Programowanie LEGO: nauka dzieci poprzez zabawę robotami

Spis treści:

• Rola LEGO w nauczaniu programowania
• Podstawy programowania z wykorzystaniem LEGO
• Sposoby na zwiększenie funkcjonalności zestawów LEGO
• Podsumowanie

Dwadzieścia lat temu nauka programowania wydawała się dość ponura: czarny ekran, mnóstwo linijek kodu i prawie całkowity brak elementów graficznych. Zaangażowanie dziecka w ten format było nie lada wyzwaniem, ponieważ nie dawało ono ani jasnego, ani angażującego rezultatu. W 2007 roku pojawił się Scratch – wizualny język programowania przeznaczony dla dzieci, który umożliwiał tworzenie gier i animacji poprzez łączenie kolorowych klocków. Wokół tego projektu szybko uformowała się aktywna społeczność uczniów, rodziców i nauczycieli.

W miarę jak dzieci zaczynały uczyć się programowania, popularne stały się zestawy konstrukcyjne, takie jak LEGO i podobne. Zestawy te oferują możliwość nie tylko tworzenia poleceń programistycznych dla komputerów, ale także aktywowania modeli budowanych ręcznie. Na przykład, można zaprogramować robota tak, aby nie tylko się poruszał, ale także reagował na polecenia i wydawał dźwięki.

W tym artykule omówimy popularne zestawy LEGO, które mogą pomóc dzieciom w każdym wieku opanować podstawy programowania, a także przyjrzymy się ich funkcjom. Jeśli standardowe opcje nie spełniają Twoich potrzeb, w ostatniej części artykułu zaproponujemy wybór alternatywnych projektów, które dodatkowo rozszerzają funkcjonalność zestawu konstrukcyjnego.

Spis treści

• Nauka programowania z LEGO to przyjemny i efektywny proces. Takie podejście nie tylko wprowadza dzieci w podstawy programowania, ale także rozwija ich kreatywność i umiejętności rozwiązywania problemów.

  LEGO oferuje zestawy zawierające zarówno fizyczne elementy konstrukcyjne, jak i oprogramowanie. Dzięki nim młodzi programiści mogą budować różne roboty lub mechanizmy, które następnie są sterowane za pomocą napisanego przez nich kodu. Pozwala to dzieciom zobaczyć z pierwszej ręki, jak programowanie może wpływać na fizyczną interakcję obiektów, czyniąc naukę bardziej wizualną i angażującą.

  Ponadto, korzystanie z LEGO promuje pracę zespołową i współpracę. Dzieci mogą pracować w grupach, omawiając pomysły i wspólnie tworząc projekty. To nie tylko rozwija ich umiejętności społeczne, ale także poprawia ich zrozumienie wspólnego rozwiązywania problemów.

  W miarę nauki dzieci zaczynają rozumieć znaczenie logicznego myślenia i sekwencjonowania. Uczą się rozbijać problemy na mniejsze części, co pomaga im nie tylko w programowaniu, ale także w innych dziedzinach życia.

  W ten sposób kodowanie z LEGO pomaga dzieciom nie tylko opanować umiejętności techniczne, ale także rozwijać myślenie, kreatywność i pracę zespołową.

• Istnieje kilka kluczowych podejść do programowania w środowisku LEGO, z których każde oferuje unikalne możliwości tworzenia i kontrolowania robotów i innych urządzeń.

  Pierwszym z nich jest wykorzystanie programowania wizualnego, które jest aktywnie wykorzystywane w zestawach takich jak LEGO Mindstorms. Użytkownicy mogą tutaj łatwo łączyć bloki reprezentujące różne polecenia, dzięki czemu proces nauki jest intuicyjny nawet dla początkujących.

  Drugie podejście obejmuje programowanie tekstowe, które zapewnia bardziej zaawansowane możliwości doświadczonym użytkownikom. Języki takie jak Python czy C++ umożliwiają tworzenie złożonych algorytmów i sterowanie robotami za pomocą kodu, co zapewnia większą elastyczność i kontrolę.

  Trzecią opcją są platformy oparte na programowaniu, takie jak Scratch, gdzie elementy LEGO można zintegrować z graficznym interfejsem. Pozwala to na połączenie fizycznego montażu i programowania, co jest szczególnie angażujące dla dzieci i osób uczących się.

  Różnorodność metod programowania w LEGO sprawia, że ​​platforma ta jest dostępna dla szerokiego grona użytkowników, od początkujących po profesjonalistów, otwierając wiele możliwości kreatywności i nauki.

