Prva Lego liga

V Sloveniji je kar nekaj različnih tekmovanj iz robotike, ki so namenjena otrokom in mladini različnih starosti, na primer ROBObum, RoboT in RoboLiga, RoboCup ter podobne hvalevredne aktivnosti. Toda tokrat se bomo osredotočili na tekmovanje, ki je prvenstveno namenjeno učencem, torej najmlajšim, hkrati pa ravno zaradi tega tudi morda najmanj tekmovalno in tudi robotsko usmerjeno – First Lego League.

Sodelujejo ekipe iz vse Slovenije!

Silovitemu razmahu novega znanja, ki se pri visokotehnološkem razvoju poraja malodane vsakodnevno, običajne šole le stežka sledijo. To je še posebej izrazito v zadnjih desetletjih, tako pri nas kot tudi po vsem svetu. Razkorak med doseženim znanjem in realnim svetom pa lahko, sploh mlajšim otrokom, vcepi nepotreben strah pred znanostjo in tehničnimi spretnostmi. Marsikateri otrok, bodisi zaradi lastnega zanimanja bodisi zaradi vpliva staršev, zato obišče dodatna tovrstna izobraževanja, ki so se močno razrasla. Nedvomno je eno od poglavitnih novih področij robotika, saj so roboti ne le vedno bolj in bolj udeleženi v delovnih procesih in nas izrivajo na področju težkih duhamornih opravil, temveč o njih tečejo številne družbene razprave (na primer o obdavčenju robotov). Pomembno je zato, da mladi dobijo tehten vpogled v hitro razvijajočo se tehnologijo, in to je še najlaže, če robotiko in robote spoznajo sami. Robotika pa je pomembna tudi, ker združuje znanje različnih veščin. Tako je za strojno opremo pomembno poznavanje tako mehanike kot tudi elektronike, pri programski opremi pa so osnova algoritmi, torej logična zaključena razdelitev kompleksnih problemov v manjše in obvladljive. Hkrati pa je razvoj sodobnih didaktičnih orodij omogočil, da se z robotiko spoprimejo tudi mlajši učenci in učenke brez dolge in strašljive predpriprave.

Zgodovina

First Lego liga je mednarodno tekmovanje, ki je nastalo kot združevanje fundacije FIRST in proizvajalca igrač Lego. First je kratica mednarodne mladinske organizacije For Inspiration and Recognition of Science and Technology (za navdih in prepoznavo znanosti in tehnologije). Organizacijo je leta 1989 ustanovil Dean Kamen, sicer znani ameriški izumitelj, med drugim je izumil vozilo segway, da bi otroke navdušil nad tehničnimi vedami, ki so takrat in sploh v ameriškem pregovorno slabem šolstvu izgubljale veljavo med vsemi ostalimi dejavnostmi. Kamen si je tekmovanje zamislil kot matematično-inženirske izzive, ki pa jih je treba reševati v skupinskem duhu sodelovanja, kar je bilo takrat precej neortodoksno in neameriško za njihov način razmišljanja.

V tistih letih je tudi danski proizvajalec igrač Lego razmišljal, da bi novim generacijam ponudil tako učenje ob igri kot tudi naprednejše možnosti za konstruiranje strojev. Tako je v osemdesetih začel dolgotrajno sodelovanje s slavnim MIT Media Labom, v devetdesetih pa razvil mikrokontroler, ki bi ga lahko uporabili za poganjanje motorjev in branje tipal, pri čemer bi bil robot sestavljen iz bolj ali manj klasičnih kock Lego. Čeprav je First že prirejal svoja robotska tekmovanja, pa je Legov pristop k sestavljanju robotskih konstrukcij omogočil dosegljivost izdelave robotov tudi za mlajše navdušence. First in Lego sta tako leta 1998 združila prijetno s koristnim in ustanovila First Lego ligo. No, kasneje je Lego ugotovil, da kocke niso primerna didaktična igrača le za otroke, temveč nekatere izpeljanke uporabljajo tudi za motivacijo starejših in že izkušenih delavcev, na primer z Lego Serious Play, a to je že druga zgodba.

