Komplexní řešení LEGO Education® Computer Science & AI přináší celkem 90 prakticky zaměřených a týmových lekcí, které jsou sladěné se vzdělávacími standardy. Jejich cílem je zpřístupnit informatiku a umělou inteligenci učitelům i žákům tak, aby byla výuka srozumitelná, smysluplná a přirozeně zapadala do školního prostředí.

LEGO Education Science podporuje výuku informatiky a AI v různých ročnících díky návaznosti na standardy Next Generation Science Standards (NGSS) a dalšímu mapování na státní vzdělávací standardy. Díky tomu je zajištěna kvalitní a relevantní výuka napříč vzdělávacími systémy.

LEGO Education Science nabízí tři řešení přizpůsobená věku žáků: předškolní věk až druhou třídu, první stupeň a druhý stupeň. Každá z těchto variant obsahuje 30 lekcí založených na badatelském přístupu, které jsou snadné jak na přípravu, tak na samotnou realizaci ve třídě.

Sady LEGO® Education Computer Science & AI jsou navrženy pro práci ve skupině až čtyř žáků. Každé balení obsahuje stavební návody, LEGO® kostky i technologické prvky přizpůsobené dané věkové kategorii.

5+ let:
Součástí balení je 276 dílků, mezi nimi 1× single motor, 1× barevný senzor, 1× párovací karta, 1× 20cm USB-C nabíjecí kabel, 1× přepravní box a tištěné příručky se stavebními návody.

8+ let:
Sada obsahuje 321 dílků, včetně 1× dvojitého motoru, 1× barevného senzoru, 1× párovací karty, 1× 20cm USB-C nabíjecího kabelu, 1× přepravního boxu a tištěných stavebních návodů.

11+ let:
V balení je celkem 379 dílků, mezi nimi 1× jednoduchý motor, 1× dvojitý motor, 1× barevný senzor, 1× ovladač, 2× párovací karty, 1× 20cm USB-C nabíjecí kabel, 1× přepravní box a tištěné příručky se stavebními návody.

Pro školy je možné samostatně nebo ve zvýhodněných sadách dokoupit další párovací karty, náhradní dílky nebo nabíječky, které usnadňují správu a organizaci výuky ve třídě.

Žáci během výuky objevují principy umělé inteligence prostřednictvím hravých a praktických aktivit. LEGO® Education Computer Science & AI přibližuje témata jako počítačové vidění, klasifikace nebo pravděpodobnostní uvažování srozumitelnou a bezpečnou formou, díky které žáci nejen technologie používají, ale zároveň rozumí jejich fungování.

Veškeré funkce AI běží přímo lokálně na zařízení žáka a žádná data nejsou sdílena s LEGO® Education ani s třetími stranami. Neukládají se ani osobně identifikovatelná data – v zařízení zůstávají pouze body znázorňující polohu těla.

Principy fungování AI v praxi

Žáci se seznamují s oblastmi jako snímání dat (vnímání), reprezentace a usuzování, učení z dat, přirozená interakce nebo společenský dopad technologií. Obsah odpovídá rámcům CSTA i nově vznikajícím standardům pro výuku umělé inteligence, například AI4K12 a AAAI.

Postupné rozvíjení dovedností

Dovednosti si žáci budují postupně. Pracují s předtrénovaným klasifikátorem, vytvářejí vlastní klasifikátor postojů a využívají bloky pro snímání těla k řízení pohybu v reálném čase.

Etické souvislosti a odpovědné využití

Součástí výuky je také hodnocení otázek spravedlnosti, možného zkreslení dat, ochrany soukromí i širších společenských dopadů technologií. Žáci tak rozvíjejí kritické myšlení i zodpovědný přístup k využívání AI.

Připraveno pro výuku ve škole

Celé řešení je metodicky vedené a přizpůsobené věku žáků. Připravené scénáře výuky usnadňují zavedení informatiky a umělé inteligence do školní praxe a pomáhají učitelům s efektivní organizací výuky.

Lekce LEGO® Education Computer Science jsou připraveny tak, aby je bylo možné realizovat během jedné standardní vyučovací hodiny, tedy přibližně za 45 minut.

Výukový program LEGO® Education Computer Science & AI je koncipován pro spolupráci čtyř žáků u jedné sady. Skupiny mohou být samozřejmě i menší, ale počet žáků by neměl přesáhnout čtyři.

