Образовательные решения LEGO Education. Кем могут вырасти ваши дети03.11.2016 11:52

Внедрение развивающих различные навыки программ для школьников происходит во всех странах мира. В недрах отдельных Министерств образования все больше задумываются о том, как воспитать учеников, способных жить в современном технологичном мире, развить у них универсальные знания и навыки, которые будут востребованы в стремительно меняющемся XXI веке. Немалый вклад в популяризацию этой темы вносят крупные компании — Microsoft, Intel, Google, IBM, LEGO Group и прочие разрабатывают образовательные программы для школ и «кружков» юных техников. Продвинутые учителя и преподаватели вузов перенимают знания на их курсах и включают актуальные наработки в свои занятия. Впрочем, до подключения государственных структур все эти мероприятия проводятся неравномерно и спонтанно.

Более структурированным процесс становится после согласования с государственной системой образования, появления специализированных курсов для учителей, введения занятий в школах, начиная с младших классов. Таким путем, например, идет Lego Education — ее концепция интегрированного обучения робототехнике и программированию внедряется в учебных заведениях по всему миру, включая Россию.

Миссия компании

Миссия LEGO Group — вдохновлять и развивать «строителей» завтрашнего дня. LEGO Education видит свою миссию в несколько ином виде: мы создаем и внедряем образовательные решения, которые помогут ученикам добиться успеха не только в обучении, но и в их дальнейшей жизни. С другой стороны, мы понимаем, что в обязанности учителя входит обучение определенным знаниям с получением конкретных измеримых результатов, и решения от LEGO Education, конечно же, учитывают эти требования.

WeDo 2.0

Наборы WeDo 2.0 от LEGO Education позволяют детям младшего школьного возраста не только изучать предметы из школьной программы, но и мало-помалу определяться, что же будет интересно в будущем им самим.

Давайте остановимся поподробнее на самих наборах и их возможностях.

Контейнер

Наборы WeDo 2.0 поставляются в пластиковом контейнере, в котором удобно хранить как сами детали набора, так уже и собранных из него роботов и моделей, благо размеры позволяют. Контейнер прочный, что предохраняет его и от частого использования, и от регулярных падений. Для хранения мелких деталей можно использовать верхнее отделение.

Предполагается, что из базового набора ребенок сможет собрать в том числе и программируемый вездеход, так что без колес не обошлось.

Сам набор содержит:

• ряд деталей (280 штук) для сборки роботов и механизмов нужной конструкции, которую ограничивает лишь фантазия ребенка (или помогающего ему родителя);
• «мозги» набора — специальный блок управления датчиками и мотором, СмартХаб WeDo 2.0;
• собственно, датчики (движения и расстояния, гироскоп) и небольшой мотор;
• кабели для соединения датчиков и моторов с блоком управления.

Начнем с главного. С мозга данного набора.

СмартХаб

Он же — СмартХаб WeDo 2.0. Все мысли, желания, тайны и возможности будущего робота заключены в этом незамысловатом кирпичике. Из доступных элементов управления — только зеленая кнопка, включающая режим сопряжения по Bluetooth. Какого-либо дисплея у блока управления нет, в отличие от старшего брата, EV3, поэтому программировать его можно только с помощью планшета или компьютера с установленным ПО (iOS, Android, Windows 7, Windows 8.1, Windows 10, OS X). Входы, которые можно заметить на фото — для подключения датчиков и мотора.

К ПК же СмартХаб также подключается посредством Bluetooth Low Energy (BT 4.0 и выше). Питается он от двух обычных пальчиковых батареек (АА) или от специального аккумулятора (продается отдельно).

После включения режима сопряжения у вас будет секунд 10, чтобы ваш планшет или ПК обнаружил блок управления и успешно с ним соединился.

Само ПО весьма дружелюбное и, по сути, представляет собой конструктор блок-схем. Сразу с главной страницы приложения можно просмотреть понятный мультфильм, повествующий о возможностях самого ПО, его интерфейсе, и подробно описывающий процесс составления алгоритмов. На отдельную кнопку вынесена вся необходимая справочная информация для учителя, а половину экрана занимает менеджер проектов, позволяющий просмотреть текущие или создать новый.

