Meginmarkmið vefsins er að efla áhuga nemenda á náttúruvísindum, tækni, verkfræði og stærðfræði og stuðla að jákvæðu viðhorfi til námsins. Leitast er við að hjálpa nemendum að öðlast skilning á tæknilegum hugtökum með fjölbreyttum og samþættum viðfangsefnum. Einnig er markmiðið að gera það aðgengilegra og auðveldara fyrir kennara að byrja og halda úti kennslu í gerð legóþjarka.

Hlutverk vefsins er að styðja við og varpa ljósi á vélræna högun, hönnun, byggingu og forritun legóþjarka sem kennarar geta nýtt sér við kennslu hjá nemendum á yngsta stigi og miðstigi grunnskóla. Einnig að gera nemendum kleift að nálgast á aðgengilegan hátt fróðleik, skjákennslu og ábendingar um fjölbreytt verkefni sem þeir geta nýtt sér í námi.

Í köflunum Vél og kraftur og Tannhjól og gírar var stuðst við hugtök og texta annars vegar úr bókinni Kraftur og vísindi: almenn náttúruvísindi og hins vegar úr bókinni Hönnun og tækni. Umsjónarmaður vefsins er This e-mail address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it. kennari í hönnun og smíði. Þess má geta að námsefni frá LEGO fæst hjá Krumma. 

Nám nemenda í legóþjarkagerð á að einkennast af leik, sköpun, samvinnu og samskiptum. Vinnuferlið byggir á hugmyndum Dewey um ferli ígrundunar sem kallar fram og þjálfar gagnrýna hugsun og meðferð röksemda, áherslu á sköpun og frumleika. Til að gera þetta sýnilegra er hér að neðan kennslufyrirkomulag sem er í þessum anda og byggir á nálgun sem LEGO Education leggur upp með. Kennsluskipulaginu er skipt í fjóra hluta eða þætti: Kveikju, framkvæmd, mat og framhald.

Kveikja

Í upphafi hvers verkefnis er mikilvægt að vera með góða kveikju til að draga athygli nemenda að efninu og vekja áhuga. Kveikjur geta verið af mörgum toga, höfðað til reynslu nemenda, falist í stuttum kvikmyndum, verið klípusögur, leikir, hlutverkaleikir, byggst á innlifunaraðferðum eða falist í tilraunum. Fjölmargar aðrar kveikjur væri hægt að nefna. Sem dæmi má nefna spurningar eins og þá hvert sé uppáhaldsvélmenni nemenda. Rosie í The Jetsons, Optimus Prime í Transformers, R2-D2 og C3PO í Star Wars, Wall-E frá Disney, Data í Star Trek eða Terminator? Annað dæmi væri að biðja nemendur að „forrita“ hver annan. Nemendur skiptast þá á að leika vélmenni sem skilur fimm skipanir og ekkert annað. Skipanir gætu til dæmis verið þessar: A. Snúa 90° til hægri. B. Snúa 90° til vinstri. C. Hægri fótur fram fyrir þann vinstri. D. Vinstri fótur fram fyrir þann hægri. E. Stopp. Í námsefninu sem fylgir settinu Lego Education WeDo eru myndbútar sem hægt er að nota í kveikjur. Þar birtast persónurnar Mia og Max og sýna hvernig þjarkarnir virka eða lenda í aðstæðum sem kalla á úrlausn nemenda. Svo er einnig að finna myndina Hvað er þjarki? á vefsíðunni sem má nota sem kveikju.

Í þessum þætti byggja nemendur og forrita legóþjarkann.

Gott að hafa í huga

Það eru nokkrir þættir sem mikilvægt er að hafa í huga áður en stokkið er af stað í legókubbana.

