Robotik er en af de mest interessante og banebrydende skoleaktiviteter. Det lærer at skabe algoritmer, gør læringsprocessen til en leg og introducerer børn til programmering. I nogle skoler begynder man allerede i 1. klasse at beskæftige sig med informatik, samle roboter og lave flowcharts. For at børn nemt kan forstå robotik og programmering og i dybden studere matematik og fysik i folkeskolen, har vi udgivet et nyt undervisningssæt LEGO Education SPIKE Prime. Detaljer om det vil vi dele i dette indlæg.
LEGO Education SPIKE Prime er designet til at undervise børn i 5.-7. klasse i skoler og robotikklubber. Sættet gør det muligt at bygge algoritmer ved hjælp af flowcharts og se, hvordan billederne på skærmen forvandles til bevægelser og handlinger. For moderne skoleelever er visualisering og WOW-effekten vigtig, og SPIKE Prime er en fangst, der kan engagere børn i programmering og naturvidenskab.
Oversigt over sættet
Sættet leveres i en minimalistisk gul-hvid plastkasse. Under låget er der et kort med instruktioner til at komme i gang og en oversigt over placeringen af delene i skufferne. Sættet er designet til at være let at arbejde med, så læreren har brug for minimal ekstra forberedelse.
Delene er pakket i poser med numre, der svarer til numrene på rum i skufferne.
Det grundlæggende sæt indeholder over 500 LEGO-elementer, inklusive nye.
- Flere nye rammer, der reducerer tiden til at samle prototyper og giver mulighed for at skabe store modeller.
- En ny 2×4 klodse med hul til Technic-akser. Den muliggør sammenkobling af Technic- og LEGO-System-elementer i et projekt.
- Det grundlæggende plade er opdateret fra Technic-sortimentet.
- Nye smalle hjul, der sikrer præcis styring og øger modelmanøvredygtigheden.
- Et nyt drejehjul i form af en støttevalser.
- Nye ledningsklips, tilgængelige i flere farver, gør det muligt at fastgøre kablerne pænt.
Foruden selve delene indeholder sættet tre motorer — én stor og to middelstore — samt tre sensorer: afstand, farve og kraft.
Motorerne tilsluttes direkte til huben og har rotationssensorer med en nøjagtighed på op til 1 grad. Denne funktion er designet til at synkronisere motorernes bevægelse, så de kan bevæge sig samtidigt med en konstant hastighed. Derudover kan sensoren også bruges til at måle hastighed og afstand for modellen.
Farvesensoren skelner mellem op til 8 farver og kan bruges som lysføler. Den har også en indbygget infrarød sensor, der kan registrere for eksempel lysrefleksion.
Berøringssensoren genkender følgende situationer: knappen trykkes ned, slipper, kraftigt tryk. Sensoren måler trykkraften i newton eller i procent.
IR-sensoren bruges til at bestemme afstanden fra robotten til et bestemt punkt eller til at forhindre kollisioner. Den kan måle afstand i procent, centimeter og tommer.
Funktionerne i det grundlæggende sæt kan udvides med et ressourcekit, der består af 603 dele. Det inkluderer: et ekstra stort sæt og en lyskilde, to store hjul, store koniske tandhjul, der tillader opbygning af store drejekonstruktioner.
Hub
Huben har en indbygget gyroskop, der kan bestemme dens position i rummet: orientering, hældning, rulle, bestemmelse af den øverste flade, tilstand ved fald af huben osv. Den indbyggede hukommelse gør det muligt at uploade og gemme op til 20 programmer. Programnummeret vises på en 5x5 pixel skærm, hvor brugerdefinerede billeder og status for hubens drift også vises.
Derudover har huben:
- En microUSB-port til opladning af batteriet eller tilslutning til en pc.
- En Bluetooth-synkroniseringsknap, som gør det muligt at etablere trådløs forbindelse til pc'en til programming af huben.
- 6 porte (A-F) til at udføre kommandoer eller modtage information fra sensorer.
- Tre knapper til kontrol af huben.
- En indbygget højttaler.
Software
LEGO Education SPIKE-softwaren er tilgængelig for Windows, Mac OS, Android, iOS og Chromebook; den kan downloades . Programmiljøet er baseret på et børneprogrammeringssprog kaldet Scratch. Det består af et sæt kommandoer, hvor hver repræsenterer en grafisk blok af en bestemt form og farve med parametre, der kan ændres manuelt, som for eksempel hastighed og bevægelsesafstand, rotationsvinkel osv.
