Robo-Beasts, מערכי שיעור וחלקים חדשים: סקירת סט LEGO Education SPIKE Prime

רובוטיקה היא אחת הפעילויות המעניינות והמפריעות ביותר בבית הספר. היא מלמדת איך מחברים אלגוריתמים, משחקת את התהליך החינוכי ומכירה לילדים תכנות. בחלק מבתי ספר, החל מכיתה א', לומדים מדעי המחשב, לומדים להרכיב רובוטים ולעצב תרשימי זרימה. כדי לעזור לילדים להבין בקלות רובוטיקה ותכנות וללמוד מתמטיקה ופיזיקה לעומק בבית הספר התיכון, שחררנו סט חינוכי חדש של LEGO Education SPIKE Prime. נספר לכם יותר על כך בפוסט הזה.

LEGO Education SPIKE Prime מיועד ללמד ילדים בכיתות ה'-ז' בבתי ספר ובמועדוני רובוטיקה. הסט מאפשר לבנות אלגוריתמים באמצעות תרשימי זרימה ולהתפעל מאיך שהתמונות על המסך הופכות לתנועות ופעולות. עבור תלמידי בית ספר מודרניים, הנראות ואפקט ה-WOW חשובים, ו-SPIKE Prime הוא פיתיון שיכול לרתק ילדים עם תכנות ומדעים מדויקים. 

הגדר סקירה כללית

הסט מגיע בקופסת פלסטיק מינימליסטית צהובה ולבן. מתחת למכסה יש קרטון עם הוראות לתחילת העבודה ותרשים של מיקום החלקים במגשים. הערכה נועדה להיות קלה לתחילת העבודה ודורשת הכשרה מינימלית נוספת למורה.

החלקים עצמם ארוזים בשקיות עם מספרים התואמים למספרי התאים במגשים. 

סט הליבה מכיל למעלה מ-500 אלמנטים של LEGO, כולל חדשים.

• מספר מסגרות חדשות המפחיתות את זמן יצירת האב-טיפוס ומאפשרות לבנות דגמים גדולים יותר.
• קוביית 2X4 חדשה עם חור סרן Technic. זה מאפשר לך לשלב אלמנטים של Technic ו-LEGO System בפרויקט אחד.
• לוחית בסיס מעודכנת ממגוון Technic.
• גלגלים צרים חדשים המעניקים שליטה מדויקת ומגבירים את יכולת התמרון של הדגמים.
• גלגל מסתובב חדש בצורת רולר תמיכה.
• תפסי חוט חדשים, זמינים במספר צבעים, מאפשרים לך לאבטח בצורה מסודרת כבלים.

בנוסף לחלקים עצמם, יש בפנים שלושה מנועים - אחד גדול ושניים בינוניים, וכן שלושה חיישנים: מרחק, צבע וחוזק. 

המנועים מחוברים ישירות לרכזת ובעלי חיישני סיבוב ברמת דיוק של מעלה אחת. תכונה זו ניתנת כדי לסנכרן את פעולת המנועים כך שהם יכולים לנוע בו זמנית במהירות קבועה. בנוסף, החיישן יכול לשמש למדידת המהירות והמרחק של תנועת הדגם.

חיישן הצבע מבדיל עד 8 צבעים ויכול לשמש כחיישן אור. יש לו גם חיישן אינפרא אדום מובנה שיכול לקרוא החזרי אור, למשל.

חיישן המגע מזהה את המצבים הבאים: כפתור לחיצה, לחיצה, לחיצה חזקה. במקרה זה, החיישן קובע את כוח הלחץ בניוטון או באחוזים.

חיישן ה-IR משמש לקביעת המרחק מהרובוט לנקודה מסוימת או למניעת התנגשויות. מסוגל למדוד מרחק באחוזים, סנטימטרים ואינצ'ים.

ניתן להרחיב את היכולות של הסט הבסיסי באמצעות ערכת המשאבים, המורכבת מ-603 חלקים. הוא כולל: סט גדול נוסף וחיישן אור, שני גלגלים גדולים, גלגלי שיניים גדולים המאפשרים לבנות פטיפונים גדולים.

רכזת

לרכזת יש ג'ירוסקופ מובנה שיכול לקבוע את מיקומו במרחב: כיוון, הטיה, גלגול, קביעת הקצה מלמעלה, מצב נפילת הרכזת וכו'. הזיכרון המובנה מאפשר לטעון ולאחסן עד 20 תוכניות. מספר התוכנית מוצג על מסך בגודל 5x5 פיקסלים, שבו מוצגות גם תמונות המשתמש ומצב ההפעלה של הרכזת.

ממוקם גם ברכזת:

• מחבר MicroUSB לטעינת הסוללה או חיבור למחשב.
• לחצן סנכרון בלוטות', שבאמצעותו ניתן ליצור חיבור אלחוטי למחשב כדי לתכנת את הרכזת.
• 6 יציאות (AF) לביצוע פקודות או קבלת מידע מחיישנים.
• שלושה לחצני שליטה ברכזת.
• רמקול מובנה.

תוכנה

תוכנת LEGO Education SPIKE זמינה עבור Windows, Mac OS, Android, iOS ו-Chromebook וניתנת להורדה באתר LEGO Education. סביבת התוכנה מבוססת על שפת התכנות של הילדים Scratch. הוא מורכב מסט של פקודות שכל אחת מהן היא בלוק גרפי של צורה וצבע מסוימים עם פרמטרים הניתנים לשינוי ידנית, למשל מהירות וטווח תנועה, זווית סיבוב וכו'. 

