie ma możliwości tworzenia własnych procedur i funkcji (czyli łączenia poleceń w jeden blok), a Scratch nie ma takich ograniczeń. Daje to więcej swobody i możliwości zarówno uczniom, jak i nauczycielowi.
Nauka z LEGO Education WeDo 2.0
Standardowa lekcja obejmuje dyskusję nad zadaniem, konstrukcję, programowanie i refleksję.
Zadanie można wskazać za pomocą animowanej prezentacji, która wchodzi w skład materiałów. Następnie dzieci powinny zbudować hipotezy dotyczące działania danego mechanizmu.
Na drugim etapie dzieci zajmują się bezpośrednio budowaniem LEGO-robota. Zazwyczaj uczniowie pracują w parach, ale możliwa jest również praca indywidualna lub w grupach. Dla każdego z 16 krokowych projektów dostępne są szczegółowe instrukcje. Dodatkowo 8 otwartych projektów daje pełną swobodę twórczą przy wyborze rozwiązania postawionego zadania.
Na etapie programowania należy pamiętać, że najlepiej zacząć od własnego oprogramowania WeDo 2.0. Kiedy dzieci opanują je i nauczą się pracować z blokami i modelami, można logicznie przejść do Scratch.
Na ostatnim etapie przeprowadzana jest analiza wykonanej pracy, budowane są tabele i wykresy, a także prowadzone są eksperymenty. Na tym etapie można zlecić poprawki do modelu lub udoskonalenie części mechanicznej lub programowej.
Przydatne materiały
- o LEGO WeDo 2.0 dla nauczycieli
- o LEGO WeDo 2.0
- Oficjalna Scratch
- Rozszerzenie do pracy z obiektami fizycznymi (w tym WeDo 2.0) w Scratchu
- WeDo 2.0.
- 11 lekcji z wykorzystaniem zestawów LEGO Education WeDo 2.0
- o budowie modeli WeDo 2.0
Źródło: habr.com
