La robotica è una delle attività scolastiche più interessanti e rivoluzionarie. Insegna come creare algoritmi, ludicizza il processo di apprendimento, introduce i bambini alla programmazione. In alcune scuole, dalla prima elementare, si occupano di informatica, imparano ad assemblare robot ea redigere diagrammi di flusso. Affinché i bambini possano comprendere facilmente la robotica e la programmazione e possano studiare a fondo la matematica e la fisica al liceo, abbiamo rilasciato un nuovo set di apprendimento LEGO Education SPIKE Prime. Vi diremo i dettagli a riguardo in questo post.
LEGO Education SPIKE Prime è progettato per insegnare ai bambini delle classi 5-7 nelle scuole e nei circoli di robotica. Il set ti consente di costruire algoritmi utilizzando diagrammi di flusso e ammirare come le immagini sullo schermo si trasformano in movimenti e azioni. Per gli scolari moderni, la visibilità e l'effetto WOW sono importanti e SPIKE Prime è un'esca che può affascinare i bambini con la programmazione e le scienze esatte.
Imposta panoramica
Il set viene fornito in una scatola di plastica gialla e bianca minimalista. Sotto il coperchio c'è una scatola di cartone con le istruzioni per iniziare e uno schema del posizionamento delle parti nei vassoi. Il set è progettato in modo che sia facile iniziare a lavorarci e l'insegnante ha bisogno di un minimo di formazione aggiuntiva.
Le parti stesse sono confezionate in sacchetti con numeri che corrispondono ai numeri di cella nei vassoi.
Il set base include oltre 500 elementi LEGO, inclusi quelli nuovi.
- Diversi nuovi telai che riducono i tempi di prototipazione e consentono di creare modelli di grandi dimensioni.
- Nuovo cubo 2x4 con foro asse Technic. Ti consente di combinare elementi di Technic e LEGO System in un unico progetto.
- Piastra di base aggiornata dalla gamma Technic.
- Nuove ruote strette che forniscono un controllo preciso e aumentano la manovrabilità dei modelli.
- Nuova ruota girevole sotto forma di rullo di supporto.
- I nuovi fermacavi, disponibili in diversi colori, consentono di fissare ordinatamente i cavi.
Oltre alle parti stesse, all'interno sono presenti tre motori: uno grande e due medi, oltre a tre sensori: distanze, colori e forze.
I motori sono collegati direttamente al mozzo e dispongono di sensori di rotazione con una precisione di 1 grado. Questa funzione 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 del modello.
Il sensore di colore distingue fino a 8 colori e può essere utilizzato come sensore di luce. Dispone inoltre di un sensore a infrarossi integrato in grado di leggere, ad esempio, il riflesso della luce.
Il sensore touch riconosce le seguenti situazioni: pulsante premuto, rilasciato, forte pressione. In questo caso, il sensore determina la forza di pressione in newton o in percentuale.
Il sensore IR viene utilizzato per determinare la distanza dal robot a un determinato punto o per evitare collisioni. In grado di misurare la distanza in percentuale, centimetri e pollici.
Puoi espandere le capacità del set di base utilizzando il set di risorse, che consiste di 603 parti. Include: un grande set aggiuntivo e un sensore di luce, due grandi ruote, grandi ingranaggi conici che consentono di costruire grandi giradischi.
centro
L'hub ha un giroscopio integrato che può determinare la sua posizione nello spazio: orientamento, inclinazione, rotazione, rilevamento dei bordi dall'alto, stato di caduta dell'hub, ecc. La memoria integrata consente di scaricare e memorizzare fino a 20 programmi. Il numero del programma viene visualizzato su uno schermo di 5x5 pixel, che mostra anche le immagini dell'utente e lo stato dell'hub.
Anche sull'hub ci sono:
- Connettore microUSB per la ricarica della batteria o il collegamento al PC.
- Pulsante di sincronizzazione Bluetooth che consente di connettersi in modalità wireless a un PC per la programmazione dell'hub.
- 6 porte (AF) per eseguire comandi o ricevere informazioni dai sensori.
- Tre pulsanti di controllo dell'hub.
- Altoparlante incorporato.
Software
Il software LEGO Education SPIKE è disponibile per Windows, Mac OS, Android, iOS e Chromebook e può essere scaricato . L'ambiente software è basato sul linguaggio di programmazione per bambini Scratch. Consiste in un insieme di comandi, ognuno dei quali è un riquadro grafico di una certa forma e colore con parametri modificabili manualmente, come velocità e distanza di movimento, angolo di rotazione, ecc.
Allo stesso tempo, i set di comandi associati ai vari componenti della soluzione (motori, sensori, variabili, operatori, ecc.) sono evidenziati con colori diversi, il che consente di comprendere rapidamente in modo intuitivo come programmare ciò di cui si ha bisogno.
