Robotika je jednou z nejzajímavějších a nejpřelomovějších školních aktivit. Učí vytvářet algoritmy, gamifikuje učební proces a seznamuje děti s programováním. V některých školách se už od 1. třídy vyučuje informatika, děti se učí sestavovat roboty a vytvářet blokové schémata. Aby děti snadno porozuměly robotice a programování a mohly se podrobněji zabývat matematikou a fyzikou na střední škole, uvedli jsme na trh nový vzdělávací set LEGO Education SPIKE Prime. O něm se dozvíte více v tomto příspěvku.
LEGO Education SPIKE Prime je určen k výuce dětí 5.–7. tříd ve školách a kroužcích robotiky. Sada umožňuje vytvářet algoritmy pomocí blokových schémat a sledovat, jak se obrázky na obrazovce mění v pohyby a akce. Pro moderní školáky je důležitá vizuálnost a WOW efekt, a SPIKE Prime je lákadlo, které může děti vtáhnout do světa programování a přesných věd.
Přehled sady
Sada je dodávána v minimalistické žluto-bílé plastové krabici. Pod víkem se nachází kartón s instrukcemi, jak začít, a schéma uspořádání dílů v přihrádkách. Sada je navržena tak, aby se s ní snadno začínalo a učitel potřeboval minimální dodatečnou přípravu.
Samotné díly jsou zabaleny do sáčků s čísly, která odpovídají číslům přihrádek.
V základním setu je více než 500 LEGO prvků, včetně nových.
- Několik nových rámů, které zkracují čas potřebný na sestavení prototypů a umožňují vytvářet velké modely.
- Nový blok 2×4 s otvorem pro osy Technic. Umožňuje kombinovat prvky Technic a LEGO System v jednom projektu.
- Byla aktualizována základní deska z assortimentu Technic.
- Nová úzká kola, která zajišťují přesnost řízení a zvyšují obratnost modelů.
- Nové otočné kolo ve formě opěrného válce.
- Nové svorky na kabely, dostupné v několika barvách, umožňují pečlivě uspořádat kabely.
Kromě samotných dílů obsahuje sada tři motory — jeden velký a dva střední, a také tři senzory: pro vzdálenost, barvu a sílu.
Motory jsou připojeny přímo k hubu a mají senzory otáčení s přesností až 1 stupeň. Tato funkce je určena pro synchronizaci práce motorů, aby se mohly pohybovat současně konstantní rychlostí. Dále je senzor možné použít i pro měření rychlosti a vzdálenosti pohybu modelu.
Barevný senzor rozlišuje až 8 barev a může být použit jako senzor osvětlení. Obsahuje také infračervený senzor, který dokáže například číst odražené světlo.
Dotykový senzor rozpoznává následující situace: tlačítko stisknuto, uvolněno, silný tlak. Senzor při tom určuje sílu tlaku v newtonech nebo v procentech.
IR senzor slouží k určení vzdálenosti od robota k určitému bodu nebo k prevenci kolizí. Je schopen měřit vzdálenost v procentech, centimetrech a palcích.
Možnosti základního kitu lze rozšířit pomocí rozšiřujícího kitu, který se skládá z 603 dílů. Obsahuje: dodatečnou velkou sadu a senzor světla, dvě velká kola, velké kuželové ozubené kolíky, které umožňují vybudovat velké otočné platformy.
Hub
V hubu je vestavěný gyroskop, který dokáže určit jeho polohu v prostoru: orientaci, sklon, náklon, určení horní strany, stav pádu hubu atd. Vestavěná paměť umožňuje načítat a ukládat až 20 programů. Číslo programu je zobrazeno na pikselovém displeji 5x5, na kterém se také zobrazují uživatelské obrázky a stav práce hubu.
Na hubu se také nachází:
- Konektor microUSB pro nabíjení akumulátoru nebo připojení k PC.
- Tlačítko pro synchronizaci Bluetooth, díky kterému je možné navázat bezdrátové spojení s PC pro programování hubu.
- 6 portů (A-F) pro vykonávání příkazů nebo získávání informací ze senzorů.
- Tři tlačítka pro ovládání hubu.
- Vestavěný reproduktor.
Software
Software LEGO Education SPIKE je dostupný pro Windows, Mac OS, Android, iOS a Chromebook, a lze jej stáhnout . Programovací prostředí bylo vytvořeno na základě dětského programovacího jazyka Scratch. Skládá se z řady příkazů, z nichž každý představuje grafický blok určitého tvaru a barvy s parametry, které lze ručně měnit, například rychlost a vzdálenost pohybu, úhel otáčení atd.
