LEGO Education módszertani képzés / Robotika Mindstorms EV3 robottal

„A LEGO® Education olyan, tanulást segítő megoldásokat fejleszt, melyek betekintést nyújtanak tudomány és technológia rövid történetébe, miközben a tanulás folyamatát egy élménnyé teszik. A termékeinket úgy terveztük, hogy a kísérletekben résztvevő diákok aktív közreműködésüknek köszönhetően első kézből, saját bőrükön szerzett tapasztalatokkal fejlesszék a szerkezetekkel, azok működésével valamint a programozási technikákkal kapcsolatos ismereteiket.” – írják a H-Didakt Kft. honlapján, a LEGO® MINDSTORMS® Education EV3 terméklapján. Az önálló felfedezés izgalmát így határozzák meg: „A LEGO® Education megoldásai olyan gyakorlati tanulási technikákon alapulnak, melyek segítik a gyerekeket, hogy elsajátítsák a dinamikus tanulás képességét. Ahelyett, hogy egyszerű memorizálásra bátorítana, a diákokat olyan kihívás elé állítja, melyek arra késztetik őket, hogy használják a képzeletüket, javítsák a problémamegoldó készségüket, valamint a másokkal való együttműködésre is késztet. A diákok átélhetik az önálló felfedezés izgalmát, valamit olyan létfontosságú készségekre tehetnek szert, mely jövőbeli sikerük záloga lehet.”

Élményalapú tanulás

A hagyományosnak tekinthető tanítási paradigmákat fokozatosan leváltják az alternatív pedagógia módszerei. A változás okai ismertek: a szakképzés sajátos igényei, a felnőttoktatás terjedése, a tudomány és a technika felgyorsult fejlődése, az informatika és a hírközlés átalakulása. Az alternatív tanulási stratégiák alapvető célja az, hogy a tanuló ne a passzív „elszenvedője” legyen az ismeretek elsajátításának, hanem aktív tevékenysége (vagy legalábbis annak szimulációja) alapján vonjuk be őt ebbe a folyamatba. Ennek hatására váljék számára élményszerűvé az új tudás elsajátítása és belsővé válása is. A fenti cél alapján nevezzük az ilyen módszereket összefoglalóan élményalapú tanulásnak.” Néhány pedagógiai módszer/eszköz a tanulási élmények elérésére: kooperatív tanulás, drámapedagógia, projektmódszer, médiapedagógia, felfedezéses tanulás, számítógépes tanulás.

Kolb négy lépésből álló tapasztalati tanulási ciklust javasolt: tapasztalat, reflexió, általánosítás, alkalmazás. „Minden összetevőben megjelenik a cselekvés, az önálló és az együttes munka. Így az élménypedagógiai alapokon nyugvó tanulási folyamat a cselekvés általi tanulás és fejlődés sajátos változata, multiszenzoros tanítási folyamat. Az élménypedagógia a helyzetek teremtésének nagymestere, ezáltal cselekvésre készteti a résztvevőt, provokál, sikert kínál. A résztvevők/tanulók próbára teszik tudásukat, képességeiket, kreativitásukat. Mindezek által feltárva a fizikai, és pszichikai képességeiket. Az élménypedagógia a személyes élményre, megélésre, tapasztalat-és ismeretszerzésre koncentrál. A saját tapasztalati tanulás lényege az önirányítás”, foglalta össze Molnár Katalin.

Módszertani képzés

2020. szeptember 21-én részt vettem a H-Didakt Kft. LEGO Education módszertani képzés / Robotika Mindstorms EV3 robottal című tanári felkészítésén. A helyszínt a győri Széchenyi Egyetem Apáczai Csere János Kar biztosította, amely saját Lego Robot laborral rendelkezik. A blog bejegyzésben látható fényképek ott készültek.

Megismerkedtünk a LEGO MINDSTORMS Education EV3 szoftver alapfunkcióival. Kaptunk ötleteket arra, hogy a különböző életkorú diákok/tanulók/hallgatók számára milyen projektfeladatok az ideálisak. Bemutatták a hazai és nemzetközi versenyeket, ami a csoportmunkában megvalósuló kooperációt kiegészítendő kiváló megmérettetési lehetőséget jelenthet. Én magam is voltam már zsűritag FLL robotversenyen. Mindannyian átélhettük az élményt: milyen összeépíteni, beállítani egy robotot, elkészíteni majd rátölteni a problémát megoldó szoftvert, kipróbálni, finomhangolást végezni. Informatikatanárként nyilván triviális a szoftver használata és az egész folyamat, de újszerű megközelítésnek éreztem azt, hogy szinte minden tantárgyhoz összeállítható olyan projektfeladat, amelyhez felhasználható a robot. Persze át kell élni az első buktatókat is: például amikor nagyon vártam, hogy ugató vagy nyávogó hangot adjon a robot, ha piros vagy sárga színt érzékel, de ehhez nem ártott volna megfelelően összedugni a kábeleket sem. 😉 A robot programozásához szükséges az alapvető algoritmikus építőkockák és érzékelők ismerete. A többi a kreativitáson múlik, aminek a fejlesztését kiváló oktatóvideók és példatárak is segítik. A sok segédanyag közül kiemelem Kiss Róbert: Robotika feladatgyűjteményét.