• Kodowanie fizyczne to proces, w którym informacje są przekształcane w sygnały fizyczne. Metoda ta służy do przechowywania i przesyłania danych. W zależności od konkretnej technologii, kodowanie fizyczne może przybierać różne formy, w tym między innymi metody optyczne, elektryczne i magnetyczne. Ważnym aspektem tego procesu jest zapewnienie niezawodności transmisji informacji i minimalizacja błędów, co osiąga się poprzez zastosowanie różnych kodów i algorytmów. Zatem kodowanie fizyczne odgrywa kluczową rolę w nowoczesnej infrastrukturze komunikacyjnej, zapewniając efektywną interakcję i wymianę danych między urządzeniami.
• Programowanie blokowe to podejście do tworzenia oprogramowania oparte na wykorzystaniu wstępnie przygotowanych modułów lub bloków kodu. Bloki te można łączyć ze sobą, tworząc w ten sposób bardziej złożone systemy bez konieczności pisania wszystkich komponentów od podstaw. Ta metoda znacznie upraszcza proces programowania, zwiększa jego wydajność i ułatwia debugowanie. Dzięki modułowości programiści mogą ponownie wykorzystywać utworzone bloki w różnych projektach, co skraca czas tworzenia i poprawia jakość produktu końcowego. Programowanie blokowe sprzyja również lepszemu zrozumieniu struktury kodu, czyniąc ją bardziej dostępną do analizy i dalszego rozwoju.
• Programowanie hybrydowe to podejście łączące różne metodologie i technologie tworzenia oprogramowania. Metoda ta pozwala łączyć zalety kilku języków programowania, frameworków i platform, co z kolei przyczynia się do tworzenia bardziej wydajnych i wszechstronnych aplikacji. W programowaniu hybrydowym programiści mogą używać jednego narzędzia do tworzenia interfejsu użytkownika, a innego do pracy z zapleczem, co zapewnia większą elastyczność i możliwość adaptacji do różnych warunków. Takie podejście usprawnia proces tworzenia, skracając czas i zasoby potrzebne do wykonania zadań oraz poprawiając jakość produktu końcowego.

• Istnieje wiele sposobów na zwiększenie funkcjonalności i różnorodności zestawów LEGO. Przede wszystkim warto zwrócić uwagę na łączenie różnych zestawów. Łączenie elementów z różnych zestawów może prowadzić do powstania unikalnych projektów, które nie były pierwotnie zamierzone.

  Po drugie, użycie dodatkowych akcesoriów i elementów, takich jak figurki, zwierzęta czy elementy specjalne, może znacząco wzbogacić zabawę. Elementy te można kupić osobno lub znaleźć w starszych zestawach, co pozwala na dodawanie nowych elementów do istniejącej kolekcji.

  Kreatywność w montażu również odgrywa kluczową rolę. Nie bój się eksperymentować z niekonwencjonalnymi połączeniami i pomysłami. Rozwijanie własnych projektów w oparciu o osobiste zainteresowania może zainspirować Cię do tworzenia zupełnie nowych modeli.

  Co więcej, istnieją społeczności internetowe i platformy, na których entuzjaści LEGO dzielą się swoimi osiągnięciami i pomysłami. Udział w takich grupach może pomóc Ci zdobyć nowe pomysły i wskazówki, a także inspirację do przyszłych konstrukcji.

  Uczestnictwo w wydarzeniach LEGO lub udział w konkursach da Ci możliwość zobaczenia, do czego zdolni są inni fani, i może otworzyć nowe horyzonty dla Twojej kreatywności.

Rola LEGO w nauczaniu programowania

Jak zainteresować dzieci nauką programowania? Na myśl przychodzi proste rozwiązanie: posadź je przed komputerem, wyjaśnij podstawy i pozwól im pisać kod. Jednak to podejście raczej nie będzie skuteczne, ponieważ ważne jest, aby rozbudzić w dzieciach zainteresowanie i pasję do procesu. Jednym ze sposobów na osiągnięcie tego celu są specjalistyczne zestawy LEGO.

Technologie te pozwalają dzieciom nie tylko budować modele zgodnie z instrukcjami, ale także sterować nimi za pomocą algorytmów, które same tworzą w specjalistycznych środowiskach programistycznych, będących „młodszymi braćmi” tradycyjnych środowisk programistycznych (IDE). Dzieci otrzymują natychmiastową informację zwrotną na temat swoich działań, a cały proces przypomina wciągającą grę, gdy ostatecznie tworzą roboty, pociągi i inne ciekawe konstrukcje.

Ta metoda nauczania znana jest jako STEM. Jest to podejście interdyscyplinarne, w którym dzieci jednocześnie uczą się kilku przedmiotów: nauk ścisłych, technologii, inżynierii i matematyki. Zestawy LEGO są zbudowane w oparciu o zasady STEM.

Budowanie tych zestawów pomaga rozwijać myślenie inżynierskie u dzieci i pozwala im w zabawny sposób opanowywać podstawowe umiejętności kodowania, w tym pętle, warunki, zdarzenia i wiele innych.

Podstawy kodowania z LEGO

LEGO opracowało edukacyjne zestawy do kodowania odpowiednie dla dzieci w różnym wieku i na różnym poziomie umiejętności. Niektóre zestawy wymagają programowania poprzez wybór określonych elementów fizycznych zestawu, takich jak kolory, podczas gdy inne wymagają kodowania w Pythonie. Przyjrzyjmy się głównym typom zestawów, od najprostszych do bardziej złożonych.

Obsługiwana kolekcja: LEGO Education Coding Express

Kodowanie fizyczne nie wymaga użycia komputerów, ponieważ dzieci wchodzą w interakcję wyłącznie z elementami zestawu. Na przykład, wydają polecenia, wybierając określone elementy, a urządzenie z zestawu odbiera i interpretuje te sygnały. Ta metoda została zaimplementowana w zestawie Coding Express, który jest częścią serii LEGO Education.