Чтобы начать творить, нужно создать новый проект. После этого откроется окно программирования. Вот он — первый шаг на пути юного программиста! Чтобы создать программу, управляющую роботом, нужно создать правильную последовательность блок-схем, программу. Каждый элемент блок-схемы обозначен иконкой соответствующего действия, так что даже ребенок довольно быстро поймет, в каком порядке надо располагать блоки, чтобы добиться от своего робота необходимых активностей.

Возможно, ребенка увлечет сам процесс программирования робота, разбор алгоритмов и изучение блок-схем, благодаря которым робот выполняет те или иные действия, а также — создание собственных алгоритмов и программ. С большой вероятностью, повзрослев, ребенок встанет на путь программирования, и мир увидит еще одного отличного кодера, который интересовался этой сферой с самых ранних лет.

Может быть, для ребенка куда интереснее будет сам процесс сбора робота из деталей, и он выберет эту стезю — конструирование, создание новых материалов, обеспечивающих потребности нового времени. К слову, немаловажно и значение программирования и сбора конструкции в команде — дети смогут распределить роли и обязанности, после чего начать работать каждый над своей частью задания для достижения общей цели, повышая свою экспертизу в той или иной области. Заметим, что набор WeDo 2.0 рекомендуется для работы двух детей.

Датчики и моторы

Гироскоп (датчик наклона). Позволяет отслеживать положение в пространстве, будучи надежно закрепленным на конструкции. Также благодаря ему можно программировать поведение вида «При повороте на 45 градусов влево отключить моторы и прекратить движение» или «Через минуту после касания датчика начать движение». Такие команды особенно оценят владельцы котов.

Датчик движения. Может улавливать движение объектов в радиусе примерно 15 сантиметров и определять расстояние до таких объектов.

Средний мотор WeDo 2.0. Собственно, без этого элемента у робота или машинки были бы проблемы в плане какого-либо движения.

Датчики и мотор имеют на корпусе посадочные места для стандартных деталек, поэтому крепить их друг к другу или собранной конструкции довольно просто. К СмартХабу они подсоединяются с помощью кабелей, идущих в комплекте.

Обратите внимание — у СмартХаба только два входа, поэтому одновременно можно использовать либо 1 датчик и 1 мотор, либо два датчика (и любоваться зловеще замершим роботом).

Так как у СмартХаба нет экрана, то для самого программирования робота вам понадобится ПК или планшет. Версии программы WeDo 2.0 для смартфонов на iOS и Android существуют в маркетах, но производитель разумно установил ограничение на размер экрана. К примеру, приложение отказывается ставиться на Samsung Galaxy S7 или iPhone 5S, но при этом успешно устанавливается на iPad mini 2. Запустив приложение, понимаешь — почему. Ибо если на планшете составить блок-схему с действиями для робота еще можно, то на телефоне это будет сделать гораздо сложнее.

ПО весьма простое и интуитивное, каждый элемент блок-схемы, содержащий конкретное действие робота (двигаться, стоять, ждать условия, ждать показания от датчика и прочее) отмечен весьма очевидной иконкой. Сама программа в визуальном плане представляет собой цепочку из элементов блок-схем.

После сопряжения планшета со СмартХабом можно быстро загрузить созданную программу в память робота и запустить ее выполнение.

Если же мы говорим об основной школе, то здесь требуется образовательный элемент посерьезнее, и в дело вступает старший брат WeDo 2.0 — LEGO MINDSTORMS Education EV3.

Как и WeDo 2.0, поставляется во вместительном прочном пластиковом контейнере.

Начнем, опять же, с мозга.

Микрокомпьютер EV3

Как видите, выглядит гораздо серьезнее, чем СмартХаб WeDo.

Здесь есть экран, который позволяет не только выводить различные изображения при желании (или при выполнении роботом определенных команд), но и программировать его без подключения к ПК или мобильным устройствам. То есть просто с помощью шести физических кнопок — навигация по меню довольно интуитивная, программирования выполняется путем создания цепочки блок-схем, каждую из которых можно составить и сохранить в памяти устройства.

