Robootika on üks kõige huvitavamaid ja uuenduslikumaid koolitegevusi. See õpetab algoritmide koostamist, gamifitseerib õppimise protsessi ja tutvustab lastele programmeerimist. Mõnes koolis algavad arvutiteaduse tunnid juba 1. klassist, kus õpitakse robotite ehitamist ja plaanide koostamist. Selleks, et lapsed mõistaksid robotikat ja programmeerimist, saaksid põhikoolis sügavamalt õppida matemaatikat ja füüsikat, oleme välja andnud uue hariduskomplekti LEGO Education SPIKE Prime. Üksikasjad selle kohta tulevad selles postituses.
LEGO Education SPIKE Prime on mõeldud 5.–7. klassi laste õpetamiseks koolides ja robootika ringides. Komplekt võimaldab luua algoritme plaanide abil ja nautida, kuidas ekraanil olevad pildid muutuvad liikumiseks ja tegevuseks. Kaasaegsetele õpilastele on visuaalsus ja WOW-efekt olulised ning SPIKE Prime on köide, mis võib lapsi programmide ja täppiteadustega tegelema tõmmata.
Komplekti ülevaade
Komplekt pakitakse minimalistlikus kollase-valge plastikkarbis. Kaane all on juhendkaart, mis aitab alustada ja näitab, kuidas komponente laadides asetada. Komplekt on projekteeritud nii, et õpetaja saaks sellega mugavalt alustada ning vajaks minimaalset täiendavat ettevalmistust.
Osa on pakendatud numbritega kottidesse, mis vastavad treydes olevate kohtade numbritele.
Basic komplekti kuulub üle 500 LEGO elementi, sealhulgas uusi.
- Mõned uued raamid, mis vähendavad prototüübi kokkupaneku aega ja võimaldavad luua suuremaid mudeleid.
- Uus 2×4 klots, millel on Technic telgede avad. See võimaldab ühendada Technic ja LEGO System komponente ühes projektis.
- Värskendatud Technic toote põhiplatvorm.
- Uued kitsad rattad, mis tagavad täpsust juhtimisel ja suurendavad mudelite manööverdusvõimet.
- Uus pöörlev ratas, millel on tugirulliku kuju.
- Uued juhtmeklambrid, mis on saadaval mitmes värvitoonis, võimaldavad korralikult kinnitada kaablid.
Lisaks komponentidele on komplektis kolm mootori — üks suur ja kaks keskmist, samuti kolm andurit: kauguse, värvi ja jõuandur.
Mootorid on ühendatud otse keskpunktiga ja neil on pöörlemise andurid, mille täpsus on kuni 1 kraad. See võimalus on ette nähtud mootorite töö sünkroniseerimiseks, et nad saaksid liikuda samaaegselt konstantse kiirusena. Lisaks saab andurit kasutada ka mudeli liikumiskiirus ja kauguse mõõtmiseks.
Värvide andur eristab kuni 8 värvi ja seda saab kasutada ka valgustuse andurina. Sellesse on integreeritud ka infrapunaandur, mis suudab lugeda näiteks valguse peegeldust.
Puuteandur tuvastab järgmised olukorrad: nupp on vajutatud, lahti lastud, tugev vajutus. Samal ajal määrab andur rõhu tugevuse nii njuutonites kui ka protsentides.
Infrapunandur on mõeldud robotist teatud punktini kauguse määramiseks või kokkupõrgete vältimiseks. See suudab mõõta kaugust protsentides, sentimeetrites ja tollides.
Baaste komplekti võimalusi saab laiendada ressursskomplekti abil, mis koosneb 603 detailist. See sisaldab: lisasuurt komplekti ja valgusandurit, kahte suurt ratast, suuri koonusjaid hammasrattaid, mis võimaldavad ehitada suuri pööratavaid platvorme.
Hub
Hubis on integreeritud güroskoop, mis suudab määrata oma asukohta ruumis: orientatsiooni, kalde, kallaku, ülemise pinna tuvastamise, hubi kukkumise oleku jne. Sisemine mälu võimaldab laadida ja salvestada kuni 20 programmi. Programmi number kuvatakse 5x5 pikslise ekraanil, kuhu kuvatakse ka kasutaja pildid ja hubi tööstaatus.
Hubil asuvad ka:
- MicroUSB pesa akut laadimiseks või PC-ga ühendamiseks.
- Bluetoothi sünkroniseerimise nupp, millega saab luua juhtmevaba ühenduse PC-ga hubi programmeerimiseks.
- 6 porti (A-F) käskude täitmiseks või andmete saamiseks anduritelt.
- Kolm nuppu hubi juhtimiseks.
- Integreeritud kõlar.
Tarkvara
LEGO Education SPIKE tarkvara on saadaval Windowsile, Mac OS-ile, Androidile, iOS-ile ja Chromebookile, seda saab alla laadida . Arendatud keskkond põhineb laste programmikeele Scratch'il. See koosneb käsukogumist, millest igaühel on konkreetse kujundi ja värviga graafiline plokk, mille parameetreid saab käsitsi muuta, näiteks liikumiskiirus ja kaugus, pööramisse nurk jne.