Ten zestaw służy do zbudowania torów kolejowych, po których porusza się pociąg. Proces kodowania fizycznego w Coding Express odbywa się poprzez interakcję z kolorowymi elementami, które dziecko umieszcza na torach. Każdy blok ma swój własny, unikalny kolor, odpowiadający konkretnemu poleceniu:

• czerwony – stop;
• żółty – klakson;
• zielony symbolizuje zmianę kierunku jazdy i inne podobne zmiany.

Pociąg porusza się po torach i reaguje na polecenia dzięki wbudowanemu czujnikowi, który rozpoznaje elementy kolorów. Tworząc określoną sekwencję bloków, dziecko ustala trasę i działania pociągu.

Jeśli wybierzesz zestaw konstrukcyjny Coding Express, zalecamy zainstalowanie aplikacji LEGO Education „Young Programmer Express”, dostępnej na urządzenia z systemem iOS i Android. Aplikacja oferuje różnorodne scenariusze gier i pytania, które można omówić z dzieckiem w ramach procesu nauki. Możesz na przykład zadać pytanie: „Jak zmieni się wynik, jeśli przestawię elementy?”. Aplikacja zawiera również sekcję z animacjami postaci z zestawu konstrukcyjnego, co sprawia, że ​​rozgrywka jest bardziej angażująca dla dzieci.

Zestaw Coding Express został zaprojektowany, aby pomóc dzieciom w wieku przedszkolnym w nauce podstawowych zasad programowania, w tym:

• Rozgałęziania instrukcji „jeśli-to” (na przykład użycie żółtego klocka spowoduje, że pociąg zatrąbi w danym momencie) i pętli (w procesie tworzenia pętli z powtarzającymi się krokami).
• Debugowanie to proces, w którym, jeśli pociąg nie działa tak, jak powinien, dziecko ma możliwość znalezienia przyczyny problemu. Może to na przykład polegać na wybraniu klocka odpowiedniego koloru.

Po ukończeniu kursu Coding Express dzieci mogą śmiało rozpocząć pracę z zestawami konstrukcyjnymi LEGO, które wykorzystują programowanie blokowe.

Dostępne zestawy: LEGO Education WeDO 2.0, LEGO Education Spike Essential i LEGO Boost.

Programowanie blokowe opiera się na wizualnej metodzie, w której dziecko tworzy sekwencje kolorowych klocków. Każdy z tych klocków pełni określone funkcje w zestawie konstrukcyjnym, takie jak sterowanie oświetleniem czy regulacja prędkości silnika.

Proces montażu jest kontrolowany za pomocą specjalistycznej aplikacji LEGO, dostępnej zarówno na tabletach, jak i komputerach. Aplikacja może się różnić w zależności od konkretnego zestawu. Każdy zestaw konstrukcyjny zawiera centralę, czasami nazywaną inteligentną centralą. Urządzenie to jest wyposażone w Bluetooth i zostało zaprojektowane do odtwarzania wstępnie zaprogramowanych poleceń.

Po zaprogramowaniu sekwencji działań, kolejnym krokiem jest podłączenie centrali do urządzenia i naciśnięcie przycisku Start w aplikacji. Jeśli wszystko jest ustawione poprawnie, program rozpocznie działanie, a model wykona określone czynności. Na przykład ukończony diabelski młyn zacznie się obracać z określoną prędkością.

Tworzenie programów dla modeli LEGO Education Spike Essential odbywa się za pomocą aplikacji Spike, dostępnej na komputerach i tabletach. Oprogramowanie jest kompatybilne z systemami Windows, macOS, Chromebookami oraz urządzeniami z systemem iOS (iPad) i Android.

Oprogramowanie zawiera kompleksowe instrukcje budowania różnych modeli Spike Essential, obejmujące takie kategorie, jak roboty, pojazdy i przejażdżki. Aby opanować podstawy programowania za pomocą bloków, młody użytkownik może skorzystać z sekcji „Kursy”, gdzie dostępnych jest 38 lekcji krok po kroku, pogrupowanych tematycznie.

Nie musisz ograniczać się do gotowych modeli — możesz tworzyć własne. Aby to zrobić, przejdź do sekcji „Nowy projekt” i wybierz jeden z dwóch dostępnych trybów: „Bloki ikon” lub „Bloki tekstowe”. Oba tryby są implementowane za pomocą interfejsu środowiska Blockly firmy Google, dostosowanego do funkcji LEGO. Bloki poleceń są połączone ze sobą za pomocą specjalnych rowków.

W trybie ikon bloki zawierają obrazki reprezentujące poszczególne polecenia. Jest to szczególnie przydatne dla dzieci w wieku 6-7 lat, które nie potrafią jeszcze czytać. Aby uzyskać bardziej szczegółowe informacje, wystarczy kliknąć blok prawym przyciskiem myszy. Akcje są ułożone w kolejności od lewej do prawej.