Tekmovanje First Lego liga je bilo najprej omejeno le na ZDA, a že prvo pravo leto, tj. 1999, se je prijavilo skoraj tisoč ekip in kar 9500 udeležencev. Navdušenje nad tekmovanjem pa je potem le še hitreje naraščalo. Do leta 2007 se je število ekip in udeležencev več kot podeseterilo, današnje številke pa so res izredne – prek 320.000 udeležencev, 40.000 ekip in prav toliko robotov, 1450 tekmovanj v kar 98 državah sveta. V First Lego ligi pa je od leta 2011 prisotna tudi Slovenija. Prvo leto je sodelovala s pilotnim projektom 14 šol oziroma ekip, naslednje leto pa že s polnim programom FLL, ki se pospešeno širi, tako se jim je pred tremi leti pridružil tudi FLL Junior Cup, ki je namenjen še nekoliko mlajšim udeležencem, pri čemer je manj poudarka na tekmovanju, več pa na projektu in igri za usvajanje novega znanja. First Lego liga je namenjena učenkam in učencem od 9. do 16. leta starosti, kar pomeni nekje od četrtošolcev do svežih gimnazijcev, FLL Junior Cup pa je namenjen učencem prve triade osnovne šole.

Organizacija

First Lego liga območna tekmovanja prireja kot nekakšne franšize, pri čemer lokalni organizator skrbi, da vse nemoteno teče. Pri nas je to zavod Super Glavce pod budnim vodstvom ge. Natalije Premužič, ki pa je v nekaj letih program prignal do zavidljive kakovosti, tako da zdaj vodi tekmovanja v celotni jadranski regiji (First Lego Liga Adria), poleg Slovenije pa pokriva še Hrvaško, Srbijo in Makedonijo. Ker zadnji dve še nista v EU, imajo kar nekaj peripetij s pošiljanjem gradiva, od humorno folklornih do malodane kriminalnih, ko carina meni nič tebi nič zapleni kak komplet ali dva. Čeprav to organizatorjem povzroči marsikateri glavobol, pa je hkrati tudi posredna pohvala, saj celo tuji uradni organi, ki običajno niso najbolj vešči robotike, v tem prepoznajo splošno, no, pravzaprav lastno korist.

Poleg tekmovanja FLL pa zavod Super Glavce financira, organizira ali izvaja tudi druge programe, v katere je vključeno prek sto slovenskih šol. A z navdušenjem na žalost naraščajo tudi stroški, ki pa jih država (na primer ministrstvo in zavod za šolstvo) neposredno ne pokriva. Tako svoje aktivnosti po večini naslanjajo na podporo donatorjev, družbeno odgovornih podjetij in posameznikov, ki se zavedajo, da takšna praktična tekmovanja udeležencem nudijo dober vpogled v proces razvoja naloge ali produkta. In ker velja, da kar se Janezek nauči, Janez(ek) tudi zna, se prvim »diplomantom« FLL, ki pravkar končujejo magistrske študije in se ozirajo po nadaljevanju kariere, ni treba bati prihodnosti.

Letos v First Lego liga Adria sodeluje kar 180 šol oziroma ekip (nekatere šole imajo celo več ekip), od tega 120 iz Slovenije. Na samem tekmovanju se je oziroma se bo zvrstilo 60 ekip iz Slovenije in skoraj 40 iz tujine. Na finalni prireditvi – odprtem državnem prvenstvu, ki bo 16. marca na Prvi osnovni šoli Celje, se bo pomerilo kar 20 ekip iz Slovenije in še 6 iz ostalih delov Jadranske lige. Čeprav so zmagovalci vsi, pa je vseeno treba omeniti, da se bodo najboljše ekipe pomerile z vrstniki z vsega sveta. Tako bo uradno prvenstvo konec aprila v Houstonu, Teksas, ZDA, slovenskim ekipam pa so dosegljiva tudi odprta prvenstva v Fayettevillu, ameriški zvezni državi Arkansas, Izmirju v Turčiji, Montevideu v Urugvaju in Byblosu v Libanonu.