Samuti on käsukogumid, mis on seotud erinevate lahendi komponentidega (mootorid, andurid, muutujad, operaatorid jne), eristatud erinevate värvidega, mis võimaldab kiiresti ja intuitiivselt mõista, kuidas programmeerida vajalikke funktsioone.
Rakenduses on koondatud ka palju õppetunde ning umbes 30 erinevat mudeli kokkupanemise juhendit.
Esimesed sammud
Pärast rakenduse käivitamist ja keele valimist pakutakse kohe kolme algusstepi:
1) Programmeeri hub nii, et ekraanile kuvatakse naeratusette;
2) Tutvu mootori ja anduri tööga;
3) Kogu „Kimalase“ mudel ja programmeeri see liikumiseks.
SPIKE Prime'iga tutvumine algab ühendamisvõimaluste (läbi microUSB või Bluetoothi) ja pikseliekraani töö kirjeldamisega.
Esiteks tuleb seadistada käsurea järjestus, mis peab täituma programmi käivitamisel, ning valida konkreetsed pikslid, mis peavad huba ekraanil süttima.
Teine samm hõlmab mootorite kokku panemist ja programmeerimist reageerimiseks erinevatele andurite signaalidele. Näiteks saab programmeerida mootori, et see hakkab pöörlema, kui käsi või mõni ese tuvastatakse kauguse anduri lähedal.
Selleks loome käsurea: kui ese asub andurist n sentimeetri kaugusel, siis mootori töö algab.
Kolmas ja kõige huvitavam samm: ehitada hüppav robot ja programmeerida see hüppama käsu peale. Selleks tuleb esmalt ehitada robot osadest ja kahest mootorist.
Siis alustame programmeerimist. Selleks määratleme järgmise algoritmi: kui programm käivitatakse, peab "hüppaja" kaks korda edasi hüppama, seega peavad kaks mootorit pöörlema samal ajal kaks täisringi. Pöörlemiskiirus seadistatakse 50% peale, et robot ei hüppaks liiga kõrgele.
Meile tuli välja väike robot, mis programmi käivitamisel hüppab edasi. Ilu!
Kärbesrobot kiiruselt lendas edasi, leidis esimese ohvri, kuid midagi läks valesti.
Pärast seda on õppimine lõpetatud, saab asuda keerukamate projektide juurde: rakenduses on erinevate komplekti osade (mootorid, hub, sensorid jne) jaoks üle 60 vooskeemi. Samas saab iga vooskeemi parameetrite abil veidi muuta. Samuti on tarkvaras loodud muutujaid ja oma vooskeeme.
Õpetajatele
Komplektiga on kaasas õpetajatele. Nendesse kuuluvad õpikavad, ülesanded valmislahendustega ja ülesanded, millega ei ole vastust ning tuleb loovalt läheneda lahendusele. See võimaldab kiiresti alustada komplekti kasutamist ja koostada koolitusprogramme.
Kokku on saidil valmis 4 kursust. «Looja rühm» on tehnoloogia tundide kursus, mis kinnistab õpilaste arusaamist projektitegevuse protsessist. Kaks kursust on seotud infotehnoloogiaga. «Äri käivitamine» annab põhioskused programmeerimises ja algoritmikas, samas kui «Kasulikud seadmed» tutvustab asjade interneti toimimise põhimõtteid. Neljas kursus — «Võistlusteks valmis» — on mõeldud võistlusteks ettevalmistamiseks ja nõuab nii põhivarustust kui ka lisateavet.
Igas kursuses on 5 kuni 8 tundi, kuhu kuulub valmis metoodiline lahendus, mida saab rakendada õppeprotsessis STEAM-kompetentside kinnistamiseks.
Võrdleme teiste komplektidega
LEGO Education SPIKE Prime kuulub LEGO Educationi robootikaseeria alla, mis sisaldab komplekte erinevates vanuserühmades lastele:
- Ekspress «Noor programmeerija» eelkooliealistele lastele.
- WeDo 2.0 algkooli õpilastele.
- LEGO Education SPIKE Prime keskkooli õpilastele.
- LEGO MINDSTORMS Education EV3 vanemate klasside õpilastele ja ülikoolide esmakursustele.
SPIKE Prime'i funktsioonid kattuvad LEGO WeDo 2.0-ga, millel on alates tänavusest aastast Scratchi tugi. Kuid erinevalt WeDo 2.0-st, mis võimaldab modelleerida füüsilisi eksperimente, sobib SPIKE Prime rohkem robotite loomiseks. Seda on kujundatud neljandiklasside ja seitsmendiklasside jaoks, et alustada robootika õppimist.
Selle lahenduse abil saavad õpilased mängulises vormis omandada algoritmi põhimõtted, arendada probleemide lahendamise oskusi ja tutvuda robootika alustega. Pärast SPIKE Prime'i saab minna 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
