LEGO EV3 в робототехнике как инструмент в обучении учащихся в средней школе
В современном мире растет интерес к внедрению технологий в обучение. Большинство технологий, используемых в обучении, было применено через проектно-учебную деятельность, которая представляет собой всеобъемлющий подход, включающий как теорию, так и практику.
Технологии в образовании представляют увлекательные учебные материалы, способствующие достижению целей обучения и развитие учебных навыков учащихся.
В течение последних десятилетий образовательная робототехника вызывает интерес преподавателей во всем мире, так как это технология, которая улучшает когнитивные и социальные навыки студентов и поддерживает их в изучении областей: наука, технология, инженерия и математика (STEM), а также повышает их мотивацию к изучению математики как науки. Образовательная робототехника — это уникальная технологическая платформа, которая влияет на учащихся и привлекает их к выбору карьеры, связанной с технологиями.
Процесс проектирования в робототехнике требует творческого мышления, которое способствует развитию индивидуального творчества. Lego Mindstorm помогает формировать у учащихся аналитическое мышление и улучшать навыки решения проблем, интерактивно конструировать различные робототехнические действия. Более того, робототехническая деятельность позволяет развивать у учащихся творческое мышление, коммуникативные и командные навыки, которые необходимы в принятии необходимых решений.
Lego Mindstorm, разработанная Массачусетским технологическим институтом, обладает потенциалом влиять на обучение учащихся STEM и индивидуальное саморазвитие. Разработчики могут проектировать, программировать и находить применение для роботов. Роботы LEGO могут облегчить процесс обучения новичков программированию и в то же время повысить мотивацию учащихся.
Например, при изготовлении роботов Lego Mindstorm у учащихся возможно возникновение проблем в механической сборке или в программирование. Использование Lego Mindstorm в обучении стимулирует развитие творчества как основную компетенцию и дает учащимся возможность получить реальный опыт, побуждая учащихся участвовать в активных занятиях. Использование конструкторов возможно в группах и индивидуальном обучении, что помогает учащимся повысить их мотивацию и улучшить их понимание методов производства игр как в отношении механики, так и в управлении проектами. В различных тематических исследованиях, учащиеся получают удовольствие от выполняемой деятельности, контролируя результаты своей работы.
Робототехника выступает в роли наставников, когда роботы доставляют учащимся результат в реальном времени, пока робот выполняет команды, поставленные учащимися. Результат поставленных задач доставляется поочередно, и между учащимися и роботами происходит взаимодействие. Это актуально, потому что с обучением робототехнике, помимо технических навыков, учащиеся получают опыт работы в команде, во взаимодействие с другими группами, улучшают навыки решения проблем. Робототехника имеет большой потенциал для применения на всех уровнях образования, включая профессиональное образование. Предмет робототехники адаптируется к конкретному контексту обучения. Поэтому робототехника как технология перспективна для эффективного применения в обучении.
Давайте познакомимся с EV3 более детально. Робот Lego EV3 изначально работает под управлением операционной системы, известной как EV3-G, в которой программы создаются с использованием метода на основе блоков, например Scratch. У этого способа программирования есть свои преимущества и недостатки:
Преимущества :
- Соединение блоков вместе означает меньше набора текста, поэтому меньше риск орфографических и синтаксических (грамматических) ошибок.
- Визуальный характер блоков делает программирование более понятным для людей, не говорящих по-английски, чем текстовый язык программирования, основанный на английском языке.
- Некоторым людям может показаться, что визуальное расположение циклов ( и т. д.) более четкое, чем в текстовой фороме.
Недостатки :
- Профессиональные программисты используют текстовое программирование, поэтому изучение EV3-G — не лучший способ подготовиться к карьере профессионально.
- Программы, созданные с помощью программирования EV3-G на основе блоков, могут работать медленнее, чем программы, созданные с использованием текстовых языков программирования.
- Система EV3-G предоставляет ограниченный набор функций. Дополнительные функции обычно доступны на текстовом языке программирования.
В любом случае, стандартным методом программирования EV3 является использование встроенной системы программирования EV3-G, поэтому, безусловно, имеет смысл освоить ее, прежде чем переходить к текстовому программированию. Как только будет достигнут хороший уровень владения EV3-G, для мотивированных пользователей имеет смысл использовать текстовое программирование, в котором есть несколько доступных вариантов:
EV3 Basic
Один из текстовых языков программирования EV3, который является наиболее простым в установке и изучении — EV3 Basic.
ПреимуществаEV3 Basic заключается в том, что он работает напрямую с немодифицированным модулем EV3, тогда как другие текстовые языки требуют, чтобы вы либо изменили прошивку модуля, либо подготовили карту microSD, содержащую альтернативную операционную систему, которая будет использоваться вместо микропрограммы модуля. К недостаткам EV3 Basic можно отнести то, что он работает только на компьютерах с Windows. Basic изначально был разработан для новичков, но с годами превратился в сложную форму под названием Microsoft Visual Basic, которую новичкам не так легко освоить. Microsoft решила проблему и выпустила в 2008 году версию Basic, которая проста и легка в освоении:
Microsoft Small Basic.
Small Basic разработан для молодежи с упором на игры и графику. Добавление «расширения EV3» преобразует Small Basic в EV3 Basic и позволяет ему работать с роботом EV3. Basic был одним из первых языков программирования, которые были созданы, и многие люди считают, что он устарел и новичкам следует изучать более современный язык.
Python
Python — это современный, очень мощный язык программирования, который является кратким, разборчивым и, следовательно, более легким для изучения, чем большинство других, таких как C ++ или Java. Именно поэтому он очень популярен в школах и университетах. Довольно сложный подход к программированию, называемый «объектно-ориентированное программирование» (ООП), доступен, но не является обязательным, поэтому вы можете сначала избежать его, а затем начать использовать, когда будете готовы.
То что является недостатками выше упомянутых языков программирования, для Python это преимущества. EV3 и Python в команде предоставляют уже серьезный образовательный продукт. Учащиеся могут познакомиться более углублено с технологиями и расширенным функционалом. Навыки порграммирования будут от проекта к проекту только улучшаться.
Геймификация способствует обучению, увеличивая концентрацию внимания учащихся во время их взаимодействия с игровыс и учебным материалом. В соответствии с технологическими потребностями в постоянно развивающемся мире образования преподаватели должны быть оснащенными для обучения новыми методами и программами профессионального обучения для того, чтобы учащиеся могли получить необходимые навыки и компетенции.
Могу предположить, что учащиеся, которые профессионально заинтересуются технологиями, будут вовлечены в учебную деятельность вместе со своими учителями. В этом процессе учащиеся являются основными участниками учебной деятельности, под чутким руководством учителя. Инновации в преподавании и обучении должны помочь учащимся в определении будущей профессии и развитии навыков для будущего рынка труда.
Список литературы
- М.Л. Айнхоа Альварес, Использование LEGO Mindstorms для привлечения студентов к разработке алгоритмов. Proc. — Фронт. Educ. Конф. FIE, 2013: с. 1346–1351.
- М. П. Куэллар, Разработка и реализация интеллектуальных систем с помощью LEGO Mindstorms для студентов Компьютерные инженеры. Comput. Прил. Англ. Образов., 2014. 22 (1): с. 153-166.
- Д.К. ЧанМин Ким. Цзянмей Юань и Б. Роджер Хилл, Робототехника для продвижения начального образования до начала работы Вовлечение, обучение и преподавание учителей STEM. Int. J. Technol. Образов., 2015.