Többször is elhangzott, hogy ugyanannak a feladatnak több – különböző szintű – jó/helyes/elfogadható megoldása is lehet/van. Matematika szakos tanárként rögtön a Pólya-féle problémamegoldás lépései jutottak eszembe: megértés, tervezés, megoldás, ellenőrzés.

Például: juttassunk el a robottal a Marsról a Földre szállítmányt!

Ha profi megoldást szeretnék, akkor a robotnak meg kell találnia a csomagot, tolnia kell, kanyarodik vele, tovább tolja, végül megáll. Persze a kereséshez érzékelők és tesztelős ciklus kell, a kanyarodáshoz ciklus induló- és célfeltétellel, a haladáshoz tesztelős ciklus, a megálláshoz célfeltétel. Például kanyarodni akkor kell, amikor a robot előtt „megjelenik az út közepén” a fekete pályán egy ferde fehér csík. Ha csalok, vagy csak egyszerűbben gondolkodom, akkor kezdetben a robot irányba áll, halad előre kb. 40 cm-t, fordul balra kb. 45°-ot, majd halad előre kb. 70 cm-t a célig. Ilyenkor 1-2-3 teszt/finomhangolás során 3 szekvenciával is megoldható a feladat. A fordulás is lehet profin tervezett, kiszámolt, vagy történhet tapasztalati úton is: ha balra kell fordulni, akkor a robot jobb oldali kerekének fél fordulatával lemérhető, hogy az hány fokos elfordulást jelent. Persze számíthat, hogy mekkora ívben kell fordulni: kis ív esetén a robot jobb kereke fordulhat előre felet, miközben a bal kereke is fordul (negyedet, felet), de hátrafelé. Izgalmasnak tűnt.

Rögtön eszembe jutott a Bloom-féle taxonómia négy gondolkodási/műveleti szintje is: ismeret, megértés, alkalmazás és magasabb rendű műveletek (analízis, szintézis, értékelés). Ezekre a szintekre tudatosan hivatkozunk Java SE szoftverfejlesztő tanfolyamunkon is, amikor egy-egy programozási feladatot többféleképpen is megoldunk. Ezeket evolúciós projekteknek tekintjük.

A tanári felkészítést Kállai Balázs Lego tréner tartotta. Biológia szakos tanárként több olyan példát is említett, amelyek interdiszciplináris jellegűek, így jól összefogják például a természettudományos és/vagy STEM alaptantárgyakat, alkalmasak tematikus napok/hetek megvalósítására. Vendégelőadóként Kövecsesné Dr. Gősi Viktória – az SZE oktatási dékánhelyettese – a módszertani és érzékenyítésről szóló részben ismertette A léleknek idő kell című tantárgyának tematikáját. A kollégák abszolút elhivatottak voltak, célorientáltan és bármilyen szakos tanár kollégák számára is közérthetően foglalták össze a gyakorlatban kiválóan használható ötleteiket, tapasztalataikat. A szemléletformáló tanári felkészítést ajánlom az érdeklődő kollégák számára!

 

FIRST® LEGO® League robot verseny 2018

First Lego League

First Lego LeagueA Nemzetközi LEGO® Robot versenyek azért jöttek létre, hogy a segítsék/erősítsék a műszaki, természettudományos és informatikai kompetenciák fejlesztésén túl a kooperatív csoportmunkát, a problémamegoldásra orientáló komplex gondolkodásmódot. A hazai oktatási rendszerben ezek az összetevők is egyre hangsúlyosabban jelennek meg. A Magyarországon is „játszható” nemzetközi versenyek közül kiemelkedik két verseny: a FIRST® LEGO® League (FLL) és a World Robot Olympiad™ (WRO).

2018. december 15-én FLL bíróként részt vettem az Edutus Egyetem által – már sokadik alkalommal – megrendezett FLL robotika verseny tatabányai regionális fordulóján. 3 fős zsűri tagjaként a feladatom a versenyre elkészült kutatási projektek értékelése volt.

