First Lego League leiðbeinendasmiðja

Þessi vinnusmiðja er ætluð fyrir leiðbeinendur liða í First Lego League keppninni sem Háskóli Íslands stendur að hér á landi. Keppnin er margþætt og snertir ekki bara á forritun og verkefnalausn heldur, byggir hún einnig á liðsheild, heilbrigðri samkeppni, og rannsóknum og nýsköpun tengdum þema keppninnar. Það er því að mörgu að hyggja og því býður Háskólinn upp á kynningar og þessa vinnusmiðju fyrir leiðbeindur liðanna.

Þá má helst nefna þetta stutta kynningarmyndband frá því í maí 2018 um keppnina. Hér að neðan er svo ítarefni með vinnusmiðju sem haldin verður í Vísindasmiðju Háskóla Íslands 17. ágúst 2018.

First Lego forritunarkeppnin

Keppnin skiptist í þrjá þætti: Grunngildin, rannsóknarverkefnið og forritun þjarksins. Veitt eru tvenn verðlaun fyrir þjarkana: Besta árangur í vélmennakappleiknum og fyrir bestu hönnun og forritun. Ein verðlaun eru veitt fyrir hvort tveggja: Rannsóknarverkefnið og grunngildin svo í heildina eru veitt verðlaun fyrir fjóra þætti.

Fimmtu verðlaunin eru svo gefin fyrir heildarsigurvegarann, þann sem er talinn hafa staðið sig best í keppninni almennt.

Grunngildin

Hugmyndafræði FIRST sem byggir á fágaðri fagmennsku og samvinnu birtist í grunngildum FIRST:

  • Uppgötvun: Við könnum nýja hæfni og hugmyndir.
  • Nýsköpun: Við notum sköpunargáfu og einurð til að leysa verkefni
  • Áhrif: Við notum það sem við lærum til að bæta heiminn.
  • Samfélag: Við virðum hvort annað og metum það sem skilur okkur að.
  • Samvinna: Við erum sterkari þegar við vinnum saman.
  • Ánægja: Við njótum og fögnum því sem við gerum!

First Lego forritunarkeppnin með hinum ýmsu þáttum sínum er afbragðs góð leið fyrir nemendur að þroska þessa ýmsu lífsfærnislistir sem gera þeim kleift að lifa og starfa með öðrum og leysa vandamál með lausnarmiðaðri nálgun. Það má segja að First Lego forritunarkeppnin sé eins konar ólympíukeppni frekar en framapot: Við komum saman til að bæta okkur sjálf, betur en við gætum gert hvert í sínu horninu.

Þessi gildi sjást m.a. vel í þessum sígildu auglýsingarmyndböndum sem gerð voru fyrir Ólympíuleikana í Sydney árið 2000:

Rannsóknarverkefnið

Margir keppenda hafa litla reynslu af verkefnum af þessu tagi og því er rétt að byrja snemma á því. Rannsóknarverkefnið er metið eftir matskvarða sem inniheldur þættina:

  • Skilgreiningu vandamálsins
  • Heimildir sem voru skoðaðar
  • Greiningu vandamálsins
  • Skoðun núverandi lausna
  • Frumleiki og framkvæmd lausnar
  • Kynning á rannsóknarniðurstöðunum

Þjarkaforritunin

Kappleikurinn er í raun tvíþættur. Annars vegar eru verðlaun fyrir hæstu stig í þrautunum, og hins vegar eru veitt verðlaun fyrir bestu hönnun þjarks. Þetta síðara er metið út frá kynningu og þá er mikilvægt að keppendur séu duglegir við að lýsa því hvers vegna þau völdu að hanna þjarkinn eins og þau gerðu (og hvaða mistökum þau lærðu af í ferlinu), og hvernig forritið þeirra stýrir þjarkinum (hvaða skynjara það notar, hvernig ákveðið var hversu lengi og hratt mótorunum er snúið, og annað slíkt).

Forritun Lego Mindstorms þjarksins

Lego Mindstorms þjarkarnir eru forritaðir með kubbakóðunarviðmóti frá Lego. Scratch 3.0 sem er núna í betaprófun býður reyndar upp á viðbót til að forrita Mistorms EV3 þjarka en það viðmót verður ekki komið í fulla notkun fyrr en um áramótin 2018-19.

Viðmótið er til fyrir hvort tveggja spjaldtölvur (Android og iOS) og borð- eða fartölvur (PC og macOS) og má hlaða niður á niðurhalssíðu Lego.

Góð byrjunarverkefni

  • Kynnast kubbaforritunarmálinu: Aka fram og til baka.
  • Fágaðri stjórnun þjarksins: Fara umhverfis „bauju“.
  • Notkun fjarlægðarskynjara: Aka 20 cm að vegg og snúa við.
  • Notkun litaskynjara: Aka að rauðri línu, bíða þar í stutta stund, aka áfram að grænni línu og snúa þar við.
  • Notkun hröðunarskynjara: Aka á fullri ferð að skábretti og hægja á þegar þjarkurinn er kominn upp á það.
  • Fylgja línu.
  • Halda ákveðinni fjarlægð frá vegg.

Hönnun og þróun keppnisþjarks

Eins og fyrr segir er hvort tveggja keppt í hönnun og forritun keppnisþjarksins og hins vegar í stigakeppni í vélmennakappleiknum. Fyrrnefndi þátturinn er metinn með kynningu þar sem liðið kynnir þjarkinn og lýsir því hvernig þau völdu þær þrautir sem þau reyndu við, hvað gekk, hvað gekk ekki, hvaða forritunarkubba þau nota, hvort mótorarnir keyra á tíma, snúning eða gráðum, hvaða skynjara þau nota o.s.frv.

Vélmennakappleikurinn fer svo fram í keppnisstíl þar sem þau hafa tvær mínútur til að ná eins mörgum stigum og þau geta í hverri umferð.

Fyrsta skrefið er að setja keppnisbrautina saman og skoða þrautirnar. Í ár eru þær 15 talsins og gefa mismörg stig eftir erfiðleika. Keppendurnir þurfa því að velja hvaða þrautir þeir ætla að byrja á að leysa og raða þeim saman. Hér er ágætt myndband (á ensku) með yfirliti yfir þrautirnar:

Þrautirnar og stigin sem þau gefa eru nánar sett fram í Áskorunarlýsingunni (pdf, á ensku). Orðalag reglanna skal túlka bókstaflega en ef það kemur upp óvissa um túlkun þeirra eru gefnar út skýringar í Áskorunaruppfærslunni (pdf, á ensku).

Starf leiðeinandans er alls ekki auðvelt. Halda þarf utan um hópinn og rækta lausnarmiðuðu nálgun á verkefnunum. Mikilvægt er þó að halda sig til hlés í hönnunarferlinu því eingöngu með því að læra af mistökunum öðlast þau innsæi fyrir því hvað virkar og dýpri skilning á því hvers vegna hönnunin og forritunin virka eins og þau virka.

Það er enda mikilvægt fyrir frekari þróun á þjarkinum, og til þess að geta kynnt ferlið og útkomuna fyrir dómurum.