Привіт, Хабре! Декілька років навчальний набір LEGO Education WeDo 2.0 та дитяча мова Scratch розвивалися паралельно, але на початку цього року у Scratch з'явилася підтримка фізичних об'єктів, у тому числі й модулів LEGO Education. Про те, як можна використовувати цю зв'язку для навчання робототехніки і що вона дає учням та педагогам, ми розповімо у цій статті.
Основною метою вивчення робототехніки та програмування є не тільки і не стільки навчання проектування та кодингу, скільки формування універсальних навичок. Насамперед проектного мислення, якому практично не приділялася увага в школах 1990-х та 2000-х, але яке прагнуть активно розвивати в рамках усіх шкільних дисциплін у наші дні. Постановка задачі, гіпотези, покрокове планування, проведення експериментів, аналіз — на цьому будується практично будь-яка сучасна професія, однак у рамках стандартних шкільних предметів, у яких дуже велика частка «зубрежки», їх розвивати складно.
Робототехніка полегшує засвоєння інших шкільних предметів завдяки наочній демонстрації фізичних законів у дії. Так, вчитель початкових класів Юлія Понятовська нам, як її учні зібрали першу модель — пуголовок без кінцівок, написали програму для його переміщення та запустили. Коли пуголовок не зрушив з місця, діти кинулися шукати технічні несправності, але в результаті дійшли висновку, що причина не в коді і не в складання, а в тому, що спосіб переміщення пуголовка не підходить для суші.
Щоб досягти такої наочності та спростити дітям роботу, програмне забезпечення у навчальних наборах є спрощеним варіантом програм для проектування. Але для навчання основ програмування вони не підходять. Виправити цей недолік дозволяє працювати з наборами LEGO Education зі стороннім ПЗ: WeDo 2.0 можна програмувати за допомогою учбової мови Scratch.
Власні можливості LEGO Education WeDo 2.0
Базовий набір LEGO Education WeDo 2.0 розрахований на дітей віком 7-10 років. В нього входять: Smart Hub WeDo 2.0, електромотор, датчики руху та нахилу, деталі LEGO Education, лотки та наклейки для сортування деталей, ПЗ WeDo 2.0, методичний посібник для вчителя та інструкції зі збирання основних моделей.
Для кожної моделі ми прописали, які поняття з різних наук вони пояснюють. Наприклад, використовуючи "Програвач", зручно пояснювати дітям природу звуку і що таке сила тертя, а за допомогою "Танцюючого робота" - механіку рухів. Завдання можуть змінюватись, створюватися педагогом «на ходу» і мати безліч рішень, що допомагає дітям покращити навички пошуку причинно-наслідкових зв'язків.
Крім занять з робототехніки та пояснень фізичних законів, набір можна використовувати для програмування, тому що писати код, який «оживляє» фізичні об'єкти, набагато цікавіше, ніж створювати щось віртуальне.
ПЗ набору LEGO Education WeDo 2.0 або Scratch
У WeDo 2.0 використовуються технології LabVIEW від National Instruments, інтерфейс складається лише з різнокольорових значків з картинками, які за допомогою drag-and-drop вишиковуються в лінійну послідовність.
Використовуючи це програмне забезпечення, діти навчаються будувати послідовні ланцюжки дій — але все ж таки це далеко від справжнього програмування, і перехід до «стандартних» мов надалі може спричинити великі труднощі. З WeDo 2.0 зручно розпочинати навчання програмування, але для складніших завдань його можливостей вже мало.
Тут на допомогу і приходить Scratch - візуальна мова програмування, яка орієнтована на учнів 7-10 років. Програми, написані у Scratch, складаються з різнокольорових графічних блоків, за допомогою яких можна керувати графічними об'єктами (спрайтами).
Задаючи різні значення та зв'язуючи блоки між собою, можна створювати ігри, анімацію та мультфільми. Scratch дозволяє вивчати концепції структурного, об'єктно- та подієво-орієнтованого програмування, знайомить із циклами, змінними та логічними виразами.
Scratch трохи складніше в освоєнні, але набагато ближче до текстових мов програмування, ніж власне програмне забезпечення WeDo, оскільки в ньому простежується класична ієрархія текстових мов (програма читається зверху вниз), а також потрібно дотримання відступів при використанні різних операторів (while, if…else та так далі). Також важливо, що текст команди відображається на програмному блоці і, якщо усунути «цвітість», ми отримаємо код, який майже не відрізняється від класичних мов. Тому дитині буде набагато простіше перейти зі Scratch «дорослими» мовами.
Довгий час команди, написані в Scratch, дозволяли працювати тільки з віртуальними об'єктами, але в січні 2019 року вийшла версія 3.0, яка підтримує фізичні об'єкти (в тому числі модулі LEGO Education WeDo 2.0) за допомогою програми Scratch Link. Тепер з тими ж іграми та мультиками можна взаємодіяти, використовуючи мотори та датчики.
На відміну від власного ПЗ WeDo 2.0 у Scratch більше можливостей: у базове ПЗ можна вбудувати лише один власний звук, у ньому немає можливості створювати власні процедури та функції (тобто об'єднувати команди в один блок), а у Scratch таких обмежень немає. Це дає більше свободи та можливостей як учням, так і вчителю.
Навчання з LEGO Education WeDo 2.0
Стандартне заняття включає обговорення завдання, конструювання, програмування і рефлексію.
Позначити завдання можна за допомогою анімованої презентації, яка входить до комплекту матеріалів. Потім діти мають побудувати гіпотези щодо того, як працює цей механізм.
На другому етапі діти займаються безпосередньо збиранням LEGO-робота. Як правило, учні працюють у парах, але можлива індивідуальна чи групова робота. Для кожного із 16 покрокових проектів є докладні інструкції. А ще 8 відкритих проектів дають повну свободу творчості під час виборів вирішення поставленого завдання.
На етапі програмування необхідно враховувати, що краще починати з власного ПЗ WeDo 2.0. Коли діти освоять його та навчаться працювати з блоками та моделями, можна логічно перейти на Scratch.
На останньому етапі йде аналіз зробленого, побудова таблиць та графіків, проводяться експерименти. На цьому етапі можна дати завдання доопрацювання моделі або удосконалення механічної або програмної частини.
Корисні матеріали
- по LEGO WeDo 2.0 для вчителів
- за LEGO WeDo 2.0
- Офіційна Подряпина
- Розширення для роботи з фізичними об'єктами (включаючи WeDo 2.0) у Scratch
- WeDo 2.0.
- 11 уроків із використанням наборів LEGO Education WeDo 2.0
- зі збирання моделей WeDo 2.0
Джерело: habr.com