الروبوتات هي واحدة من أكثر الأنشطة المدرسية إثارة للاهتمام واختراقًا. تقوم بتدريس كيفية صنع الخوارزميات ، ولعب عملية التعلم ، وتعريف الأطفال بالبرمجة. في بعض المدارس ، من الصف الأول ، يشاركون في علوم الكمبيوتر ، ويتعلمون تجميع الروبوتات ووضع مخططات انسيابية. حتى يتمكن الأطفال من فهم الروبوتات والبرمجة بسهولة ، ويمكنهم دراسة الرياضيات والفيزياء بعمق في المدرسة الثانوية ، فقد أصدرنا مجموعة تعلم LEGO Education SPIKE Prime الجديدة. سنخبرك بالتفاصيل حول هذا الموضوع في هذا المنشور.
تم تصميم LEGO Education SPIKE Prime لتعليم الأطفال في الصفوف 5-7 في المدارس ونوادي الروبوتات. تتيح لك المجموعة إنشاء خوارزميات باستخدام المخططات الانسيابية والاستمتاع بكيفية تحول الصور على الشاشة إلى حركات وأفعال. بالنسبة لأطفال المدارس الحديثة ، فإن الرؤية والتأثير المذهل مهمان ، و SPIKE Prime هو إغراء يمكن أن يأسر الأطفال بالبرمجة والعلوم الدقيقة.
تعيين نظرة عامة
تأتي المجموعة في علبة بلاستيكية باللونين الأصفر والأبيض. يوجد أسفل الغطاء صندوق من الورق المقوى به تعليمات للبدء ومخطط لوضع الأجزاء في الصواني. تم تصميم المجموعة بحيث يسهل البدء في العمل معها ويحتاج المعلم إلى حد أدنى من التدريب الإضافي.
يتم حزم الأجزاء نفسها في أكياس بأرقام تتوافق مع أرقام الخلايا في الصواني.
تتضمن المجموعة الأساسية أكثر من 500 عنصر LEGO ، بما في ذلك العناصر الجديدة.
- عدة إطارات جديدة تقلل من وقت إنشاء النماذج وتسمح لك بإنشاء نماذج كبيرة.
- مكعب 2x4 جديد بفتحة محور تكنيك. يسمح لك بدمج عناصر Technic و LEGO System في مشروع واحد.
- لوحة قاعدة محدثة من مجموعة تكنيك.
- عجلات ضيقة جديدة توفر تحكمًا دقيقًا وتزيد من قدرة الطرازات على المناورة.
- عجلة دوارة جديدة على شكل بكرة دعم.
- تتيح لك مشابك الأسلاك الجديدة ، المتوفرة بألوان متعددة ، تأمين الكابلات بدقة.
بالإضافة إلى الأجزاء نفسها ، هناك ثلاثة محركات بالداخل - واحد كبير واثنان متوسطان ، بالإضافة إلى ثلاثة أجهزة استشعار: المسافات والألوان والقوى.
المحركات متصلة مباشرة بالمحور ولديها مستشعرات دوران بدقة 1 درجة. يتم توفير هذه الميزة لمزامنة تشغيل المحركات بحيث يمكن أن تتحرك في نفس الوقت بسرعة ثابتة. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أيضًا استخدام المستشعر لقياس السرعة والمسافة في النموذج.
يميز مستشعر الألوان ما يصل إلى 8 ألوان ويمكن استخدامه كمستشعر للضوء. كما أن لديها مستشعر الأشعة تحت الحمراء المدمج الذي يمكنه قراءة ، على سبيل المثال ، انعكاس الضوء.
يتعرف مستشعر اللمس على المواقف التالية: الضغط على الزر ، التحرير ، الضغط القوي. في هذه الحالة ، يحدد المستشعر قوة الضغط بالنيوتن أو بالنسبة المئوية.
يستخدم مستشعر الأشعة تحت الحمراء لتحديد المسافة من الروبوت إلى نقطة معينة أو لتجنب الاصطدامات. قادرة على قياس المسافة في المئة والسنتيمتر والبوصة.
