La robotique est l'une des activités scolaires les plus captivantes et innovantes. Elle enseigne la création d'algorithmes, gamifie le processus d'apprentissage et initie les enfants à la programmation. Dans certaines écoles, dès la première classe, les élèves apprennent l'informatique, à assembler des robots et à créer des diagrammes de flux. Pour que les enfants puissent facilement comprendre la robotique et la programmation et approfondir leurs connaissances en mathématiques et en physique au collège, nous avons lancé un nouveau kit éducatif LEGO Education SPIKE Prime. Nous vous fournirons plus de détails à ce sujet dans ce post.
LEGO Education SPIKE Prime est conçu pour l'enseignement des élèves de la 5e à la 7e classe dans les écoles et les clubs de robotique. Ce kit permet de construire des algorithmes à l'aide de diagrammes de flux et de voir comment les images à l'écran se transforment en mouvements et en actions. Pour les élèves modernes, la visualisation et l'effet WOW sont essentiels, et SPIKE Prime est un attrait qui peut captiver les enfants pour la programmation et les sciences précises.
Aperçu du kit
Le kit est livré dans un coffret en plastique jaune et blanc minimaliste. Sous le couvercle se trouve un carton avec les instructions de démarrage et un schéma montrant l'emplacement des pièces dans les compartiments. Le kit est conçu de manière à permettre un démarrage facile, nécessitant peu de préparation supplémentaire pour les enseignants.
Les pièces elles-mêmes sont emballées dans des sachets numérotés, correspondant aux numéros des compartiments.
Le kit de base comprend plus de 500 éléments LEGO, y compris des nouveautés.
- Plusieurs nouveaux cadres qui réduisent le temps d'assemblage des prototypes et permettent la création de grands modèles.
- Un nouveau bloc 2×4 avec un trou pour les axes Technic, permettant d'intégrer des éléments Technic et LEGO System dans un même projet.
- La plaque de base de la gamme Technic a été mise à jour.
- De nouvelles roues étroites qui offrent une précision de contrôle et améliorent la maniabilité des modèles.
- Une nouvelle roue pivotante en tant que rouleau support.
- De nouveaux serre-câbles disponibles en plusieurs couleurs, permettant de fixer soigneusement les faisceaux.
En plus des pièces, l'intérieur contient trois moteurs - un grand et deux moyens, ainsi que trois capteurs : de distance, de couleur et de force.
Les moteurs se connectent directement au hub et possèdent des capteurs de rotation précis à 1 degré près. Cette fonctionnalité est pensée pour synchroniser le fonctionnement des moteurs, afin qu'ils puissent se déplacer simultanément à une vitesse constante. De plus, le capteur peut également être utilisé pour mesurer la vitesse et la distance de déplacement du modèle.
Le capteur de couleur distingue jusqu'à 8 couleurs et peut être utilisé comme capteur de luminosité. Il intègre également un capteur infrarouge capable de lire, par exemple, la réflexion de la lumière.
Le capteur de contact reconnaît les situations suivantes : bouton pressé, relâché, pression forte. Il mesure également la force de pression en newtons ou en pourcentage.
Le capteur IR sert à déterminer la distance entre le robot et un point spécifique ou à éviter les collisions. Il peut mesurer la distance en pourcentage, centimètres et pouces.
Les possibilités du kit de base peuvent être étendues avec un kit de ressources composé de 603 pièces. Il comprend : un grand kit supplémentaire et un capteur de lumière, deux grandes roues, des pignons coniques de grande taille qui permettent de construire de grandes plateformes rotatives.
Hub
Le hub intègre un gyroscope capable de déterminer sa position dans l'espace : orientation, inclinaison, roulis, identification de la face supérieure, état de chute du hub, etc. La mémoire intégrée permet de charger et de stocker jusqu'à 20 programmes. Le numéro du programme est affiché sur un écran pixelisé 5x5, où des images personnalisées et l'état de fonctionnement du hub sont également affichés.
On trouve également sur le hub :
- Un port microUSB pour charger la batterie ou se connecter à un PC.
- Un bouton de synchronisation Bluetooth, permettant d'établir une connexion sans fil avec un PC pour programmer le hub.
- 6 ports (A-F) pour exécuter des commandes ou recevoir des informations des capteurs.
- Trois boutons de contrôle du hub.
- Un haut-parleur intégré.
Logiciel
Le logiciel LEGO Education SPIKE est disponible pour Windows, Mac OS, Android, iOS et Chromebook, et peut être téléchargé . L'environnement de programmation est basé sur le langage de programmation pour enfants Scratch. Il se compose d'un ensemble de commandes, chacune représentée par un bloc graphique de forme et de couleur spécifiques, avec des paramètres que l'on peut modifier manuellement, tels que la vitesse et la distance de déplacement, l'angle de rotation, etc.
