{"id":52469,"date":"2019-11-09T00:00:00","date_gmt":"2019-11-08T21:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/prohoster.info\/blog\/blog_prohoster\/lego-mindstorms-education-ev3-v-proforientatsii"},"modified":"2020-02-18T14:00:11","modified_gmt":"2020-02-18T11:00:11","slug":"lego-mindstorms-education-ev3-v-proforientatsii","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/prohoster.info\/it\/blog\/news\/lego-mindstorms-education-ev3-v-proforientatsii","title":{"rendered":"LEGO MINDSTORMS Education EV3 nella orientamento professionale","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"

\"LEGO
\nimmagine \u2014 roboconstructor.ru<\/i><\/p>\n

Una famosa parabola racconta che, quando una giovane madre si rivolse a un saggio con il bambino in braccio e chiese da quale et\u00e0 dovesse iniziare a educarlo, il saggio rispose che era gi\u00e0 in ritardo di tanti anni quanti erano quelli del bambino. La situazione \u00e8 abbastanza simile per la scelta della futura vocazione. \u00c8 difficile aspettarsi che un neonato abbia consapevolezza delle proprie inclinazioni e interessi, ma gi\u00e0 alle scuole medie iniziano le varie specializzazioni, ed \u00e8 bene che a quel punto si sappia gi\u00e0 in quale direzione muoversi per il proprio figlio. Ma una cosa la sappiamo quasi per certo: nei prossimi decenni, dal 30 all'80% delle professioni saranno completamente automatizzate.<\/p>\n

Robotica, cibernetica, comprensione degli algoritmi: sono insieme di competenze con cui, probabilmente, gli esseri umani non si troveranno di fronte a prospettive cos\u00ec incerete. Certo, \u00e8 probabile che parallelamente alla sostituzione della forza lavoro con robot si svilupper\u00e0 anche il concetto di reddito di base incondizionato, ma \u00e8 difficile pensare che tu voglia un futuro simile per tuo figlio. <\/p>\n

Ci sono molti modi per introdurre rapidamente un pubblico giovane e interessato alle basi della programmazione e della robotica. Tutti costano poco, sono abbastanza facili da apprendere e offrono una comprensione delle basi degli algoritmi e dei concetti delle apparecchiature cibernetiche gi\u00e0 dopo poche ore. Tuttavia, nelle aule scolastiche si possono facilmente riscontrare anche i difetti di queste piattaforme: una limitata resistenza all'usura (e non nascondiamolo, anche una certa 'resistenza all'imbranataggine') delle schede didattiche, interfacce software non molto amichevoli per bambini di 11-12 anni e un elemento relativamente ridotto di 'gioco'.
\n<\/a><\/noindex>
\nNegli ultimi venti anni, la pi\u00f9 nota azienda produttrice di kit educativi, LEGO Education, ha affrontato tutte queste problematiche. Ci riferiamo, naturalmente, alla piattaforma MINDSTORMS Education EV3. A partire dai modelli RCX Mindstorms prodotti all'inizio degli anni '90, fino all'odierno sistema MINDSTORMS Education EV3, il principio alla base della piattaforma \u00e8 rimasto invariato. Il cuore \u00e8 costituito dal \"mattoncino intelligente\" (\"intelligent brick\"), un microcomputer con schermo e porte di input\/output, a cui si collegano tutti gli altri componenti. Come in qualsiasi sistema di robotica, i dispositivi periferici si dividono in sensori ed attuatori. Grazie ai sensori, il robot \u00e8 in grado di percepire il mondo circostante, mentre gli attuatori gli consentono di reagire secondo il programma predefinito. I componenti della piattaforma si collegano tra loro tramite semplici cavi senza saldature, e le strutture meccaniche sono limitate solo dalla resistenza delle parti in plastica e dalla fantasia dei costruttori. <\/p>\n