Экран черно-белый, без подсветки.

Микрокомпьютер сам определяет вид датчика или мотора при подключении, может воспроизводить звуки (есть встроенный динамик), изображения и имеет два встроенных светодиода с возможностью управления (а также они отображают текущий статус аккумулятора).

Кстати, о питании.

Для работы потребуются либо 6 пальчиковых батареек (АА), либо специальный аккумулятор на 2200mAh, идущий в комплекте.

Соединяться с ПК микрокомпьютер может либо по кабелю (miniUSB — USB), либо по WiFi или Bluetooth, тут кому как удобнее.

DCBA (на самом деле, A В С D) на фото — входы для моторов, коих в комплекте 3. Разъемов столько, потому что подключать данные моторы можно по-разному, и может сложиться ситуация, когда конструкция вашего робота позволит подключить моторы колес на B и C, а вот сервомотор вы сможете подключить только в A, потому что D у вас перекрыт какой-то деталью, например.

1–2–3–4 — соответственно, входы для подключения датчиков (5 штук в комплекте). Как заметит внимательный читатель, подключить сразу все датчики из набора к микрокомпьютеру не получится, с математикой спорить сложно.

USB-разъем и разъем для microSD (можно записать на карточку множество учебных программ и запускать их с разных микрокомпьютеров через встроенный файловый менеджер, выглядит это не сложнее, чем найти в папке музыкальный трек и запустить его). Также на карту можно писать телеметрию в реальном времени со всех доступных датчиков — получится этакая Big Data, собранная во время, к примеру, эксперимента в полях.

Включается микрокомпьютер нажатием средней клавиши, выключается кнопкой «Назад» или по установленному в настройках тайм-ауту.

Моторы и датчики

Большие сервомоторы. В комплекте — две штуки. Идеально подходят для вращения колес, но опять же, ограничитель использования — это только фантазия. Ну еще здравый смысл и сопротивление материалов. Микрокомпьютер может снимать с них телеметрию оборотов с точностью до 1 градуса благодаря встроенному датчику вращения.

Средний сервомотор. В комплекте один. Отличается от больших только внешним видом, размером и количеством в наборе.

Гироскопический датчик. Измеряет и передает на микрокомпьютер скорость вращения в градусах. Работает только в одной физической плоскости (на выбор).

Датчики касания (в наборе две штуки). Может фиксировать три разных состояния: отсутствие нажатия, наличие нажатия, щелчок (полное нажатие до конца и снятие нажатия). Умеет считать количество нажатий. Помогает определить наличие препятствия путем физического контакта с ним.

Ультразвуковой датчик. Хоть и выглядит, как глаза, но фактически это сонар робота (собственно, и заменяющий ему глаза). Измеряется расстояние до объектов и само наличие объектов на пути движения робота. Помогает быстро едущему роботу заметить преграду и остановиться в заданном расстоянии от нее. Или объехать ее.

Датчик цвета. С помощью светодиодов позволяет распознавать объекты определенного цвета, что дает возможность запрограммировать робота, к примеру, следующим образом: «Ехать вперед по зеленой поверхности, повернуть направо при въезде в желтую зону, снизить скорость в красном секторе, остановиться, если в помещении погас свет». Датчик также различает уровень освещенности, отраженный и рассеянный свет.

Инструкция к набору прилагается в лучших традициях ЛЕГО — все просто и понятно, если есть подозрения, что пользователю будет сложно найти конкретную деталь — она будет продублирована на картинке в натуральную величину, достаточно приложить ее и сравнить — то ли вы искали. Само собой, в бумажной инструкции предлагается схема сборки одной конкретной модели (которая позволит быстро разобраться со всеми возможностями набора, освоить принципы работы датчиков и приложения). Плюс к этому — дополнительные инструкции и уроки есть в ПО.

Но так как это LEGO MINDSTORMS, то общее количество возможных моделей ограничено только фантазией ребенка.

