Робототехника с VEX и LEGO. Что выбрать?

Робототехникой сегодня мало кого удивишь. Не так много времени прошло с тех пор, как учителя остерегались ноутбуков и планшетов в школах: считали их расточительством и лишними хлопотами. Сейчас же такие технологии стали нормой. Примерно так же растет потребность во внедрении образовательной робототехники в учебных заведениях. Появляется множество оборудования, учебных наборов и инновационных устройств для занятий, поэтому сделать выбор становится все сложнее. В этой статье мы сравним известную многим серию наборов LEGO Education с новой для Украины робототехнической системой VEX Robotics.

Для чего нужна робототехника в школе

Образование по принципу STEM все еще в новинку для украинских школ. Поэтому начать следует с определения основных понятий: что такое робототехника?

Робототехника — это наука, которая исследует и занимается проектированием, конструированием, управлением и использованием роботов.

Задача робототехники — создавать умные механические устройства, которые будут помогать людям.

Но дети на уроках занимаются немного другим.

Образовательная робототехника — это межпредметных учебный направление для комплексного изучения STEM-дисциплин с использованием робототехнического оборудования. О STEM слышал наверное что каждый, а освежить знания можно из нашей статьи о развитии STEM-образования в Украине.

Важно разделять понятия обычной и образовательной робототехники. Создание полноценных функциональных и практичных роботов не является целью урока робототехники, но может стать отличным его результатом. Как и осуществления научных открытий не является целью школьной физики или химии, или написание художественных произведений после уроков украинского языка и литературы. Школа пытается разносторонне развивать детей и предоставляет инструменты для понимания мира. Успехи учеников в будущем зависят от заинтересованности, качества обучения и оборудования в школе.

Какова же задача образовательной робототехники? Здесь есть два мнения. Одни считают этот предмет дополнительной активностью для закрепления знаний по основным предметам: математике, физике, информатике. Другие же называют образовательную робототехнику ли не самой важной учебной деятельностью, которая помимо полноценного обучения техническим и естественным дисциплинам предоставляет понимание взаимосвязи между ними, формирует сильный интерес к точным наукам через осознание практичности этих знаний на каждом уроке. Истина, как правило, где-то посередине. Бонусом к полученным на занятиях знаниям является развитие коммуникативных навыков, умение решать проблемы, распределять обязанности, планировать время, ставить цели, критически оценивать и мыслить, и конечно, базовые навыки конструирования роботов.

LEGO и VEX — оборудование школьных STEM-лабораторий

Серия образовательных наборов LEGO Education появилась в Украине еще с 2008 года и постепенно закрывала пробел в робототехническом образовании в нашей стране. Известность бренда LEGO и знакомые для многих детали из игрушечных наборов поспособствовали тому, что наборы LEGO Education сегодня считаются преподавателями безальтернативным оборудования для занятий по робототехнике.

Компания B-Pro искала альтернативу и теперь, будучи официальным представителем VEX Robotics в Украине, предлагает наборы VEX для улучшения качества робототехнической образования.

VEX Robotics — американская компания, основанная двумя инженерами, которая является производителем ведущих робототехнических систем конструирования для STEM-образования с 1996 года. VEX внедряет робототехническую продукцию для обучения и проведения соревнований в школах, университетах или самостоятельных командах.

Как VEX, так и LEGO широко используются в обучении во всем мире. Оборудование обеих компаний разработано для одной задачи, но есть несколько существенных отличий, влияющих на ход занятий и результаты обучения в целом.

Сравнение VEX и LEGO

Преподаватели проводят уроки робототехники по-разному. Иногда детям нужно построить запланированную конструкцию, исследовать ее возможности, провести эксперименты. А иногда необходимо и самостоятельно разработать идею работа, построить его и решить поставленную задачу или посоревноваться. Выберем основные факторы, которые влияют на качество каждого урока:

  1. эффективность конструирования,
  2. возможности программирования,
  3. доступна электроника,
  4. методическая поддержка.

Рассмотрим их подробнее.

1. Эффективность конструирования

Как быстро, удобно, надежно можно соединять имеющиеся детали? Система конструирования LEGO известна многим детям, в ее основе — кирпичики с выступлениями и отверстиями, а также различные балки, которые соединяются пинами и коннекторами. Дети, знакомые с конструктором LEGO, уже имеют опыт конструирования, поэтому быстрее и легче привлекаются к работе. Деталей VEX существенно больше: балки, плитки, пластины соединяются с помощью различных шпилек, коннекторов, штифтов; в наборах для взрослых появляются металлические структурные элементы, гайки, шайбы, распорки и другие детали.

Уже здесь заметно ключевое отличие между системами LEGO и VEX — размер деталей. Крупные детали VEX позволяют строить более прочные конструкции, легко создать масштабного работа и успеть это сделать на протяжении урока, особенно детям, которые еще не развили мелкую моторику рук. Детали VEX большие и крепкие, поэтому готовые роботы выдерживают большие нагрузки, не развалятся после падения со стола, а сами детали меньше изнашиваются и прослужат дольше.

У LEGO большое количество декоративных деталей даже в учебных наборах, это позволяет построить небольшую хорошую конструкцию с механизмами и подвижными частями, которые интересно исследовать. Как следствие, приходится жертвовать масштабами, роботы получаются хрупкими, а построить крепкую трансмиссию проблемно и долго.

Конструирование с VEX быстрее и легче, изменять и совершенствовать уже построенного работа очень просто. Еще одним преимуществом VEX являются металлические валы, поэтому роботы не боятся скорости и больших нагрузок.