Bloki są również używane w trybie bloków tekstowych, ale ich implementacja jest inna. Zamiast ilustracji znajdują się opisy poleceń, pola do wprowadzania liczb i przyciski z określonymi parametrami. Proces wykonywania czynności jest zorganizowany w kolejności pionowej, zaczynając od góry i przesuwając się w dół.

Główną różnicą między trybami bloków tekstowych i bloków ikon jest Rozszerzony zestaw poleceń i ustawień, które umożliwiają tworzenie bardziej złożonych cykli akcji. Ponadto system parametryczny pozwala na precyzyjniejsze dostosowanie działania modelu: można regulować prędkość silnika, ustawiać kąt obrotu, określać czas wykonywania określonych akcji itd.

Interakcja z blokami tekstowymi wprowadza dzieci w koncepcję zmiennych, a także operacji warunkowych, takich jak „jeśli..., to...” i innych akcji typowych dla tradycyjnych języków programowania. Korzystanie z zestawów konstrukcyjnych opartych na blokach można uznać za etap pośredni przed przejściem do pisania kodu.

Kompatybilne zestawy: LEGO Education Spike Prime; LEGO Mindstorms EV3 Education; LEGO Mindstorms Robot Inventor 51515.

Proponowane podejście łączy techniki programowania blokowego z pisaniem kodu w Pythonie. Programowanie blokowe opiera się na wykorzystaniu bloków tekstowych, które zostały omówione wcześniej. Drugą opcją jest z kolei dostępne środowisko programistyczne, w którym można pisać kod w MicroPythonie. To uproszczona modyfikacja języka Python, opracowana z uwzględnieniem specyfiki pracy z mikrokontrolerami.

Podobnie jak w przypadku programowania blokowego, obie metody można znaleźć w oprogramowaniu zestawu konstrukcyjnego: w znanej już aplikacji Spike (w której należy wybrać model Spike Prime na starcie) lub w programie Mindstorms dla zestawu Robot Inventor.

Należy pamiętać, że aplikacja EV3 Classroom, przeznaczona dla zestawu LEGO Mindstorms EV3 Education, działa wyłącznie w trybie programowania blokowego. Aby korzystać z Pythona, należy zainstalować specjalne oprogramowanie układowe i użyć edytora Visual Studio Code. Istnieją również alternatywne metody pracy z EV3, które omówimy później.

Zestaw konstrukcyjny Robot Inventor zawiera zestaw elementów, które pozwalają na stworzenie pięciu podstawowych modeli. Każdy z tych modeli ma na celu wprowadzenie określonych pojęć programistycznych i mechanicznych.

• Blast to humanoidalny robot zdolny do strzelania, machania, mówienia i reagowania na dotyk. Idealnie nadaje się do eksploracji sekwencji i scenariuszy.
• Gelo to czteronożny robot zdolny do wykonywania różnorodnych czynności, w tym podnoszenia tylnych nóg. Programowanie jego ruchów pozwala zapoznać się z podstawami pętli i sterowania silnikami synchronicznymi zawartymi w zestawie.
• MVP to wszechstronny projekt integrujący różne typy pojazdów, od dźwigu po wieżyczkę. Został zaprojektowany, aby uczyć podstaw programowania pętli, interakcji z czujnikiem odległości i tworzenia złożonych warunków logicznych. Warunki te pozwalają robotowi podejmować decyzje i wykonywać określone czynności w oparciu o otoczenie. Na przykład, jeśli czujnik wykryje przeszkodę w określonej odległości, robot zmieni kierunek.
• Charlie to inteligentny asystent wyposażony w czujniki, które mogą witać użytkowników, odwracać się, a nawet tańczyć. Uczy podstaw programowania, w tym tworzenia sekwencji zdarzeń i pracy z funkcjami wejścia i wyjścia. Można jej na przykład użyć do nauki, jak używać efektów świetlnych i dźwiękowych, by przekazać różne emocje.
• Tricks umożliwia tworzenie modeli do różnych hobby, takich jak kręgle, koszykówka, rysowanie i wiele innych. Modele te pomagają w nauce i ćwiczeniu umiejętności wykonywania złożonych ruchów z dużą precyzją.

Sekcja Społeczność aplikacji LEGO Mindstorms prezentuje różne modyfikacje modeli stworzonych na bazie zestawu Robot Inventor. Tutaj znajdziesz zarówno robota w postaci psa, jak i urządzenie łączące w sobie funkcje drukarki i skanera, a „drukowanie” odbywa się za pomocą zainstalowanego markera.

Po złożeniu modelu, koncentrator musi być podłączony do komputera lub tabletu za pomocą Bluetooth lub kabla USB. Następnie można rozpocząć tworzenie projektu, wybierając programowanie blokowe lub Python.

W programowaniu blokowym użytkownikom oferowane są dziesięć różnych kategorii kolorowych bloków, z których każdy wykonuje określone funkcje. Na przykład niebieski blok steruje silnikami, fioletowy blok odtwarza dźwięki, żółty blok odpowiada za programowalne zdarzenia itd.

