A robotika az egyik legérdekesebb és legújabb iskolai tantárgy. Segít algoritmusok kidolgozásában, gamifikálja a tanulási folyamatot, és megismerteti a gyerekeket a programozással. Néhány iskolában már az 1. osztálytól informatikát tanulnak, robotokat építenek és áramlásdiagramokat készítenek. Annak érdekében, hogy a gyerekek könnyen megértsék a robotikát és a programozást, és alaposabb matematikai és fizikai ismeretekkel rendelkezzenek a középiskolában, megjelentettük az új LEGO Education SPIKE Prime oktatási készletet. A részleteket ebben a bejegyzésben ismertetjük.
A LEGO Education SPIKE Prime készült a 5–7. osztályos gyerekek oktatására iskolákban és robotikai körökben. A készlet lehetővé teszi, hogy algoritmusokat építsenek áramlásdiagramok segítségével, és csodálják, ahogyan a képek a képernyőn mozdulatokká és cselekvésekké válnak. A modern diákok számára fontos a szemléletesség és a WOW-effektus, és a SPIKE Prime olyan csalogató lehetőség, amely felkeltheti a gyerekek érdeklődését a programozás és a pontos tudományok iránt.
A készlet áttekintése
A készlet minimalista sárga-fehér műanyag dobozban érkezik. A fedél alatt egy karton található, amely az indítási útmutatót és a részletek elhelyezkedését mutatja be a rekeszekben. A készlet úgy van megtervezve, hogy könnyen lehessen kezdeni a munkát, és a pedagógusoknak minimális előkészületre van szükségük.
A részek számozott zacskókba vannak csomagolva, amelyek megfelelnek a rekeszek számainak.
Az alapcsomag több mint 500 LEGO elemet tartalmaz, beleértve az újakat is.
- Több új keret, amelyek csökkentik a prototípusok összeszerelési idejét és lehetővé teszik a nagyobb modellek létrehozását.
- Új 2×4 blokk Technic tengelyfurattal. Ez lehetővé teszi a Technic és LEGO System elemek egyesítését egy projekten belül.
- Frissített alaplap a Technic választékból.
- Új, keskeny kerekek, amelyek biztosítják a pontos irányítást és növelik a modellek manőverezhetőségét.
- Új, támaszként szolgáló görgő alakú forgókerék.
- Új kábelkötők, több színben elérhetők, amelyek lehetővé teszik a kábelek rendezett rögzítését.
A részek mellett három motor is található belül — egy nagy és két közepes, valamint három érzékelő: távolság-, szín- és erőérzékelő.
A motorok közvetlenül a hubhoz csatlakoznak, és 1 fokos pontosságú forgásérzékelőkkel rendelkeznek. E funkció lehetővé teszi a motorok szinkronizálását, hogy azok egyenletes sebességgel mozogjanak egyszerre. Ezen kívül az érzékelő sebesség és a modell mozgásának távolságának mérésére is használható.
A színérzékelő legfeljebb 8 színt különböztet meg, és fényerő érzékelőként is használható. Emellett egy infravörös érzékelő is beépítésre került, amely például a fény visszaverődését tudja olvasni.
A tapintásérzékelő az alábbi helyzeteket ismeri fel: gomb lenyomva, felengedve, erős nyomás. Az érzékelő a nyomás erejét newtonban vagy százalékban határozza meg.
Az infravörös (IK) érzékelő a robot és egy adott pont közötti távolság meghatározására vagy ütközések megelőzésére szolgál. Képes méréseket végezni százalékban, centiméterben és hüvelykben.
A alapkészlet funkcióit egy 603 darabból álló kiegészítő készlettel lehet bővíteni. Ez tartalmaz: egy plusz nagy készletet és fényérzékelőt, két nagy kereket, nagy kúp alakú fogaskerekeket, amelyek lehetővé teszik nagy forgóplatformok építését.
Hub
A hubban beépített giroszkóp található, amely képes meghatározni a térbeli helyzetét: tájolását, dőlését, dőlésszögét, a tetején lévő sík meghatározását, a hub zuhanásának állapotát stb. A beépített memória lehetővé teszi akár 20 program betöltését és tárolását. A program számát a 5x5-ös pixelképernyőn jelenítik meg, ahol a felhasználói képek és a hub működési állapota is látható.
A hubon az alábbiak találhatók:
- microUSB port az akkumulátor töltésére vagy PC-vel való összekapcsoláshoz.
- Bluetooth szinkronizáló gomb, amellyel vezeték nélküli kapcsolatot lehet létesíteni a PC-vel a hub programozásához.
- 6 port (A-F) a parancsok végrehajtására vagy az érzékelőkkel való információcserére.
- Három vezérlőgomb a hub számára.
- Beépített hangszóró.
Szoftver
A LEGO Education SPIKE szoftver Windows, Mac OS, Android, iOS és Chromebook rendszerekre elérhető, letölthető . A programozási környezet a Scratch gyermekprogramozási nyelvén alapul. Egy parancssorból áll, ahol minden egy parancs grafikus blokkját képvisel, amelynek formája és színe van, valamint kézi módosításra alkalmas paraméterei, mint például a sebesség és a mozgási távolság, forgás szöge stb.
