Robotika je jednou z nejzajímavějších a průlomových školních aktivit. Učí, jak vytvářet algoritmy, gamifikuje proces učení, seznamuje děti s programováním. Na některých školách se od 1. třídy věnují informatice, učí se sestavovat roboty a sestavovat vývojové diagramy. Aby děti snadno porozuměly robotice a programování a mohly studovat matematiku a fyziku do hloubky na střední škole, vydali jsme novou výukovou sadu LEGO Education SPIKE Prime. Podrobnosti vám prozradíme v tomto příspěvku.
LEGO Education SPIKE Prime je určeno k výuce dětí v 5. až 7. ročníku ve školách a kroužcích robotiky. Sada vám umožňuje vytvářet algoritmy pomocí vývojových diagramů a obdivovat, jak se obrázky na obrazovce mění v pohyby a akce. Pro moderní školáky je důležitá viditelnost a WOW-efekt a SPIKE Prime je návnada, která dokáže děti zaujmout programováním a exaktními vědami.
Nastavit přehled
Sada je dodávána v minimalistické žlutobílé plastové krabičce. Pod víkem je kartonová krabice s návodem na začátek a schématem rozmístění dílů v vanách. Sada je navržena tak, aby se s ní dalo snadno začít pracovat a učitel potřeboval minimum dalšího školení.
Samotné díly jsou baleny v sáčcích s čísly, která odpovídají číslům buněk v táccích.
Základní sada obsahuje přes 500 LEGO prvků, včetně nových.
- Několik nových rámů, které zkracují dobu prototypování a umožňují vytvářet velké modely.
- Nová kostka 2x4 s otvorem na nápravu Technic. Umožňuje vám kombinovat prvky Technic a LEGO System v jednom projektu.
- Aktualizovaná základní deska z řady Technic.
- Nová úzká kola, která poskytují přesné ovládání a zvyšují ovladatelnost modelů.
- Nové otočné kolo v podobě opěrného válečku.
- Nové drátěné spony, dostupné ve více barvách, vám umožní úhledně zajistit kabely.
Kromě samotných dílů jsou uvnitř tři motory – velký a dva střední a také tři senzory: vzdálenosti, barvy a síly.
Motory jsou připojeny přímo k náboji a mají snímače otáčení s přesností na 1 stupeň. Tato funkce slouží k synchronizaci provozu motorů tak, aby se mohly pohybovat současně konstantní rychlostí. Kromě toho lze senzor použít také pro měření rychlosti a vzdálenosti modelu.
Barevný senzor rozlišuje až 8 barev a lze jej použít jako světelný senzor. Má také zabudovaný infračervený senzor, který umí číst například odraz světla.
Dotykový senzor rozpozná následující situace: stisknuté tlačítko, uvolnění, silný tlak. V tomto případě snímač určuje tlakovou sílu v newtonech nebo v procentech.
IR senzor slouží k určení vzdálenosti od robota k určitému bodu nebo k zamezení kolize. Schopnost měřit vzdálenost v procentech, centimetrech a palcích.
Možnosti základní sady můžete rozšířit pomocí sady prostředků, která se skládá z 603 částí. Obsahuje: další velkou sadu a světelný senzor, dvě velká kola, velké kuželové převody, které umožňují postavit velké gramofony.
Rozbočovač
Náboj má vestavěný gyroskop, který dokáže určit jeho polohu v prostoru: orientaci, náklon, natočení, detekci hran shora, stav pádu náboje atd. Vestavěná paměť umožňuje stáhnout a uložit až 20 programů. Číslo programu je zobrazeno na obrazovce 5x5 pixelů, která také zobrazuje uživatelské obrázky a stav hubu.
Na hubu jsou také:
- MicroUSB konektor pro nabíjení baterie nebo připojení k PC.
- Tlačítko synchronizace Bluetooth, které umožňuje bezdrátové připojení k počítači pro programování rozbočovače.
- 6 portů (AF) pro provádění příkazů nebo příjem informací ze senzorů.
- Tři ovládací tlačítka rozbočovače.
- Vestavěný reproduktor.
Software
Software LEGO Education SPIKE je k dispozici pro Windows, Mac OS, Android, iOS a Chromebook a lze si jej stáhnout . Softwarové prostředí je založeno na dětském programovacím jazyce Scratch. Skládá se ze sady příkazů, z nichž každý je grafickým boxem určitého tvaru a barvy s parametry, které lze ručně měnit, jako je rychlost a vzdálenost pohybu, úhel natočení atd.