Zavod Super Glavce poleg tekem prireja še srečanja, delavnice in usposabljanja za učitelje in tudi ocenjevalce. Uvod v sezono je trening tekme robotov, kjer je še posebej zanimivo spremljati napredek ekip – ene se robotskega poligona lotijo malodane znanstveno osredotočeno, druge pa so nekoliko ležerne. A do regijskih turnirjev so običajno vsi dobro pripravljeni. Letos po zaključku sezone pa za organizatorje še ne bo konec, saj bodo s festivali First Lego lige poskušali pridobiti še kakšnega navdušenca ali dva.

Raznovrstnost ekip se pozna tudi v praksi. Večina je sicer šolskih ekip, kjer se učitelji in učenci trudijo v okviru krožkov ali dodatnih aktivnosti. A ker delovanje takšnih ekip sloni na veliko entuziazma samih učiteljev, je nekaj ekip tudi zunajšolskih, pri čemer se te organizirajo znotraj kakšnega kluba ali tečaja robotike, nekaj pa je tudi neformalnih skupin zainteresiranih učencev in staršev. Čeprav je smisel tekmovanja udeležba otrok, pa je s tem povezanih kar nekaj organizacijskih podvigov, zato je morda delovanje šolskih ekip znotraj šolskega urnika nekoliko lažje ali vsaj manj stresno, a na drugi strani zasebne ekipe nimajo tako strogega urnika, kar je tudi lahko pozitivno, še posebej v paniki pred tekmo.

Tekmovanje

Kot smo že omenili, je First Lego liga več ko »le« tekmovanje iz robotike in je tako razdeljeno na štiri enakovredne dele: opravljanje nalog na robotskem poligonu, tehnični intervju, projekt in vrednote. Kombinacija nalog učence spodbuja, da kompleksne naloge rešujejo na ustvarjalen način, pri čemer uporabljajo robotska orodja Lego Mindstorms in WeDo, oba iz programa Lego Education. Orodja so zasnovana tako, da omogočajo relativno enostaven prenos ideje v končni izdelek, čeprav morajo otroci pri tem izdelati tako strojno kot tudi programsko opremo, torej sestaviti in sprogramirati robota. Celotno tekmovanje je zastavljeno tako, da imajo udeleženci priložnost izkusiti in spoznati vse korake resničnega procesa razvoja izdelka, bodisi fizičnega bodisi kot storitve: reševanje problema v omejenem časovnem območju, z nezadostnimi sredstvi in neznanimi konkurenti. First Lego liga je tako majhen mikrokozmos čisto resničnega poslovnega življenja v vseh njegovih pogledih.

Vsako leto organizatorji določijo zanimivo in perečo globalno znanstvenoraziskovalno temo, ki postane rdeča nit tekmovanja. Tako tekmovalci v prvem delu, tj. na robotskem poligonu, opravljajo naloge, ki so povezane z izbrano temo. Ob preteklih temah, na primer živali, so opravljali naloge, ki so spominjale na oskrbo živali. Letošnja tema pa je naslovljena V orbito in zajema kar nekaj astronavtskih in raketnih opravil.

Robotska tekma se dogaja na tekmovalnem polju, ki je veliko natančno 2362 mm × 1143 mm, pri čemer največje dovoljeno odstopanje znaša ±3 mm, polje pa je obdano z ograjo višine 64–90 mm. Na tekmovanju sta skupaj dve takšni polji, pri čemer si lahko tekmovalci sosednjih ekip pomagajo ali pa celo nagajajo. Tekmovalci morajo za tekmovanje sestaviti robota, ki bo samostojno opravljal eno nalogo ali več. Udeleženci imajo predpisanih dvajset različnih opravil, pri čemer ima robot na voljo dve minuti in pol. Naloge so običajno pritiskanje stikal v vseh mogočih oblikah, dvigovanje in premikanje predmetov, včasih z izredno natančnostjo in podobno. Opravljene naloge se namreč točkujejo, običajno so zahtevnejše ocenjene z več točkami, vendar to ne velja vedno, kar pomeni, da morajo tekmovalci dobro premisliti, kako bodo izkoristili čas in robotske sposobnosti. Še več, če robot obnemore sredi polja ali pa mu odpade kak del, so deležni kazenskih točk.