Obsah je vytvořen tak, aby podporoval výuku informatiky v různých ročnících a zároveň odpovídal standardům Computer Science Teachers Association (CSTA). Součástí je také další mapování na vzdělávací standardy jednotlivých států a zemí.

Program LEGO® Education Computer Science & AI pokrývá klíčové oblasti informatiky, mezi které patří výpočetní systémy, práce s daty a jejich analýza, algoritmy a programování i základy umělé inteligence (AI).

Výzkumy ukazují, že žáci zapojení do badatelsky orientované výuky rozvíjejí důležité dovednosti vědeckého myšlení, například schopnost experimentovat, vyhodnocovat důkazy nebo formulovat závěry (DiMauro & Furman, 2016).

Také přehled pedagogických přístupů „Learning Through Play at School“ (Parker & Thomsen, 2019) poukazuje na to, že badatelsky orientovaná výuka pozitivně ovlivňuje porozumění vědeckým konceptům, rozvoj matematických dovedností i celkovou motivaci žáků k učení.

LEGO Education Science proto staví na ověřené metodice praktického a badatelského učení, která podporuje dosažení smysluplných výsledků v oblasti informatiky i umělé inteligence u všech žáků.

Pro přístup je potřeba mít účet LEGO®. Ten lze zdarma založit pomocí e-mailové adresy nebo prostřednictvím existujícího účtu Google, Facebook, Apple nebo EPIC Games.

Po vytvoření profilu se uživateli zobrazí obsah, který je nejrelevantnější podle jeho lokality a ročníků, které vyučuje. Přihlášení tak pomáhá zjednodušit orientaci v materiálech, zkracuje čas potřebný pro vyhledávání lekcí a usnadňuje přípravu výuky.

Ano, všechny lekce jsou poskytovány bezplatně a jsou online dostupné prostřednictvím učitelského portálu.

Po přihlášení a nastavení profilu podle země nebo státu jsou jednotlivé lekce automaticky přiřazeny k příslušným vzdělávacím standardům dané lokality.

Samotné lekce není možné stáhnout pro offline použití, protože jsou poskytovány přímo v online prostředí učitelského portálu, kde jsou průběžně aktualizovány.

Po otevření se však lekce načítá na pozadí, což zajišťuje plynulé používání i při méně stabilním internetovém připojení. Poznámky pro učitele jsou navíc u každé lekce dostupné ke stažení a tisku.

Veškerý hardware lze připojit a ovládat prostřednictvím prostředí Coding Canvas. K dispozici je široká nabídka programovacích bloků – jak obecných, tak i specifických pro jednotlivé komponenty – díky nimž mohou děti rozpohybovat své modely a zároveň získávat podrobná data i zpětnou vazbu z připojených zařízení.

Single a Dvojitý Motor
Tyto motory se používají v celé řadě modelů všude tam, kde je potřeba vytvořit pohyb nebo zvýšit zapojení žáků do aktivit. Motor lze využít samostatně jednoduchým nastavením výstupu, případně jej bezdrátově propojit se senzory pomocí párovacích karet. Další možností je připojení do Coding Canvas, které umožňuje plnou kontrolu nad jeho funkcemi.

Ovladač
Pomocí ovladače mohou děti model přímo řídit, což výrazně zvyšuje jejich zapojení. Díky kompaktnímu provedení a dvěma ovládacím páčkám může sloužit nejen k řízení, ale také jako senzor zabudovaný přímo v modelu.

Senzor Barev
Barevný senzor patří mezi nejintuitivnější a nejčastěji využívané senzory. V některých projektech může tento velmi kompaktní prvek fungovat i jako světelný efekt. Pokud je přímo 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 kola a konstrukci modelu.

Po připojení k Coding Canvas může senzor barev poskytovat také hodnoty HSV a odrazivosti pro pokročilejší práci s daty.

Párovací karta
Pro propojení zařízení stačí přiložit kartu k motorům a okamžitě dojde k jejich spárování bez nutnosti dalšího nastavování. To je praktické zejména tehdy, když chcete připojit senzor k více motorům současně.

Délka provozu závisí na typu zařízení i způsobu jeho používání. Pokud je hardware plně nabitý, obvykle zvládne alespoň dvě vyučovací lekce za sebou. Výdrž lze navíc prodloužit krátkým dobitím mezi hodinami – i desetiminutové nabíjení může výrazně pomoci.

