LEGO Education WeDo 2.0 och Scratch – en ny kombination för att lära barn robotteknik

Hej, Habr! Under flera år har undervisningspaketet LEGO Education WeDo 2.0 och barnspråket Scratch utvecklats parallellt, men i början av detta år fick Scratch stöd för fysiska objekt, inklusive moduler från LEGO Education. I den här artikeln kommer vi att berätta hur man kan använda denna koppling för att undervisa i robotik och vad den ger elever och lärare. 

Huvudmålet med att studera robotik och programmering är inte bara att lära sig design och kodning, utan också att utveckla universella färdigheter. Framför allt projektbaserat tänkande, som praktiskt taget inte fick något fokus i skolorna på 1990- och 2000-talet, men som man idag strävar efter att aktivt utveckla inom alla skolämnen. Problemlösning, hypoteser, steg-för-steg-planering, genomförande av experiment, analys - detta utgör grunden för nästan varje modern yrkesroll, men inom standardämnen i skolan, där en stor del handlar om

att memorera berättade oss hur hennes elever byggde sin första modell - en hallick utan lemmar, skrev ett program för att flytta den och startade den. När hallicken inte rörde sig, började barnen leta efter tekniska fel, men kom till slut fram till att orsaken inte låg i koden eller i bygget, utan i att rörelsesättet inte passade för torra ytor.

För att uppnå sådan tydlighet och förenkla barnens arbete är programvaran i utbildningspaketen en förenklad version av designprogram. Men för att lära sig grunderna i programmering är de inte tillräckliga. Att åtgärda denna brist möjliggör arbete med LEGO Education-kits med tredjepartsprogramvara: WeDo 2.0 kan programmeras med hjälp av utbildningsspråket Scratch. 

Egen kapacitet LEGO Education WeDo 2.0

Det grundläggande paketet LEGO Education WeDo 2.0 är avsett för barn i åldern 7-10 år. Det inkluderar: Smart Hub WeDo 2.0, en elektrisk motor, rörelse- och lutningssensorer, LEGO Education-dela, behållare och klistermärken för sortering av delar, programvara WeDo 2.0, lärarhandbok och bygginstruktioner för de grundläggande modellerna.

För varje modell har vi angett vilka begrepp från olika vetenskaper de förklarar. Till exempel är det praktiskt att använda "Spellare" för att förklara ljudets natur och vad friktionskraft är, medan "Dansande robot" kan förklara mekaniken bakom rörelser. Uppgifterna kan variera, skapas av pedagogen "på språng" och ha många lösningar, vilket hjälper barnen att förbättra sina färdigheter i att söka orsakssamband. 

Förutom robotiklektioner och förklaringar av fysiska lagar kan setet användas för programmering, eftersom det är mycket mer intressant att skriva kod som "livar upp" fysiska objekt än att skapa något virtuellt.

Mjukvaran från LEGO Education WeDo 2.0 eller Scratch

I WeDo 2.0 används LabVIEW-teknik från National Instruments, gränssnittet består endast av färgglada ikoner med bilder som genom drag-and-drop ordnas i en linjär sekvens. 

Genom att använda denna mjukvara lär sig barnen att bygga sekventiella kedjor av handlingar — men det är fortfarande långt ifrån verklig programmering, och övergången till "standard" språk senare kan orsaka stora svårigheter. WeDo 2.0 är bra för att börja lära sig programmering, men för mer komplexa uppgifter räcker dess möjligheter inte till. 

Här kommer Scratch till hjälp — ett visuellt programmeringsspråk som är inriktat på elever mellan 7-10 år. Program skrivna i Scratch består av färgglada grafiska block, som kan användas för att styra grafiska objekt (sprites). 

Genom att sätta olika värden och koppla blocken till varandra kan man skapa spel, animationer och tecknade filmer. Scratch gör det möjligt att studera koncepten strukturerad, objekt- och händelsestyrd programmering, och introducerar cykler, variabler och logiska uttryck. 

Scratch är något svårare att lära sig, men ligger mycket närmare textbaserade programmeringsspråk än den egna programvaran WeDo, eftersom den följer den klassiska hierarkin hos textbaserade språk (programmet läses uppifrån och ner), och det krävs även indrag när man använder olika operatorer (while, if…else och så vidare). Det är också viktigt att kommandospråket visas på programmeringsblocket, och om vi tar bort "färggladheten", får vi kod som nästan inte skiljer sig från klassiska språk. Därför kommer det att vara mycket lättare för barnet att gå från Scratch till "vuxenspråk".

Under lång tid har kommandon skrivna i Scratch endast kunnat arbeta med virtuella objekt, men i januari 2019 släpptes version 3.0, som stöder fysiska objekt (inklusive LEGO Education WeDo 2.0-moduler) genom Scratch Link-app. Nu kan man interagera med samma spel och filmer med hjälp av motorer och sensorer.
Till skillnad från den egna programvaran WeDo 2.0 har Scratch fler möjligheter: i den grundläggande programvaran kan man bara integrera ett eget ljud, och det finns ingen möjlighet att skapa egna procedurer och funktioner (dvs att sammanfoga kommandon i ett block), medan Scratch inte har några sådana begränsningar. Detta ger mer frihet och möjligheter både för eleverna och läraren.

Lärande med LEGO Education WeDo 2.0

Den standardiserade lektionen inkluderar problemdiskussion, konstruktion, programmering och reflektion. 

Problemet kan definieras med en animerad presentation som ingår i materialpaketet. Därefter ska barnen bygga hypoteser om hur detta mekanism fungerar.

Under det andra steget ägnar sig barnen åt att bygga LEGO-roboten. Ofta arbetar eleverna i par, men individuell eller grupparbete är också möjligt. För varje av de 16 steg-för-steg projekt finns det detaljerade instruktioner. Dessutom erbjuder 8 öppna projekt full kreativ frihet när det gäller att välja lösningar på uppgiften.

Under programmeringssteget är det viktigt att börja med den egna programvaran WeDo 2.0. När barnen behärskar det och lär sig att arbeta med block och modeller kan de logiskt gå vidare till Scratch.

I det sista steget analyseras det som har gjorts, tabeller och diagram skapas, och experiment genomförs. Vid detta steg kan man ge en uppgift för att förbättra modellen eller förfina den mekaniska eller programvarudelen.

Nyttiga material

• Metodiska material om LEGO WeDo 2.0 för lärare
• Referensmaterial om LEGO WeDo 2.0
• Officiell webbplats Scratch 
• Utvidgning Scratch Link för att arbeta med fysiska objekt (inklusive WeDo 2.0) i Scratch
• Programvara WeDo 2.0.   
• Planer 11 lektioner med LEGO Education WeDo 2.0-kits 
• Instruktioner om att bygga WeDo 2.0-modeller

Källa: habr.com