Nel post precedente<\/a><\/noindex> abbiamo esaminato le possibilit\u00e0 di tali soluzioni in generale, ora desideriamo soffermarci pi\u00f9 nel dettaglio sulla LEGO MINDSTORMS Education EV3.<\/p>\n

EV3<\/h3>\n

\nLEGO MINDSTORMS Education EV3 \u00e8 compatibile con i pezzi LEGO Technic. Ci\u00f2 significa che la piattaforma pu\u00f2 essere utilizzata per creare le pi\u00f9 varie e persino sorprendenti costruzioni, da semplici \"automobili\" e \"bracci robotici\" a complessi nastri trasportatori o addirittura \"risolutori\" di cubi di Rubik. Praticamente qualsiasi set LEGO Technic pu\u00f2 diventare una fonte di pezzi per progetti, e non ci saranno problemi a sostituire parti di ricambio danneggiate. S\u00ec, non sembrano cos\u00ec robusti come il vecchio costruttore in alluminio sovietico, ma si rivelano persino pi\u00f9 resistenti dei prodotti in metallo. Almeno nella mia collezione, avviata nel 1993, non ho ancora trovato un pezzo rotto. <\/p>\n

\r\n \"Guarda\r\n
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Il kit base educativo MINDSTORMS Education EV3 comprende 541 pezzi LEGO Technic. \u00c8 possibile acquistare anche un set di risorse specializzato come 45560<\/a><\/noindex> (o il pi\u00f9 vecchio 9648, prodotto per NXT), oppure semplicemente un grande costruzioni come 42043<\/a><\/noindex> (2800 pezzi) o 42055<\/a><\/noindex> (quasi 4000 pezzi), e, dopo aver giocato a sufficienza con il modello base, utilizzarlo per esperimenti cibernetici. A confronto con altri set LEGO, qui il costo per pezzo \u00e8 molto vantaggioso \u2013 appena 3-5 rubli ciascuno. <\/p>\n

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\nE se qualcuno ha conservato una vecchia collezione che include decine di migliaia di pezzi, non dovr\u00e0 preoccuparsi delle risorse. <\/p>\n

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\nScreenshot del servizio Brickset (una base interattiva per i proprietari di set Lego, che consente di raccogliere varie statistiche) autore<\/i><\/p>\n

Tuttavia, questo riguarda solo gli elementi \"passivi\" come travi, ruote o perni di collegamento. I sensori e gli attuatori, ovviamente, costano significativamente di pi\u00f9, ma nel set di base ce n'\u00e8 pi\u00f9 che a sufficienza. Mindstorms EV3 viene fornito con tre motori (due maggiori e pi\u00f9 potenti e uno servo motor compatto), un paio di sensori di contatto (una sorta di \"pulsanti smart\"), sensori ad ultrasuoni, giroscopici e di colore (quest'ultimo pu\u00f2 anche funzionare in modalit\u00e0 sensore di luminosit\u00e0). Inoltre, \u00e8 mantenuta la compatibilit\u00e0 con i sensori della generazione precedente di robot Lego Education \u2013 Mindstorms NXT (incluso, ad esempio, il sensore di livello di rumore). <\/p>\n

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\nMa torniamo al \"mattoncino intelligente\", il cuore del sistema. Si tratta davvero di un \"mattoncino\" piuttosto pesante e voluminoso, dotato di uno schermo LCD monocromatico 178x128 (su cui vengono visualizzati non solo i menu ma anche varie immagini personalizzate durante l'uso) con retroilluminazione a colore variabile. I sensori e gli attuatori (fino a quattro dispositivi di ciascun tipo) si collegano ad esso tramite cavi con connettore standard RJ-12, ed \u00e8 presente uno slot per microSDHC e una porta USB. <\/p>\n

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\nQuest'ultima pu\u00f2 essere utilizzata sia per caricare i programmi propri che per aggiornare il firmware. Tuttavia, il microcontrollore non \u00e8 privo di interfacce wireless, e se lo si desidera, si possono caricare programmi tramite Wi-Fi (\u00e8 necessario un modulo esterno) o Bluetooth (\u00e8 integrato). Inoltre, se stiamo assemblando un robot con controllo remoto, \u00e8 possibile pilotarlo utilizzando una connessione wireless con uno smartphone o un tablet. <\/p>\n

