La robotica è una delle attività scolastiche più affascinanti e innovative. Insegna a creare algoritmi, gamifica il processo di apprendimento e introduce i bambini alla programmazione. In alcune scuole, già dalla prima classe si studia informatica, si assemblano robot e si creano diagrammi di flusso. Per facilitare la comprensione della robotica e della programmazione, consentendo di approfondire matematica e fisica nella scuola secondaria, abbiamo lanciato un nuovo kit educativo LEGO Education SPIKE Prime. In questo post, vi racconteremo ulteriori dettagli al riguardo.
LEGO Education SPIKE Prime è progettato per insegnare agli studenti delle classi 5-7 nelle scuole e nei club di robotica. Il kit permette di costruire algoritmi tramite diagrammi di flusso e di osservare come le immagini sullo schermo si trasformano in movimenti e azioni. Per gli studenti moderni è importante la visibilità e l'effetto WOW, e SPIKE Prime è una calamita che può appassionare i bambini alla programmazione e alle scienze esatte.
Panoramica del kit
Il set viene fornito in una scatola di plastica minimalista gialla e bianca. Sotto il coperchio si trova un foglio con le istruzioni per l'avvio e la disposizione dei pezzi nei vassoi. Il set è progettato per facilitare l'inizio del lavoro, richiedendo al docente il minimo sforzo di preparazione.
I singoli pezzi sono confezionati in sacchetti numerati che corrispondono ai numeri delle celle nei vassoi.
Il set di base include oltre 500 elementi LEGO, comprese le novità.
- Alcuni nuovi telai che riducono i tempi di assemblaggio dei prototipi e consentono di creare modelli di grandi dimensioni.
- Un nuovo mattoncino 2×4 con un foro per gli assi Technic. Permette di combinare elementi Technic e LEGO System in un unico progetto.
- Piastra base aggiornata dall'assortimento Technic.
- Nuove ruote strette che garantiscono precisione nella manovra e migliorano l'agilità dei modelli.
- Una nuova ruota girevole a forma di rullo di supporto.
- Nuove clip per cavi, disponibili in diversi colori, che consentono di fissare ordinatamente i cablaggi.
Oltre ai pezzi, all'interno ci sono tre motori — uno grande e due medi, oltre a tre sensori: di distanza, colore e forza.
I motori si collegano direttamente all'hub e dispongono di sensori di rotazione con una precisione di 1 grado. Questa funzionalità è prevista per sincronizzare il funzionamento dei motori, in modo che possano muoversi simultaneamente a velocità costante. Inoltre, il sensore può essere utilizzato anche per misurare la velocità e la distanza di movimento del modello.
Il sensore di colore distingue fino a 8 colori e può essere utilizzato come sensore di luminosità. Include anche un sensore a infrarossi in grado di rilevare, ad esempio, la riflessione della luce.
Il sensore di contatto riconosce le seguenti situazioni: pulsante premuto, rilasciato, pressione forte. In questo caso, il sensore determina la forza di pressione in newton o in percentuale.
Il sensore IR serve a determinare la distanza tra il robot e un punto specifico o a prevenire collisioni. È in grado di misurare la distanza in percentuale, centimetri e pollici.
È possibile ampliare le funzionalità del set base utilizzando un set di risorse composto da 603 pezzi. Questo include: un grande set aggiuntivo e un sensore di luce, due grandi ruote, grandi ingranaggi conici che permettono di costruire piattaforme girevoli di grandi dimensioni.
Hub
Nel hub è integrato un giroscopio che può determinare la sua posizione nello spazio: orientamento, inclinazione, rollio, determinazione del lato superiore, stato di caduta del hub, ecc. La memoria integrata consente di caricare e memorizzare fino a 20 programmi. Il numero del programma è visualizzato su uno schermo pixelato 5x5, dove vengono anche visualizzate immagini personalizzate e lo stato di funzionamento del hub.
Inoltre, sul hub sono presenti:
- una porta microUSB per caricare la batteria o collegarsi al PC.
- un pulsante di sincronizzazione Bluetooth, tramite il quale è possibile stabilire una connessione wireless con il PC per la programmazione del hub.
- 6 porte (A-F) per l'esecuzione di comandi o la ricezione di informazioni dai sensori.
- Tre pulsanti per il controllo del hub.
- un altoparlante integrato.
Software
Il software LEGO Education SPIKE è disponibile per Windows, Mac OS, Android, iOS e Chromebook, ed è possibile scaricarlo . L'ambiente di programmazione è stato creato sulla base del linguaggio di programmazione per bambini Scratch. È composto da un insieme di comandi, ognuno dei quali rappresenta un blocco grafico di forma e colore specifici con parametri che possono essere modificati manualmente, come la velocità e la distanza di movimento, l'angolo di rotazione, ecc.
