Как научить детей программированию с помощью LEGO

Можешь и сам попробовать. 

Наверное, ты ждал под заголовком статью о том, как LEGO таинственным способом делает из детей гениев-программистов? На самом деле, важность знания азов программирования в современном мире сложно переоценить.

Почему программированию надо учиться с детства

Достаточно оглянуться вокруг – нас окружают операционные системы на мобильных и настольных гаджетах, “умные дома”, системы виртуальной реальности, самодвижущийся транспорт и многое другое, что еще недавно казалось фантастикой или далеким будущим. 

Это имеет самое непосредственное отношение к образованию. Готовила ли тебя школа к использованию современных технологий? И речь не обязательно про информатику. Например, в моей школе наиболее сложным прибором был токарный станок, где на уроке труда мы вытачивали деревянные подсвечники. 

Даже при работе с этим аппаратом из 70-х годов требовалось базовое понимание алгоритмов – нужно подготовить деталь, закрепить её, проверить, безопасно ли начинать работу, и только потом включить станок. Звучит элементарно? Для взрослого человека –да, но не для ребят младшего школьного возраста.

Самая главная задача – это увлечь ребенка процессом. Магическое превращение куска дерева в элегантный подсвечник стало достаточным стимулом для начала обучения. Примерно в том же возрасте я записался в ближайший “Юный техник”, где популярность секции “электронные машинки на дистанционном управлении” была столь высока, что очередь на запись была на 2 (два!) года вперед. 

Пришлось идти на выжигание, а запах жженой фанеры я до сих пор распознаю с удивительной точностью. 

В возрасте постарше я познакомился с первыми ПК, диалап-интернетом и попытался освоить “классическое программирование” при помощи толстой книги “Программирование на C++”. Меня ожидало полное разочарование – более скучной книги я не читал, пожалуй, никогда. “Глава 2” осталась непреодолимым препятствием, которое даже спустя пятнадцать лет наводит на меня зевоту.

Как легко научить ребёнка программировать

Если бы в моем детстве обожаемый мной конструктор LEGO умел то, что умеет сейчас – кто знает, писал бы я сейчас эти строки или занимался бы программированием всерьёз. Знакомит детей одновременно с программированием и с основами робототехники серия конструкторов LEGO Education WeDo, которая представлена различными наборами. 

Некоторые из них назвать “умными” можно только условно, но каждый посвящен различными обучающим сценариям.

Серия WeDo продается на рынке уже несколько лет и успела “подрасти” до версии 2.0, где добавилась беспроводная передача данных по Bluetooth, совместимость с iPad, и обновленное ПО. 

К сожалению, между собой версии 1.2 и 2.0 не совместимы. Но с функциональными возможностями все хорошо у обоих версий WeDo – наборы для конструирования, программирования и создания Lego-механизмов больше не прерогатива дорогой серии Mindstorms. 

Программа WeDo 1.2 с дополнением Feature Pack 2 занимает около гигабайта места и бесплатно не распространяется. Её можно приобрести на почти архаичном CD. Будем надеяться, что скоро LEGO будет раздавать и предыдущую версию даром (так как сейчас бесплатно доступна версия ПО 2.0). Все материалы переведены на русский язык, а для WeDo 2.0 доступно также приложение для iOS. Дизайн программ унифицирован, в нём минимум текста и много видеороликов — как развлекательных, так и учебных.

На какие наборы LEGO Education стоит обратить внимание

Что же такого хорошего в первой версии WeDo? Основной набор называется LEGO Education WeDo Construction Set 9580 (LEGO Education 9580 Строительный набор «Перворобот» WeDo) и состоит из 158 элементов. Тут можно найти долгожданную “изюминку” – USB-коммутатор (через него происходит управление моторами и датчиками), управляемый мотор и два датчика. 

Работать одновременно можно с тремя (!) наборами. Датчик наклона различает шесть положений - «Носом вверх», «Носом вниз», «На левый бок», «На правый бок», «Нет наклона» и «Любой наклон». Датчик расстояния обнаруживает объекты на расстоянии до 15 см. Мотор же способен крутится по часовой стрелке или против неё, можно настраивать уровень его мощности.

Для управления этими гаджетами и понадобится старое доброе программирование – можно использовать язык програмирования Cкретч, который собственно и был создан как продолжение идей языка Лого и конструктора LEGO. Первые версии Скретча разрабатывались небольшой командой программистов для детей в Массачусетском технологическом институте.

Программы на Скретче состоят из графических блоков, подписи на которых доступны на русском языке. Для программирования сценариев используется “drag-and-drop-подход” – блоки из доступной “палитры блоков” перетаскиваются в область скриптов – так просто, что разберётся даже ребенок. Хотя минуточку, в этом и есть главная фишка!

