رباتیک یکی از جالب ترین و موفق ترین فعالیت های مدرسه است. او نحوه ساخت الگوریتم ها را آموزش می دهد، فرآیند یادگیری را بازی می کند، کودکان را با برنامه نویسی آشنا می کند. در برخی از مدارس، از کلاس اول، آنها به علوم کامپیوتر مشغول هستند، آنها یاد می گیرند که روبات ها را جمع آوری کنند و فلوچارت ها را ترسیم کنند. برای اینکه کودکان بتوانند به راحتی رباتیک و برنامه نویسی را درک کنند و بتوانند در دبیرستان ریاضی و فیزیک را عمیقاً مطالعه کنند، مجموعه آموزشی جدید LEGO Education SPIKE Prime را منتشر کرده ایم. جزئیات آن را در این پست به شما خواهیم گفت.
LEGO Education SPIKE Prime برای آموزش کودکان کلاس های 5-7 در مدارس و باشگاه های روباتیک طراحی شده است. این مجموعه به شما امکان می دهد الگوریتم هایی را با استفاده از فلوچارت بسازید و نحوه تبدیل تصاویر روی صفحه به حرکات و اقدامات را تحسین کنید. برای دانش‌آموزان مدرن، دید و جلوه WOW مهم است، و SPIKE Prime فریبنده‌ای است که می‌تواند کودکان را با برنامه‌نویسی و علوم دقیق مجذوب خود کند.
تنظیم نمای کلی
این مجموعه در یک جعبه پلاستیکی مینیمالیستی زرد و سفید عرضه می شود. زیر درب یک جعبه مقوایی با دستورالعمل شروع کار و نمودار قرار دادن قطعات در سینی ها قرار دارد. این مجموعه به گونه ای طراحی شده است که شروع کار با آن آسان باشد و معلم به حداقل آموزش اضافی نیاز دارد.
خود قطعات در کیسه هایی با اعدادی بسته بندی می شوند که با شماره سلول های سینی مطابقت دارد.
مجموعه هسته شامل بیش از 500 عنصر لگو، از جمله موارد جدید است.
- چندین قاب جدید که زمان نمونه سازی را کاهش می دهد و به شما امکان می دهد مدل های بزرگ ایجاد کنید.
- مکعب جدید 2x4 با سوراخ محور Technic. این امکان را به شما می دهد تا عناصر Technic و LEGO System را در یک پروژه ترکیب کنید.
- صفحه پایه به روز شده از محدوده Technic.
- چرخ های باریک جدید که کنترل دقیق و افزایش قدرت مانور مدل ها را فراهم می کند.
- چرخ گردان جدید به شکل غلتک پشتیبانی.
- گیره های سیم جدید، موجود در رنگ های مختلف، به شما امکان می دهد کابل ها را به خوبی ایمن کنید.
علاوه بر خود قطعات، سه موتور در داخل وجود دارد - یک موتور بزرگ و دو موتور متوسط، و همچنین سه سنسور: فاصله، رنگ و نیرو.
موتورها مستقیماً به هاب متصل می شوند و دارای سنسورهای چرخش با دقت 1 درجه هستند. این ویژگی برای همگام سازی عملکرد موتورها ارائه شده است تا بتوانند به طور همزمان با سرعت ثابت حرکت کنند. علاوه بر این، از سنسور می توان برای اندازه گیری سرعت و فاصله مدل نیز استفاده کرد.
سنسور رنگ تا 8 رنگ را متمایز می کند و می تواند به عنوان سنسور نور استفاده شود. همچنین دارای یک سنسور مادون قرمز داخلی است که می تواند به عنوان مثال بازتاب نور را بخواند.
سنسور لمسی موقعیت های زیر را تشخیص می دهد: فشار دادن دکمه، رها شدن، فشار قوی. در این حالت سنسور نیروی فشار را بر حسب نیوتن یا بر حسب درصد تعیین می کند.
سنسور IR برای تعیین فاصله ربات تا یک نقطه خاص یا جلوگیری از برخورد استفاده می شود. قابلیت اندازه گیری فاصله بر حسب درصد، سانتی متر و اینچ.