• Tveir nemendur í hóp er kjörstærð, öllu öðru er hægt að koma við.
• Þegar verið er að taka til kubba er gott að nota lokið sem fylgir settunum undir þá. Þannig er lágmörkuð hættan á að kubbarnir glatist. Einnig er gott að afmarka vinnusvæði við eitt nemendaborð. Ef nemendur vinna á gólfinu í kennslustofunni getur líka verið gott að líma maskínupappír á gólfið til að afmarka byggingasvæðið.
• Hlutverkaskipan er mikilvæg og að hver nemandi hafi sínu hlutverki að gegna. Það eru ýmis hlutverk sem þarf að sinna, eins og að lesa leiðbeiningar, finna til kubba, byggja, hanna og breyta, forrita og skrásetja. Dæmi um hlutverkaskipan gæti verið að fá einn til að lesa teikningu og finna til kubba, annan sem setur saman, þriðja sem skráir gögn og forritar, fá hvern og einn til að vera sérfræðing á sínu sviði. Slík verkaskipting er mikilvæg og gefur einstaklingum tækifæri til að átta sig á sínu áhugasviði. Gott er að skipta um hlutverk hjá yngri nemendum þannig að allir fái að gegna hverju hlutverki og máta sig í því. Hlutverkin geta verið mis vinsæl en það gefur tækifæri til að undirstrika hvað hver hlekkur í hópnum er mikilvægur og að samvinna og samskipti eru lykill að árangri. Óvinsælasta starfið er oft skráningin og gott er að gera nemendum ljóst að hún er ekki síður mikilvæg en önnur störf í verkefninu. Hvað eru skýrslur? Eru það mikilvæg gögn? Hvar eru haldnar dagbækur? Af hverju? Á sjó, á spítölum, í skólum, í rannsóknarvinnu.
• Til að gera samvinnuna markvissari og samskipti skilvirkari getur reynst mikilvægt að láta nemendahópa þróa með sér orðfæri að tileinka sér við vinnuna. Nemendur upplifa sig þá frekar en ella sem sérfræðinga og samstillt málnotkun ýtir undir samkennd og samstöðu hópsins. Þegar er talað um plötur, á til dæmis að nefna lengd sinnum breidd. Tala má um bjálka ef kubburinn er einfaldur eða einbreiður (með einfalda röð nabba) og nefna lengd, telja götin eða nabbana og svo lit. Tala mætti um kubb ef hann er tvöfaldur eða tvíbreiður og nefna lengd og lit. Þetta þarf að leggja markvisst inn hjá nemendum.
• Þegar komið er að verkefnalokum er nauðsynlegt að gefa öllum góðan tíma til að ganga frá, flokka, raða og telja. Þetta er mikilvægt fyrir næsta námshóp sem tekur við settinu. Ef einhvern kubbinn vantar verður að gera það sem hægt er til að útvega annan, annars má skrifa skilaboð á viðkomandi sett (til þess mætti nota minnismiða með límrönd).

Hanna og byggja legóþjarka

Huga þarf að ýmsu þegar að búa á til þjarka: Hvað viljum við að þjarkinn geti gert fyrir okkur? Hvaða eiginleika þarf þjarkinn að hafa? Útlit? Liðamót? Grip? Kraft? Vélrænt fyrirkomulag, vélræna högun? Þarna eru margir þættir sem bjóða upp á nánari athugun. Tökum sem dæmi að þjarkinn eigi að taka eitthvað upp, vera með arm, þá þarf að huga að liðamótum, snúningsmiðju, hver er hluturinn sem á að lyfta, hvaðan kemur aflið sem þarf til að þrýsta örmunum saman og lyfta, hvað með grip?

Mikilvægur hluti af samsetningu legóþjarka er vélræn högun en þjarkinn notast við ýmsa hreyfanlega hluti sem hannaðir eru til að vinna verk sem kalla á orku og verða hluti af aflrænu kerfi eða vél. Til stuðnings við þennan þátt eru annars vegar vefhlutinn Vél og kraftur og hins vegar Tannhjól og gírar. Uppbyggingu þjarka má svo skipta upp í þrjá hluta eins og lýst er í myndinni Hvað er þjarki?

Forritun

Talað er um forritunarmál sem dregur fram að þau eru táknkerfi líkt og tungumálin sem maðurinn notar til tjáskipta. Hægt er að laga forritunarkennslu að þörfum nemenda og gera hana aðgengilega á svipaðan hátt og í tungumálakennslu. Leggja skal áherslu á og setja það sem markmiðið að nemandinn öðlist stjórn á tölvunni og það sé hann sem segir henni fyrir verkum. Þegar nemendur eru búnir að ná tökum á nýja tungumálinu, geta lesið og skrifað, opnast dyr og nemendur ná að tjá sig og skapa á nýjum forsendum. Í stað þess að vera eingöngu neytendur verða nemendur virkir gerendur, uppbyggjendur, skaparar í sínum stafræna heimi.

Forritun byggist meðal annars á leiðilið sem er sá liður rökfærslu sem leiddur er af öðrum. Til að forrita þarf að nemandi að raða, flokka, þekkja mynstur. Vitsmunaþroski barna verður að vera kominn á vissan stað þannig að hægt sé að fara fram á það við nemendur að temja sér slíkan hugsanagang. Í þróunarsálfræði er því stundum haldið fram að það sé ekki fyrr en um 7 til 11 ára aldurinn að börn fara að þróa með sér hlutlæga rökhugsun. Hún lýsir sér með því að börn fara að gera sér grein fyrir hugtökum sem varða fjölda eða tölu, hugtakatengsl verða hluti af ferli sem þó er bundið við hlutlægar aðgerðir. Nemendur geta glímt við ýmis viðfangsefni í huganum en hugsunin miðast alltaf við áþreifanlega hluti.