All'interno del \"mattoncino intelligente\" vive un processore ARM da 300 MHz, 16 megabyte di memoria permanente (ed ecco a cosa serve la scheda) e 64 megabyte di memoria volatile. Anche se questi numeri possono sembrare modesti, per eseguire anche gli algoritmi pi\u00f9 complessi, che voi o ancora di pi\u00f9 un bambino in fase di apprendimento potete scrivere, la potenza \u00e8 pi\u00f9 che sufficiente. E se confrontato con il processore da 48 MHz della generazione precedente NXT, che ha recentemente compiuto dieci anni, il progresso \u00e8 davvero evidente. Tuttavia, non si pu\u00f2 dire che il NXT abbia rallentato in modo significativo nella risoluzione dei compiti standard.<\/p>\n

In aggiunta, \u00e8 stato aggiunto un quarto porto per i motori, un notevole ampliamento delle funzionalit\u00e0 che giustifica l'upgrade. <\/p>\n

La porta USB ora supporta la modalit\u00e0 host, permettendo di collegare non solo un adattatore Wi-Fi, ma anche di unire pi\u00f9 unit\u00e0 EV3 in un solo robot complesso. Tuttavia, il livello delle sfide diventa completamente \"non infantile\". <\/p>\n

Infine, MINDSTORMS Education EV3 ha ottenuto il supporto per l'alimentazione a batteria. Invece di sei batterie AA, \u00e8 possibile installare la batteria agli ioni di litio da due ampere-ora inclusa nel pacchetto. Certo, nessuno vieta di utilizzare batterie stilo tipo eneloop, ma la necessit\u00e0 di rimuoverle per la ricarica rende l'usabilit\u00e0 inferiore alla media. Inoltre, il prezzo di un paio di kit eneloop con caricabatterie \u00e8 piuttosto comparabile a quello della batteria originale. <\/p>\n

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\nAh gi\u00e0, \u00e8 stato aggiunto un grande e potente altoparlante, che ora pu\u00f2 non solo riprodurre melodie retro dell'era a 8 bit, ma anche suoni pi\u00f9 piacevoli. <\/p>\n

Ora diamo un'occhiata agli attuatori del kit base. Due di essi sono motori potenti, simili a quelli gi\u00e0 utilizzati nel NXT, dispositivi allungati che sviluppano un notevole momento torcentale grazie alla riduzione interna. <\/p>\n

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\nIn caso di blocco del motore, \u00e8 previsto un freno meccanico che inizia a slittare se l'attrito supera quello calcolato, quindi \u00e8 piuttosto difficile bruciare il motore.
\n\u00c8 presente un sensore di angolo di rotazione con una risoluzione di un grado (il motore informa il controller di quanto \u00e8 attualmente ruotato il suo asse) e la possibilit\u00e0 di sincronizzare perfettamente la rotazione di tutti i motori connessi. <\/p>\n

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\nIl terzo, noto come servomotore M (motore di dimensioni medie), produce un momento torcentale tre volte inferiore, ma la sua velocit\u00e0 di rotazione \u00e8 quasi il doppio. <\/p>\n

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\nPer quanto riguarda i sensori, non \u00e8 affatto necessario limitarsi a quelli offerti da LEGO Education (anche se sono pi\u00f9 che sufficienti per qualsiasi progetto educativo); diverse aziende terze producono sensori compatibili e talvolta piuttosto esotici. Il codice sorgente del firmware e le specifiche hardware sono completamente sono aperti<\/a><\/noindex>. <\/p>\n