می توانید با استفاده از مجموعه منابع که از 603 قسمت تشکیل شده است، قابلیت های مجموعه پایه را گسترش دهید. این شامل: یک مجموعه بزرگ اضافی و یک سنسور نور، دو چرخ بزرگ، چرخ دنده های مخروطی بزرگ است که به شما امکان می دهد میزهای گردان بزرگ بسازید.
هاب
هاب دارای یک ژیروسکوپ داخلی است که می تواند موقعیت آن را در فضا تعیین کند: جهت گیری، شیب، غلتش، تشخیص لبه از بالا، حالت سقوط هاب و غیره. حافظه داخلی به شما امکان دانلود و ذخیره حداکثر 20 برنامه را می دهد. شماره برنامه بر روی یک صفحه نمایش 5×5 پیکسل نمایش داده می شود که همچنین تصاویر کاربر و وضعیت هاب را نمایش می دهد.
همچنین در هاب عبارتند از:
- کانکتور MicroUSB برای شارژ باتری یا اتصال کامپیوتر.
- دکمه همگام سازی بلوتوث که به شما امکان می دهد برای برنامه نویسی هاب به صورت بی سیم به رایانه متصل شوید.
- 6 پورت (AF) برای اجرای دستورات یا دریافت اطلاعات از سنسورها.
- سه دکمه کنترل هاب.
- بلندگوی داخلی.
نرم افزار
نرم افزار LEGO Education SPIKE برای Windows، Mac OS، Android، iOS و Chromebook در دسترس است و قابل دانلود است. . محیط نرم افزار بر اساس زبان برنامه نویسی کودکان اسکرچ است. شامل مجموعه ای از دستورات است که هر کدام یک جعبه گرافیکی با شکل و رنگ خاص با پارامترهای قابل تغییر به صورت دستی مانند سرعت و فاصله حرکت، زاویه چرخش و غیره است.
در عین حال، مجموعه ای از دستورات مرتبط با اجزای مختلف راه حل (موتورها، حسگرها، متغیرها، اپراتورها و غیره) با رنگ های مختلف برجسته می شوند که به شما امکان می دهد به سرعت درک کنید که چگونه آنچه را که نیاز دارید برنامه ریزی کنید.
حتی در خود برنامه، تعداد زیادی طرح درس و همچنین حدود 30 دستورالعمل مختلف برای مونتاژ مدل ها جمع آوری شده است.
گام های نخست
پس از راه اندازی برنامه و انتخاب زبان، سه مرحله شروع بلافاصله ارائه می شود:
1) هاب را طوری برنامه ریزی کنید که یک شکلک روی صفحه نمایش داده شود.
2) با عملکرد موتورها و سنسورها آشنا شوید.
3) مدل بلوخ را مونتاژ کرده و برای حرکت برنامه ریزی کنید.
آشنایی با SPIKE Prime با توضیح گزینه های اتصال (از طریق microUSB یا بلوتوث) و کار با صفحه نمایش پیکسل آغاز می شود.
ابتدا باید دنباله ای از دستورات را تنظیم کنید که باید پس از شروع برنامه اجرا شوند و همچنین پیکسل های خاصی را انتخاب کنید که در صفحه هاب روشن می شوند.
مرحله دوم شامل مونتاژ و برنامه ریزی پاسخ موتورها به سیگنال های مختلف از سنسورها است. به عنوان مثال، می‌توانید موتور را طوری برنامه‌ریزی کنید که وقتی دست یا هر جسمی را به سنسور فاصله نزدیک می‌کنید شروع به چرخش کند.
برای انجام این کار، دنباله ای از دستورات را ایجاد می کنیم: اگر جسم نزدیکتر از n سانتی متر به سنسور باشد، موتور شروع به کار می کند.
سومین و جالب ترین مرحله، مونتاژ یک ربات کک و برنامه ریزی آن برای پرش به دستور است. برای این کار ابتدا باید خود ربات را از قطعات و دو موتور مونتاژ کنید.