I forbindelse med dette er kommando-sæt, der er relateret til forskellige komponenter i løsningen (motorer, sensorer, variable, operatører osv.), fremhævet med forskellige farver, hvilket gør det let at forstå, hvordan man programmerer det ønskede.
I appen er der også mange lektionsplaner og omkring 30 forskellige instruktioner til samling af modeller.
First Steps
Efter opstart af appen og valg af sprog præsenteres tre indledende trin med det samme:
1) Programér hubben, så der vises en smilie på skærmen;
2) Bliv familiariseret med motorernes og sensorernes funktionalitet;
3) Saml modellen 'Loppe' og programmer den til at bevæge sig.
Introduktionen til SPIKE Prime begynder med en beskrivelse af tilslutningsmulighederne (via microUSB eller Bluetooth) og brugen af pixel-skærmen.
Først skal du angive rækkefølgen af kommandoer, der skal udføres, når programmet startes, samt vælge de specifikke pixels, der skal tændes på hub-skærmen.
Det andet trin omfatter samling og programmering af motorernes reaktion på forskellige signaler fra sensorerne. For eksempel kan du programmere motoren til at starte, når din hånd eller et objekt nærmer sig afstandssensoren.
For dette skaber vi en kommando-sekvens: hvis objektet er tættere på n centimeter til sensoren, så starter motoren.
Det tredje og mest interessante trin: samle en loppe-robot og programmere den til at hoppe på kommando. Først skal du samle robotten af dele og to motorer.
Derefter går vi i gang med programmeringen. Her angiver vi følgende algoritme: når programmet starter, skal 'loppen' hoppe to gange fremad, så de to motorer skal lave to komplette drejninger samtidig. Vi indstiller rotationshastigheden til 50%, så robotten ikke hopper for højt.
Udgangen er en lille robot, der hopper fremad, når programmet startes. Smukt!
Loppe-robotten hastede frem, fandt sit første offer, men noget gik galt.
Når dette er gjort, er træningen afsluttet, og man kan begynde på mere komplekse projekter: i applikationen er der over 60 flowcharts til forskellige dele af sættet (motorer, hub, sensorer osv.). Hver flowchart kan dog let justeres ved hjælp af parametre. Inden i softwaren er der også mulighed for at oprette variabler og egne flowcharts.
Til lærere
Sættet indeholder til lærere. Disse inkluderer undervisningsplaner, opgaver med færdige løsninger og opgaver, hvor der ikke er svar, og som kræver en kreativ tilgang til løsningen. Dette gør det muligt hurtigt at komme i gang med sættet og opbygge undervisningsprogrammer.
I alt er der 4 kurser tilgængelige på sitet. "Opfinderteamet" er et kursus til teknologiundervisning, der styrker elevernes forståelse af projektarbejdets proces. To kurser hører under datalogi. "Starter virksomheden" giver grundlæggende færdigheder i programmering og algoritmik, mens "Nyttige enheder" introducerer principperne for internettets ting. Det fjerde kursus, "Klar til konkurrencer", er beregnet til forberedelse til konkurrencer og kræver både et grundlæggende og et ressourcestørrelsesæt.
Hvert kursus indeholder 5 til 8 lektioner, som indeholder en færdig metodisk løsning, der kan implementeres i undervisningsprocessen for at styrke STEAM-kompetencer.
Sammenligning med andre sæt
LEGO Education SPIKE Prime er en del af LEGO Educations robotteknologilinje, som omfatter sæt til børn i forskellige aldre:
- Express "Unge programmører" til førskoleundervisning.
- WeDo 2.0 til indskolingen.
- LEGO Education SPIKE Prime til mellemtrinnet.
- LEGO MINDSTORMS Education EV3 til elever i de øverste klasser og førsteårskurser på universiteter.
Funktionerne i SPIKE Prime overlapper med LEGO WeDo 2.0, som fra i år har fået støtte til Scratch. Men i modsætning til WeDo 2.0, der tillader modellering af fysiske eksperimenter, er SPIKE Prime mere velegnet til at skabe robotter. Det er designet til at introducere robotteknologi til 5.-7. klasse.
Ved hjælp af denne løsning kan skoleelever legende lære principperne for algoritmisk tænkning, udvikle færdigheder i problemløsning og introduceres til grundlæggende robotteknologi. Efter SPIKE Prime kan man overgå til LEGO MINDSTORMS Education EV3, som har mulighed for at arbejde med MycroPython og er velegnet til at lære mere komplekse begreber inden for robotteknologi og programmering.
P.S. Ingen robot eller husky kom til skade under skrivningen af denne artikel.
Kilde: habr.com