Vse to se sliši precej enostavno, toda ne smemo pozabiti, da imamo opravka z igračo, ki ima svoje muhe, pri izdelavi robota pa tudi ne sodeluje cela ekipa izkušenih inženirjev. Manjše ali večje napake so zato stalnica in otroci se morajo naučiti, kako te omejitve premagati. Seveda pa ob tem nujno trčijo ob ovire. Dovolj tog in neupogljiv robot bo morda pretežak in prepočasen. Na drugi strani se lahko nenatančen robot fino orientira glede na ograjo ali pa oznake na polju, toda vse to mu vzame dragocen čas, kar spet pomeni točko ali dve manj, a hkrati se napake v položaju robota hitro nabirajo zaradi drsenja koles ali zračnosti v mehanskih prenosih. Iskanj takšnih in podobnih pametnih ravnotežij je cel kup in ena od rešitev je ta, da pač ni idealnih rešitev.

Naslednja omejitev je, da mora biti robot le en. Zahteva se zdi čudna, toda verjetno je to varovalka pred tem, da bi moštva prišla z dvajsetimi specializiranimi roboti, ki bi se hitro izmenjevali na polju. Omejitev na enega robota pa pomeni, da morajo biti ti univerzalnejši. Nekatere ekipe tako naredijo enostavnega robota z nekaj pritiklinami (npr. robotsko roko ali plug), s katerimi poskušajo opraviti čim več nalog. Pogostejši pa je pristop z modularno izvedbo. Pri tej je robotska osnova enaka, spreminjajo se le nastavki, ki jih tekmovalci natikajo na osnovo. Tako lahko opravljajo različna opravila, a kaj, ko morajo biti tudi nastavki dovolj trdni, hkrati pa morajo omogočati delovanje. Še nadaljnja omejitev pa je, da je servisiranje robota omejeno le na manjše področje na vogalu mize, ki se imenuje baza. To pomeni, da mora biti robot zunaj nje popolnoma avtonomen, saj vsak poseg zunaj baze pomeni kazenske točke. Prav tako sta na poligonu dovoljeni le dve osebi, ki pa ne smeta robota upravljati brezžično.

Naloge na poligonu se vsako leto spreminjajo, zato ne obstaja najboljši robot. Recimo roboti z večjimi kolesi so manj stabilni, če je treba prevoziti kakšen klanec, hkrati pa drugi s čokatimi kolesi manj natančno zavijajo ali pa se zatikajo na ovirah. Tudi velikost robotov je običajno omejena, včasih bolj včasih manj, tako da smo včasih priče prav zanimivim kompleksnim rešitvam, ki bi v zadrego spravile celo bolj vešče robograditelje. Majhne spremembe v pravilih pa silijo tekmovalce, da se ne zanašajo na staro znanje, temveč vsako leto začnejo znova. Tudi zato je prav zanimivo, kako kompleksne robote znajo otroci narediti, ko je edina prava omejitev domišljija.

