Зверове роботи, планове за уроци и нови подробности: Преглед на комплекта LEGO Education SPIKE Prime

Роботиката е една от най-интересните и пробивни училищни дейности. Тя учи как да създаваме алгоритми, геймифицира учебния процес, запознава децата с програмирането. В някои училища от 1-ви клас се занимават с информатика, учат се да сглобяват роботи и да съставят блок-схеми. За да могат децата лесно да разбират роботиката и програмирането и да могат да изучават задълбочено математика и физика в гимназията, ние пуснахме нов учебен комплект LEGO Education SPIKE Prime. Ще ви разкажем подробности за това в тази публикация.

LEGO Education SPIKE Prime е предназначен за обучение на деца от 5-7 клас в училища и клубове по роботика. Комплектът ви позволява да създавате алгоритми с помощта на блок-схеми и да се възхищавате как картините на екрана се превръщат в движения и действия. За съвременните ученици видимостта и WOW-ефектът са важни, а SPIKE Prime е примамка, която може да плени децата с програмиране и точни науки. 

Преглед на комплекта

Комплектът се предлага в минималистична жълто-бяла пластмасова кутия. Под капака има картонена кутия с инструкции за стартиране и схема за поставяне на частите в тавите. Комплектът е проектиран така, че лесно да се започне работа с него и учителят да има нужда от минимум допълнително обучение.

Самите части са опаковани в торби с номера, които отговарят на номерата на клетките в тавите. 

Основният комплект включва над 500 LEGO елемента, включително нови.

• Няколко нови рамки, които намаляват времето за създаване на прототипи и ви позволяват да създавате големи модели.
• Ново кубче 2х4 с отвор за оста Technic. Тя ви позволява да комбинирате елементи от Technic и LEGO System в един проект.
• Актуализирана основна плоча от гамата Technic.
• Нови тесни колела, които осигуряват прецизно управление и повишават маневреността на моделите.
• Ново въртящо се колело под формата на опорна ролка.
• Нови скоби за кабели, налични в множество цветове, ви позволяват да закрепите спретнато кабелите.

Освен самите части, вътре има три мотора - голям и два средни, както и три сензора: разстояния, цветове и сили. 

Моторите са свързани директно към главината и имат сензори за въртене с точност до 1 градус. Тази функция е предвидена за синхронизиране на работата на двигателите, така че те да могат да се движат едновременно с постоянна скорост. Освен това сензорът може да се използва и за измерване на скоростта и разстоянието на модела.

Цветният сензор разграничава до 8 цвята и може да се използва като светлинен сензор. Освен това има вграден инфрачервен сензор, който може да разчита например отражението на светлината.

Сензорът за допир разпознава следните ситуации: натиснат бутон, отпуснат, силен натиск. В този случай сензорът определя силата на натиск в нютони или в проценти.

IR сензорът се използва за определяне на разстоянието от робота до определена точка или за избягване на сблъсъци. Възможност за измерване на разстояние в проценти, сантиметри и инчове.

Можете да разширите възможностите на основния комплект, като използвате ресурсния комплект, който се състои от 603 части. Включва: допълнителен голям комплект и сензор за светлина, две големи колела, големи конусни зъбни колела, които ви позволяват да изграждате големи грамофони.

Хъб

Хъбът има вграден жироскоп, който може да определи позицията му в пространството: ориентация, наклон, търкаляне, откриване на ръбове отгоре, състояние на падане на хъба и др. Вградената памет ви позволява да изтегляте и съхранявате до 20 програми. Номерът на програмата се показва на екран с размери 5x5 пиксела, който също показва потребителски изображения и състоянието на хъба.

Също така в центъра са:

• MicroUSB конектор за зареждане на батерията или връзка с компютър.
• Бутон за Bluetooth синхронизиране, който ви позволява да се свържете безжично с компютър за програмиране на хъб.
• 6 порта (AF) за изпълнение на команди или получаване на информация от сензори.
• Три бутона за управление на главината.
• Вграден високоговорител.

Программное обеспечение

Софтуерът LEGO Education SPIKE е наличен за Windows, Mac OS, Android, iOS и Chromebook и може да бъде изтеглен на уебсайта на LEGO Education. Софтуерната среда е базирана на детския език за програмиране Scratch. Състои се от набор от команди, всяка от които е графично поле с определена форма и цвят с параметри, които могат да се променят ръчно, като скорост и разстояние на движение, ъгъл на завъртане и др. 