Istnieją również kategorie przeznaczone do tworzenia bloków z unikalnymi ustawieniami i parametrami. Należą do nich operatory do wprowadzania wartości, oznaczone na zielono, zmienne, oznaczone na pomarańczowo, oraz sekcja „Moje bloki”, oznaczona na czerwono. W tej sekcji możesz tworzyć niestandardowe bloki, które można dostosować, dodając różne wartości, w tym wartości logiczne, a także etykiety, co zwiększa ich użyteczność.

Programowanie blokowe Przypomina bloki tekstowe, o których mówiliśmy wcześniej w aplikacji Spike. Po utworzeniu programu możesz go pobrać na urządzenie, dotykając przycisku uruchamiania w prawym dolnym rogu.

Bloki Robot Inventor zawierają więcej niż tylko dane liczbowe i typowe ustawienia, takie jak obrót zgodnie z ruchem wskazówek zegara lub przeciwnie do ruchu wskazówek zegara. Możesz na przykład ustawić własną nutę dla odtwarzanego dźwięku lub stworzyć własną animację w małym edytorze 5x5 pikseli, którą następnie można wyświetlić na ekranie LED.

Drugi tryb programowania w Robot Inventorze jest reprezentowany przez środowisko tekstowe Pythona. Zostało ono zaprojektowane, aby pomóc dzieciom w zapoznaniu się z językiem programowania. Środowisko to zawiera obszerny przewodnik referencyjny, który wymienia główne funkcje, wyjaśnia zasady interakcji z kodem i zawiera przykłady różnych działań. Możesz się tu nauczyć, jak podłączać silniki, pracować z czujnikami, ustawiać zmienne, organizować pętle i wiele więcej. Kod wyświetlany w oknie można łatwo skopiować do edytora, wartości modyfikować, a program uruchamiać, aby obserwować zmiany w zachowaniu robota.

Sekcja poświęcona składaniu i programowaniu robotów oferuje również dodatkowe zadania wymagające bardziej szczegółowej wiedzy i umiejętności.

Wśród fanów LEGO można znaleźć wielu pasjonatów, którzy tworzą własne materiały edukacyjne do wykorzystania różnych zestawów. Na przykład, dla rodziców i ich dzieci dostępny jest kompleksowy przewodnik po podstawach Pythona, który obejmuje takie aspekty, jak składnia, klasy, polecenia i funkcje matematyczne, a także zawiera praktyczne przykładowe polecenia dla systemu Robot Inventor.

Hybrydowe podejście do programowania pozwala dzieciom wyjść poza podstawowe instrukcje reprezentowane przez kombinacje bloków i przejść do pisania kodu. Nauka Pythona wzbogaca funkcjonalność zestawu konstrukcyjnego, co pozwala dzieciom tworzyć ciekawsze i bardziej złożone roboty, aktywnie uczestnicząc w procesie edukacyjnym. W przyszłości, jeśli dziecko zdecyduje się na zgłębienie „prawdziwego” programowania, będzie już miało podstawową wiedzę z zakresu pracy z Pythonem.

Przeczytaj również:

Możesz rozpocząć naukę programowania w Pythonie, wykonując kilka prostych kroków. Po pierwsze, ważne jest, aby zainstalować samo środowisko programistyczne. Python jest dostępny do pobrania z oficjalnej strony internetowej, gdzie znajdziesz wersje dla różnych systemów operacyjnych. Po instalacji zaleca się wybór edytora tekstu lub zintegrowanego środowiska programistycznego (IDE), takiego jak PyCharm lub VS Code, aby ułatwić pisanie i debugowanie kodu.

Kolejnym krokiem jest nauka podstaw języka. Zacznij od nauki składni i podstawowych konstrukcji, takich jak zmienne, typy danych, operatory i funkcje. Dostępnych jest wiele zasobów online, w tym kursy, filmy i książki. Staraj się znaleźć materiały, które odpowiadają Twojemu stylowi uczenia się — niektórzy uczą się bardziej poprzez teorię, podczas gdy inni wolą zadania praktyczne.

Nie zapominaj o praktyce. Programowanie to umiejętność, którą najlepiej rozwijać poprzez regularną praktykę. Wyzwania na platformach takich jak LeetCode lub Codewars pomogą Ci utrwalić zdobytą wiedzę. Zacznij od prostych projektów, takich jak kalkulator lub gra, aby zobaczyć efekty swoich wysiłków.

Przydatna jest również interakcja ze społecznością. Dołącz do forów takich jak Stack Overflow lub specjalistycznych grup w mediach społecznościowych, gdzie możesz zadawać pytania i dzielić się doświadczeniami. Dzielenie się pomysłami z innymi początkującymi i doświadczonymi programistami może znacznie przyspieszyć proces nauki.

Wreszcie, nie bój się popełniać błędów. Programowanie wiąże się z częstymi błędami i porażkami, i to normalne. Ważne jest, aby wyciągać z nich wnioski i stale iść naprzód. W miarę postępów możesz zagłębiać się w bardziej złożone tematy i projekty, budując swoje umiejętności programowania w Pythonie i nabierając pewności siebie.

Sposoby na rozszerzenie funkcjonalności zestawów LEGO

Jeśli Twoje dziecko spędza dużo czasu na budowaniu zestawów LEGO, może odkryć, że zestawy te mają pewne ograniczenia.

