Robotik ist eine der interessantesten und bahnbrechendsten Schulaktivitäten. Sie lehrt, wie man Algorithmen erstellt, macht den Lernprozess spielerisch und führt Kinder in die Programmierung ein. In einigen Schulen beschäftigen sie sich ab der 1. Klasse mit Informatik, lernen, Roboter zusammenzubauen und Flussdiagramme zu erstellen. Damit Kinder Robotik und Programmierung leicht verstehen und sich in der Oberschule intensiv mit Mathematik und Physik befassen können, haben wir ein neues LEGO Education SPIKE Prime-Lernset herausgebracht. Die Details dazu verraten wir euch in diesem Beitrag.
LEGO Education SPIKE Prime wurde für den Unterricht von Kindern der Klassen 5 bis 7 in Schulen und Robotikclubs entwickelt. Mit dem Set können Sie mithilfe von Flussdiagrammen Algorithmen erstellen und bewundern, wie Bilder auf dem Bildschirm in Bewegungen und Aktionen umgewandelt werden. Für moderne Schulkinder sind Sichtbarkeit und WOW-Effekt wichtig, und SPIKE Prime ist ein Köder, der Kinder mit Programmieren und exakten Wissenschaften fesseln kann.
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Das Set wird in einer minimalistischen gelb-weißen Kunststoffbox geliefert. Unter dem Deckel befindet sich ein Karton mit einer Anleitung für den Einstieg und einem Diagramm zur Platzierung der Teile in den Tabletts. Das Set ist so konzipiert, dass der Einstieg in die Arbeit einfach ist und der Lehrer nur ein Minimum an zusätzlicher Schulung benötigt.
Die Teile selbst sind in Beuteln verpackt, deren Nummern den Zellennummern in den Schalen entsprechen.
Das Hauptset enthält über 500 LEGO-Elemente, darunter auch neue.
- Mehrere neue Rahmen, die die Prototyping-Zeit verkürzen und die Erstellung großer Modelle ermöglichen.
- Neuer 2x4-Würfel mit Technic-Achsloch. Es ermöglicht Ihnen, Elemente von Technic und LEGO System in einem Projekt zu kombinieren.
- Aktualisierte Grundplatte aus der Technic-Reihe.
- Neue schmale Räder, die eine präzise Steuerung ermöglichen und die Manövrierfähigkeit der Modelle erhöhen.
- Neues Schwenkrad in Form einer Stützrolle.
- Mit neuen Kabelklemmen, die in mehreren Farben erhältlich sind, können Sie Kabel sauber befestigen.
Zusätzlich zu den Teilen selbst befinden sich im Inneren drei Motoren – ein großer und zwei mittlere – sowie drei Sensoren: Entfernungen, Farben und Kräfte.
Die Motoren sind direkt mit der Nabe verbunden und verfügen über Rotationssensoren mit einer Genauigkeit von 1 Grad. Diese Funktion dient dazu, den Betrieb der Motoren zu synchronisieren, sodass sie sich gleichzeitig mit konstanter Geschwindigkeit bewegen können. Darüber hinaus kann der Sensor auch zur Geschwindigkeits- und Distanzmessung des Modells genutzt werden.
Der Farbsensor unterscheidet bis zu 8 Farben und kann als Lichtsensor verwendet werden. Außerdem verfügt es über einen eingebauten Infrarotsensor, der beispielsweise die Lichtreflexion ablesen kann.
Der Berührungssensor erkennt folgende Situationen: Taste gedrückt, losgelassen, starker Druck. Dabei ermittelt der Sensor die Druckkraft in Newton oder in Prozent.
Der IR-Sensor dient dazu, den Abstand des Roboters zu einem bestimmten Punkt zu ermitteln oder Kollisionen zu vermeiden. Kann Entfernungen in Prozent, Zentimetern und Zoll messen.
Mit dem Ressourcenset, das aus 603 Teilen besteht, können Sie die Möglichkeiten des Basissets erweitern. Es beinhaltet: ein zusätzliches großes Set und einen Lichtsensor, zwei große Räder, große Kegelräder, mit denen Sie große Plattenspieler bauen können.
Nabe
Der Hub verfügt über ein eingebautes Gyroskop, das seine Position im Raum bestimmen kann: Ausrichtung, Neigung, Rollen, Kantenerkennung von oben, Fallzustand des Hubs usw. Der integrierte Speicher ermöglicht das Herunterladen und Speichern von bis zu 20 Programmen. Die Programmnummer wird auf einem 5x5 Pixel großen Bildschirm angezeigt, auf dem auch Benutzerbilder und der Status des Hubs angezeigt werden.
Außerdem auf dem Hub:
- MicroUSB-Anschluss zum Laden des Akkus oder zum Anschluss an einen PC.
- Bluetooth-Synchronisierungstaste, mit der Sie zur Hub-Programmierung eine drahtlose Verbindung zu einem PC herstellen können.
- 6 Ports (AF) zum Ausführen von Befehlen oder Empfangen von Informationen von Sensoren.
- Drei Hub-Steuertasten.
- Eingebauter Lautsprecher.
Software
Die LEGO Education SPIKE-Software ist für Windows, Mac OS, Android, iOS und Chromebook verfügbar und kann heruntergeladen werden . Die Softwareumgebung basiert auf der Kinderprogrammiersprache Scratch. Es besteht aus einer Reihe von Befehlen, von denen jeder ein Grafikfeld in einer bestimmten Form und Farbe mit Parametern ist, die manuell geändert werden können, wie z. B. Geschwindigkeit und Bewegungsentfernung, Drehwinkel usw.
Gleichzeitig werden die Befehlssätze, die den verschiedenen Komponenten der Lösung (Motoren, Sensoren, Variablen, Operatoren usw.) zugeordnet sind, in verschiedenen Farben hervorgehoben, sodass Sie schnell und intuitiv verstehen können, wie Sie das programmieren, was Sie benötigen.
