Робототехніка з VEX і LEGO. Що обрати?

Робототехнікою сьогодні мало кого здивуєш. Не так багато часу минуло відтоді, як учителі остерігались ноутбуків і планшетів у школах: це вважали марнотратством та зайвими клопотами. Наразі ж такі технології стали нормою. Схожим чином зростає потреба у впровадженні освітньої робототехніки в навчальних закладах. З’являється безліч обладнання, навчальних наборів та інноваційних пристроїв для занять, тому зробити вибір стає все складніше. У цій статті ми порівняємо відому багатьом серію наборів LEGO Education із новою для України робототехнічною системою VEX Robotics.

Для чого потрібна робототехніка в школі

Освіта за принципами STEM є новою для українських шкіл. Тому почати варто з визначення основних понять: що таке робототехніка?

Робототехніка — це наука, яка досліджує та займається проєктуванням, конструюванням, керуванням і використанням роботів.

Завдання робототехніки — створювати розумні механічні пристрої, які допомагатимуть людям.

Але діти на уроках займаються трохи іншим.

Освітня робототехніка — це міжпредметний навчальний напрям для комплексного вивчення STEM-дисциплін із використанням робототехнічного обладнання. Про STEM чув напевно що кожен, а освіжити знання можна з нашої статті про розвиток STEM-освіти в Україні.

Важливо розділяти поняття звичайної та освітньої робототехніки. Створення повноцінних функціональних і практичних роботів не є метою уроку робототехніки, але може стати чудовим наслідком. Як і здійснення наукових відкриттів не є метою шкільної фізики чи хімії, або написання художніх творів після уроків української мови та літератури. Школа намагається різносторонньо розвивати дітей і надає інструменти для розуміння світу. Успіхи учнів у майбутньому залежать від зацікавленості, якості навчання й обладнання в школі.

Яке ж завдання освітньої робототехніки? Тут є дві думки. Одні вважають цей предмет додатковою активністю для закріплення знань з основних предметів: математики, фізики, інформатики. Інші ж називають освітню робототехніку чи не найважливішою навчальною діяльністю, яка крім повноцінного навчання технічним і природничим дисциплінам надає розуміння взаємозв’язку між ними, формує сильний інтерес до точних наук через усвідомлення практичності цих знань на кожному уроці. Істина, зазвичай, десь посередині. Бонусом до отриманих на заняттях знань є розвиток комунікативних навичок, вміння розв’язувати проблеми, розподіляти обов’язки, планувати час, ставити цілі, критично оцінювати та мислити, і звичайно, базові навички конструювання роботів.

LEGO і VEX — обладнання шкільних STEM-лабораторій

Серія освітніх наборів LEGO Education з’явилась в Україні ще з 2008 року й поступово закривала прогалину в робототехнічній освіті нашої країни. Відомість бренду LEGO та знайомі для багатьох деталі з іграшкових наборів посприяли тому, що набори LEGO Education на сьогодні вважаються викладачами безальтернативним обладнання для занять із робототехніки.

Компанія B-pro має альтернативу і ставши офіційним представником VEX Robotics в Україні пропонує набори VEX для покращення якості робототехнічної освіти.

VEX Robotics — американська компанія, заснована двома інженерами, яка є виробником провідних робототехнічних систем конструювання для STEM-освіти з 1996 року. VEX впроваджує робототехнічну продукцію для навчання та змагань у школах, університетах або самостійних командах.

Як VEX, так і LEGO широко використовуються в навчанні у всьому світі. Обладнання обох компаній має одну задачу, але є кілька суттєвих відмінностей, що впливають на перебіг занять і результати навчання загалом.

Порівняння VEX і LEGO

Викладачі проводять уроки робототехніки по різному. Інколи дітям треба збудувати заплановану конструкцію, дослідити її можливості, провести експерименти. А часом необхідно самостійно сформувати ідею робота, збудувати його та вирішити поставлену задачу або позмагатися. Виберемо основні чинники, які впливають на якість кожного уроку:

  1. ефективність конструювання,
  2. можливості програмування,
  3. доступна електроніка,
  4. методична підтримка.

Розглянемо їх детальніше.

1. Ефективність конструювання

Як швидко, зручно, надійно можна з’єднувати наявні деталі? Система конструювання LEGO відома багатьом дітям, у її основі цеглинки з виступами й отворами, а також різноманітні балки, які з’єднуються пінами та конекторами. Діти, знайомі з конструктором LEGO, уже мають досвід конструювання, тому швидше й легше залучаються до роботи. Деталі VEX суттєво більші: балки, плитки, пластини з’єднуються з допомогою різних шпильок, конекторів, штифтів; у наборах для доросліших є металеві структурні елементи, гайки, шайби, розпірки та інші деталі.

Уже тут помітна ключова відмінність між системами LEGO і VEX — розмір деталей. Великі деталі VEX дають змогу будувати міцніші конструкції, легко створити масштабного робота і встигнути це за урок, особливо дітям, які ще не розвинули дрібну моторику рук. Деталі VEX великі та міцні, тому готові роботи витримують більші навантаження, не розваляться після падіння зі столу, а самі деталі менше зношуються та прослугують довше.

LEGO має велику кількість декоративних деталей навіть у навчальних наборах, це дає змогу збудувати невеличку гарну конструкцію з механізмами та рухомими частинами, які цікаво досліджувати. Як наслідок, доводиться жертвувати масштабами, роботи є крихкими, а збудувати міцну трансмісію проблемно та довго.

Конструювання з VEX швидше та легше, змінювати й удосконалювати вже збудованого робота дуже просто. Ще однією перевагою VEX є металеві вали, тому роботи не бояться швидкості та великих навантажень.

