Робататэхніка - адно з самых цікавых і прарыўных школьных заняткаў. Яна вучыць складаць алгарытмы, гейміфікуе навучальны працэс, знаёміць дзяцей з праграмаваннем. У некаторых школах ужо з 1 класа займаюцца інфарматыкай, вучацца збіраць робатаў і складаць блок-схемы. Каб дзеці лёгка разумелі робататэхніку і праграмаванне, маглі паглыблена вывучаць матэматыку і фізіку ў сярэдняй школе, мы выпусцілі новы навучальны набор LEGO Education SPIKE Prime. Падрабязнасці аб ім раскажам у гэтым пасце.
LEGO Education SPIKE Prime прызначаны для навучання дзяцей 5-7 класаў у школах і гуртках робататэхнікі. Набор дазваляе будаваць алгарытмы з дапамогай блок-схем і любавацца, як карцінкі на экране ператвараюцца ў рухі і дзеянні. Для сучасных школьнікаў важна нагляднасць і WOW-эфект, і SPIKE Prime з'яўляецца прынадай, якая можа захапіць дзяцей праграмаваннем і дакладнымі навукамі.
Агляд набору
Набор пастаўляецца ў мінімалістычным жоўта-белым пластыкавым боксе. Пад вечкам - кардонка з інструкцыяй па пачатку працы і схемай размяшчэння дэталяў у латках. Набор спраектаваны так, каб з ім было лёгка пачынаць працу і педагогу патрабавалася мінімум дадатковай падрыхтоўкі.
Самі дэталі расфасаваны па пакуначках з нумарамі, якія адпавядаюць нумарам ячэек у латках.
У Базавы набор уваходзіць больш за 500 элементаў LEGO, у тым ліку новыя.
- Некалькі новых рам, якія скарачаюць час зборкі прататыпаў і дазваляюць ствараць буйныя мадэлі.
- Новы кубік 2×4 з адтулінай для восяў Technic. Ён дазваляе аб'ядноўваць элементы Technic і LEGO System у адным праекце.
- Абноўлена базавая пласціна з асартыменту Technic.
- Новыя вузкія колы, якія забяспечваюць дакладнасць кіравання і павялічваюць манеўранасць мадэляў.
- Новае паваротнае кола ў выглядзе апорнага роліка.
- Новыя заціскі для правадоў, даступныя ў некалькіх колерах, дазваляюць акуратна замацоўваць шлейфы.
Акрамя саміх дэталяў, усярэдзіне знаходзіцца тры матора вялікі і два сярэдніх, а таксама тры датчыка: адлегласці, колеры і сілы.
Маторы падключаюцца напрамую да хаба і маюць датчыкі кручэння з дакладнасцю да 1 градуса. Гэтая магчымасць прадугледжана для сінхранізацыі працы матораў, каб яны маглі рухацца адначасова з сталай хуткасцю. Акрамя гэтага, датчык можна выкарыстоўваць і для вымярэння хуткасці і адлегласці руху мадэлі.
Датчык колеру адрознівае да 8 колераў і можа выкарыстоўвацца як датчык асветленасці. У яго таксама ўбудаваны інфрачырвоны датчык, які можа счытваць, напрыклад, адлюстраванне святла.
Датчык дотыку распазнае наступныя сітуацыі: кнопка націснутая, адціснутая, моцны націск. Пры гэтым датчык вызначае сілу ціску ў ньютанах або ў працэнтах.
ВК-датчык служыць для вызначэння адлегласці ад робата да вызначанай кропкі ці для прадухілення сутыкненняў. Здольны вымяраць адлегласць у працэнтах, сантыметрах і цалях.
Пашырыць магчымасці базавага набору можна з дапамогай рэсурснага набору, які складаецца з 603 дэталяў. У яго ўваходзяць: дадатковы вялікі набор і датчык святла, два вялікія колы, вялікія канічныя зубчастыя шасцярні, якія дазваляюць будаваць буйныя паваротныя платформы.
Хаб
У хаб убудаваны гіраскоп, які ўмее вызначаць яго становішча ў прасторы: арыентацыю, нахіл, нахіл, азначэнне грані зверху, стан падзення хаба і т. д. Убудаваная памяць дазваляе загружаць і захоўваць да 20 праграм. Нумар праграмы адлюстроўваецца на піксельным экране 5х5, куды таксама выводзяцца карыстацкія выявы і статус працы хаба.
Таксама на хабе размешчаны:
- Раз'ём microUSB для зарадкі акумулятара або злучэння з ПК.
- Кнопка сінхранізацыі Bluetooth, з дапамогай якой можна ўсталяваць бесправадную сувязь з ПК для праграмавання хаба.
- 6 партоў (AF) для выканання каманд або атрымання інфармацыі з датчыкаў.
- Тры кнопкі кіравання хабам.
- Убудаваны дынамік.
Праграмнае забеспячэнне
ПА LEGO Education SPIKE даступна для Windows, Mac OS, Android, iOS і Chromebook, яго можна спампаваць . Праграмнае асяроддзе створана на аснове дзіцячай мовы праграмавання Scratch. Яна складаецца з набору каманд, кожная з якіх уяўляе сабой графічны блок вызначанай формы і колеры з параметрамі, якія можна змяняць уручную, напрыклад, хуткасць і далёкасць руху, кут кручэння і т. д.