Software<\/h3>\n

\nAbbiamo parlato molto della base hardware, ma in realt\u00e0 non \u00e8 solo quella a determinare l'efficacia delle lezioni di robotica. \u00c8 la disponibilit\u00e0 di software veramente intuitivo su una variet\u00e0 di piattaforme (Mac, PC, dispositivi mobili) a piani di studio pronti<\/a><\/noindex> far s\u00ec che LEGO MINDSTORMS Education EV3 sia la piattaforma di scelta per l'insegnamento, soprattutto al passaggio dalla scuola elementare a quella media, per bambini di circa dieci anni. <\/p>\n

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\nLa schermata di benvenuto dell'applicazione su iPad
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La visualizzazione degli algoritmi nel software nativo LEGO MINDSTORMS Education EV3 \u00e8 semplicemente eccellente: basta apprendere in pochi minuti i principali tipi di interazione tra i blocchi logici (condizioni di transizione, ciclo, ecc.) e poi aumentare gradualmente la complessit\u00e0 dei programmi. Naturalmente, sono disponibili anche progetti didattici gi\u00e0 pronti per decine di modelli di robot diversi, e se si desidera, nelle comunit\u00e0 online si possono trovare migliaia di programmi interessanti. <\/p>\n

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\nEsempio di programma nell'app per iPad<\/i><\/p>\n

Gli utenti avanzati possono installare LabVIEW o RobotC: il \"cervello\" di LEGO MINDSTORMS Education EV3 \u00e8 totalmente compatibile con questi pacchetti. Sfortunatamente, non sar\u00e0 possibile esportare progetti vecchi per NXT senza una conversione aggiuntiva. <\/p>\n

Da un punto di vista educativo, presenta un interesse molto maggiore la versione software per desktop<\/a><\/noindex>. Essa consente di mantenere diari elettronici per gli studenti, grazie ai quali l'insegnante pu\u00f2 valutare i progressi di un singolo studente dalla propria versione dell'app. Inoltre, \u00e8 possibile utilizzare non solo i materiali didattici incorporati nel software (ce ne sono moltissimi), ma anche creare i propri attraverso l'editor di contenuti integrato.<\/p>\n

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\nVideo didattici su come utilizzare l'editor di contenuti EV3<\/i><\/p>\n

Inoltre, nella versione desktop c'\u00e8 uno strumento di registrazione dei dati con la possibilit\u00e0 di programmare aree del grafico in base a valori soglia. Ci\u00f2 significa che ora l'insegnante pu\u00f2 facilmente dimostrare il funzionamento delle tecnologie moderne nel contesto della smart home, per esempio. <\/p>\n

Il microcomputer EV3 raccoglier\u00e0 dati dai sensori in tempo reale e, a seconda della temperatura, attiver\u00e0 un programma piuttosto che un altro. A temperature elevate si attiva la ventola, a temperature basse il riscaldatore. Gli studenti potranno registrare e analizzare i dati, perfezionando il modello.<\/p>\n

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\nRegistrazione dei dati <\/i><\/p>\n

L'apertura del firmware del \u00abmattoncino intelligente\u00bb ha gi\u00e0 avuto il suo impatto: ci sono alternative che supportano la maggior parte dei linguaggi di programmazione pi\u00f9 diffusi (decine). In sostanza, l'uso dell'EV3 pu\u00f2 essere \u00abagganciato\u00bb a qualsiasi progetto educativo legato alla programmazione, poich\u00e9 poco \u00e8 cos\u00ec soddisfacente come vedere il funzionamento dei propri algoritmi \u00abin hardware\u00bb. <\/p>\n

Molti temono che il prezzo possa essere un ostacolo in questa storia. Infatti, per il Kit Base si dovranno spendere 29 900 rubli, pi\u00f9 altri 2 500 per la ricarica. Tuttavia, in questo importo sono inclusi i componenti e l'elettronica per un lavoro confortevole di due studenti, oltre a un software di base completo con 48 lezioni pronte (che da gennaio 2016 \u00e8 completamente gratuito sia per privati che per organizzazioni). Certamente, attrezzature aggiuntive e set di attivit\u00e0 possono aumentare il costo, ma entro limiti ragionevoli. Ad esempio, un kit per 8 studenti, comprendente set base e risorse LME EV3, caricatori, software e complemento aggiuntivo di attivit\u00e0 \u00abProgetti ingegneristici\u00bb<\/a><\/noindex>, coster\u00e0 174 900. Piuttosto accettabile per l'allestimento, ad esempio, di un club scolastico.<\/p>\n