• Dostępne funkcje i ustawienia silników mają swoje ograniczenia.
• Nie ma możliwości podłączania urządzeń zewnętrznych, co oznacza, że ​​nie można dodawać do koncentratora modułów, takich jak kamera czy urządzenie rozpoznające głos.
• Nie ma możliwości bezpośredniego sterowania koncentratorem, co obejmuje sterowanie jego interakcjami z timerami systemowymi, precyzyjne dostrajanie opóźnień w akcjach oraz możliwość warunkowego wstrzymywania. Te aspekty są niezbędne w złożonych modelach, które wymagają wysokiego stopnia synchronizacji między poszczególnymi komponentami. Jest to szczególnie ważne w sytuacjach, gdy dziecko chce brać udział w różnych wyzwaniach i konkursach z zakresu robotyki.
• Kiedy zestawy są wycofywane ze sprzedaży, oficjalne oprogramowanie LEGO przestaje być aktualizowane i wkrótce staje się całkowicie niedostępne. Informacje o datach zakończenia wsparcia technicznego zazwyczaj można znaleźć na stronie internetowej firmy. Na przykład, wsparcie dla oprogramowania Mindstorms Education EV3 zakończy się 31 lipca 2026 r.

Aby obejść te ograniczenia, można skorzystać z nieoficjalnych platform do tworzenia oprogramowania dla LEGO. Przyjrzyjmy się najpopularniejszym z nich.

Obsługiwane zestawy: LEGO Education WeDo 2.0, LEGO Boost, LEGO Education Spike Prime.

Programowanie blokowe dla dzieci, będące platformą wizualną, zostało pierwotnie opracowane w MIT Media Lab. To narzędzie zostało zaprojektowane nie tylko po to, aby poprawić funkcjonalność zestawów konstrukcyjnych LEGO, ale także do tworzenia interaktywnych projektów, takich jak gry i animacje.

Tryby programowania blokowego oparte są na technologii Scratch, która jest podobna do oficjalnego oprogramowania LEGO, takiego jak WeDo 2.0, Boost i seria Spike. Scratch oferuje jednak więcej możliwości niż standardowe zestawy konstrukcyjne. Poniżej przedstawiamy kilka zalet, jakie oferuje, oprócz ulepszonej funkcjonalności edytora bloków:

• Animacje w edytorze mogą symulować zachowanie modelu tak, jak dzieje się to w rzeczywistości, co pozwala wygodnie sprawdzić poprawność zaprogramowanych działań.
• Możliwość integracji dodatkowych urządzeń, takich jak Arduino i micro:bit, jest realizowana poprzez specjalne rozszerzenia. Pozwala to na tworzenie złożonych projektów, w których urządzenia z różnych platform mogą ze sobą współdziałać. Na przykład robot LEGO może przetwarzać sygnały z Arduino i wykonywać zadania, uwzględniając dane z czujników.
• Scratch zgromadził znaczną liczbę entuzjastów. Na oficjalnej platformie użytkownicy mogą współpracować, poznawać prace innych uczestników i prezentować własne projekty.

Scratch może być używany zarówno na stronie internetowej, jak i jako aplikacja dostępna na systemy operacyjne Windows, macOS, ChromeOS i Android. Aby zintegrować LEGO, musisz zainstalować specjalne rozszerzenie odpowiadające konkretnemu zestawowi.

Aby zobaczyć pełną listę rozszerzeń, kliknij przycisk „Dodaj rozszerzenie” w lewym dolnym rogu edytora. Aby system mógł zidentyfikować podłączone urządzenie, musisz zainstalować program Scratch Link. Po spełnieniu wszystkich wymagań, bloki kodu do programowania robotów LEGO staną się dostępne w edytorze.

Obsługiwane zestawy: LEGO Mindstorms Education EV3

Microsoft oferuje bezpłatną platformę online, która obsługuje zarówno programowanie blokowe, jak i tekstowe w JavaScript. To środowisko nie wymaga dodatkowych klientów i działa za pośrednictwem przeglądarki, umożliwiając korzystanie z niego na różnych urządzeniach i platformach, o ile dostępne jest połączenie internetowe i USB. Do uruchomienia utworzonych programów wymagane jest oprogramowanie układowe EV3 w wersji 1.10E lub nowszej.

W MakeCode proces tworzenia bloków jest wizualny: wprowadzane polecenia są wyświetlane na emulatorze w aplikacji, odtwarzane są zaprogramowane dźwięki, a bloki nieodpowiednie do połączeń stają się przezroczyste, ułatwiając ich zauważenie. Takie podejście znacznie upraszcza naukę korzystania z aplikacji.

MakeCode eliminuje konieczność tworzenia oddzielnych projektów JavaScript. Po wybraniu trybu tekstowego wcześniej utworzone bloki zostaną automatycznie przekonwertowane na kod i z powrotem. Aby uprościć proces nauki, na stronie głównej umieszczono lekcje programowania z interaktywnymi zadaniami i samouczkami wideo.

Aby przenieść utworzony program do modelu zestawu konstrukcyjnego, należy kliknąć przycisk „Pobierz”. Hub musi być podłączony do komputera kablem USB.

Przeczytaj także:

Podstawy pisania kodu JavaScript dla początkujących.