FIRST® LEGO® League robot verseny 2018

Az FLL verseny 1998-ban indult, melyen 70 országból, mintegy 30 000 csapat vesz részt évente. Magyarország a Central Europe régióban vesz részt, ahol kb. 800-900 csapat mérkőzik meg egymással. Egy csapat 3-10 főből áll, választott csapatvezetőjük van és mindannyian 9-16 év közötti tanulók.

FIRST® LEGO® League robot verseny 2018

Minden évben van egy központi témája a versenynek, ami két szálon fut:

  • Kutatási projekt: a kutatási feladat témáját megismerve a csapatok egy problémát keresnek, amelyre az életkoruknak megfelelő megoldást kell adniuk és tevékenységükről 5 perces prezentációban számolnak be a versenyen. A zsűri értékeli a kutatási projekt megvalósítása során a probléma azonosítását, elemzését, a meglévő megoldások áttekintését, a csapat megoldását, a megjelenő innovációt, a prototípust, a prezentáció felépítését, hatékonyságát, eredetiségét, a csoportmunkát. Letölthető a 2018-as kutatási feladat leírása.
  • Robotika: egy kb. 3 m2-es akadálypályán tűznek ki 10-15 megoldandó feladatot, amelyre a csapatnak robotot kell tervezni, építeni és programozni. A robotnak 2,5 perc alatt kell önállóan, a programja által vezérelve megoldania a feladatokat. Az akadálypálya egységes, minden évben központilag készítik el. A feladatok teljesen probléma centrikusak, a csapat találja ki, hogyan oldja meg, nincs abszolút jó megoldás. A verseny során a robotot át lehet építeni, és csak a pálya kijelölt területén lehet kézzel hozzáérni. A zsűri értékeli a robot dizájnt, amely a megépített konstrukció ötletességét, hatékonyságát, valamint a programok forráskódjainak működését jelenti. Külön feladat alapján értékelik a csapatmunkát is. A nemzeti fordulókból a legjobbak jutnak tovább a nemzetközi fordulókba. Letölthető a 2018-as robotverseny feladat leírása.

A 2018-as verseny során az INTO ORBIT nevű projektet kellett megvalósítani, amelyben a csapatnak azonosítania kellett egy olyan fizikai vagy társadalmi problémát, amellyel szembe kell néznie az embereknek egy hosszú távú űrutazás során a naprendszerünkön belül, és javaslato(ka)t kellett tenniük a megoldására. A korábbi évek projekt témakörei is, illetve korábbi események hírei is elérhetők: Edutus 2017, Debrecen 2018, valamint nemzetközi és hazai robotversenyek általában.

FIRST® LEGO® League robot verseny 2018

FIRST® LEGO® League robot verseny 2018

A verseny teljes dokumentációja, specifikációja több száz oldal angol nyelven és részben nonverbálisan elérhető anyagból áll és évről-évre változnak a konkrétumok, de a koncepció (alapértékek: discovery, innovation, impact, inclusion, teamwork, fun) állandó. A 2018-as robotverseny akadálypálya megépítve így nézett ki:

FIRST® LEGO® League robot verseny 2018

FIRST® LEGO® League robot verseny 2018

5 csapat mérkőzött meg egymással: Refisek, RoboGo_5vos, Maros Robo Team, legÓÁG, FrankaRobotics. A kutatási projektben többféle megközelítést alkalmaztak. Volt, ahol a technológiai, informatikai eszközorientált, kommunikációs problémák, fiziológiai szükségletek domináltak, máshol inkább perspektivikusabb társadalmi, szociológiai aspektusok és a fenntarthatóság kerültek előtérbe. Három csapat igazán kiemelkedett a délelőtti zsűri előtti fordulóban prezentációjukkal és kaptak sok-sok ötletet, javaslatot. Ők délután még egyszer megtartották előadásaikat, immár a teljes – kb. 120 fős tanulókból, felkészítő tanáraikból, szülőkből, testvérekből álló – közönség előtt. Szeretném kiemelni, hogy – miközben több szálon is futottak az egész napos rendezvényen az események – a TOP 3 csapat tagjai kiegészítették, átdolgozták délutánra a délelőtti prezentációikat és figyelembe vették a kapott ötleteket, javaslatokat. Egy markáns példa: a Plútóra küldött expedíció vezetője délelőtt még erősen autokratikus diktátor politikusként jelent meg, de délutánra már inkább emberközpontú spirituális vezetővé szelídült.

Örülök, hogy részt vehettem az FLL 2018 versenyen. Tartalmasnak bizonyult ez a nap. A szervezés nagyon profi volt. Legközelebb is szívesen csatlakozom.