S\u00ec, \u00e8 decisamente pi\u00f9 costoso rispetto a semplici piattaforme simili ad Arduino. Ma anche le possibilit\u00e0 e il livello di coinvolgimento sono molto pi\u00f9 elevati. Il programma educativo basato su EV3 pu\u00f2 essere tranquillamente pianificato per tutto il ciclo della scuola secondaria e oltre. Inoltre, se utilizzato in modo adeguato, LEGO MINDSTORMS Education EV3 semplicemente \u00absopravviver\u00e0\u00bb a diversi kit semplici grazie alla qualit\u00e0 meccanica, alla facile sostituibilit\u00e0 e alla disponibilit\u00e0 dei componenti (nella mia esperienza, solo un cavo RJ-12 ha necessitato di sostituzione in un NXT di 10 anni). <\/p>\n

Alla fine vediamo un progetto quasi open source, sostenuto da una gigantesca azienda con tutti i bonus del caso: un lungo ciclo di vita, disponibilit\u00e0 di pezzi di ricambio e accessori, guide ufficiali e amatoriali, e una comunit\u00e0 attiva. Mindstorms \u00e8 diventato praticamente uno standard nelle classi educative occidentali di robotica per bambini, ed \u00e8 davvero entusiasmante pensare alla sua ampia diffusione anche in Russia. <\/p>\n

Scelta del percorso<\/h3>\n

\nMa ora arriviamo al punto. A differenza dei kit WeDo 2.0, l'EV3 \u00e8 orientato alle scuole superiori, quindi rivolto a bambini pi\u00f9 grandi per i quali la scelta della futura professione \u00e8 gi\u00e0 un tema serio. <\/p>\n

Utilizzando l'EV3, ogni studente potr\u00e0 sfruttare attivamente le potenzialit\u00e0 che la natura, l'educazione e il processo di apprendimento hanno innestato in lui.<\/p>\n

Un matematico di natura seguir\u00e0 con attenzione la telemetria dei sensori, osservando come viene registrata la distanza percorsa dal robot, l'angolo di deviazione e cos\u00ec via.<\/p>\n

Un futuro informatico, ovviamente, si immerger\u00e0 nella programmazione del robot, analizzando gli algoritmi che ne governano il movimento. E sicuramente creer\u00e0 i propri algoritmi, non previsti dalle istruzioni standard.<\/p>\n

Un bambino appassionato di fisica potr\u00e0 utilizzare il robot per condurre esperimenti pratici, dato che non ci sono problemi con i sensori dei kit, cos\u00ec come nessun problema di fantasia del bambino.<\/p>\n

In sintesi, qualunque siano gli interessi e le materie preferite del bambino a scuola, l'apprendimento con i kit MINDSTORMS EV3 permetter\u00e0 di evidenziarli con maggiore chiarezza e di concentrarsi sul loro sviluppo in futuro.<\/p>\n

Nella vita<\/h3>\n

\nAttualmente, le soluzioni dell'azienda sono gi\u00e0 utilizzate dagli studenti per realizzare progetti interessanti, sia nell'ambito di vari concorsi che per la crescita generale. Di alcuni di essi hanno parlato i media quest'anno.<\/p>\n

Gli studenti di Astrakhan, Ruslan Kazimov e Mikhail Gladyshev, hanno sviluppato presso il parco tecnologico regionale un robot allenatore per la riabilitazione delle articolazioni delle mani.<\/p>\n

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\nfoto \u2014 rg.ru<\/i><\/p>\n