Коротко підсумувати конструювання можна так:

LEGO краще підходить для зосередженого, тривалого конструювання невеликих детальних пристроїв, які можна досхочу прикрашати й досліджувати.

VEX має переваги, коли треба швидко створювати міцні функціональні прототипи роботів і легко вносити зміни в конструкцію для виконання практичних, креативних завдань або проведення експериментів.

2. Можливості програмування

Програма для робота не менш важлива ніж сама конструкція. Для програмування робота треба продумати та запрограмувати зв’язок між датчиками, моторами і процесором, щоби робот виконував поставлену задачу. Тому кожен навчальний набір повинен надавати середовище програмування, у якому:

  • зрозумілий інтерфейс, можна зручно, зрозуміло та швидко написати код;
  • актуальні мови програмування;
  • легко завантажити програму до робота, протестувати її та змінити;
  • наявність версії для мобільних пристроїв і різних операційних систем.

Проаналізуймо офіційні середовища програмування найпопулярніших на сьогодні наборів. У LEGO такими є WeDo 2.0, Spike та Mindstorms EV3, а у VEX — GO, IQ та V5. Давайте поглянемо на зображення інтерфейсу та програми руху робота квадратом у кожному з цих середовищ.

Зі спільного в середовищах програмування для наборів обох компаній можна виділити:

  • Можливість віддаленого завантаження програми до робота за допомогою технології Bluetooth. Така функція дуже зручна, спрощує процес тестування програми та зберігає час.
  • Використання Scratch-подібних візуальних мов програмування. Більшість дітей знайомі зі Scratch з уроків інформатики, цією мовою можна створювати цікаві програми різного рівня складності легко та зручно.
  • Наявність версій для мобільних пристроїв. Сучасні діти мають доступ до планшетів і смартфонів із раннього віку, деякі школи використовують планшети на уроках. Можливість програмувати на таких пристроях спрощує навчання, надає більше зручності та не обмежує заняття локацією одного класу.
  • Кожне середовище безкоштовне, має допоміжну інформацію, підказки для програмування, приклади готових програм, тож учням легше розібратися з інтерфейсом і написанням коду.

Попри загальні схожі концепції, середовища для реалізації своїх ідей через код у VEX і LEGO мають набагато більше відмінностей. Так, у LEGO Education є власні графічні мови програмування — блоки WeDo, EV3-G. Перевагами графічних мов є простіше сприйняття та написання програм малими дітьми, адже блоки мають картинки й майже не потребують навичок читання і друкування.

VEX має суттєво більше плюсів. Почати варто з того, що всі офіційні середовища програмування VEX походять від однієї бази з назвою VEX code, це дає змогу оновлювати й покращувати одразу всі програми. Попри незначні відмінності в зовнішньому вигляді та функціоналі, середовища для молодшої, середньої і старшої школи мають однакову структуру та принцип роботи, тому учням немає потреби перелаштовуватись під нову програму, заново вивчати її можливості й укотре запам’ятовувати новий алгоритм під’єднання робота, позицію кнопок меню чи блоків.

Важливим чинником, що впливає на можливість і зручність використання програм є наявність української локалізації. Компанія LEGO за понад 10 років роботи в Україні не змогла перекласти інтерфейс своїх програм. Методичний відділ компанії B-pro працює над локалізацією продуктів VEX, тож незабаром усе програмне забезпечення VEX code буде доступне українською.

Ще однією фішкою VEX є легкість переходу між мовами програмування. Крім згаданої Scratch, VEX дає змогу кодувати мовами Python і C++. Програми наборів Spike та EV3 надають можливість програмувати на Python, але змінити мову, зокрема, для EV3 проблематично. У середовищах програмування VEX є можливість спостерігати, як генерується код іншою мовою під час написання програми. Наприклад, ви можете створювати програму з блоків Scratch і у вікні поряд бачити, як генерується код на Python або С++. Ба більше — можливо за один клік змінити мову та продовжити писати ту ж програму вже текстовою мовою програмування.

Такі можливості VEX закладають у дітях розуміння зв’язку між різними мовами програмування і спрощують вивчення одразу кількох, адже базова структура у всіх мовах програмування спільна. Це допомагає усвідомити, що мова програмування — лише інструмент, тому треба обирати кращий під конкретну задачу. А завдяки наявності мови С++ (якою пишуть операційні системи, програмне забезпечення для професійних роботів та багато іншого), практичність здобутих знань і зацікавленість учнів галуззю робототехніки у старшому віці збільшується.

Також VEX має середовище для програмування віртуальних роботів онлайн — VEXcode VR. В умовах карантину достатньо перейти на веб-сайт, щоби займатися робототехнікою віддалено з готовим 3D роботом у вже відомому середовищі.

Як підсумок, програмування з LEGO — гарний інструмент для початківців із можливістю легко запрограмувати робота та вивчити основи створення програм.

VEX надає доступні програмні засоби як для початкового вивчення, так і для просунутого програмування роботів зі зручним переходом між мовами й середовищами.

Цікаво, чи не так? Але щоб остаточно визначитися з вибором обладнання для STEM-лабораторій, потрібно порівняти й такі важливі чинники як доступна електроніка та методична підтримка. Про них читайте у нашій наступній статті.

Схожі статті

Все про обладнання STEM та STEAM лабораторій

Що таке STEM-освіта та навіщо вона потрібна: практичне значення навчання за новим підходом

Все про обладнання STEM та STEAM лабораторій

Впровадження STEM-освіти в українських школах — 3 практичні способи...

Все про обладнання STEM та STEAM лабораторій

Для чого потрібна шкільна STEM-лабораторія, і як її використовувати на уроці ...