Auch in der Anwendung selbst sind zahlreiche Unterrichtspläne sowie etwa 30 verschiedene Anleitungen zum Zusammenbau von Modellen gesammelt.
Erste Schritte
Nach dem Start der Anwendung und der Auswahl einer Sprache stehen Ihnen sofort drei Startschritte zur Verfügung:
1) Programmieren Sie den Hub so, dass ein Smiley auf dem Bildschirm angezeigt wird.
2) Machen Sie sich mit der Funktionsweise von Motoren und Sensoren vertraut;
3) Bauen Sie das Bloch-Modell zusammen und programmieren Sie es für die Bewegung.
Die Bekanntschaft mit SPIKE Prime beginnt mit einer Beschreibung der Anschlussmöglichkeiten (über microUSB oder Bluetooth) und der Arbeit mit dem Pixelbildschirm.
Zuerst müssen Sie eine Befehlsfolge festlegen, die nach dem Start des Programms ausgeführt werden soll, und außerdem bestimmte Pixel auswählen, die auf dem Hub-Bildschirm aufleuchten sollen.
Im zweiten Schritt geht es darum, die Reaktion der Motoren auf verschiedene Signale von Sensoren zusammenzubauen und zu programmieren. Sie können beispielsweise den Motor so programmieren, dass er sich zu drehen beginnt, wenn Sie Ihre Hand oder einen Gegenstand in die Nähe des Abstandssensors bringen.
Dazu erstellen wir eine Befehlsfolge: Befindet sich das Objekt näher als n Zentimeter am Sensor, beginnt der Motor zu arbeiten.
Der dritte und interessanteste Schritt besteht darin, einen Flohroboter zusammenzubauen und ihn so zu programmieren, dass er auf Befehl springt. Dazu müssen Sie zunächst den Roboter selbst aus Teilen und zwei Motoren zusammenbauen.
Dann beginnen wir mit der Programmierung. Dazu stellen wir folgenden Algorithmus ein: Beim Einschalten des Programms muss der „Floh“ zweimal vorwärts springen, also müssen zwei Motoren gleichzeitig zwei volle Umdrehungen machen. Stellen Sie die Rotationsgeschwindigkeit auf 50 % ein, damit der Roboter nicht zu stark springt.
Als Ergebnis erhalten wir einen kleinen Roboter, der beim Start des Programms vorwärts springt. Schönheit!
Der Flohroboter stürmte schnell vorwärts, fand das erste Opfer, aber etwas ging schief.
Nach Abschluss der Schulung können Sie mit komplexeren Projekten fortfahren: In der Anwendung gibt es mehr als 60 Blockdiagramme für verschiedene Teile des Sets (Motoren, Nabe, Sensoren usw.). Gleichzeitig alle Das Blockdiagramm kann über die Parameter leicht verändert werden. Auch innerhalb der Software besteht die Möglichkeit, Variablen und eigene Blockdiagramme zu erstellen.
Für Lehrer
Liegt dem Set bei für Lehrer. Dazu gehören Lehrpläne, Aufgaben mit vorgefertigten Lösungen und Aufgaben, auf die es keine Antwort gibt und bei deren Lösung Sie kreativ sein müssen. Dadurch können Sie schnell mit den Set-and-Build-Trainingsprogrammen beginnen.
Insgesamt gibt es auf der Website 4 Kurse. Der Inventor Squad ist ein Kurs für Technologieunterricht, der das Verständnis der Schüler für den Prozess der Durchführung von Projektaktivitäten stärkt. Zwei Kurse haben einen Bezug zur Informatik. „Launching a Business“ vermittelt grundlegende Programmier- und Algorithmenkenntnisse und „Useful Devices“ führt in die Prinzipien des Internets der Dinge ein. Der vierte Kurs – „Bereit für Wettkämpfe“ – dient der Vorbereitung auf Wettkämpfe und erfordert sowohl ein Basis- als auch ein Ressourcenset.
Jeder Kurs besteht aus 5 bis 8 Lektionen und beinhaltet eine vorgefertigte methodische Lösung, die im Bildungsprozess implementiert werden kann, um STEAM-Kompetenzen zu festigen.
Vergleichen Sie mit anderen Sets
LEGO Education SPIKE Prime ist Teil der LEGO Education Robotik-Reihe, die Sets für Kinder unterschiedlichen Alters umfasst:
- Express „Junger Programmierer“ für die Vorschulerziehung.
- WeDo 2.0 für die Grundschule.
- LEGO Education SPIKE Prime für die High School.
- LEGO MINDSTORMS Education EV3 für Oberstufen- und Erstklässler.
Die Funktionen von SPIKE Prime überschneiden sich mit LEGO WeDo 2.0, das ab diesem Jahr Scratch-Unterstützung bietet. Aber im Gegensatz zu WeD0 2.0, mit dem Sie physikalische Experimente simulieren können, eignet sich SPIKE Prime besser für die Erstellung von Robotern. Es ist für den Einstieg in die Robotik in der 5. bis 7. Klasse konzipiert.
Mit Hilfe dieser Lösung können Schüler auf spielerische Weise die Prinzipien der Algorithmisierung beherrschen, Fähigkeiten zur Problemlösung entwickeln und sich mit den Grundlagen der Robotik vertraut machen. Nach SPIKE Prime können Sie zu LEGO MINDSTORMS Education EV3 übergehen, das mit MycroPython arbeiten kann und sich zum Erlernen komplexerer Konzepte der Robotik und Programmierung eignet.
PS: Beim Schreiben dieses Artikels wurde kein einziger Roboter und kein einziger Husky verletzt.
Source: habr.com