Robotex on üks huvitavamaid ja uuenduslikumaid koolitegevusi. See õpetab algoritmide koostamist, mängustab õppeprotsessi ja tutvustab lastele programmeerimist. Mõnedes koolides alustavad juba 1. klassist informaatikaõpingutega, õpivad roboteid kokkupanema ja koostama vooskeeme. Selleks, et lapsed mõistaksid robotexi ja programmeerimist kergelt ning saaksid süvitsi õppida matemaatikat ja füüsikat gümnaasiumis, oleme välja andnud uue õpikogumi LEGO Education SPIKE Prime. Üksikasjad selle kohta on esitatud selles postituses.
LEGO Education SPIKE Prime on mõeldud 5.–7. klassi laste õpetamiseks koolides ja robotexiringides. Komplekt võimaldab koostada algoritme vooskeemide abil ja nautida, kuidas ekraanil kuvatavad pildid muutuvad liikumiseks ja tegevuseks. Kaasaegsetele kooliõpilastele on oluline visuaalsus ja WOW-efekt ning SPIKE Prime on pilgupüüdja, mis võib lapsi programmimise ja täppisteadustega köita.
Komplekti ülevaade
Komplekt on pakendatud minimalistlikku kollasesse ja valgesse plastikkasti. Kaane all on kartong alustamise juhendiga ja detailide paiknemise skeemide loendites. Komplekti on kavandatud nii, et selle kasutamine oleks lihtne ja õpetajale oleks vajalik minimeerida täiendavat ettevalmistust.
Igasugused detailid on pakitud nummeeritud kottides, mis vastavad lahtrite numbritele plaadi sees.
Baasikomplekti kuulub üle 500 LEGO elementi, sealhulgas uusi.
- Mõned uued raamid, mis vähendavad prototüüpide kokkupanemise aega ja võimaldavad luua suuri mudeleid.
- Uus 2×4 plokk Technic telgede avaga. See võimaldab ühendada Technic ja LEGO System elementi ühes projektis.
- Värskendatud Technic materjalide põhitald.
- Uued kitsad rattad, mis tagavad täpsed juhtimisvõimalused ja suurendavad mudelite manööverdusvõimet.
- Uus pöörlev rattate toena.
- Uued juhtmeid kinnitavad klambrid, mis on saadaval mitmes värvitoonis, võimaldavad hoolikalt kinnitada kaablid.
Lisaks detailidele sisaldab komplekt kolme mootorit – ühte suurt ja kahte keskmist, samuti kolme andurit: kauguse, värvi ja jõu andurit.
Mootorid on ühendatud otse hub'i ja neil on pöörlemisandurid, mille täpsus on kuni 1 kraad. See võimaldab ühtlasi mootoreid sünkroonida, et nad saaksid liikuda samal ajal ühtlase kiirusena. Lisaks saab andurit kasutada ka mudeli liikumise kiirus ja kauguse mõõtmiseks.
Värviandur eristab kuni 8 värvi ja seda saab kasutada ka valgusandurina. Selles on samuti sisseehitatud infrapunaandur, mis suudab näiteks lugeda valgust peegeldumist.
Puuteandur tuvastab järgmised olukorrad: nupp on vajutatud, lahti vabastatud, tugev vajutus. Samuti määrab andur vajutusjõu, väljendatuna niutontes või protsentides.
IK-andur teenib eesmärki määrata kaugus roboti ja kindla punkti vahel või takistada kokkupõrkeid. Suudab mõõta kaugust protsentides, sentimeetrites ja tollides.
Baaskomplekti võimalusi saab laiendada ressursskomplektiga, mis koosneb 603 osast. Selle hulka kuuluvad: täiendav suur komplekt ja valgusandur, kaks suurt ratast, suured koonusjat hambad, mis võimaldavad ehitada suuri pööratavaid platvorme.
Hub
Hubi on sisseehitatud giroskoop, mis suudab määrata selle asukoha ruumis: orientatsiooni, kaldenurka, kallakut, ülalt alla vaates oleva pinna määramise, hubi kukkumise oleku jne. Sisseehitatud mälu võimaldab laadida ja salvestada kuni 20 programmi. Programmi number kuvatakse 5x5 pikslilise ekraani peal, kuhu kuvatakse ka kasutaja loodud pilte ja hubi olekut.
Hub'il on ka järgmised:
- MicroUSB pesa akude laadimiseks või PC-ga ühendamiseks.
- Bluetoothi sünkroonimisnupp, millega on võimalik luua traadita ühendus PC-ga hub'i programmeerimiseks.
- 6 sadamat (A-F) käskude täitmiseks või andmete saamiseks anduritelt.
- Kolm hub'i juhtimisnuppu.
- Sisseehitatud kõlar.
Tarkvara
LEGO Education SPIKE tarkvara on saadaval Windowsi, Mac OS, Androidi, iOS-i ja Chromebooki jaoks ning seda saab alla laadida . Programmeerimiskeskkond põhineb laste programmeerimiskeelel Scratch. See koosneb käskudest, millest igaühel on graafiline plokk, millel on kindel kuju ja värv ning mille parameetreid saab käsitsi muuta, näiteks kiirus ja kaugus, pöörlemise nurk jne.