Les ensembles de commandes liés aux différents composants de la solution (moteurs, capteurs, variables, opérateurs, etc.) sont présentés dans différentes couleurs, ce qui permet de comprendre rapidement et intuitivement comment programmer ce qui est nécessaire.
L'application regroupe également de nombreux plans de leçons et environ 30 instructions différentes pour assembler des modèles.
Premiers pas
Après le lancement de l'application et le choix de la langue, trois étapes de démarrage sont immédiatement proposées :
1) Programmer le hub pour afficher un smiley à l'écran;
2) Découvrir le fonctionnement des moteurs et des capteurs;
3) Assembler le modèle « Puce » et le programmer pour qu'il se déplace.
L'introduction à SPIKE Prime commence par une description des possibilités de connexion (via microUSB ou Bluetooth) et du fonctionnement de l'écran à pixels.
Il est d'abord nécessaire de définir la séquence de commandes qui doit être exécutée après le lancement du programme, ainsi que de choisir les pixels spécifiques qui s'allumeront sur l'écran du hub.
La deuxième étape prévoit l'assemblage et la programmation de la réaction des moteurs aux différents signaux des capteurs. Par exemple, on peut programmer un moteur pour qu'il commence à tourner lorsqu'une main ou un objet est approché du capteur de distance.
Pour cela, nous créons une séquence de commandes : si un objet se trouve à moins de n centimètres du capteur, alors le moteur commence à fonctionner.
La troisième étape, et la plus intéressante : assembler le robot puce et le programmer pour qu'il saute sur commande. Pour cela, il faut d'abord assembler le robot à partir des pièces et de deux moteurs.
Ensuite, nous passons à la programmation. Nous définissons l'algorithme suivant : lorsque le programme est activé, la « puce » doit sauter deux fois en avant, donc les deux moteurs doivent effectuer deux rotations complètes simultanément. Nous réglons la vitesse de rotation à 50 % pour que le robot ne saute pas trop fort.
Nous avons obtenu un petit robot qui, au lancement du programme, saute en avant. Magnifique !
Le robot puce s'est précipité en avant, a trouvé sa première victime, mais quelque chose a mal tourné.
Après cela, la formation est terminée, et il est possible de passer à des projets plus complexes : l'application comprend plus de 60 diagrammes pour différentes parties du kit (moteurs, hub, capteurs, etc.). De plus, chaque diagramme peut être légèrement modifié à l'aide des paramètres. Il est également possible de créer des variables et des diagrammes personnalisés à l'intérieur du logiciel.
Pour les enseignants
Le kit comprend pour les enseignants. Celles-ci incluent des plans de cours, des problèmes avec des solutions prêtes à l'emploi et des tâches nécessitant une approche créative pour la résolution. Cela permet de commencer rapidement à travailler avec le kit et de construire des programmes d'enseignement.
Au total, le site propose 4 cours. « L'escouade des inventeurs » est un cours pour les leçons de technologie, conçu pour consolider la compréhension des élèves sur le processus de réalisation de projets. Deux cours sont axés sur l'informatique. « Lancer une entreprise » enseigne les compétences de base en programmation et en algorithmique, tandis que « Dispositifs utiles » introduit les principes du fonctionnement de l'Internet des objets. Le quatrième cours, « Prêts pour la compétition », est destiné à la préparation aux concours et nécessite à la fois un kit de base et un kit de ressources.
Chaque cours comprend de 5 à 8 leçons, qui incluent une solution pédagogique prête à l'emploi pouvant être intégrée dans le processus d'enseignement pour renforcer les compétences STEAM.
Comparons avec d'autres kits
LEGO Education SPIKE Prime fait partie de la gamme robotique de LEGO Education, qui comprend des kits pour enfants de différents âges :
- Express « Jeune programmeur » pour l'éducation préscolaire.
- WeDo 2.0 pour l'école primaire.
- LEGO Education SPIKE Prime pour le collège.
- LEGO MINDSTORMS Education EV3 pour les élèves des lycées et les premières années d'université.
Les fonctions de SPIKE Prime se chevauchent avec celles de LEGO WeDo 2.0, qui a introduit cette année le support de Scratch. Cependant, contrairement à WeDo 2.0, qui permet de modéliser des expériences physiques, SPIKE Prime est plus adapté à la création de robots. Il est conçu pour initier l'étude de la robotique en classes de 5 à 7.
Avec cette solution, les élèves pourront apprendre les principes de l'algorithmique de manière ludique, développer leurs compétences en résolution de problèmes et se familiariser avec les bases de la robotique. Après SPIKE Prime, il est possible de passer à LEGO MINDSTORMS Education EV3, qui offre la possibilité de travailler avec MycroPython et qui convient pour l'étude de concepts plus avancés en robotique et en programmation.
P.S. Aucun robot ni aucun husky n'a été blessé lors de la rédaction de cet article.
Source : habr.com