سپس برنامه نویسی را شروع می کنیم. برای انجام این کار، الگوریتم زیر را تنظیم می کنیم: هنگامی که برنامه روشن می شود، "کک" باید دو بار به جلو بپرد، بنابراین دو موتور باید دو چرخش کامل را همزمان انجام دهند. سرعت چرخش را روی 50% تنظیم کنید تا ربات زیاد نپرد.
در خروجی، یک ربات کوچک داریم که با شروع برنامه به جلو می پرد. زیبایی!
ربات کک به سرعت جلو رفت، اولین قربانی را پیدا کرد، اما مشکلی پیش آمد.
پس از آن، آموزش به پایان رسید، می توانید به پروژه های پیچیده تری بروید: در برنامه، بیش از 60 بلوک دیاگرام برای قسمت های مختلف مجموعه (موتور، هاب، سنسور و غیره) وجود دارد. در عین حال، هر کدام بلوک دیاگرام را می توان با استفاده از پارامترها کمی تغییر داد. همچنین در داخل نرم افزار امکان ایجاد متغیرها و بلوک دیاگرام های خودتان وجود دارد.
برای معلمان
به مجموعه متصل شده است برای معلمان آنها شامل برنامه های درسی، وظایف با راه حل های آماده و کارهایی هستند که پاسخی برای آنها وجود ندارد و باید در حل آنها خلاق باشید. این به شما امکان می دهد تا به سرعت با مجموعه شروع کنید و برنامه های آموزشی بسازید.
در کل 4 دوره در سایت وجود دارد. The Inventor Squad دوره ای برای درس های فناوری است که درک دانش آموزان از روند انجام فعالیت های پروژه را تقویت می کند. دو درس مربوط به علوم کامپیوتر است. "راه اندازی کسب و کار" مهارت های برنامه نویسی و الگوریتمی اولیه را ارائه می دهد و "دستگاه های مفید" اصول اینترنت اشیا را معرفی می کند. دوره چهارم - "آماده برای مسابقات" - برای آمادگی برای مسابقات طراحی شده است و به یک مجموعه اولیه و یک منبع نیاز دارد.
هر دوره شامل 5 تا 8 درس است که شامل یک راه حل روش شناختی آماده است که می تواند در فرآیند آموزشی برای تثبیت شایستگی های STEAM پیاده سازی شود.
با مجموعه های دیگر مقایسه کنید
LEGO Education SPIKE Prime بخشی از خط رباتیک آموزش LEGO است که شامل مجموعه هایی برای کودکان در سنین مختلف است:
- اکسپرس "برنامه نویس جوان" برای آموزش پیش دبستانی.
- WeDo 2.0 برای مدرسه ابتدایی.
- LEGO Education SPIKE Prime برای دبیرستان.
- LEGO MINDSTORMS Education EV3 برای دانش آموزان دبیرستانی و سال اول.
ویژگی‌های SPIKE Prime با LEGO WeDo 2.0 همپوشانی دارند که از امسال از Scratch پشتیبانی می‌کند. اما بر خلاف WeD0 2.0 که به شما امکان شبیه سازی آزمایشات فیزیکی را می دهد، SPIKE Prime برای ایجاد ربات ها مناسب تر است. این برای شروع یادگیری رباتیک در کلاس های 5-7 طراحی شده است.
با کمک این راه حل، دانش آموزان مدرسه به شیوه ای بازیگوش می توانند بر اصول الگوریتم سازی تسلط پیدا کنند، مهارت های حل مسئله را توسعه دهند و با مبانی رباتیک آشنا شوند. بعد از SPIKE Prime می توانید به سراغ LEGO MINDSTORMS Education EV3 بروید که قابلیت کار با MycroPython را دارد و برای یادگیری مفاهیم پیچیده تری از رباتیک و برنامه نویسی مناسب است.
PS هنگام نوشتن این مقاله، به یک ربات و حتی یک هاسکی آسیب نرسید.
منبع: www.habr.com