Lego učenje
Sistem lego učenja, ki sem ga Miha Miklavc na Osnovni šoli Vransko-Tabor pričel izvajati v šolskem letu 2013/14, izrazito spada med aktivne didaktične pristope poučevanja. Aktivnost je precej specifična v primerjavi z uradnim učnim sistemom, saj učenci vse kompetence, ki jih razvijajo, in vso znanje, ki ga pridobijo, uresničujejo na podlagi praktičnega primera (sestavljen lego model/robot). Na podlagi omenjene ugotovitve lahko lego učenje uvrstimo med izkustveno učenje.
V nadaljevanju bodo predstavljene lego aktivnosti po posameznem starostnem obdobju in ključne kompetence, ki jih učenci s tem pridobivajo in razvijajo.
Prvo triletje
V prvih razredih osnovne šole se učenci v okviru lego programa prvič srečajo z lego kockami. Da bodo čez nekaj let uspešno reševali robotske probleme, morajo pričeti z osnovnimi lego seti in razvijati kompetence, primerne za njihovo starost. Zato učenci v tem obdobju sestavljajo domišljijske sete različnih tem, kot so prevozna sredstva, vesolje, mesto in pravljični svet. Učenci imajo nalogo samostojnega sestavljanja lego struktur in tudi sistematičnega sestavljanja po načrtu. Občasno morajo že obstoječe modele spremeniti, nadgraditi in prilagoditi določeni nalogi. Delo poteka individualno, v paru ali v manjši skupini.
Slika 1: Izdelki učencev 1. in 2. razreda. Za izdelavo smo uporabili domišljijske sete (osebni arhiv).
Učenci s sestavljanjem omenjenih setov razvijajo sposobnost prostorske predstave, sposobnost za delo v skupini, sposobnost za kontinuirano delo, vztrajnost in doseganje končnega cilja.
Ena izmed najtežjih nalog učitelja v prvi triadi je zbuditi motivacijo učencev za branje in pisanje. Lego Story Starter set (pripovedovanje zgodb) je načrtovan tako, da bo učence navdušil nad branjem, pisanjem in ustvarjanjem svojih lastnih zgodb. Z uporabo lego kock, mini figuric in manjših elementov bodo učenci svoje ideje oblikovali v zgodbo. Set vsebuje več osnovnih plošč, vsaka od njih pa predstavlja del zgodbe. Vsak učenec sestavi del zgodbe, ki jo na koncu sestavimo v celoto (Slika 2). S tem učencem na zabaven način prikažemo strukturo 5-stopenjskega dramskega trikotnika (zasnova, zaplet, vrh, razplet, razsnova).
Slika 2: Primer izdelka učencev iz 1. razreda. Za izdelavo smo uporabili Lego Story Starter set (osebni arhiv).
Ko je zgodba sestavljena in predstavljena, lahko s pomočjo edinstvenega programa Story Visualizer ustvarimo knjigo, strip ali celo časopisni članek. Učenci z uporabo spletne kamere, digitalne kamere ali pametnih naprav posnamejo slikovno gradivo za oblikovanje zgodbe in ga uvozijo v računalniški program. Slednji nato združi besedila in slike ter tako »pomaga« učencem predstaviti, izmenjati in zapisati svojo lastno zgodbo. Program Story Visualizer omogoča učencem, da izbirajo med različnimi predlogami.
Slika 3: Program Story Visualizer in način uparabe (vir: http://www.businesswire.com/).
Story Starter omogoča učencem razvijanje pripovedovalskih sposobnosti, spoznavanje idej in konceptov zgodbe, hitrejše in učinkovitejše pomnjenje zgodbe, razvijanje vizualizacije, razvijanje jezika, izboljšanje bralnega razumevanja, sodelovanje v skupini in vključevanje tehnologije v proces učenja.
Matematika predstavlja v osnovni šoli velik problem za marsikaterega učenca. V procesu reševanja matematičnih problemov se pojavljajo težave z abstraktnim razmišljanjem. V izogib omenjenim težavam smo na naši šoli pričeli uporabljati Lego More To Math (Lego matematika). Omenjen produkt je orodje, namenjeno matematičnemu reševanju problemov v prvem in drugem razredu osnovne šole. Omogoča, da abstraktni pojmi postanejo bolj oprijemljivi. Učenci pri dejavnostih modelirajo rešitve z uporabo lego gradnikov, ki jim pomagajo pri razumevanju in uporabi matematičnih praks. Z uporabo Lego matematike izkazujejo bolj samozavestno razmišljanje in izboljšajo ustno ter pisno matematično izražanje.