Tehnični intervju se v marsičem navezuje na naloge robota na poligonu. Tako tekmovalci predstavijo eno vožnjo z nekaj opravljenimi vožnjami in pojasnjujejo, kako so sestavili robota. Del intervjuja je tudi tehnična dokumentacija, kjer učenke in učenci zapisujejo svoje ugotovitve. Prav rado se primeri, da namreč začnejo z eno obliko robota ali nastavkov, potem preidejo na drugo, morda takrat boljšo, pa se na koncu morda spet znajdejo ob začetni konstrukciji. Eden od pomembnih delov intervjuja je tudi navedba, od kod so črpali ideje. Sodelovanje med ekipami je dodatno nagrajeno, tako marsikdo svoje robote predstavi v videih na YouTubu (za zabavo v iskalnik vpišite kratico FLL). Če je predstavljena ideja dobra, jo lahko kopira več ekip, a tudi tu se pokaže težavnost konstrukcije. Niti ene kopija namreč ni enaka originalu.

Tretji del je samostojni projekt, ki od udeležencev zahteva, da se spomnijo problema, ki se tiče osnovne tematike tekmovanja, in zanj najdejo praktično rešitev. Pri tem morata biti problem in rešitev čim bolj unikatna, kar kaže na samosvojost otrok, seveda pa ne preveč unikatna, da ni obrobna. Projekt je lahko v katerikoli fazi, seveda pa so bolje ocenjeni najbolj dodelani, ki imajo morda celo praktično izdelan prototip. Projekti večinoma niso vezani ne na robote in ne na kocke, temveč so običajno bolj življenjski. Pri projektu je prav tako pomembna dokumentacija, kar mlade uči sistematičnega dela.

Zadnji del tekmovanja pa so vrednote, ki jih učenci pridobijo ali pokažejo pri udejstvovanju. Izjemno se cenijo sodelovanje, skupno iskanje cilja in medsebojna pomoč tako znotraj skupine kot tudi med skupinami. Ocenjevalci se za to nemalokrat poslužijo iger, kjer se hitro vidi, koliko je ekipa sproščeno uigrana. Tudi v takih primerih se lepo vidi, kdaj so otroci samostojni in morda malenkost robati, kdaj pa so jih mentorji preveč podučili z recepti. Kakorkoli že, čeprav se sliši enostavno, je včasih težko doseči usklajenost in tudi recepta za pravo ekipo ni. Po eni strani se lahko preveč ležerna ekipa prepusti sproščenosti in potem robot ali projekt malo zastane, preveč zavzeta pa pozabi na uživanje.

Svoj čar tekmovanju dajejo tudi sodniki in ocenjevalci, ki so po vzoru ameriških športov oblečeni v črne in rdeče majice, kar jim da prepoznavnost. Vloga sodnikov in ocenjevalcev je dokaj kritična, zato imajo ti navodila, da se s tekmovalci tvorno pogovarjajo in vsako pripombo jemljejo precej resno. Tako ocenjevanje poteka soglasno, tudi kakšna dodatna vprašanja pa so sodniki in ocenjevalci pripravljeni podrobno razložiti in se ne zatekajo k apriornim odgovorom. Seveda so mogoče tudi napake tako tekmovalcev, robotov kot tudi ocenjevalcev, toda pomembno je, da tekmovalci dobijo soliden občutek, kakšen delež uspeha je plod trdega dela in kaj je pridal pošteni košček sreče.

Najboljše ekipe, tako v skupnem seštevku kot tudi za posamezne dele – robotski poligon, tehnični intervju, projekt in vrednote, dobijo pokale, ki so seveda izdelani iz Lego kock. Vsi udeleženci pa prejmejo priznanje za nastopanje v obliki ličnih medalj. Dodatna priznanja pa so deležne tudi ekipe, ki pokažejo nenavadne pozitivne poteze, recimo nagrado za nekonvencionalno reševanje nalog na poligonu, ali pa prikažejo neizmeren napredek.

First Lego liga je zanimivo tekmovanje, saj združuje kar nekaj različnih veščin, ki udeležencem pomagajo k boljšemu razumevanju, a ne le tehnike, temveč tudi mehkejših znanj – sodelovanja v ekipi in pomena prave kombinacije navdušenja ter trdega dela. In stotnija otrok, ki v dogajanju neizmerno uživa, je najbrž neizpodbiten dokaz, da so ustanovitelji, organizatorji in tekmovalci na pravi poti.