Anche nell'applicazione stessa vengono raccolti molti piani di lezione, oltre a circa 30 diverse istruzioni per l'assemblaggio dei modelli.
Primi passi
Dopo aver avviato l'applicazione e aver scelto una lingua, vengono immediatamente offerti tre passaggi iniziali:
1) Programmare l'hub in modo che venga visualizzato uno smiley sullo schermo;
2) Acquisire familiarità con il funzionamento di motori e sensori;
3) Assemblare il modello Bloch e programmarlo per il movimento.
La conoscenza di SPIKE Prime inizia con una descrizione delle opzioni di connettività (tramite microUSB o Bluetooth) e funziona con lo schermo pixel.
Per prima cosa devi impostare una sequenza di comandi che dovrebbero essere eseguiti dopo l'avvio del programma e selezionare anche pixel specifici che si illumineranno sullo schermo dell'hub.
La seconda fase prevede l'assemblaggio e la programmazione della risposta dei motori ai vari segnali provenienti dai sensori. Ad esempio, puoi programmare un motore in modo che inizi a ruotare quando avvicini la mano o qualsiasi oggetto al sensore di distanza.
Per fare ciò, creiamo una sequenza di comandi: se l'oggetto è più vicino di n centimetri al sensore, allora il motore inizia a funzionare.
Il terzo e più interessante passo: assemblare una pulce robot e programmarla per saltare a comando. Per fare ciò, devi prima assemblare il robot stesso da parti e due motori.
Quindi iniziamo a programmare. Per fare ciò, impostiamo il seguente algoritmo: quando il programma è acceso, la "pulce" deve saltare in avanti due volte, quindi due motori devono fare due rotazioni complete contemporaneamente. Imposta la velocità di rotazione al 50% in modo che il robot non salti troppo.
All'uscita, abbiamo un piccolo robot che salta in avanti all'avvio del programma. Bellezza!
Il robot delle pulci si precipitò rapidamente in avanti, trovò la prima vittima, ma qualcosa andò storto.
Al termine della formazione, è possibile procedere a progetti più complessi: nell'applicazione sono presenti più di 60 diagrammi a blocchi per varie parti del set (motori, hub, sensori, ecc.). lo schema a blocchi può essere leggermente modificato utilizzando i parametri . Inoltre all'interno del software c'è la possibilità di creare variabili e propri diagrammi a blocchi.
Per gli insegnanti
In allegato al set per insegnanti. Includono curricula, compiti con soluzioni già pronte e compiti in cui non c'è risposta e devi essere creativo nel risolverli. Ciò consente di iniziare rapidamente con il set e creare programmi di allenamento.
Ci sono 4 corsi in totale sul sito. The Inventor Squad è un corso per lezioni di tecnologia che rafforza la comprensione da parte degli studenti del processo di conduzione delle attività del progetto. Due corsi sono legati all'informatica. "Launching a Business" fornisce competenze di programmazione e algoritmica di base e "Useful Devices" introduce i principi dell'Internet of Things. Il quarto corso - "Pronto per le competizioni" - è progettato per prepararsi alle competizioni e richiede sia un set di base che di risorse.
Ogni corso contiene da 5 a 8 lezioni, che include una soluzione metodologica già pronta che può essere implementata nel processo educativo per consolidare le competenze STEAM.
Confronta con altri set
LEGO Education SPIKE Prime fa parte della linea di robotica LEGO Education, che comprende set per bambini di diverse età:
- Express "Giovane programmatore" per l'istruzione prescolare.
- WeDo 2.0 per la scuola elementare.
- LEGO Education SPIKE Prime per il liceo.
- LEGO MINDSTORMS Education EV3 per studenti delle scuole superiori e del primo anno.
Le funzionalità di SPIKE Prime si sovrappongono a LEGO WeDo 2.0, che ha il supporto per Scratch a partire da quest'anno. Ma a differenza di WeD0 2.0, che consente di simulare esperimenti fisici, SPIKE Prime è più adatto alla creazione di robot. È progettato per iniziare ad apprendere la robotica nelle classi 5-7.
Con l'aiuto di questa soluzione, gli scolari in modo giocoso saranno in grado di padroneggiare i principi dell'algoritmo, sviluppare capacità di risoluzione dei problemi e familiarizzare con le basi della robotica. Dopo SPIKE Prime, puoi passare a LEGO MINDSTORMS Education EV3, che ha la capacità di lavorare con MycroPython ed è adatto per apprendere concetti più complessi di robotica e programmazione.
PS Durante la stesura di questo articolo, non è stato danneggiato un singolo robot e nemmeno un singolo husky.
Fonte: habr.com