Slika 4: Lego matematični set – More To Math (vir: https://www.education.lego.com).
Lego matematika je pomembno orodje pri razvoju kompetenc učencev. Med najpomembnejše uvrščamo: strateško reševanje problemov, razvijanje logičnega sklepanja in abstraktnega razmišljanja, razvijanje vztrajnosti in natančnosti ter matematičnega modeliranja.
Drugo triletje
V drugi triadi je najpomembnejše pridobivanje temeljnih znanj iz znanosti, matematike, tehnike, tehnologije in fizike (predvsem mehanike) in osnov programiranja. Učenci s pomočjo lego mehanskih setov spoznavanjo, kako deluje svet. Naučijo se razumeti, kako so zgrajene mehanske naprave. Seznanijo se z delovanjem zobnikov, vzvodov, škripcev, koles in osi, pogonskih mehanizmov ter spoznajo mehanske naprave z motorjem. Poleg osnovnih mehanskih principov se učenci ukvarjajo tudi z energijo, s silami in z gibanjem. Konstruiranje mehanskih naprav poteka na tri načine: po lastni domišljiji, po načrtu in z nadgradnjo obstoječih mehanizmov.
Slika 5: Sestavljanje mehanskega modela psa iz Lego seta 9686 (osebni arhiv).
Kompetence, ki jih pridobivajo učenci z mehanskimi mehanizmi:
- usvojijo temeljne metode in oblike dela, značilne za tehnično-tehnološko področje,
- spoznajo in utrdijo osnovne fizikalne pojme, potrebne za uspešno načrtovanje in delovanje lego sistemov,
- načrtujejo in z načrti izdelajo različne modele,
- razvijajo sposobnost prostorske predstavljivosti,
- razvijajo sposobnost za delo v skupini,
- pridobivajo sposobnost samostojnega reševanja problemov,
- razvijajo sposobnost za kontinuirano delo, vztrajnost in doseganje končnega cilja,
- razvijajo sposobnost samostojnega načrtovanja in konstruiranja lego modelov.
Ko učenci osvojijo mehanska znanja delovanja lego mehanizmov, pričnejo s spoznavanjem lego robotike z Lego WeDo produktom. Omenjeni set učencem omogoča izdelovanje in programiranje enostavnih lego modelov, ki so prek vmesnika priključeni na računalnik. Poleg vmesnika učenci uporabljajo tudi motor, senzor gibanja in senzor nagiba. Po tem, ko so roboti sestavljeni, jih sprogramiramo v posebnem programskem okolju. Modeli so razdeljeni na štiri teme: čudoviti mehanizmi (osredotočenost na fizikalni koncept znanosti), divje živali (osredotočenost na tehnologijo zaznavanja in odzivanja na zunanje dražljaje), nogomet (osredotočenost na matematiko) in avanturistične zgodbe (osredotočenost na jezik).
Slika 6: Primer enega od osnovnih modelov Lego WeDo seta (osebni arhiv).
Poleg kompetenc, ki jih učenci pridobivajo pri mehanskih mehanizmih, so pri Lego WeDo robotiki pomebne tudi naslednje kompetence:
- spoznavanje različnih oblik uporabe računalniške tehnologije,
- spoznavanje osnovnih pojmov robotike,
- učenje načrtovanja in izdelovanja različnih računalniško krmiljenih modelov,
- učenje uporabe računalnika in spoznavanje njegove vloge pri krmiljenju zgrajenih modelov.
Slika 7: Programsko okolje robotskega seta Lego WeDo (osebni arhiv).
Tretje triletje
Zadnja stopnja lego poučevanja predstavlja nadgradjo lego mehanike in osnovne lego robotike (WeDo). V tem obdobju učenci sestavljajo najzahtevnejše robotske modele in najnaprednejše programe. Poleg že nekoliko zastarelega produkta Lego NXT Education predstavlja Lego EV3 Education glavno orodje za delo. Set vsebuje EV3 pametno kocko, zmogljiv majhen računalnik, ki nam omogoča kontrolo motorjev in odziv senzorejev. Pametna kocka omogoča brezžično povezavo in povezavo prek modrega zoba (blooototh). Najpomembnejši senzorji EV3 sistema so: barvni senzor, senzor za dotik, ultrazvočni senzor in »gyro« senzor. V Inštitutu 4.0 mentor z učenci poleg serijskih modelov, predvidenih s strani Lega, sestavlja tudi modele po lastni domišljiji. Ko je robot sestavljen, mu učenci v programskem okolju Lego MINDSTORMS Education EV3 napišejo program. Lego MINDSTORMS Education EV3 je pogramska oprema, narejena na osnovi programa LabVIEW, ki je vodilni grafični programski jezik strokovnjakov, znanstvenikov in inženirjev po vsem svetu. Programska oprema je narejena tako, da omogoča enostavno učenje, uporabo in razumevanje. Ker program vsebuje številne bloke, poteka programiranje po principu »povleci in spusti« (»Drag and Drop programming«). Bloki se razlikujejo po zahtevnosti, od enostavnih do zahtevnih, zato lahko ustvarimo enostavne in tudi zahtevne programe. Program vsebuje tudi funkcijo »Robot Educator« – robotskega učitelja, ki nas na zelo preprost način popelje skozi osnove programiranja.