Каждый из этих элементов (мотор, датчики и взаимодействие между ними), а еще поведения экрана монитора и звуковое сопровождение можно запрограммировать в необходимой последовательности — согласно собственным пожеланиям или при помощи учебных материалов-подсказок.

Учебных материалов тут даже больше, чем нужно. Например, руководство для взрослого (для родителя или учителя) доступно в виде PDF документа, занимающего 177 страниц! «Из коробки» доступны инструкции по сбору двенадцати различных моделей, программировать которые можно подключив USB-коммутатор к компьютеру или ноутбуку, где и исполняется собранный из блоков код. Механизмы разделены согласно учебным задачам:

• “забавные механизмы” (помогают в изучении основ физики)

• “звери” (модели и работа с ними дают понимание того, что система должна реагировать на свое окружение – крокодила можно научить закрывать пасть, а птицу – щебетать или порхать в зависимости от наклона)

• “футбол” (удивительно, но эти модели посвящены математике – подсчёт количества голов)
• “приключения” (наиболее динамичная часть, включающая мини-фигурки в качестве персонажей и водителей для различных механизмов)

Обучение происходит в четыре этапа — это этап установления взаимосвязей (конструирование, рефлексия и развитие). Потому для каждой из инструкций доступны вводная часть, инструкции по сборке, наводящие вопросы и предложение по дальнейшим действиям. Сразу ощущается разница между LEGO и простыми игрушками – после сбора модели интерес к ней не пропадает, всегда есть задел на будущее.

Расширить многообразие возможных роботов-моделей способен отдельный ресурсный набор Lego Education WeDo Resource Set (9585), с колёсами и ротором. 

Деталей в нём вдвое больше, нежели в базовом — 326 элементов, включая дополнительные минифигурки LEGO, для которых (по большей части) и строятся все конструкции — это может быть не только карусель, кран, лифт, механический крокодил, обезьянка-барабанщица, но и куда более сложные и занимательные механизмы. Подрастающему творцу будет еще интереснее возвращаться к набору раз за разом!

Чтобы получить “всё и сразу”, Lego Education WeDo 9580 и ресурсный набор WeDo 9585 можно приобрести одним комплектом, а хранить детали можно в коробке-контейнере. 

Используя больше двух наборов WeDo вместе с дополнительными блоками можно усложнять и создавать собственные конструкции, всё ограничивается лишь фантазией (и количеством доступных деталей). В качестве примера приведу настольный робо-теннис:

Совершенно не обязательно использовать набор, требующий компьютера. Если ребенку (или ребенку внутри тебя) около 5-6 лет или больше по душе “чистая механика”, отличным выбором станет набор «Простые механизмы» Lego Simple Machines Set (9689), где вместо мотора в комплекте колеса, рычаги, ролики и оси, а всего элементов - 204. 

При помощи него легко можно изучить процесс передачи движения и преобразования энергии в машине. Постепенно можно переходить к более сложным типам движения, использующих кулачок, червячное и коронное зубчатые колеса. Это даст понимание того, как трение влияет на движение модели. 

Впрочем, строить механические конструкции можно и при помощи набора “Перворобот”, просто используя вместо мотора удобную ручку и собственные усилия. Каждый из таких наборов не стыдно подарить учебному заведению в качестве учебного пособия – вместе с методическими материалами они смогут радовать новых учеников каждый год. Ну или целый отряд детишек, собравшийся дома на выходные. :)

Для деток помладше (дошкольного возраста от 3-4 лет) такие наборы не подойдут – на помощь может прийти базовый набор «Моя первая история» Lego StoryTales (45005), развивающий языковые навыки. Игровой сценарий предлагает ребенку и родителю выступить в качестве рассказчика сказки или истории, а сами детали выступают в роли качестве главных героев, актёров и инвентаря. 

При помощи iPad’а и программы StoryVisualizer можно формировать графические комиксы-истории, комбинируя элементы набора с изображением на экране. Кроме того, в комплекте есть карточки с идеями и подсказками для родителей или преподавателей. Сами элементы конструктора тут крупнее (это сделано для безопасности), а в комплекте их 106. 

Судя по отзывам в интернете, это работает – детям нравится как и сам конструктор LEGO, так и то что он “растёт” вместе с ними.

Научи детей программированию с помощью LEGO

Каждый, кто хоть раз заходил на современный сервер, где дети играют в Minecraft, понимает – иногда лучше сохранить минимальный контроль за развлечениями и обучением, и “оффлайновый” конструктор LEGO для этого подходит как нельзя лучше.

Потому серия Education от LEGO — это конструктор, способный подарить ребенку не только удовольствие от игры, но и крайне полезные знания и навыки. Детский «безъязыковой» графический интерфейс почти не содержит надписей, а видеоинструкции основаны на принципе «смотри и делай как я». 

Процесс исследования ребенком основ программирования роботов способен умилить любого, а создавать роботов вместе с детьми – достойное, увлекательное занятие для современных пап и мам.

Все товары из этого материала