В същото време наборите от команди, свързани с различни компоненти на решението (мотори, сензори, променливи, оператори и т.н.), са маркирани в различни цветове, което ви позволява бързо да разберете интуитивно как да програмирате това, от което се нуждаете.

Дори в самото приложение са събрани много планове на уроци, както и около 30 различни инструкции за сглобяване на модели.

Първи стъпки

След стартиране на приложението и избор на език веднага се предлагат три начални стъпки:
1) Програмирайте хъба така, че на екрана да се показва усмивка;
2) Запознаване с работата на двигателите и сензорите;
3) Сглобете модела на Bloch и го програмирайте за движение.

Запознанството със SPIKE Prime започва с описание на възможностите за свързване (чрез microUSB или Bluetooth) и работа с пикселния екран.

Първо трябва да зададете последователност от команди, които трябва да бъдат изпълнени след стартиране на програмата, както и да изберете конкретни пиксели, които ще светят на екрана на хъба.

Втората стъпка включва сглобяване и програмиране на реакцията на двигателите към различни сигнали от сензори. Например, можете да програмирате двигателя да започне да се върти, когато доближите ръката си или друг предмет близо до сензора за разстояние.

За да направим това, създаваме последователност от команди: ако обектът е по-близо от n сантиметра до сензора, тогава моторът започва да работи.

Третата и най-интересна стъпка е да сглобите робот-бълха и да го програмирате да скача по команда. За да направите това, първо трябва да сглобите самия робот от части и два двигателя.

След това започваме да програмираме. За да направим това, задаваме следния алгоритъм: когато програмата е включена, „бълхата“ трябва да скочи напред два пъти, така че два двигателя трябва да направят два пълни оборота едновременно. Задайте скоростта на въртене на 50%, така че роботът да не скача твърде много.

На изхода получихме малък робот, който скача напред, когато програмата стартира. красота! 

Роботът-бълха бързо се втурна напред, намери първата жертва, но нещо се обърка.

След това обучението приключи, можете да продължите към по-сложни проекти: в приложението има повече от 60 блокови диаграми за различни части на комплекта (мотори, хъб, сензори и др.) В същото време всяка блоковата диаграма може да бъде леко променена с помощта на параметрите. Също така вътре в софтуера има възможност за създаване на променливи и ваши собствени блокови диаграми.

За учителите

Приложен към комплекта учебни материали за учители. Те включват учебни програми, задачи с готови решения и задачи, при които няма отговор и трябва да сте креативни в решаването. Това ви позволява бързо да започнете с набора и да изградите тренировъчни програми. 

В сайта има общо 4 курса. Отрядът на изобретателите е курс за уроци по технологии, който засилва разбирането на учениците за процеса на провеждане на дейности по проекта. Два курса са свързани с компютърни науки. „Стартиране на бизнес“ предоставя основни умения за програмиране и алгоритми, а „Полезни устройства“ представя принципите на Интернет на нещата. Четвъртият курс - "Готови за състезания" - е предназначен за подготовка за състезания и изисква както основен, така и набор от ресурси.

Всеки курс има от 5 до 8 урока, което включва готово методическо решение, което може да се внедри в учебния процес за консолидиране на STEAM компетенциите. 

Сравнете с други комплекти

LEGO Education SPIKE Prime е част от линията LEGO Education robotics, която включва комплекти за деца от различни възрасти: 

• Експрес "Млад програмист" за предучилищно образование.
• WeDo 2.0 за начално училище.
• LEGO Education SPIKE Prime за гимназия.
• LEGO MINDSTORMS Education EV3 за гимназисти и ученици от първа година.

Функциите на SPIKE Prime се припокриват с LEGO WeDo 2.0, който има поддръжка за Scratch от тази година. Но за разлика от WeD0 2.0, който ви позволява да симулирате физически експерименти, SPIKE Prime е по-подходящ за създаване на роботи. Предназначен е за започване на обучение по роботика в 5-7 клас.
 
С помощта на това решение учениците по игрив начин ще могат да овладеят принципите на алгоритмизацията, да развият умения за решаване на проблеми и да се запознаят с основите на роботиката. След SPIKE Prime можете да преминете към LEGO MINDSTORMS Education EV3, който има способността да работи с MycroPython и е подходящ за изучаване на по-сложни концепции за роботика и програмиране. 

 PS При писането на тази статия не пострада нито един робот и нито едно хъски.

Източник: www.habr.com