Slika 8: Primer enostavnega EV3 programa, s katerim se robot premika, zaznava oddaljenost od ovir/predmetov in predvaja zvok (iz osebnega arhiva).
Poleg uporabe programskega okolja Lego MINDSTORMS Education EV3 za krmiljenje robotov uporabljamo tudi pametne naprave (mobilne telefone in tablične računalnike). Z aplikacijama Lego Commander in Lego Programming lahko na enostaven in zabaven način upravljamo robota oziroma ustvarimo program za njegovo delovanje. Učenci z uporabo omenjenih aplikacij spoznavajo pametno uporabo mobilnih telefonov in tabličnih računalnikov.
Slika 9: Aplikaciji Lego Commander in Lego Programming (osebni arhiv).
Glavne kompetence, ki jih razvijamo pri Lego MINDSTORMS Education EV3 robotskem sistemu:
- spoznavanje naprednih oblik uporabe računalniške tehnologije,
- spoznavanje naprednih pojmov robotike,
- učenje načrtovanja in izdelovanja zahtevnih računalniško krmiljenih modelov,
- učenje uporabe računalnika in spoznavanje njegove vloge pri krmiljenju zahtevnih modelov,
- razvijanje sposobnosti samostojnega modificiranja obstoječih robotskih sistemov,
- razvijanje sposobnosti samostojnega načrtovanja in konstruiranja robotskih sistemov,
- razvijanje sposobnosti za delo v skupini,
- pridobivanje sposobnosti samostojnega reševanja problemov,
- razvijanje kritičnega načina mišljenja in kritičnega načina reševanja problemov.
Slika 10: Primer dveh robotskih modelov, sestavljenih iz Lego MINDSTORMS Education EV3 seta (osebni arhiv).
Zaključek
Lego učenje predstavlja novost in izvirnost, saj učencem ponuja drugačen model pridobivanja znanja. Učencev pri delu ne omejuje, saj se lahko svobodno izražajo in razvijajo svojo domišljijo ter kreativnost. Vodilo lego učenja je, da pot do pravilne rešitve ni zgolj in samo ena. Do istega cilja nas pelje več ustreznih poti. In na teh poteh učenci pridobivajo inženirska in programerska znanja, ki so znanja prihodnosti. Od številnih kompetenc, ki jih učenci pridobijo pri lego robotiki, je potrebno izpostaviti tri ključne: sposobnost samostojnega reševanja problemov, razvijanje kritičnega načina mišljenja in razvijanje kritičnega načina reševanja problemov. Gre za kompetence, ki so ključne za kasnejše šolanje in uspešno karierno pot. Učence navajamo na podjetniški način razmišljanja »od ideje do izdelka« in jim omogočamo, da se učijo na zabaven način.
Pozdravljeni,
Najprej bi pohvalil vaše ideje o tem, kako bo moralo izgledati izobraževanje prihodnosti. Sam sem že bolj stare šole in rad bi pripomnil, da ko sem še “gulil” šolske klopi nismo imeli drugega kot pa svinčnik in zvezek. So se pa časi od takrat temeljito spremenili… Tako je prav, da se spremeni tudi izobraževanje. Vnuk je v letošnjem šolskem letu obiskoval vaše tečaje na Vranskem in moram povedati, da je povsem navdušen. Še posebaj rad razlaga o tem kako mu je všeč mentor (Rok če se ne motim). Res ste lepo zanimirali mojega vnuka in občutek imam, da se je naučil veliko novega o programih in inženirskih vedah.
Želim vam uspešno delo še naprej! Na mladih svet stoji.
Pozdrav, Slavo
Hvala gospod Slavo,
Nas veseli, da si delimo poglede glede modernega izobraževanja. Predvsem pa nas veseli, da vaš vnuk na naših robo tečajih uživa! Prizadevamo si, da bi vsi otroci, ki se izobražujejo pri nas, odnesli čim več praktičnega znanja in da bi pri učenju uživali.
Lep dan še naprej,
Kolektiv Inštituta 4.0