Sada jsou příkazy související s různými komponenty řešení (motory, senzory, proměnné, operátory atd.) vyznačeny různými barvami, což usnadňuje rychlé a intuitivní pochopení, jak naprogramovat potřebné.
Aplikace obsahuje mnoho plánů lekcí a také asi 30 různých pokynů pro sestavení modelů.
První kroky
Po spuštění aplikace a výběru jazyka jsou okamžitě nabídnuty tři startovní kroky:
1) Naprogramovat hub tak, aby se na obrazovce zobrazoval smajlík;
2) Seznámit se s fungováním motorů a senzorů;
3) Sestavit model "Blechy" a naprogramovat jej na pohyb.
Seznámení s SPIKE Prime začíná popisem možností připojení (přes microUSB nebo Bluetooth) a práce s pixelovým displejem.
Nejdříve je třeba nastavit posloupnost příkazů, která se provede po spuštění programu, a také vybrat konkrétní pixely, které se budou na obrazovce huba rozsvěcet.
Druhý krok předpokládá sestavení a naprogramování reakce motorů na různé signály ze senzorů. Například můžete naprogramovat motor, aby začal rotovat, když se k senzoru vzdálenosti přiblíží ruka nebo jakýkoli předmět.
K tomu vytváříme posloupnost příkazů: pokud je předmět blíže n centimetrům k senzoru, motor začne pracovat.
Třetí a nejzajímavější krok: sestavit robota-blechu a naprogramovat jej na skoky na povel. Nejdříve je třeba sestavit z dílů a dvou motorů samotného robota.
Poté přistoupíme k programování. Nastavíme následující algoritmus: po zapnutí programu by měla "blecha" dvakrát vyskočit vpřed, takže dva motory by měly udělat dvě úplná otočení současně. Rychlost otáčení nastavíme na 50%, aby robot příliš nevyskočil.
Na výstupu máme malého robota, který při spuštění programu skáče vpřed. Krása!
Robot-blecha se rychle rozběhl vpřed, našel první oběť, ale něco se pokazilo.
Po tomto školení je vše hotovo a můžete se pustit do složitějších projektů: v aplikaci je více než 60 blokových schémat pro různé části soupravy (motory, hub, senzory atd.). Každé blokové schéma lze mírně měnit pomocí parametrů. Také v rámci softwaru je možnost vytváření proměnných a vlastních blokových schémat.
Pro učitele
K soupravě jsou přiloženy pro učitele. Obsahují školní plán, úlohy s hotovými řešeními a úkoly, na které není odpověď a je třeba k nim přistoupit kreativně. To umožňuje rychlé zahájení práce se soupravou a vytváření výukových programů.
Na webu je celkem připraveno 4 kurzy. „Jednotka vynálezců“ — kurz pro technologické vyučování, který upevňuje chápání projektového procesu žáky. Dva kurzy se zaměřují na informatiku. „Startujeme podnikání“ poskytuje základní dovednosti v oblasti programování a algoritmizace, zatímco „Užitečné zařízení“ seznamuje se zásadami fungování internetu věcí. Čtvrtý kurz — „Připraveni na soutěže“ — je určen pro přípravu na soutěže a vyžaduje jak základní, tak i zdrojovou soupravu.
V každém kurzu je od 5 do 8 lekcí, které obsahují hotové metodické řešení, které lze implementovat do vyučovacího procesu pro upevnění STEAM kompetencí.
Porovnáváme s jinými soupravami
LEGO Education SPIKE Prime je součástí robotické řady LEGO Education, která zahrnuje soupravy pro děti různého věku:
- Express „Mladý programátor“ pro předškolní vzdělávání.
- WeDo 2.0 pro základní školu.
- LEGO Education SPIKE Prime pro střední školu.
- LEGO MINDSTORMS Education EV3 pro studenty středních škol a prvních ročníků vysokých škol.
Funkce SPIKE Prime se překrývají s LEGO WeDo 2.0, které od tohoto roku získalo podporu Scratch. Na rozdíl od WeDo 2.0, které umožňuje modelovat fyzické experimenty, je SPIKE Prime více zaměřen na vytváření robotů. Je navržen pro začátek studia robotiky v 5.–7. třídě.
Pomocí tohoto řešení se žáci formou hry naučí principy algoritmizace, rozvinou dovednosti řešení problémů a seznámí se se základy robotiky. Po SPIKE Prime lze přejít na LEGO MINDSTORMS Education EV3, který umožňuje práci s MycroPythonem a je vhodný pro studium složitějších pojmů v oblasti robotiky a programování.
P.S. Při psaní tohoto článku nebyl zraněn žádný robot ani žádný husky.
Zdroj: habr.com
