Komplexní řešení LEGO Education® Computer Science & AI je navrženo tak, aby učitelům i žákům zpřístupnilo informatiku a umělou inteligenci srozumitelným a praktickým způsobem. Program zahrnuje celkem 90 spolupracujících a prakticky zaměřených lekcí, které jsou připraveny v souladu se vzdělávacími standardy.

LEGO Education Science zároveň podporuje výuku informatiky napříč ročníky a díky silnému souladu se standardy Next Generation Science Standards (NGSS) i dalším vzdělávacím rámcům zajišťuje kvalitní a relevantní výuku v různých zemích.

Pro různé věkové skupiny jsou připravena tři řešení: předškolní věk až druhá třída, první stupeň a druhý stupeň. Každá varianta obsahuje 30 lekcí založených na badatelském přístupu, které jsou navrženy tak, aby byly intuitivní jak při přípravě, tak při samotné realizaci ve třídě.

Každá sada je navržena pro práci skupiny čtyř žáků a obsahuje stavební díly, návody i technologické prvky odpovídající dané věkové kategorii.

5+ let:
Součástí balení je 276 dílků včetně 1 ks single motoru, 1 ks barevného senzoru, 1 ks párovací karty, 1 ks 20 cm USB-C nabíjecího kabelu, přepravního boxu a tištěných stavebních příruček.

8+ let:
Balení obsahuje 321 dílků, mezi nimi 1 ks dvojitého motoru, 1 ks barevného senzoru, 1 ks párovací karty, 1 ks 20 cm USB-C nabíjecího kabelu, přepravní box a tištěné stavební návody.

11+ let:
Sada zahrnuje 379 dílků, včetně 1 ks jednoduchého motoru, 1 ks dvojitého motoru, 1 ks barevného senzoru, 1 ks ovladače, 2 ks párovacích karet, 1 ks 20 cm USB-C nabíjecího kabelu, přepravního boxu a tištěných stavebních příruček.

Další párovací karty, náhradní díly nebo nabíjecí příslušenství lze dokoupit samostatně, případně ve zvýhodněných školních balíčcích pro jednodušší organizaci výuky.

Prostřednictvím připravených aktivit žáci poznávají principy počítačového vidění, klasifikace i pravděpodobnostního uvažování. LEGO® Education Computer Science & AI přibližuje umělou inteligenci praktickou a bezpečnou formou, takže žáci nejen pracují s AI nástroji, ale zároveň porozumí tomu, jak fungují.

Veškeré AI funkce jsou zpracovávány lokálně přímo na zařízení žáka. Osobní údaje se neukládají ani nesdílejí s LEGO® Education či třetími stranami a v systému zůstávají pouze anonymní body představující polohu těla.

Porozumění principům AI

Žáci se seznamují s oblastmi jako je snímání dat (vnímání), reprezentace informací, učení z dat, usuzování nebo přirozená interakce mezi člověkem a technologií. Obsah vychází z rámce CSTA a současně navazuje na standardy AI4K12 i AAAI.

Postupné budování dovedností

Žáci mohou postupně rozvíjet své znalosti. Pracují například s předtrénovaným klasifikátorem, vytvářejí vlastní klasifikátor postojů nebo využívají bloky pro snímání těla při řízení modelů v reálném čase.

Etické souvislosti technologií

Součástí výuky je také diskuse o spravedlnosti, možném zkreslení dat, ochraně soukromí i širších dopadech technologií na společnost. Žáci tak rozvíjejí kritické myšlení i zodpovědný přístup k využívání AI.

Připravené pro výuku

Metodicky připravené scénáře usnadňují zavedení informatiky a umělé inteligence do školní praxe. Obsah je přizpůsoben věku žáků a navržen tak, aby byla výuka přehledná a snadno realizovatelná.

Lekce jsou navrženy tak, aby je bylo možné pohodlně realizovat během jedné standardní vyučovací hodiny. Délka jednotlivých aktivit proto odpovídá přibližně 45 minutám.

Ideální je spolupráce čtyř žáků u jedné sady LEGO® Education Computer Science & AI. Skupiny mohou být i menší, avšak více než čtyři žáci na jednu sadu se z organizačních důvodů nedoporučují.

Program je silně provázán se standardy Computer Science Teachers Association (CSTA) a současně podporuje výuku informatiky napříč ročníky. K dispozici je také mapování na konkrétní státy a národní vzdělávací systémy.

Obsah LEGO® Education Computer Science & AI pokrývá hlavní oblasti informatiky – výpočetní systémy, práci s daty a jejich analýzu, algoritmy a programování i základy umělé inteligence.