Inoltre, i set di comandi relativi ai diversi componenti della soluzione (motori, sensori, variabili, operatori, ecc.) sono evidenziati in diversi colori, il che consente di comprendere rapidamente e intuitivamente come programmare ciò che serve.
All'interno dell'applicazione sono raccolti numerosi piani di lezione, oltre a circa 30 diverse istruzioni per l'assemblaggio di modelli.
Primi passi
Dopo aver avviato l'app e scelto la lingua, vengono subito presentati tre passaggi iniziali:
1) Programmare l'hub affinché visualizzi un'emoji sullo schermo;
2) Familiarizzare con il funzionamento dei motori e dei sensori;
3) Assemblare il modello 'Pulce' e programmarlo per muoversi.
L'introduzione a SPIKE Prime inizia con la descrizione delle possibilità di connessione (tramite microUSB o Bluetooth) e il funzionamento con il display a pixel.
Inizialmente, è necessario impostare una sequenza di comandi che devono essere eseguiti dopo l'avvio del programma, e scegliere quali pixel specifici si accenderanno sullo schermo del hub.
Il secondo passo prevede l'assemblaggio e la programmazione della reazione dei motori a diversi segnali dai sensori. Ad esempio, si può programmare il motore in modo che inizi a girare quando si avvicina una mano o un qualsiasi oggetto al sensore di distanza.
A tal fine, creiamo una sequenza di comandi: se un oggetto si trova a meno di n centimetri dal sensore, allora il motore inizia a funzionare.
Il terzo e più interessante passo: costruire un robot-flea e programmarlo per saltare su comando. Per questo, è prima necessario assemblare il robot con i suoi pezzi e i due motori.
Poi procediamo con la programmazione. A tal proposito, impostiamo il seguente algoritmo: all'accensione del programma, la "flea" deve saltare due volte in avanti, quindi i due motori devono effettuare due rotazioni complete contemporaneamente. Imposteremo la velocità di rotazione al 50%, affinché il robot non salti troppo forte.
Alla fine abbiamo un piccolo robot che salta in avanti quando il programma viene avviato. Che bellezza!
Il robot-acaro si è lanciato in avanti, ha trovato la prima vittima, ma qualcosa è andato storto.
Dopo di ciò, l'addestramento è completato e si possono affrontare progetti più complessi: nell'app ci sono oltre 60 diagrammi di flusso per diverse parti del kit (motori, hub, sensori, ecc.). Ogni diagramma può anche essere leggermente modificato tramite parametri. Inoltre, nel software è possibile creare variabili e propri diagrammi di flusso.
Per gli insegnanti
Il kit include per gli insegnanti. Questi comprendono piani di studio, esercizi con soluzioni pronte e compiti senza risposta che richiedono un approccio creativo alla soluzione. Questo permette di iniziare rapidamente a lavorare con il kit e di costruire programmi di insegnamento.
In totale, sul sito sono disponibili 4 corsi. "Squadra degli Inventori" è un corso per le lezioni di tecnologia che consolida la comprensione da parte degli studenti del processo di attività progettuale. Due corsi riguardano l'informatica. "Avviamo un business" fornisce competenze di base in programmazione e algoritmi, mentre "Dispositivi Utili" introduce ai principi del funzionamento di Internet delle Cose. Il quarto corso, "Pronti per le Competizioni", è destinato alla preparazione ai concorsi e richiede sia un set di competenze di base che risorse.
Ogni corso contiene da 5 a 8 lezioni, includendo una soluzione metodologica completa che può essere integrata nel processo educativo per consolidare le competenze STEAM.
Confrontiamo con altri set
LEGO Education SPIKE Prime fa parte della linea robotica LEGO Education, che include set per bambini di diverse età:
- Espresso "Giovane Programmatore" per l'istruzione prescolare.
- WeDo 2.0 per la scuola primaria.
- LEGO Education SPIKE Prime per la scuola secondaria.
- LEGO MINDSTORMS Education EV3 per studenti delle scuole superiori e dei primi anni di università.
Le funzionalità di SPIKE Prime si sovrappongono a quelle di LEGO WeDo 2.0, che da quest'anno ha aggiunto il supporto per Scratch. Tuttavia, a differenza di WeDo 2.0, che consente la modellazione di esperimenti fisici, SPIKE Prime è più adatto per la creazione di robot. È progettato per avvicinare gli studenti alla robotica nelle classi 5-7.
Con questa soluzione, gli studenti potranno apprendere in modo ludico i principi di algoritmizzazione, sviluppare abilità nella risoluzione di problemi e familiarizzare con i fondamenti della robotica. Dopo SPIKE Prime, si può passare a LEGO MINDSTORMS Education EV3, che offre la possibilità di lavorare con MycroPython e si adatta allo studio di concetti più complessi legati alla robotica e alla programmazione.
P.S. Durante la scrittura di questo articolo, nessun robot e nessun husky sono stati danneggiati.
Fonte: habr.com