במקביל, קבוצות של פקודות הקשורות לרכיבים שונים של הפתרון (מנועים, חיישנים, משתנים, אופרטורים וכו') מודגשות בצבעים שונים, מה שמאפשר לך להבין במהירות אינטואיטיבית כיצד לתכנת את מה שאתה צריך.

האפליקציה עצמה מכילה גם מערכי שיעור רבים, וכן כ-30 הוראות שונות להרכבת דגמים.

צעדים ראשונים

לאחר הפעלת האפליקציה ובחירת שפה, מוצעים מיד שלושה שלבי התחלה:
1) תכנת את הרכזת כך שסמיילי יוצג על המסך;
2) היכרות עם פעולת מנועים וחיישנים;
3) הרכיבו את דגם ה"פרעוש" ותכנתו אותו לזוז.

היכרות עם SPIKE Prime מתחילה בתיאור אפשרויות הקישוריות (באמצעות microUSB או Bluetooth) וכיצד לעבוד עם מסך הפיקסלים.

ראשית עליך להגדיר רצף של פקודות שיש לבצע לאחר הפעלת התוכנית, וגם לבחור פיקסלים ספציפיים שידלקו על מסך הרכזת.

השלב השני כולל הרכבה ותכנות של תגובת המנועים לאותות שונים מהחיישנים. לדוגמה, אתה יכול לתכנת מנוע להתחיל להסתובב כאשר אתה מביא את היד שלך או כל חפץ ליד חיישן המרחק.

לשם כך, אנו יוצרים רצף של פקודות: אם האובייקט קרוב יותר מ-n סנטימטרים לחיישן, המנוע מתחיל לעבוד.

השלב השלישי והמעניין ביותר: להרכיב פרעוש רובוט ולתכנת אותו לקפוץ לפי פקודה. כדי לעשות זאת, תחילה עליך להרכיב את הרובוט עצמו מחלקים ושני מנועים.

ואז אנחנו מתחילים לתכנת. לשם כך, אנו מגדירים את האלגוריתם הבא: כאשר התוכנית מופעלת, ה"פרעוש" חייב לקפוץ קדימה פעמיים, כך ששני המנועים חייבים לבצע שני סיבובים מלאים בו-זמנית. נגדיר את מהירות הסיבוב ל-50% כדי שהרובוט לא יקפוץ יותר מדי.

התוצאה היא רובוט קטן שקופץ קדימה כשהתוכנית מתחילה. יוֹפִי! 

רובוט הפשפשים מיהר קדימה ומצא את הקורבן הראשון שלו, אבל משהו השתבש.

לאחר השלמת הכשרה זו, ניתן להתחיל בפרויקטים מורכבים יותר: באפליקציה יש יותר מ-60 דיאגרמות בלוקים עבור חלקים שונים של הסט (מנועים, רכזת, חיישנים וכו'). יתרה מכך, כל דיאגרמת בלוקים ניתן לשנות מעט באמצעות פרמטרים . כמו כן בתוך התוכנה ישנה אפשרות ליצור משתנים ותרשימי זרימה משלכם.

למורים

כלול עם הסט הם חומרי לימוד עבור מורים. הם כוללים תכניות לימודים, משימות עם פתרונות מוכנים ומשימות שבהן אין מענה וצריך להמציא פתרון יצירתי. זה מאפשר לך להתחיל לעבוד במהירות עם גיוס ולבנות תוכניות הכשרה. 

בסך הכל מוכנים באתר 4 קורסים. "חוליית הממציאים" הוא קורס לשיעורי טכנולוגיה שמחזק את ההבנה של התלמידים לגבי תהליך ביצוע פעילויות הפרויקט. שני קורסים קשורים למדעי המחשב. "הקמת עסק" מספקת מיומנויות תכנות ואלגוריתמיות בסיסיות, ו"התקנים שימושיים" מציגה את עקרונות האינטרנט של הדברים. הקורס הרביעי - "מוכן לתחרויות" - נועד להתכונן לתחרויות ודורש מערך בסיסי ומשאבים כאחד.

כל קורס מכיל בין 5 ל-8 שיעורים, הכולל פתרון מתודולוגי מוכן שניתן ליישם בתהליך החינוכי לגיבוש יכולות STEAM. 

השווה עם סטים אחרים

LEGO Education SPIKE Prime הוא חלק מקו הרובוטיקה של LEGO Education, הכולל ערכות לילדים בגילאים שונים: 

• אקספרס "מתכנת צעיר" לחינוך לגיל הרך.
• WeDo 2.0 לבית הספר היסודי.
• LEGO Education SPIKE Prime לחטיבת הביניים.
• LEGO MINDSTORMS Education EV3 לתלמידי תיכון ושנה א'.

הפונקציונליות של SPIKE Prime חופפת ל-LEGO WeDo 2.0, עם תמיכת Scratch החל מהשנה. אבל בניגוד ל-WeD0 2.0, המאפשר לדמות ניסויים פיזיים, SPIKE Prime מתאים יותר ליצירת רובוטים. הוא נועד להכיר לתלמידים רובוטיקה בכיתות ה'-ז'.
 
בעזרת פתרון זה יוכלו תלמידי בית הספר לשלוט בעקרונות האלגוריתמיזציה, לפתח מיומנויות פתרון בעיות ולהכיר את יסודות הרובוטיקה בצורה משחקית. לאחר SPIKE Prime, תוכלו לעבור ל-LEGO MINDSTORMS Education EV3, בעל יכולות MycroPython ומתאים ללימוד רובוטיקה ותכנות מתקדמים יותר. 

 נ.ב. לא נפגעו רובוטים או האסקי במהלך כתיבת מאמר זה.

מקור: www.habr.com