Пры гэтым наборы каманд, злучаных з рознымі кампанентамі рашэння (маторы, датчыкі, зменныя, аператары і т. д.), вылучаныя рознымі колерамі, што дазваляе хутка інтуітыўна разабрацца, як праграмаваць тое, што трэба.
Яшчэ ў самім дадатку сабрана мноства планаў урокаў, а таксама каля 30 розных інструкцый па зборцы мадэляў.
Першыя крокі
Пасля запуску прыкладання і выбару мовы адразу ж прапануецца тры стартавыя крокі:
1) Запраграмаваць хаб, каб на экране выводзіўся смайлік;
2) Пазнаёміцца з працай матораў і датчыкаў;
3) Сабраць мадэль «Блоха» і запраграмаваць яе на рух.
Знаёмства з SPIKE Prime пачынаецца з апісання магчымасцяў падлучэння (праз microUSB ці праз Bluetooth) і працы з піксельным экранам.
Спачатку неабходна задаць паслядоўнасць каманд, якая павінна выконвацца пасля запуску праграмы, а таксама абраць пэўныя пікселі, якія будуць запальвацца на экране хаба.
Другі крок прадугледжвае зборку і праграмаванне рэакцыі матораў на розныя сігналы з датчыкаў. Напрыклад, можна запраграмаваць матор, каб ён пачаў круціцца пры паднясенні рукі ці любога прадмета да сэнсара адлегласці.
Для гэтага мы ствараем паслядоўнасць каманд: калі прадмет знаходзіцца бліжэй n сантыметраў да датчыка, то матор пачынае працаваць.
Трэці і самы цікавы крок: сабраць робата-блоху і запраграмаваць яе на скачкі па камандзе. Для гэтага спачатку трэба сабраць з дэталяў і двух матораў самага робата.
Затым прыступаем да праграмавання. Для гэтага задаем наступны алгарытм: пры ўключэнні праграмы «блоха» павінна двойчы праскакаць наперад, таму два матора павінны зрабіць два поўных кручэння адначасова. Хуткасць кручэння ўсталюем на 50%, каб робат не скакаў занадта моцна.
На выхадзе ў нас атрымаўся невялікі робат, які пры запуску праграмы скача наперад. Прыгажосць!
Робат-блоха жвава накіраваўся наперад, знайшоў першую ахвяру, але нешта пайшло не так.
Пасля гэтага навучанне скончана, можна прыступаць да больш складаных праектаў: у дадатку толькі блок-схем для розных частак набору (маторы, хаб, датчыкі і т. д.) налічваецца больш за 60. Пры гэтым кожную блок-схему можна злёгку змяняць з дапамогай параметраў . Таксама ўсярэдзіне ПА ёсць магчымасць стварэння зменных і ўласных блок-схем.
для настаўнікаў
Да набору прыкладаюцца для настаўнікаў. У іх уваходзяць навучальныя планы, задачы з гатовымі рашэннямі і заданні, дзе адказу няма і трэба творча падысці да рашэння. Гэта дазваляе хутка прыступаць да працы з наборам і будаваць праграмы навучання.
Усяго на сайце гатова 4 курсы. "Атрад вынаходнікаў" - курс для ўрокаў тэхналогіі, які замацоўвае разуменне вучнямі працэсу вядзення праектнай дзейнасці. Два курсы адносяцца да інфарматыкі. "Запускаем бізнэс" дае базавыя навыкі праграмавання і алгарытмікі, а "Карысныя прылады" знаёміць з прынцыпамі працы інтэрнэту рэчаў. Чацвёрты курс - "Да спаборніцтваў гатовы" - прызначаны для падрыхтоўкі да конкурсаў і патрабуе і базавы, і рэсурсны набор.
У кожным курсе ад 5 да 8 урокаў, куды ўваходзіць гатовае метадычнае рашэнне, якое можна ўкараніць у навучальны працэс для замацавання STEAM-кампетэнцый.
Параўноўваем з іншымі наборамі
LEGO Education SPIKE Prime уваходзіць у робататэхнічную лінейку LEGO Education, якая ўключае ў сябе наборы для дзяцей розных узростаў:
- Экспрэс "Юны праграміст" для дашкольнай адукацыі.
- WeDo 2.0 для пачатковай школы.
- LEGO Education SPIKE Prime для сярэдняй школы.
- LEGO MINDSTORMS Education EV3 для вучняў старэйшых класаў і першых курсаў інстытутаў.
Функцыі SPIKE Prime перасякаюцца з LEGO WeDo 2.0, у якога з гэтага года з'явілася падтрымка Scratch. Але ў адрозненне ад WeD0 2.0, які дазваляе мадэляваць фізічныя досведы, SPIKE Prime больш падыходзіць для стварэння робатаў. Ён спраектаваны для пачатку вывучэння робататэхнікі ў 5-7 класах.
З дапамогай гэтага рашэння школьнікі ў гульнявой форме змогуць асвоіць прынцыпы алгарытмізацыі, развіць навыкі рашэння задач, пазнаёміцца з асновамі робататэхнікі. Пасля SPIKE Prime можна пераходзіць на LEGO MINDSTORMS Education EV3, у якога ёсць магчымасць працы з MycroPython і які падыдзе для вывучэння больш складаных паняццяў робататэхнікі і праграмавання.
PS Пры напісанні гэтага артыкула ніводны робат і ні адзін хаскі не пацярпеў.
Крыніца: habr.com