Dostępne zestawy: nowoczesna seria z inteligentnymi koncentratorami — LEGO Spike, LEGO Boost, LEGO Technic, LEGO City i LEGO Mindstorms.

To projekt open source opracowany przez pasjonatów społeczności LEGO. Zapewnia platformę do programowania blokowego i tekstowego w MicroPythonie, otwierając nowe horyzonty w korzystaniu z zestawów. Dzięki Pybricks można na przykład zoptymalizować nawigację robota, balansować nim na niestabilnych powierzchniach, a nawet zintegrować urządzenie z gamepadem Xbox. Użytkownicy mogą obejrzeć kolekcję filmów pod podanym linkiem.

Należy pamiętać, że dziecko korzysta z Pybricks w przeglądarce internetowej, a dane są przesyłane do huba wyłącznie przez Bluetooth. W związku z tym korzystanie z iPada lub iPhone'a jest niemożliwe, ponieważ Safari, Chrome i Firefox na urządzeniach z systemem iOS nie obsługują połączeń Bluetooth.

Przed użyciem huba LEGO opartego na Pybricks należy go sflashować. Aby to zrobić, przejdź na oficjalną stronę internetową, kliknij ikonę koła zębatego, wybierz „Zainstaluj oprogramowanie układowe Pybricks” i postępuj zgodnie z instrukcjami.

Aby wprowadzić kod, utwórz nowy program w lewym górnym rogu strony, klikając znak plusa. Następnie wybierz tryb programowania i typ koncentratora. Po wykonaniu tych kroków otworzy się okno, w którym możesz wprowadzić kod. W prawym dolnym rogu, w miejscu symbolu książki, znajdują się materiały referencyjne dotyczące podstawowych poleceń MicroPythona.

Dostęp do trybu programowania blokowego jest dostępny za dodatkową opłatą, którą można uzyskać, subskrybując platformę Patreon lub kupując dożywotnią licencję za 59 USD.

W razie potrzeby przywrócenia ustawień fabrycznych, można je przywrócić w sekcji „Przywróć oficjalne oprogramowanie układowe LEGO”.

Kompatybilne zestawy: LEGO Mindstorms EV3 do celów edukacyjnych; LEGO Mindstorms NXT.

RobotC to język programowania opracowany w oparciu o C i o składni podobnej do C++ i Pythona. Nie ogranicza się do określonych modeli LEGO i jest również kompatybilny z innymi platformami wykorzystywanymi w robotyce, takimi jak VEX i Arduino.

Aby programować modele LEGO, należy pobrać odpowiednie oprogramowanie z sekcji na stronie internetowej. Należy pamiętać, że program jest kompatybilny tylko z systemami operacyjnymi Windows 7–10.

Jedną z kluczowych różnic między RobotC a Pythonem w interakcji z modelami LEGO jest to, że RobotC kompiluje napisany kod do poleceń maszynowych. Hub wykonuje te polecenia natychmiast, w przeciwieństwie do interpretacji wiersz po wierszu, typowej dla Pythona. Dzięki temu robot może szybciej reagować na polecenia, a jego działania stają się bardziej precyzyjne.

RobotC umożliwia bezpośrednie sterowanie silnikami, czujnikami i różnymi modułami zestawu konstrukcyjnego, co upodabnia go do języków programowania niskiego poziomu, które oddziałują na sprzęt komputerowy, taki jak płyta główna, karta graficzna i inne komponenty.

Środowisko RobotC jest dostępne na zasadzie licencji. Roczna subskrypcja dla jednego użytkownika kosztuje 49 USD, natomiast licencja dożywotnia – 79 USD.

Aplikację Robot Virtual Worlds można zakupić osobno. Umożliwia ona tworzenie symulacji z wykorzystaniem wirtualnych modeli LEGO. Ten program pozwala testować programy bez użycia konstruktora w świecie rzeczywistym.

RobotC jest często używany jako narzędzie do nauki programowania w szkolnych klubach inżynierskich. Język ten oferuje młodym ludziom możliwość zapoznania się ze składnią bardzo podobną do C, co czyni go podobnym do współczesnych języków programowania. Co więcej, uczniowie mają okazję zobaczyć na własne oczy, jak ich kod oddziałuje ze sprzętem.

Rezultaty

Zestawy konstrukcyjne LEGO to doskonały sposób na wprowadzenie dzieci w świat programowania w zabawny sposób, pozwalając na stopniowe komplikowanie zadań – od fizycznych podstaw kodowania po pisanie kodu programu. Szeroki wybór modeli, nieoficjalne oprogramowanie otwierające nowe możliwości, a także ciągłe wyzwania i turnieje doskonale ułatwiają ten proces.

Wybierając zestaw LEGO, należy wziąć pod uwagę kilka ważnych aspektów. Po pierwsze, zdecyduj się na kategorię wiekową, dla której przeznaczony jest zestaw. LEGO oferuje różnorodne zestawy przeznaczone dla dzieci w różnym wieku i ważne jest, aby wybrać taki, który odpowiada poziomowi rozwoju i zainteresowaniom Twojego dziecka.

