La robótica es una de las actividades escolares más interesantes e innovadoras. Enseña a desarrollar algoritmos, gamifica el proceso de aprendizaje y presenta a los niños el mundo de la programación. En algunas escuelas, ya desde primer grado se imparten clases de informática, donde los estudiantes aprenden a construir robots y a crear diagramas de flujo. Para que los niños comprendan fácilmente la robótica y la programación, y puedan profundizar en matemática y física en la escuela secundaria, hemos lanzado un nuevo kit educativo LEGO Education SPIKE Prime. En este post, compartiremos más detalles al respecto.
LEGO Education SPIKE Prime está destinado a la enseñanza de niños de 5 a 7 grados en escuelas y clubes de robótica. El kit permite construir algoritmos mediante diagramas de flujo y ver cómo las imágenes en la pantalla se convierten en movimientos y acciones. Para los escolares modernos, la visualización y el efecto WOW son importantes, y SPIKE Prime es un gancho que puede atraer a los niños hacia la programación y las ciencias exactas.
Revisión del kit
El kit viene en una caja de plástico minimalista en amarillo y blanco. Debajo de la tapa hay un cartón con instrucciones para comenzar y un esquema de disposición de las piezas en los compartimentos. El kit está diseñado para que sea fácil empezar a trabajar con él y requiere una preparación mínima por parte del maestro.
Las piezas están organizadas en bolsas numeradas que corresponden a los números de los compartimentos.
El kit básico incluye más de 500 elementos LEGO, incluyendo novedades.
- Varios nuevos marcos que reducen el tiempo de ensamblaje de prototipos y permiten crear modelos grandes.
- Un nuevo ladrillo 2×4 con un orificio para ejes Technic. Permite combinar elementos Technic y LEGO System en un mismo proyecto.
- La base de la placa de Technic ha sido actualizada.
- Nuevas ruedas estrechas que proporcionan precisión en el manejo y aumentan la maniobrabilidad de los modelos.
- Una nueva rueda de pivote en forma de rodillo de soporte.
- Nuevos clips para cables, disponibles en varios colores, que permiten fijar los arneses de manera ordenada.
Además de las piezas en sí, se incluyen tres motores: uno grande y dos medianos, así como tres sensores: de distancia, de color y de fuerza.
Los motores se conectan directamente al hub y tienen sensores de rotación con una precisión de hasta 1 grado. Esta capacidad está diseñada para sincronizar el funcionamiento de los motores, permitiendo que se muevan simultáneamente a una velocidad constante. Además, el sensor también se puede usar para medir la velocidad y la distancia del movimiento del modelo.
El sensor de color distingue hasta 8 colores y puede utilizarse como sensor de iluminación. También incorpora un sensor infrarrojo que puede leer, por ejemplo, la reflexión de la luz.
El sensor de contacto reconoce las siguientes situaciones: botón presionado, liberado, presión fuerte. Al mismo tiempo, el sensor determina la fuerza de presión en newtons o en porcentajes.
El sensor IR se utiliza para determinar la distancia del robot a un punto específico o para evitar colisiones. Puede medir la distancia en porcentajes, centímetros y pulgadas.
Se pueden expandir las funcionalidades del kit básico utilizando un kit de recursos, que consiste en 603 piezas. Incluye: un conjunto grande adicional y un sensor de luz, dos ruedas grandes, engranajes cónicos grandes que permiten construir plataformas giratorias grandes.
Hub
El hub tiene un giroscopio incorporado que puede determinar su posición en el espacio: orientación, inclinación, balanceo, detección de la cara superior, estado de caída del hub, etc. La memoria incorporada permite cargar y almacenar hasta 20 programas. El número del programa se muestra en una pantalla de 5x5 píxeles, donde también se pueden mostrar imágenes personalizadas y el estado de funcionamiento del hub.
También en el hub se encuentran:
- Un conector microUSB para cargar la batería o conectarse a una PC.
- Un botón de sincronización Bluetooth, que permite establecer una conexión inalámbrica con una PC para programar el hub.
- 6 puertos (A-F) para ejecutar comandos o recibir información de los sensores.
- Tres botones de control del hub.
- Un altavoz incorporado.
Software
El software LEGO Education SPIKE está disponible para Windows, Mac OS, Android, iOS y Chromebook, y se puede descargar . El entorno de programación está basado en el lenguaje de programación infantil Scratch. Consiste en un conjunto de comandos, cada uno de los cuales representa un bloque gráfico de forma y color específicos con parámetros que se pueden modificar manualmente, como la velocidad y la distancia de movimiento, el ángulo de rotación, etc.