Výzkumy ukazují, že badatelsky orientovaná výuka pomáhá žákům rozvíjet pokročilé dovednosti vědeckého myšlení, například experimentování, práci s důkazy a formulování závěrů (DiMauro & Furman, 2016).

Přehled pedagogických přístupů „Learning Through Play at School“ (Parker & Thomsen, 2019) navíc potvrzuje, že tento způsob výuky pozitivně podporuje porozumění vědeckým konceptům i matematickému myšlení. Zároveň zvyšuje zapojení žáků do výuky a posiluje jejich motivaci k dalšímu vzdělávání.

Právě díky této metodice podporuje LEGO Education Science vzdělávací výsledky všech žáků. Praktické a badatelské aktivity umožňují každému žákovi dosahovat smysluplných výsledků v oblasti informatiky a umělé inteligence.

Pro využívání portálu je nutné mít účet LEGO®. Ten je možné zdarma založit pomocí e-mailové adresy nebo prostřednictvím existujícího účtu Google, Facebook, Apple či EPIC Games.

Přihlášení umožňuje zobrazit pouze obsah, který odpovídá lokalitě a věkové skupině nebo ročníkům, které učitel vyučuje. Díky tomu je příprava výuky jednodušší, materiály se vyhledávají rychleji a práce s portálem šetří čas při plánování lekcí.

Ano, všechny lekce jsou k dispozici zdarma a lze je využívat online prostřednictvím učitelského portálu.

Po nastavení profilu podle konkrétní země nebo státu se lekce automaticky propojí s odpovídajícími vzdělávacími standardy dané lokality.

Lekce jsou dostupné online v učitelském portálu, aby vždy obsahovaly aktuální obsah a všechny funkce. Kompletní stažení celé lekce pro offline použití proto není možné.

Při otevření se však lekce načítají na pozadí, takže výuka může probíhat plynule i při méně stabilním internetovém připojení. Poznámky pro učitele k jednotlivým lekcím lze stáhnout a následně vytisknout.

Hardware je možné připojit a programovat prostřednictvím prostředí Coding Canvas, které nabízí širokou škálu obecných i specializovaných programovacích bloků. Ty umožňují modely nejen ovládat, ale také získávat data a zpětnou vazbu z jednotlivých zařízení.

Single a dvojitý motor
Motory se využívají v různých modelech všude tam, kde je potřeba zajistit fyzický pohyb. Mohou být použity samostatně jednoduchým nastavením výstupu, bezdrátově propojeny se senzory pomocí párovacích karet nebo přímo připojeny k Coding Canvas pro plnou kontrolu nad chováním modelu.

Ovladač
Pomocí ovladače mohou žáci přímo řídit model a okamžitě sledovat jeho reakce. Díky kompaktnímu provedení a dvěma páčkám může zařízení fungovat také jako senzor přímo zabudovaný do modelu.

Senzor barev
Barevný senzor patří mezi nejintuitivnější senzorické prvky v sadě a v některých lekcích může sloužit i jako světelný efekt. Pokud je propojen s jedním nebo více motory, vyvolává následující reakce:

Bílá (barva LEGO 001)
Akce jednoho motoru: Ignorovat
Akce dvojitého motoru: Ignorovat

Modrá (barva LEGO 023)
Akce jednoho motoru: Jedno otočení po směru hodinových ručiček
Akce dvojitého motoru: Pohyb vpřed o jedno otočení

Žlutá (barva LEGO 024)
Akce jednoho motoru: Jedno otočení proti směru hodinových ručiček
Akce dvojitého motoru: Pohyb zpět o jedno otočení

Zelená (barva LEGO 028)
Akce jednoho motoru: Devadesát stupňů po směru hodinových ručiček
Akce dvojitého motoru: Otočení o devadesát stupňů*

Červená (barva LEGO 021)
Akce jednoho motoru: Devadesát stupňů proti směru hodinových ručiček
Akce dvojitého motoru: Otočení o devadesát stupňů*

Fialová (barva LEGO 324)
Akce jednoho motoru: Režim kopání
Akce dvojitého motoru: Režim kopání

Modro-zelená (barva LEGO 107)
Akce jednoho motoru: Režim vrtění
Akce dvojitého motoru: Režim vrtění

*Funkce otáčení závisí na průměru kol a konstrukci modelu.

Po připojení k Coding Canvas může senzor barev poskytovat také hodnoty HSV a odrazu, což umožňuje pokročilejší práci s daty.

Párovací karta
Pro propojení zařízení stačí přiložit kartu k motorům a hardware se okamžitě spáruje bez nutnosti další konfigurace. Tento způsob je praktický zejména při připojení senzoru k více motorům současně.