Přibližná doba nepřetržitého provozu:

Ovladač: asi 80 minut*

Senzor barev: asi 90 minut*

Single motor: přibližně 150 minut*

Dvojitý motor: přibližně 265 minut*

*Skutečná výdrž závisí na způsobu, jakým děti s modely pracují.

Hardware je potřeba dobít v okamžiku, kdy jej nelze zapnout nebo začne blikat červená kontrolka. Přibližná doba nabíjení z 0 % na 100 % závisí například na teplotě okolí nebo aktuálním stavu baterie.

Dvojitý motor: přibližně 40 minut

Single motor: přibližně 40 minut

Senzor barev: přibližně 30 minut

Ovladač: přibližně 30 minut

Párovací karty lze používat mezi různými sadami bez omezení. Barva karty přitom nehraje roli – i pokud více skupin používá stejnou barvu, zařízení budou fungovat správně.

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

Při připojování do Coding Canvas mají karty další výhodu – barva načtené karty pomáhá filtrovat seznam dostupného hardware. Zobrazuje se také její unikátní ID, což usnadňuje identifikaci správného zařízení, zejména ve třídách s větším množstvím hardware.

Ano, připojení je možné i bez karty. Stačí vybrat možnost „Připojit bez karty“ a pokračovat standardním postupem připojení zařízení.

Každá sada LEGO Education Computer Science & AI obsahuje jedinečné párovací karty. Na jejich funkčnost nemá vliv barva – jakákoli karta bude fungovat správně bez ohledu na to, jakou barvu má.

V jednom projektu v Coding Canvas lze současně připojit až 10 zařízení. Při připojení většího počtu komponent se však může výkon mírně snížit, a to v závislosti na použitém zařízení i na tom, zda je technologie BLE (Bluetooth Low Energy) využívána i pro další účely.

Pokud je hardware připojen k zařízení s internetovým připojením, aktualizace se instalují automaticky vždy, když je nová verze dostupná.

V případě, že aktualizace neproběhne správně, začne zařízení blikat duhovým světelným vzorem. V takové situaci stačí hardware znovu připojit a systém se pokusí aktualizaci provést automaticky znovu.

Pro práci jedné skupiny čtyř žáků obvykle stačí jedno zařízení. V některých lekcích děti využívají notebook nebo Chromebook s připojením k internetu a prohlížečem založeným na Chromium (například Google Chrome nebo Microsoft Edge). Alternativně mohou pracovat také na iPadu s nainstalovanou aplikací Coding Canvas. Zařízení musí podporovat Bluetooth pro připojení k hardwaru a mít kameru – vestavěnou nebo externí USB – která je potřebná pro využití funkcí umělé inteligence.

Některé aktivity jsou však navrženy jako „bez obrazovky“, takže děti během nich zařízení nepotřebují. Pedagog ale stále používá zařízení spolu s projektorem nebo obrazovkou pro zobrazení výukového obsahu.

Při použití na zařízeních jako Chromebook, PC nebo Mac vyžaduje Coding Canvas připojení k internetu. Pro zařízení s iOS je však k dispozici aplikace, která může fungovat i v režimu offline.

LEGO Education Coding Canvas je navrženo s důrazem na ochranu soukromí a bezpečné používání ve škole. Systém obsahuje několik opatření, která pomáhají zajistit bezpečné prostředí pro práci žáků.

Bez přihlášení žáků: Coding Canvas mohou žáci používat anonymně, bez vytváření osobního účtu nebo profilování. Nejsou proto ukládány žádné osobní údaje.

Vše probíhá přímo na zařízení žáka: Programy i veškeré aktivity vytvořené v Coding Canvas zůstávají uložené pouze v zařízení. Data využívaná funkcemi AI jsou také zpracována lokálně, takže LEGO Education ani žádná třetí strana neukládá obrázky ani osobní informace.

Okamžité odstranění obrazových dat: AI může využívat kameru zařízení pro sledování polohy těla nebo detekci pohybu. Po zpracování jsou však obrázky okamžitě odstraněny a ukládají se pouze data potřebná pro projekt. Pokud žáci své projekty sdílejí s ostatními, žádné obrázky z procesu nejsou součástí sdílených dat.

Díky těmto opatřením je používání AI funkcí bezpečné a respektuje soukromí žáků.