Sellegasi käskude kogum, mis on seotud erinevate lahenduse komponentidega (mootorid, andurid, muutujad, operaatorid jne), on toodud erinevates värvides, mis võimaldab kiiresti ja intuitiivselt mõista, kuidas programmeerida vajalikku.
Rakenduses on koondatud mitmeid õppetunde ning umbes 30 erinevat mudeli kokkupanemise juhendit.
Esimesed sammud
Rakenduse käivitamisel ja keele valimisel pakutakse kohe kolme algusastet:
1) Programmeerida hub, et ekraanile ilmuks naeratus; -
2) Tutvuda mootorite ja andurite tööga; -
3) Kokku panna mudel "Käär" ja programmeerida see liikuma.
SPIKE Prime'iga tutvumine algab ühendamisvõimaluste (kas microUSB või Bluetooth kaudu) ja piksliekraani töö tutvustamisega.
Esmalt tuleb seadistada käskude järjestus, mis peab täituma programmi käivitamise järel, ning valida konkreetsed pikslid, mis süttivad hub'i ekraanil.
Teine samm hõlmab mootorite kokkupanemist ja nende programmeerimist reageerima erinevatele andurite signaalidele. Näiteks saab programmeerida mootori, et see hakkaks pöörlema, kui käsi või mingi ese tuvastatakse kauguse sensoriga.
Selleks loome käskude järjestuse: kui ese on andurile lähemal kui n sentimeetrit, siis mootor hakkab töötama.
Kolmas ja kõige huvitavam samm: kokku panna hüppav robot ja programmeerida see käskluse järgi hüppama. Selleks tuleb esmalt kokku panna robot kahest mootorist ja osadest.
Seejärel alustame programmeerimist. Selleks seadistame järgmise algoritmi: programmi käivitamisel peab "Käär" kaks korda edasi hüppama, seega peavad kaks mootorit tegema kaks täielikku pöörlemist samal ajal. Seadistame pöörlemise kiirus 50% peale, et robot ei hüppaks liiga kõrgele.
Tulemusena saime väikese roboti, mis programmi käivitamisel hüppab edasi. Imeline!
Hüppav robot kiilus kiiresti edasi, leidis esimese sihtmärgi, kuid midagi läks valesti.
Pärast seda on koolitus lõpetatud ja saab asuda keerukamate projektide juurde: rakenduses on vaid plokkskeeme erinevate komplekti osade (mootorid, keskpunkt, andurid jne) jaoks üle 60. Iga plokkskeemi saab ka veidi muuta parameetrite abil. Samuti on tarkvara sees võimalus luua muutujaid ja oma plokkskeeme.
Õpetajatele
Komplekti kuuluvad õpetajatele. Neisse kuuluvad õppekavad, ülesanded koos valmislahendustega ja ülesanded, kus vastust ei ole ning lahendusele tuleb loovalt läheneda. See võimaldab kiiresti alustada tööga komplekti ning koostada õppekavasid.
Kokku on saidil valmis 4 kursust. "Leiutajate rühm" – kursus tehnoloogia tundide jaoks, mis kinnistab õpilaste arusaamist projektitöö protsessist. Kaks kursust puudutavad informaatikat. "Käivitame äri" annab põhiteadmised programmeerimisest ja algoritmide koostamisest, samas kui "Kasulikud seadmed" tutvustab asjade interneti tööpõhimõtteid. Neljas kursus – "Olen võistlusteks valmis" – on mõeldud konkursideks ettevalmistamiseks ning nõuab nii põhikomplekti kui ka ressursikomplekti.
Igas kursuses on 5 kuni 8 tundi, kuhu kuulub valminud metoodiline lahendus, mida saab rakendada õppeprotsessis STEAM-kompetentside kinnistamiseks.
Võrdleme teiste komplektidega
LEGO Education SPIKE Prime kuulub LEGO Educationi robootika seeriasse, kuhu kuuluvad komplektid erinevas vanuses lastele:
- Ekspress "Noor programmeerija" eelkoolie oleks.
- WeDo 2.0 põhikoolile.
- LEGO Education SPIKE Prime gümnaasiumile.
- LEGO MINDSTORMS Education EV3 vanemate klasside õpilastele ja ülikooli esmakursustele.
SPIKE Prime funktsioonid kattuvad LEGO WeDo 2.0-ga, millel on alates sellest aastast Scratchi tugi. Kuid erinevalt WeDo 2.0-st, mis võimaldab modelleerida füüsilisi katseid, sobib SPIKE Prime rohkem robotite loomiseks. See on kavandatud 5–7. klassi robootika alustamiseks.
Selle lahenduse kaudu saavad õpilased mängulisel viisil toime tulla algoritmiseerimise printsiipidega, arendada probleemide lahendamise oskusi ning tutvuda robootika aluste põhimõtetega. Pärast SPIKE Prime'i saab liikuda LEGO MINDSTORMS Education EV3-le, millel on võimalus töötada MycroPythoniga ja mis sobib keerukamate robootika ja programmeerimise mõistete õppimiseks.
P.S. Selle artikli kirjutamise ajal ei kannatanud ükski robot ega ükski husky.
Allikas: habr.com
