LEGO Mindstorms – плюсы и минусы в обучении робототехнике

Чаще всего при обучении детей робототехнике используют платформу LEGO Mindstorms – это конструктор, из деталей которого можно легко создать программируемого робота. Но мы отказались от этой идеи. Расскажем почему, а заодно поговорим о преимуществах и недостатках обучения робототехнике при помощи LEGO Mindstorms.

LEGO Mindstorms – закрытая платформа

Обычно платформы для обучения робототехнике состоят из четырех компонентов: механики, периферийной электроники, управляющего модуля и среды разработки (софта). Одно из свойств закрытых платформ – таких, как «Лего», – несовместимость их компонентов с другими платформами. Очень редко встречаются любители сложностей, которые захотят добавить цельным системам датчики не из комплекта. Поэтому мы будем рассматривать LEGO Mindstorms, не отделяя компоненты друг от друга.

Для младших школьников есть упрощенный вариант набора – Lego EducationWedo. В него входят строительные элементы, мотор, датчик наклона и датчик расстояния. Для учеников средней и старшей школы уже предлагается полная платформа Lego MindStorms, самая современная ее версия – Lego MindStorms Ev3. С ее помощью можно создать как стандартные модели роботов, так и авторские проекты.

Преимущества LEGO Mindstorms

Мы не будем говорить о развитии мелкой моторики, усидчивости, логики или пространственного мышления. Все эти навыки развиваются у детей при использовании любого конструктора. Отметим неоспоримые преимущества в обучении робототехнике, которые есть у LEGO Mindstorms. 

Простое использование

Когда практически ничего не ломается, все легко подключается, то и работать с таким материалом сплошное удовольствие. Свободное программное обеспечение Lego EV3 Basic и текстовая среда программирования Microsoft Small Basic Ev3, специально разработанная для обучения программированию, делают «общение» с роботом комфортным. Все доступно и постигается в короткие сроки. 

Поддержка русского языка, большое число готовых примеров и встроенная справочная система с руководством по сборке и программированию делают робототехнику похожей на игру, которая нравится детям.

Скорость сборки

Все детали конструктора сделаны идеально, а значит, не нужно терять время на решение проблемы, если что-то не подойдет или пойдет не по инструкции.

Собрать фирменные детальки «Лего» намного быстрее, чем детали других конструкторов. На них не надо зажимать заклепки, они открываются сами за счет упругости. Винты у «Лего» заменяет ось с крестообразным сечением. Гайки не нужны – оси держатся за счет продольного трения. Плюс к этому в «Лего» есть спецдетали для сборки некоторых узлов, к примеру дифференциала. Все это значительно ускоряет сборку. 

Корпорация «Лего» проводит множество конференций и мастер-классов для преподавателей, устраивает соревнования и конкурсы для детей и взрослых. Все для того, чтобы через Lego вызвать интерес к робототехнике как можно у большего числа людей.

Недостатки LEGO Mindstorms

Далек от реальной жизни

Соединения, которые используют в «Лего», в реальном мире вы не встретите, также нигде не используется и язык программирования лего-роботов. Идеальные детали, как в «Лего», тоже ребенку во взрослой жизни не попадутся, поэтому переход от лего-роботов к реальной робототехнике будет нелегким. 

Элементы конструктора упрощены для того, чтобы ребенку не пришлось использовать дополнительные инструменты. Но представьте себе роботов в промышленности и на производстве – чтобы создать их, понадобятся навыки не только по программированию, но и по обращению с линейкой, циркулем, паяльником и прочими инструментами.

Нет понимания, как достигнут результат

Все микроэлектронные элементы модуля спрятаны за корпусом. Что видит ребенок? Волшебную коробку, которая неизвестным образом выполняет то, что он делает по инструкции. Все детали даны, осталось только соединить. В итоге ребенок не знает, что и как работает. Результат есть, а ясного понимания, как он получился, нет!

Каждая инструкция Lego пошагово описывает, что и куда поставить (даже аккумулятор в блок). Детали изображены в реальном размере, нет текста, который бы объяснял что-то, хотя бы называл детали, которые ребенок использует. Конечно, это упрощает работу, но в итоге дети не знают названий деталей, не умеют работать со схемами, не говоря уже о том, что в реальности таких подробных инструкций, дающих ответов на любой вопрос, они вряд ли получат.

Если ребенок не знает, как и что работает, то впоследствии создать что-то свое ему будет затруднительно. Кстати, у лего-модуля всего 8 разъемов, в которые кроме фирменных проводов ничего больше не влезает. Ну и, конечно, датчики и моторы тоже используются только конкретной компании. А значит, пространства для творчества становится все меньше.

Вместо заключения

Для ребенка Lego Mindstorms напоминает игру, не требует он особой технической подготовки и от преподавателя. Принимая все положительные стороны конструктора, скажем, что его можно использовать только как первый шаг на пути к робототехнике. При этом нужно обязательно доносить до детей, что разработки Lego – большой труд множества инженеров, чтобы у них не создавалась иллюзия «волшебства» в робототехнике. Обучение робототехнике включает несколько направлений: программирование, электронику и механику. Дети должны понимать, что и как работает.

Мы в «Робиксе» принципиально не используем конструкторы типа LEGO, чтобы ребята сразу близко знакомились с настоящей робототехникой.

Наши ученики начинают постигать основы программирования с самого младшего возраста. Они программируют своих роботов на специальном языке SnapJunior – адаптированной версии Snap4Arduino, в которой команды иллюстрированы картинками, а сам язык является хорошим стартом для изучения C и C++. Хорошая база – залог успешного понимания самых сложных вещей.

Мы не только программируем на реальных языках, но и стараемся постигать электронику как можно раньше. Начинаем с младшими учениками с деталей конструктора «Знаток», потом паяем микросхемы на макетных платах. Также используем программный блок Arduino, у которого видны все микроэлектронные элементы.

Мы учим детей работать с верстаком, паяльником и другими вещами, которые точно пригодятся в будущем. Они самостоятельно моделируют на компьютере детали для своих роботов и распечатывают их на 3D-принтере. Когда ребенок сам проходит весь путь от начала до конца, то создать что-то свое ему будет намного легче.

Наш принцип: больше наглядности – ближе к миру роботов.