Při plném nabití je možné bez problémů realizovat minimálně dvě vyučovací lekce po sobě. Výdrž lze navíc prodloužit i krátkým nabíjením mezi hodinami – například desetiminutové dobití může výrazně pomoci.

Jednotlivá zařízení mají odlišnou kapacitu baterie a také různé způsoby využití. Orientační doba provozu při nepřetržitém používání je následující:

Ovladač: přibližně 80 minut*

Senzor barev: přibližně 90 minut*

Single motor: přibližně 150 minut*

Dvojitý motor: přibližně 265 minut*

*Skutečná výdrž závisí na způsobu práce žáků s modely.

Zařízení je potřeba dobít ve chvíli, kdy jej nelze zapnout nebo začne blikat červená kontrolka. Skutečný čas nabíjení se může lišit podle teploty prostředí i aktuálního stavu baterie, orientační doby (od 0 % do 100 %) jsou však následující:

Dvojitý motor: 40 minut

Single motor: 40 minut

Senzor barev: 30 minut

Ovladač: 30 minut

Párovací karty se navzájem neruší a lze použít jakoukoli kartu z libovolného setu bez ohledu na její barvu. Správné fungování tedy není ovlivněno ani v případě, že více skupin používá stejnou barvu karty.

Každá karta obsahuje unikátní identifikační kód, který hardware bezdrátově načítá. Díky tomu dokáže systém rozlišit jednotlivé skupiny i tehdy, když používají karty stejné barvy.

Při připojování k Coding Canvas slouží barva naskenované karty také k filtrování seznamu dostupného hardwaru. Zobrazuje se zároveň identifikační číslo karty, což usnadňuje výběr správného zařízení zejména ve třídách s větším množstvím hardwaru.

Ano, hardware je možné připojit také bez použití párovací karty. Stačí zvolit možnost „Připojit bez karty“ a pokračovat v běžném postupu připojení.

Každá sada LEGO Education Computer Science & AI obsahuje unikátní párovací karty. Barva karty není rozhodující – všechny karty fungují správně bez ohledu na jejich barevné provedení.

V rámci jednoho projektu v prostředí Coding Canvas je možné současně připojit až 10 hardwarových zařízení. Při větším počtu připojených zařízení může dojít ke snížení výkonu, což závisí na typu zařízení i na tom, zda je technologie BLE (Bluetooth Low Energy) používána zároveň pro další funkce.

Pokud je hardware připojen k zařízení s přístupem k internetu a je dostupná nová verze, aktualizace probíhá automaticky.

V případě, že aktualizace neproběhne úspěšně, začne zařízení signalizovat stav blikáním v duhovém vzoru. Stačí jej znovu připojit a systém se pokusí aktualizaci spustit automaticky znovu.

Pro žáky:

Pro práci skupiny čtyř žáků postačí jedno zařízení. V některých lekcích je potřeba laptop nebo Chromebook s připojením k internetu a prohlížečem Chromium (například Google Chrome nebo Microsoft Edge), případně iPad s nainstalovanou aplikací Coding Canvas. Zařízení musí podporovat Bluetooth pro připojení hardwaru a zároveň mít kameru (externí USB nebo vestavěnou webkameru) pro využití funkcí umělé inteligence.

Některé lekce probíhají bez obrazovky, takže žáci zařízení nepotřebují. Učitel však vždy potřebuje zařízení a projektor nebo obrazovku pro prezentaci výukového obsahu.

Na zařízeních typu Chromebook, PC nebo Mac je pro používání Coding Canvas vyžadováno internetové připojení. Pro zařízení s iOS je dostupná aplikace, kterou lze používat i bez připojení k internetu.

LEGO Education Coding Canvas je navrženo s důrazem na bezpečné používání a ochranu soukromí žáků. Součástí systému jsou následující opatření:

Bez přihlášení žáků: Žáci mohou aplikaci používat anonymně bez vytváření profilů. Neukládají se žádné osobní údaje.

Vše probíhá lokálně: Programy i veškerá práce žáků zůstávají uložené přímo na jejich zařízení. Data z AI jsou zpracovávána lokálně, takže LEGO Education ani žádná třetí strana neukládá obrázky ani osobní informace.

AI okamžitě odstraňuje snímky: Kamera zařízení slouží pouze k detekci polohy těla a pohybu. Po zpracování jsou obrázky ihned smazány a při sdílení projektů nejsou ukládány ani předávány dalším uživatelům.

Díky těmto opatřením je zajištěno bezpečné využívání AI technologií a ochrana soukromí žáků při výuce.