A parancsok, amelyek különböző összetevők (motorok, érzékelők, változók, operátorok stb.) megoldással kapcsolatosak, különböző színekkel vannak kiemelve, ami lehetővé teszi, hogy gyorsan és intuitívan megértsük, hogyan programozhatjuk, amire szükség van.
Az alkalmazásban rengeteg óraterv található, valamint körülbelül 30 különböző modellösszeszerelési útmutató.
Első lépések
Az alkalmazás elindítása után és a nyelv kiválasztása után azonnal három kezdeti lépést kínál.
1) Programozni a központot, hogy a képernyőn mosolygós arc jelenjen meg;
2) Megismerni a motorok és érzékelők működését;
3) Összeszerelni a "Béka" modellt és programozni a mozgását.
A SPIKE Prime felfedezése a csatlakoztatási lehetőségek (microUSB-n vagy Bluetooth-on keresztül) és a pixelkijelző működésének ismertetésével kezdődik.
Először meg kell határozni azokat a parancsok sorozatát, amelyeket a program indítása után ki kell végrehajtani, és választani kell a központ kijelzőjén világítani fogó konkrét pixelek közül.
A második lépés a motorok reakciójának összeszerelése és programozása különböző érzékelőjelekre. Például a motort úgy lehet programozni, hogy elinduljon, amikor a kezet vagy bármilyen tárgyat az távolságérzékelőhöz közelítjük.
Ehhez létrehozunk egy parancs sorozatot: ha egy tárgy n centiméterrel közelebb van az érzékelőhöz, akkor a motor beindul.
A harmadik és legizgalmasabb lépés: összeszerelni a béka robottot és programozni, hogy ugrani tudjon parancsra. Ehhez először ki kell szerelni a robotot a részekből és két motorból.
Ezután hozzákezdünk a programozáshoz. A következő algoritmust kell megadnunk: a "béka" program indításakor kétszer ugrania kell előre, ezért a két motornak egyszerre kell kétszer teljesen elfordulnia. A forgási sebességet 50%-ra állítjuk be, hogy a robot ne ugorjon túl erősen.
Az eredmény egy kicsi robot lett, amely a program indulásakor előre ugrál. Szépség!
A béka robot lendületesen előreugrott, megtalálta az első áldozatát, de valami nem működött megfelelően.
Ezután a képzés befejeződik, és áttérhetünk a bonyolultabb projektekre: az alkalmazásban több mint 60 blokkvázlat található a készlet különböző részeihez (motorok, hub, érzékelők stb.). Minden blokkvázlat kissé módosítható paraméterek segítségével. Az alkalmazáson belül lehetőség van változók és saját blokkvázlatok létrehozására is.
Tanárok számára
A készlethez tartozik a tanárok számára. Ezek tartalmazzák az oktatási terveket, feladatokat megoldásokkal és olyan feladatokat, amelyeknél kreatívan kell megközelíteni a megoldást. Ez lehetővé teszi, hogy gyorsan elkezdjük a munkát a készlettel és felépítsük az oktatási programokat.
Összesen 4 tanfolyam érhető el a weboldalon. Az „Ötletgazdák csapata” – technológiai órákra szóló tanfolyam, amely megerősíti a diákok projekttevékenységgel kapcsolatos ismereteit. Két tanfolyam informatikai témájú. A „Vállalkozás indítása” alapvető programozási és algoritmuskezelési készségeket ad, míg a „Hasznos eszközök” betekintést nyújt az IoT működésének alapjaiba. A negyedik tanfolyam – „Készen a versenyre” – a versenyekre való felkészülést szolgálja, és szükséges hozzá alap- és erőforrás-készlet is.
Mindegyik tanfolyamban 5-8 óra található, melyek tartalmazzák a kész módszertani megoldásokat, amelyek integrálhatók az oktatási folyamatba a STEAM-képességek megerősítése érdekében.
Összehasonlítva más készletekkel
A LEGO Education SPIKE Prime a LEGO Education robotikai termékcsaládjába tartozik, amely különböző korosztályok számára készült készleteket tartalmaz:
- Az Express „Fiatal programozó” a korai oktatás számára.
- WeDo 2.0 az alsó tagozatosok részére.
- LEGO Education SPIKE Prime a középiskolások számára.
- LEGO MINDSTORMS Education EV3 a felsőbb évfolyamosok és az intézmények első éves hallgatói számára.
A SPIKE Prime funkciói átfedik a LEGO WeDo 2.0-ét, amely idén támogatást kapott a Scratch programhoz. Azonban a WeDo 2.0-hoz képest, amely lehetővé teszi a fizikai kísérletek modellezését, a SPIKE Prime inkább robotok készítésére szolgál. 5-7. osztályban való robotika tanulmányok kezdésére lett tervezve.
Ezzel a megoldással a diákok játékos formában sajátíthatják el az algoritmizálás alapelveit, fejleszthetik problémamegoldó készségeiket, és megismerkedhetnek a robotika alapjaival. A SPIKE Prime után a LEGO MINDSTORMS Education EV3-re lehet áttérni, amely lehetővé teszi a MycroPython használatát és alkalmas bonyolultabb robotikai és programozási fogalmak tanulmányozására.
P.S. A cikk megírása során egyetlen robot és egyetlen husky sem sérült meg.
Forrás: habr.com