Коротко подытожить конструирования можно так:

LEGO лучше подходит для сосредоточенного, длительного конструирования небольших детальных устройств, которые можно вволю украшать и исследовать.

VEX имеет преимущества, когда надо быстро создавать прочные функциональные прототипы роботов и легко вносить изменения в конструкцию для выполнения практических, креативных задач или проведения экспериментов.

2. Возможности программирования

Программа для робота не менее важна, чем сама конструкция. Для программирования робота надо продумать и запрограммировать связь между датчиками, моторами и процессором, чтобы робот выполнял поставленную задачу. Поэтому каждый учебный набор должен предоставлять среду программирования, в которой:

  • понятный интерфейс, можно удобно, понятно и быстро написать код;
  • актуальные языки программирования;
  • легко скачать программу к роботу, протестировать ее и изменить;
  • наличие версии для мобильных устройств и различных операционных систем.

Проанализируем официальные среды программирования самых популярных на сегодня наборов. В LEGO таковыми являются WeDo 2.0, Spike и Mindstorms EV3, а в VEX — GO, IQ и V5. Давайте посмотрим на изображение интерфейса и программы движения робота квадратом в каждом из этих сред.

Из общего в средах программирования для наборов обеих компаний можно выделить:

  • Возможность удаленной загрузки программы к роботу через Bluetooth. Такая функция очень удобна, упрощает процесс тестирования программы и экономит время.
  • Использование Scratch-подобных визуальных языков программирования. Большинство детей знакомы со Scratch с уроков информатики, на этом языке можно легко и удобно создавать интересные программы разного уровня сложности.
  • Наличие версий для мобильных устройств. У современных детей есть доступ к планшетам и смартфонам с раннего возраста, некоторые школы используют планшеты на уроках. Возможность программировать на таких устройствах упрощает обучение, предоставляет больше удобства и не ограничивает занятие локацией одного класса.
  • Каждую среду бесплатное, имеет вспомогательную информацию, подсказки для программирования, примеры готовых программ и ученикам легче разобраться с интерфейсом и написанием кода.

Несмотря на общие схожие концепции и возможности для реализации своих идей с помощью кода, различий между VEX и LEGO намного больше. Так, в LEGO Education есть собственные графические языки программирования — блоки WeDo, EV3-G. Преимуществами графических языков можно назвать более простое восприятие и написание программ детьми, ведь блоки имеют картинки и почти не требуют навыков чтения и печати.

У VEX существенно больше плюсов. Начать стоит с того, что все официальные среды программирования VEX происходят от одной базы под названием VEX code, это позволяет обновлять и улучшать сразу все программы. Несмотря на незначительные различия во внешнем виде и функционале, среды для младшей, средней и старшей школы имеют одинаковую структуру и принцип работы, поэтому ученикам не нужно перестраиваться под новую программу, заново изучать ее возможности и раз запоминать новый алгоритм подключения работа, позицию кнопок меню или блоков.

Важным фактором, влияющим на возможность и удобство использования программ, является наличие украинской локализации. Компания LEGO за более 10 лет работы в Украине не смогла перевести интерфейс своих программ. Методический отдел компании B-pro работает над локализацией продуктов VEX, и вскоре все программное обеспечение VEX code будет доступно на украинском.

Еще одной фишкой VEX является легкость перехода между языками программирования. Кроме упомянутой Scratch, VEX позволяет кодировать на языках Python и C++. Программы наборов Spike и EV3 предоставляют возможность программировать на Python, но изменить язык, в частности, для EV3 проблематично. В средах программирования VEX есть возможность наблюдать, как генерируется код на другом языке при написании программы. Например, вы можете создавать программу из блоков Scratch и в окне рядом видеть, как генерируется код на Python или C++. Более того — возможно за один клик изменить язык и продолжить писать ту же программу уже текстовым языком программирования.

Такие возможности VEX закладывают в детях понимание связи между различными языками программирования и упрощают изучение сразу нескольких, ведь базовая структура во всех языках программирования общая. Это помогает осознать, что язык программирования — лишь инструмент, поэтому надо выбирать лучший под конкретную задачу. А благодаря наличию языка С++ (которым пишут операционные системы, программное обеспечение для профессиональных роботов и многое другое), практичность полученных знаний и заинтересованность учеников отраслью робототехники в старшем возрасте увеличивается.

Также у VEX есть среда для программирования виртуальных роботов онлайн — VEXcode VR. В условиях карантина достаточно перейти на сайт, чтобы заниматься робототехникой отдаленно с готовым 3D роботом в уже известной среде.

Как итог, программирование с LEGO — хороший инструмент для начинающих с возможностью легко запрограммировать робота и изучить основы создания программ.

VEX предоставляет доступные программные средства как для первоначального изучения, так и для продвинутого программирования роботов с удобным переходом между языками и средами.

Интересно, не так ли? Но чтобы окончательно определиться с выбором оборудования для STEM-лабораторий, нужно сравнить и такие важные факторы как доступная электроника и методическая поддержка. О них читайте в нашей следующей статье.

Похожие статьи

Все об оборудовании STEM и STEAM лабораторий

Что такое STEM-образование и зачем оно нужно: практическое значение обучения по новому подходу

Все об оборудовании STEM и STEAM лабораторий

Внедрение STEM-образования в украинских школах — 3 практических способа...

Все об оборудовании STEM и STEAM лабораторий

Для чего нужна школьная STEM-лаборатория, и как ее использовать на уроке...