Gli studenti di ottava classe hanno impiegato poco meno di due mesi per lo sviluppo del simulatore. Hanno presentato il loro progetto nella fase regionale del IX Concorso Nazionale di Progetti Scientifico-Innovativi nel Sud Federale, dove hanno ottenuto il secondo posto. In futuro intendono creare un prototipo industriale \u2013 per ora, i programmatori offrono solo un prototipo realizzato con un kit educativo di robotica LEGO MINDSTORMS Education EV3.<\/p>\n

Il dispositivo replica i movimenti eseguiti dal medico: le articolazioni iniziano a funzionare, ripristinando cos\u00ec la mobilit\u00e0 non solo delle stesse, ma anche di gruppi muscolari. Attualmente i dispositivi sono connessi tramite Bluetooth e in futuro potrebbero interagire tramite internet o Wi-Fi.<\/p>\n

Ci sono analoghi di questo dispositivo sul mercato, tuttavia l'apparecchio di Astrachan pu\u00f2 funzionare contemporaneamente con le articolazioni della spalla, del polso e del gomito. Inoltre, \u00e8 portatile e funziona a batteria. \u00c8 anche prevista la possibilit\u00e0 di gestione remota, ovvero il paziente pu\u00f2 allenarsi senza dover uscire di casa.<\/p>\n

Alla World Robotics Olympiad del 2015 (WRO 2015), la squadra russa DRL di San Pietroburgo ha ricevuto un premio speciale per la creativit\u00e0 dalla societ\u00e0 LEGO Education (LEGO EDUCATION CREATIVITY AWARD).<\/p>\n

La squadra russa DRL ha presentato il progetto CaveBot. I ragazzi di San Pietroburgo, sotto la guida dell'allenatore Sergey Filippov, hanno creato un robot esploratore unico per la scoperta di aree inesplorate nelle grotte. Lo sviluppo interessa diverse aree scientifiche, poich\u00e9 il robot unico rende possibile l'esecuzione di compiti di diversa complessit\u00e0.<\/p>\n

La squadra ha costruito un robot arrampicatore, equipaggiato con vari sensori, per scoprire oggetti al fine di successivi studi. I dati raccolti possono essere trasformati in modelli 3D al computer.<\/p>\n

\r\n \"Guarda\r\n
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E il tredicenne Shubham Banerjee ha creato una stampante<\/a><\/noindex> Braille da pezzi LEGO nell'ambito di un progetto scientifico scolastico. In seguito, con il supporto della sua famiglia, \u00e8 stata creata una startup per il lancio dell'invenzione, che ha ricevuto sostegno finanziario dalla societ\u00e0 tecnica Intel.<\/p>\n

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\n(Foto: Marcio Jose Sanchez, AP)<\/i><\/p>\n

L'idea di creare una stampante \u00e8 venuta a Shubham dopo aver esplorato il Braille su Internet. Comprendendo che le stampanti per la stampa a rilievo costano da 2000 dollari e oltre, lo studente ha deciso di realizzare una versione pi\u00f9 economica.<\/p>\n

Poco dopo l'invenzione, i bambini non vedenti e i loro genitori iniziarono a contattare Shubham con un'unica richiesta: realizzare una stampante Braille economica, promettendo di \"acquistarla direttamente dallo scaffale\".<\/p>\n

Come potete vedere, l'uso di MINDSTORMS Education EV3 nel processo educativo consente agli studenti di dare libero sfogo alla loro fantasia, creando continuamente nuovi meccanismi che non solo aiutano a realizzare idee o a condurre esperimenti in modo visivo, ma anche a cominciare a orientarsi sulla propria futura professione.<\/p>\n

Se avete domande sull'uso di queste soluzioni nel processo educativo (o sui prodotti stessi), scrivetele nei commenti.
\n
Fonte: habr.com<\/a><\/p>","protected":false,"gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"html"}]},"excerpt":{"rendered":"

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