يمكنك توسيع إمكانيات المجموعة الأساسية باستخدام مجموعة الموارد ، والتي تتكون من 603 أجزاء. يتضمن: مجموعة كبيرة إضافية وجهاز استشعار للضوء ، عجلتان كبيرتان ، تروس مخروطية كبيرة تسمح لك ببناء أقراص دوارة كبيرة.
مركز
يحتوي المحور على جيروسكوب مدمج يمكنه تحديد موضعه في الفضاء: الاتجاه ، والإمالة ، واللف ، واكتشاف الحواف من الأعلى ، وحالة سقوط المحور ، وما إلى ذلك. تتيح لك الذاكرة المدمجة تنزيل ما يصل إلى 20 برنامجًا وتخزينها. يتم عرض رقم البرنامج على شاشة 5 × 5 بكسل ، والتي تعرض أيضًا صور المستخدم وحالة المحور.
يوجد أيضًا على المحور:
- موصل MicroUSB لشحن البطارية أو توصيل الكمبيوتر.
- زر مزامنة Bluetooth الذي يسمح لك بالاتصال لاسلكيًا بجهاز كمبيوتر لبرمجة لوحة الوصل.
- 6 منافذ (AF) لتنفيذ الأوامر أو استقبال المعلومات من أجهزة الاستشعار.
- ثلاثة أزرار للتحكم في المحور.
- مكبر صوت مدمج.
Программное обеспечение
يتوفر برنامج LEGO Education SPIKE لأنظمة Windows و Mac OS و Android و iOS و Chromebook ويمكن تنزيله . تعتمد بيئة البرنامج على لغة برمجة الأطفال Scratch. يتكون من مجموعة من الأوامر ، كل منها عبارة عن مربع رسومي له شكل ولون معين مع معلمات يمكن تغييرها يدويًا ، مثل السرعة ومسافة الحركة ، وزاوية الدوران ، إلخ.
في الوقت نفسه ، يتم تمييز مجموعات الأوامر المرتبطة بمختلف مكونات الحل (المحركات ، وأجهزة الاستشعار ، والمتغيرات ، والمشغلين ، وما إلى ذلك) بألوان مختلفة ، مما يتيح لك فهم كيفية برمجة ما تحتاجه بسرعة.
حتى في التطبيق نفسه ، يتم جمع الكثير من خطط الدروس ، بالإضافة إلى حوالي 30 تعليمات مختلفة لتجميع النماذج.
الخطوات الأولى
بعد إطلاق التطبيق واختيار اللغة ، يتم تقديم ثلاث خطوات للبدء على الفور:
1) برمجة المحور بحيث يتم عرض مبتسم على الشاشة ؛
2) التعرف على تشغيل المحركات وأجهزة الاستشعار ؛
3) تجميع نموذج Bloch وبرمجته للحركة.
يبدأ التعرف على SPIKE Prime بوصف خيارات الاتصال (عبر microUSB أو Bluetooth) والعمل مع شاشة البكسل.
تحتاج أولاً إلى تعيين سلسلة من الأوامر التي يجب تنفيذها بعد بدء البرنامج ، وكذلك تحديد وحدات بكسل معينة ستضيء على شاشة المحور.
تتضمن الخطوة الثانية تجميع وبرمجة استجابة المحركات للإشارات المختلفة من أجهزة الاستشعار. على سبيل المثال ، يمكنك برمجة المحرك لبدء الدوران عندما تضع يدك أو أي شيء بالقرب من مستشعر المسافة.
للقيام بذلك ، نقوم بإنشاء سلسلة من الأوامر: إذا كان الكائن أقرب من n من السنتيمترات إلى المستشعر ، فسيبدأ المحرك في العمل.
الخطوة الثالثة والأكثر إثارة للاهتمام هي تجميع روبوت برغوث وبرمجته للقفز عند القيادة. للقيام بذلك ، تحتاج أولاً إلى تجميع الروبوت نفسه من أجزاء ومحركين.