Po drugie, zwróć uwagę na tematykę zestawu. Dostępnych jest wiele kategorii, od klasycznych zestawów miejskich i konstrukcyjnych po specjalistyczne serie, takie jak Gwiezdne Wojny, Harry Potter czy Superbohaterowie. Wybór tematu, który interesuje Twoje dziecko, sprawi, że proces budowania będzie jeszcze bardziej ekscytujący.

Weź również pod uwagę poziom skomplikowania konstrukcji. Niektóre zestawy mogą być dość proste i szybkie w montażu, podczas gdy inne wymagają więcej czasu i umiejętności. Jeśli kupujesz zestaw dla dziecka, które dopiero zaczyna poznawać LEGO, wybierz prostsze modele. Dla doświadczonych młodych konstruktorów odpowiednie będą zestawy bardziej złożone i szczegółowe.

Nie zapomnij zwrócić uwagi na liczbę elementów w zestawie. Im więcej elementów, tym więcej możliwości na kreatywność i unikatowe konstrukcje. Jednak zbyt wiele elementów może być przytłaczające dla małych dzieci, dlatego ważne jest znalezienie równowagi.

Na koniec przeczytaj recenzje zestawu. Opinie innych klientów pomogą Ci ocenić jakość i atrakcyjność konkretnego modelu. Pomoże Ci to uniknąć rozczarowania i wybrać naprawdę angażujący i wysokiej jakości zestaw LEGO.

• Dla dzieci poniżej siódmego roku życia idealny jest zestaw Education Coding Express, który wykorzystuje fizyczne kodowanie. Nie wymaga smartfona, komputera ani żadnych innych urządzeń.
• Dla dzieci w wieku od sześciu do dwunastu lat, które nie mają doświadczenia w kodowaniu, odpowiednie będą takie opcje jak Education WeDO 2.0, Education Spike Essential lub Boost. Programy te wykorzystują system blokowy i pozwalają nauczyć się podstawowych zasad bez konieczności pisania kodu.
• Jeśli Twoje dziecko ma już dziewięć lat i chcesz, aby zaczęło uczyć się prawdziwych języków programowania, rozważ zestawy takie jak Education Spike Prime, Mindstorms EV3 Education lub Mindstorms Robot Inventor 51515. Zestawy te pozwalają na pracę zarówno z blokami wizualnymi, jak i kodem napisanym w MicroPythonie, który jest uproszczoną wersją języka Python.

Aby dowiedzieć się więcej o programowaniu, sprawdź nasz kanał na Telegramie. Dołącz do nas!

Czytaj również:

• Programista to specjalista, który tworzy oprogramowanie i aplikacje. Do jego obowiązków należy pisanie i debugowanie kodu, tworzenie algorytmów oraz rozwiązywanie różnych problemów związanych z automatyzacją procesów. Programiści mogą pracować z różnymi językami programowania, takimi jak Python, Java, C++ i innymi, w zależności od wymagań projektu.

  Ci specjaliści często współpracują z projektantami, analitykami i innymi członkami zespołu, aby tworzyć funkcjonalne i przyjazne dla użytkownika rozwiązania. Programiści mogą również zajmować się testowaniem programów, identyfikowaniem i naprawianiem błędów oraz aktualizacją i utrzymaniem istniejących systemów. Ich praca jest kluczowa w dzisiejszym świecie, ponieważ oprogramowanie przenika każdy aspekt życia, od biznesu po rozrywkę.

• Zapewnienie bezpieczeństwa dziecka podczas surfowania po internecie wymaga starannego podejścia. Przede wszystkim ważne jest ustalenie zasad korzystania z internetu. Porozmawiaj z dziećmi o tym, które strony internetowe mogą odwiedzać i jakie treści są nieodpowiednie.

  Ponadto, warto korzystać z kontroli rodzicielskiej, aby ograniczyć dostęp do nieodpowiednich zasobów. Wiele systemów operacyjnych i przeglądarek oferuje wbudowane narzędzia do tego celu. Warto również rozważyć zainstalowanie specjalistycznego oprogramowania filtrującego treści i monitorującego aktywność online.

  Równie ważne jest nauczenie dzieci podstaw bezpieczeństwa w internecie. Wyjaśnij im, że nie powinny udostępniać obcym danych osobowych, takich jak adres, numer telefonu czy zdjęcia. Regularne rozmowy o bezpieczeństwie w sieci pomogą stworzyć atmosferę zaufania, w której Twoje dziecko będzie mogło dzielić się swoimi zmartwieniami i obawami.

  Monitoruj, ile czasu Twoje dziecko spędza online. Ustal limity czasu spędzanego przed ekranem, aby uniknąć nadmiernego uzależnienia. Starajcie się również spędzać razem czas przed komputerem, aby monitorować, jakie strony internetowe odwiedza i w jakie gry gra.

  Ważne jest również, aby utrzymywać kontakt z innymi rodzicami i dzielić się doświadczeniami. Pomoże Ci to być na bieżąco z nowymi zagrożeniami i znaleźć skuteczne sposoby ochrony dzieci w świecie cyfrowym.

• Najlepsze uniwersytety dla studentów programowania i informatyki: gdzie zdobyć wykształcenie specjalisty IT.