Также в инструкции описаны блок-схемы для тех или иных действий, которые можно составить непосредственно с микрокомпьютера.

Как можно заметить, чего-то сверхсложного в сборке конструкции робота или в его управлении нет, ученики справляются с этим довольно быстро.

К слову, не стоит считать, что наборы подобных робоконструкторов смогут помочь определиться с профессией только детям с техническим складом ума.

Ребенок, который является абсолютным гуманитарием, сможет придумать главное — цель создания того или иного робота. Зачем роботу куда-то ехать. Нарисовать или сложить локацию-лабиринт для него. Или вообще придумать сценарий короткометражки, в рамках которого собранные друзьями роботы будут взаимодействовать друг с другом.

Одно из главных следствий использования наборов LEGO Education в учебе — это именно формирование интереса к самому процессу обучения. Каждый урок должен стать для ребенка не просто временным отрезком, после которого можно пойти домой, а временем, которое можно интересно провести за конструированием чего-то нового, вместе с этим изучая сам предмет.

Постоянное взаимодействие с наборами, частое программирование и создание блок-схем, наличие соревновательного элемента — все это будет вырабатывать у ребенка навыки, которые необходимы для работы в современном мире.

Школа будущего: чему и как учить детей

Ни для кого уже не секрет, что существует очень большая вероятность исчезновения ряда привычных нам профессий в связи с появлением новых и замещением людей автоматикой. Согласно прогнозу Оксфордского университета, множество профессий, в которых заняты люди сегодня, в ближайшие 10–20 лет исчезнут — выполнение соответствующих процессов будет полностью автоматизировано. Водителям, продавцам, рабочим на заводах, сотрудникам колл-центров, а также некоторым менеджерам и даже журналистам стоит задуматься о смене профессии уже сегодня. Востребованными же станут профессии, в которых технологии будут тесно переплетены с естественными науками.

По оценке Intel, множество новых профессий будут так или иначе связаны с программированием и робототехникой. Проблему дефицита инженерных кадров и привлечения талантливой молодежи к изучению естественнонаучных дисциплин в компании называют одной из наиболее актуальных.

Все чаще звучат идеи, что обучение детей технологиям, их использование в процессе учебы — одна из важнейших миссий сегодняшних образовательных учреждений. Фундаментальные науки сохраняют свою значимость, но умение работать с информацией, получать новые навыки и находить им применение для решения новых задач — не менее важная составляющая формирования успешного будущего.

Образовательные наборы LEGO Education предназначены для детей разного возраста — от младших школьников до студентов. Начиная с простых образовательных решений, ребенок переходит ко все более сложным робототехническим комплексам. Первая учебная робототехническая платформа LEGO Education WeDo 2.0 подходит детям с семи лет (а то и младше) и позволяет им лучше понимать многие предметы: математику, окружающий мир, конструирование, основы программирования. В процессе занятий под руководством преподавателя ребенок учится анализировать задачи и находить оптимальные решения, работая в команде. Тут же закладываются навыки создания проектов (от идеи до реализации) с проведением экспериментов.

Все это вполне укладывается в концепцию STEM learning (S — science, T — technology, E — engineering, M — mathematics). Она как раз предполагает создание в учебных заведениях среды, позволяющей опробовать идеи и теории на практике.

При этом не стоит путать развитие необходимых навыков у младших школьников с ранней профессиональной ориентацией. Точно предугадать, чем придется заниматься ребенку в будущем — невозможно. Но можно научить его осваивать новое, работать в команде, вести самостоятельные проекты, ориентироваться в том, что важно, а что — второстепенно.

Кстати, известный футуролог Рэй Курцвейл и авторитетный в США врач Терри Гроссман считают, что в ближайшие 10–20 лет нас ждет настоящая революция в медицине. Сочетание новых технологий и методов лечения позволит людям увеличить срок активной жизни до 100, а то и 150 лет. Можно ли, нужно ли посвящать все эти годы одной работе или одной области знаний? Человек будущего — это человек, который постоянно учится, меняется, адаптируется. Или заменяется роботом и отправляется на свалку истории.

© Geektimes