Hugbúnaðurinn LEGO Education WeDo Software er hannaður með þetta í huga og gerir notendum kleift að forrita hegðun legóþjarka í gegnum myndrænt smella-draga-sleppa (e. drag-and-drop) notendaviðmót. Byggt er á forritunarumhverfinu LabVIEW (Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench) frá National Instruments. Þessi hugbúnaður hentar einkar vel fyrir unga nemendur og byrjendur í forritun þar sem hann einfaldar flókin hugtök sem liggja til grundvallar hefðbundinni forritun þannig að notandinn kemst beint í framkvæmd án þess að þurfa að læra merkingarfræði og setningatækni forritunartungumáls eða gagnatög, skipanir, tagskiptingu og aðra eðliseiginleika málsins sem oft reynast veruleg hindrun fyrir áhugasama nemendur sem langar að læra forritun. Forritið beitir þannig upplýsingahuld, einni af grunnstoðum hlutbundinnar forritunar, til að færa forritunina nær forritaranum sjálfum með myndrænum táknum, sem eru í reynd smáforrit eða stefjur, það er samblanda falla, klasa og hluta sem framkvæma svo ákveðin verk. Þetta gerir nemendanum kleift að öðlast innsæi í verkfæri forritunar og hvernig þeim er beitt án þess að týnast í formlegum og smávægilegri þáttum hennar. Þessir þættir eru mikilvægir en geta komið seinna meir. Þannig veitir þessi upplifun á hlutbundinni og beinni framkvæmd verulegan hvata til að halda áfram í gegnum tormeltari hluta forritunar þegar kemur að því að læra þá. Stuðning við LEGO® Education WeDo™ Software er að finna á vefhlutanum Forritun en þar er einnig að finna stutta kynningu á Scratch.

Þegar verkefninu er „lokið“ og nemendur búnir að láta reyna á byggingu, forritun og hönnun þjarkans er gott að virða fyrir sér útkomuna, gaumgæfa hina vélrænu högun, velta fyrir sér hvað nemandi hafi lært, hugleiða hvort einhverjar reglur séu algildar, hvort nefna megi lögmál í því sambandi og þar fram eftir götum. Í þessu ferli tengir nemandinn við fyrri þekkingu, bætir við hana og öðlast dýpri þekkingu á viðfangsefninu. Á meðan á verkefninu stendur er því afar mikilvægt að nemendur skrái hjá sér hvaða áhrif til dæmis ólík samsetning véla, gíra eða kambhjóla hefur á hreyfingu hlutarins eða þjarkans.

Í lokin er mikilvægt að hver hópur kynni sitt verkefni og niðurstöður. Gott er að búa til smá sýningarsvæði í stofunni þannig að hver hópur geti kynnt sitt verkefni og sagt frá því hvað á að gerast hjá þjarkanum, hvað hópurinn þurfti að lagfæra og hvers hann varð vísari og svo sýna þjarkinn og sannreyna hann. Með því að draga verkefnavinnuna svona saman fá nemendur góða yfirsýn yfir ferlið. Um leið er opnað á að allur bekkjarhópurinn geti komið með ábendingar að lausnum og lýst skoðunum á útfærslum einstakra hópa. Jafnfram gefst kennaranum með slíkri kynningu tækifæri að til meta þekkingu, leikni og hæfni einstakra nemenda. 

Þegar fengist er við mat á verkefninu er mikilvægt að áforma eitthvað um framhaldið, spyrja hvað megi betur fara og hvað gaman væri að prófa. Þegar þráðurinn er svo tekinn upp næst má rifja upp það sem gert var síðast og byggja á því. Rýnivinnan sem í því felst að hópurinn fari yfir ferlið og kynni það með sýningu fyrir samnemendum og kennara, kveikir oft á hugmyndum sem aftur kalla oft á framhald. Framhaldið felur gjarnan í sér að bæta og breyta, gefa sköpunarþættinum enn lausari tauminn og hleypa leiknum meira að. Allt byggt á þeirri reynslu sem nemandinn fékk á fyrri stigum og því að hlusta á verkefnareynslu samnemenda. Framhaldið styður og bætir við þá þekkingu, leikni og hæfni sem fyrir er og því mikilvægt að gefa sér góðan tíma í það.