ثم نبدأ البرمجة. للقيام بذلك ، قمنا بتعيين الخوارزمية التالية: عند تشغيل البرنامج ، يجب أن يقفز "البرغوث" إلى الأمام مرتين ، لذلك يجب أن يقوم محركان بعمل دوران كامل في نفس الوقت. اضبط سرعة الدوران على 50٪ حتى لا يقفز الروبوت كثيرًا.
عند الإخراج ، حصلنا على روبوت صغير يقفز إلى الأمام عند بدء البرنامج. جمال!
اندفع الروبوت البراغيث بسرعة إلى الأمام ، ووجد الضحية الأولى ، لكن حدث خطأ ما.
بعد ذلك ، انتهى التدريب ، يمكنك المتابعة إلى مشاريع أكثر تعقيدًا: في التطبيق ، يوجد أكثر من 60 مخطط كتلة لأجزاء مختلفة من المجموعة (محركات ، محور ، أجهزة استشعار ، إلخ). في نفس الوقت ، كل منها يمكن تغيير مخطط الكتلة بشكل طفيف باستخدام المعلمات. يوجد أيضًا داخل البرنامج إمكانية إنشاء متغيرات ومخططات كتلة خاصة بك.
للمعلمين
تعلق على المجموعة للمعلمين. وهي تشمل مناهج ومهام مع حلول جاهزة ومهام لا توجد فيها إجابة وتحتاج إلى أن تكون مبدعًا في حلها. يتيح لك ذلك البدء بسرعة في المجموعة وإنشاء برامج تدريبية.
هناك 4 دورات في المجموع على الموقع. The Inventor Squad هي دورة لدروس التكنولوجيا التي تعزز فهم الطلاب لعملية تنفيذ أنشطة المشروع. دورتان تتعلقان بعلوم الكمبيوتر. يوفر "بدء عمل تجاري" البرمجة الأساسية والمهارات الحسابية ، ويقدم "الأجهزة المفيدة" مبادئ إنترنت الأشياء. الدورة الرابعة - "جاهز للمسابقات" - مصممة للتحضير للمسابقات وتتطلب مجموعة أساسية ومجموعة موارد.
تحتوي كل دورة على من 5 إلى 8 دروس ، والتي تتضمن حلًا منهجيًا جاهزًا يمكن تنفيذه في العملية التعليمية لتعزيز كفاءات STEAM.
قارن مع مجموعات أخرى
LEGO Education SPIKE Prime هو جزء من خط LEGO Education للروبوتات ، والذي يتضمن مجموعات للأطفال من مختلف الأعمار:
- التعبير عن "مبرمج شاب" للتعليم في مرحلة ما قبل المدرسة.
- WeDo 2.0 للمدرسة الابتدائية.
- LEGO Education SPIKE Prime للمدرسة الثانوية.
- LEGO MINDSTORMS Education EV3 لطلاب المدارس الثانوية والسنة الأولى.
تتداخل ميزات SPIKE Prime مع LEGO WeDo 2.0 ، والتي تتمتع بدعم Scratch بدءًا من هذا العام. ولكن على عكس WeD0 2.0 ، الذي يسمح لك بمحاكاة التجارب المادية ، فإن SPIKE Prime أكثر ملاءمة لإنشاء الروبوتات. إنه مصمم لبدء تعلم الروبوتات في الصفوف 5-7.
بمساعدة هذا الحل ، سيتمكن تلاميذ المدارس بطريقة مرحة من إتقان مبادئ الخوارزمية وتطوير مهارات حل المشكلات والتعرف على أساسيات الروبوتات. بعد SPIKE Prime ، يمكنك الانتقال إلى LEGO MINDSTORMS Education EV3 ، التي لديها القدرة على العمل مع MycroPython وهي مناسبة لتعلم مفاهيم أكثر تعقيدًا للروبوتات والبرمجة.
ملاحظة: عند كتابة هذا المقال ، لم يتضرر روبوت واحد ولا كلاب هسكي.
المصدر: www.habr.com