Zároveň jsou sady příkazů spojené s různými součástmi řešení (motory, senzory, proměnné, operátory atd.) zvýrazněny různými barvami, což vám umožní rychle intuitivně pochopit, jak naprogramovat to, co potřebujete.
I v samotné aplikaci se shromažďuje spousta plánů lekcí a také asi 30 různých návodů na skládání modelů.
První kroky
Po spuštění aplikace a výběru jazyka se ihned nabízejí tři počáteční kroky:
1) Naprogramujte hub tak, aby se na obrazovce zobrazoval smajlík;
2) Seznamte se s provozem motorů a snímačů;
3) Sestavte Blochův model a naprogramujte jej pro pohyb.
Seznámení se SPIKE Prime začíná popisem možností konektivity (přes microUSB nebo Bluetooth) a prací s pixelovou obrazovkou.
Nejprve je potřeba nastavit sekvenci příkazů, které se mají provést po spuštění programu, a také vybrat konkrétní pixely, které se rozsvítí na obrazovce hubu.
Druhý krok zahrnuje sestavení a naprogramování odezvy motorů na různé signály ze senzorů. Můžete například naprogramovat motor tak, aby se začal otáčet, když přiblížíte ruku nebo jakýkoli předmět blízko snímače vzdálenosti.
Za tímto účelem vytvoříme sekvenci příkazů: pokud je objekt blíže než n centimetrů k senzoru, motor začne pracovat.
Třetím a nejzajímavějším krokem je sestavení blešího robota a jeho naprogramování, aby skočil na povel. K tomu je potřeba nejprve sestavit samotného robota z dílů a dvou motorů.
Poté začneme programovat. K tomu jsme nastavili následující algoritmus: když je program zapnutý, „blecha“ musí skočit dvakrát dopředu, takže dva motory musí udělat dvě plné otáčky současně. Nastavte rychlost otáčení na 50 %, aby robot příliš neskákal.
Na výstupu jsme dostali malého robota, který při spuštění programu vyskočí dopředu. Krása!
Bleší robot rychle vyrazil vpřed, našel první oběť, ale něco se pokazilo.
Poté je školení ukončeno, můžete přistoupit ke složitějším projektům: v aplikaci je více než 60 blokových schémat pro různé části sestavy (motory, náboje, snímače atd.). blokové schéma lze mírně změnit pomocí parametrů . Také uvnitř softwaru je možnost vytváření proměnných a vlastních blokových diagramů.
Pro učitele
Připojeno k sadě pro učitele. Zahrnují učební plány, úkoly s hotovými řešeními a úkoly, kde není odpověď a je potřeba být při řešení kreativní. To vám umožní rychle začít se sadou a sestavovat tréninkové programy.
Na webu jsou celkem 4 kurzy. The Inventor Squad je kurz pro technologické lekce, který u studentů posiluje porozumění procesu provádění projektových činností. Dva předměty se týkají informatiky. „Zahájení podnikání“ poskytuje základní programovací a algoritmické dovednosti a „Užitečná zařízení“ představuje principy internetu věcí. Čtvrtý kurz - "Připraven na soutěže" - je určen pro přípravu na soutěže a vyžaduje jak základní, tak i zdrojovou sadu.
Každý kurz má od 5 do 8 lekcí, které zahrnují hotové metodické řešení, které lze implementovat do vzdělávacího procesu pro upevnění STEAM kompetencí.
Porovnejte s jinými sadami
LEGO Education SPIKE Prime je součástí robotické řady LEGO Education, která obsahuje sady pro děti různého věku:
- Expres "Mladý programátor" pro předškolní vzdělávání.
- WeDo 2.0 pro základní školy.
- LEGO Education SPIKE Prime pro střední školu.
- LEGO MINDSTORMS Education EV3 pro studenty středních škol a prvních ročníků.
Funkce SPIKE Prime se překrývají s LEGO WeDo 2.0, které má od letošního roku podporu Scratch. Ale na rozdíl od WeD0 2.0, který umožňuje simulovat fyzikální experimenty, je SPIKE Prime pro tvorbu robotů vhodnější. Je navržen tak, aby se začal učit robotiku ve třídách 5-7.
S pomocí tohoto řešení si školáci hravou formou osvojí principy algoritmizace, rozvinou dovednosti při řešení problémů a seznámí se se základy robotiky. Po SPIKE Prime můžete přejít na LEGO MINDSTORMS Education EV3, které má schopnost pracovat s MycroPythonem a je vhodné pro učení složitějších konceptů robotiky a programování.
PS Při psaní tohoto článku nebyl zraněn ani jeden robot a ani jeden husky.
Zdroj: www.habr.com