Los conjuntos de comandos, relacionados con diversos componentes de la solución (motores, sensores, variables, operadores, etc.), están destacados en diferentes colores, lo que permite entender rápidamente de manera intuitiva cómo programar lo que se necesita.
La aplicación incluye una gran cantidad de planes de lecciones, así como alrededor de 30 instrucciones diferentes para la construcción de modelos.
Primeros pasos
Después de iniciar la aplicación y seleccionar un idioma, se ofrecen de inmediato tres pasos iniciales:
1) Programar el hub para que muestre un emoji en la pantalla;
2) Familiarizarse con el funcionamiento de los motores y sensores;
3) Construir el modelo 'Saltamontes' y programarlo para que se mueva.
La introducción a SPIKE Prime comienza con una descripción de las opciones de conexión (a través de microUSB o Bluetooth) y del funcionamiento de la pantalla de píxeles.
Primero, es necesario establecer la secuencia de comandos que se debe ejecutar al iniciar el programa, así como elegir los píxeles específicos que se encenderán en la pantalla del hub.
El segundo paso implica ensamblar y programar la reacción de los motores a diferentes señales de los sensores. Por ejemplo, se puede programar un motor para que comience a girar cuando se acerque la mano o cualquier objeto al sensor de distancia.
Para ello, creamos una secuencia de comandos: si un objeto está a menos de n centímetros del sensor, el motor comienza a funcionar.
El tercer y más interesante paso: construir el robot-saltamontes y programarlo para que salte a la orden. Para esto, primero hay que montar el robot con las piezas y dos motores.
Luego, comenzamos a programar. Para ello, establecemos el siguiente algoritmo: al encender el programa, el 'saltamontes' debe saltar dos veces hacia adelante, por lo que los dos motores deben hacer dos giros completos simultáneamente. Estableceremos la velocidad de giro al 50%, para que el robot no salte demasiado fuerte.
El resultado es un pequeño robot que, al iniciar el programa, salta hacia adelante. ¡Espectacular!
El robot-saltamontes se lanzó rápidamente hacia adelante, encontró su primera víctima, pero algo salió mal.
Después de esto, la formación ha finalizado, y se puede pasar a proyectos más complejos: en la aplicación solo en diagramas de bloques para las diversas partes del kit (motores, hub, sensores, etc.) hay más de 60. Cada diagrama se puede modificar ligeramente mediante parámetros. Además, dentro del software hay la posibilidad de crear variables y diagramas de bloques personalizados.
Para docentes
El kit incluye para docentes. Ellos incluyen planes de estudio, tareas con soluciones listas y actividades sin respuesta, que requieren un enfoque creativo para su resolución. Esto permite comenzar rápidamente a trabajar con el kit y construir programas de enseñanza.
En total, hay 4 cursos disponibles en el sitio. "Equipo de inventores" es un curso para clases de tecnología, que refuerza la comprensión del proceso de actividad del proyecto por parte de los alumnos. Dos cursos están relacionados con la informática. "Iniciamos un negocio" proporciona habilidades básicas de programación y algoritmos, mientras que "Dispositivos útiles" introduce los principios de funcionamiento del Internet de las cosas. El cuarto curso, "Listos para la competencia", está destinado a la preparación de concursos y requiere tanto el kit básico como el kit de recursos.
Cada curso tiene entre 5 y 8 lecciones, que incluyen una solución metodológica lista que se puede implementar en el proceso educativo para reforzar las competencias STEAM.
Comparando con otros kits
LEGO Education SPIKE Prime forma parte de la línea de robótica de LEGO Education, que incluye kits para niños de diferentes edades:
- Express "Joven programador" para la educación preescolar.
- WeDo 2.0 para la escuela primaria.
- LEGO Education SPIKE Prime para la escuela secundaria.
- LEGO MINDSTORMS Education EV3 para estudiantes de grados superiores y primeros años de instituto.
Las funciones de SPIKE Prime se superponen con LEGO WeDo 2.0, que desde este año tiene soporte para Scratch. Pero a diferencia de WeDo 2.0, que permite modelar experimentos físicos, SPIKE Prime es más adecuado para la creación de robots. Está diseñado para comenzar el estudio de la robótica en grados 5 a 7.
Con esta solución, los alumnos podrán aprender los principios de la algoritmización de manera lúdica, desarrollar habilidades para resolver problemas y familiarizarse con los fundamentos de la robótica. Después de SPIKE Prime, se puede pasar a LEGO MINDSTORMS Education EV3, que ofrece la posibilidad de trabajar con MycroPython y es adecuado para estudiar conceptos más complejos de robótica y programación.
P.S. En la redacción de este artículo, ni un solo robot ni un solo husky sufrieron.
Fuente: habr.com
