ロボット獣、授業計画、および新しい詳細: LEGO Education SPIKE Prime セットの概要

ロボット工学は、最も興味深く画期的な学校活動の 1 つです。 彼女はアルゴリズムの作り方を教え、学習プロセスをゲーム化し、子供たちにプログラミングを紹介します。 一部の学校では、XNUMX 年生からコンピューターサイエンスに取り組み、ロボットの組み立てやフローチャートの作成を学びます。 子どもたちがロボット工学やプログラミングを簡単に理解し、高校で数学や物理を深く学ぶことができるように、新しいレゴ エデュケーション SPIKE プライム学習セットを発売しました。 その詳細については、この投稿でお知らせします。

レゴ エデュケーション SPIKE プライムは、学校やロボット工学サークルで 5 年生から 7 年生の子供たちを教えるために設計されています。 このセットでは、フローチャートを使用してアルゴリズムを構築し、画面上の画像がどのように動きやアクションに変化するかを鑑賞することができます。 現代の学童にとって、視認性と驚きの効果は重要であり、SPIKE Prime はプログラミングと精密科学で子供たちを魅了できるルアーです。 

セット概要

セットはミニマルな黄色と白のプラスチックの箱に入っています。 蓋の下には段ボール箱があり、開始手順とトレイ内の部品の配置図が記載されています。 このセットは、簡単に作業を開始できるように設計されており、教師は最小限の追加トレーニングを必要とします。

部品自体は、トレイ内のセル番号に対応する番号が付いた袋に梱包されています。 

基本セットには、新しいものを含む 500 以上のレゴ エレメントが含まれています。

• プロトタイピング時間を短縮し、大規模なモデルを作成できるようにするいくつかの新しいフレーム。
• Technic アクスルホール付きの新しい 2x4 キューブ。 これにより、Technic と LEGO System の要素を XNUMX つのプロジェクトに組み合わせることができます。
• Technic シリーズのベース プレートを更新しました。
• 正確な制御を提供し、モデルの操作性を向上させる新しい幅の狭いホイール。
• サポートローラーの形をした新しいスイベルホイール。
• 複数のカラーが用意された新しいワイヤー クリップにより、ケーブルをきれいに固定できます。

部品自体に加えて、内部には XNUMX つのモーター (大型モーター XNUMX つと中型モーター XNUMX つ) と、距離、色、力の XNUMX つのセンサーがあります。 

モーターはハブに直接接続されており、精度 1 度の回転センサーが付いています。 この機能は、モーターの動作を同期させて、モーターが同時に一定の速度で移動できるようにするために提供されます。 さらに、センサーを使用してモデルの速度と距離を測定することもできます。

カラーセンサーは最大8色を識別し、光センサーとして使用できます。 また、光の反射などを読み取る赤外線センサーも内蔵されています。

タッチセンサーは、ボタンが押された、離された、強い圧力がかかった、という状況を認識します。 この場合、センサーは圧力をニュートンまたはパーセントで決定します。

IR センサーは、ロボットから特定の点までの距離を測定したり、衝突を回避したりするために使用されます。 パーセント、センチメートル、インチで距離を測定できます。

603 個のパーツで構成されるリソース セットを使用して、基本セットの機能を拡張できます。 これには、追加の大きなセットと光センサー、XNUMX つの大きなホイール、大きなターンテーブルを構築できる大きなかさ歯車が含まれます。

ハブ

ハブにはジャイロスコープが内蔵されており、方向、傾き、回転、上からのエッジ検出、ハブの落下状態など、空間内の位置を決定できます。内蔵メモリにより、最大 20 個のプログラムをダウンロードして保存できます。 プログラム番号は 5x5 ピクセルの画面に表示され、ユーザー画像やハブのステータスも表示されます。

ハブには次のものも含まれます。

• バッテリー充電または PC 接続用の MicroUSB コネクター。
• Bluetooth 同期ボタンを使用すると、ハブ プログラミングのために PC にワイヤレスで接続できます。
• コマンドの実行またはセンサーからの情報受信用の 6 ポート (AF)。
• XNUMX つのハブ コントロール ボタン。
• 内蔵スピーカー。

ソフトウェア

LEGO Education SPIKE ソフトウェアは、Windows、Mac OS、Android、iOS、Chromebook で利用でき、ダウンロードできます。 レゴエデュケーションのウェブサイトで。 ソフトウェア環境は、子供向けプログラミング言語 Scratch に基づいています。 これは一連のコマンドで構成されており、各コマンドは特定の形状と色のグラフィック ボックスであり、移動速度や移動距離、回転角度などのパラメータを手動で変更できます。 

同時に、ソリューションのさまざまなコンポーネント (モーター、センサー、変数、演算子など) に関連付けられた一連のコマンドが異なる色で強調表示されるため、必要なものをプログラムする方法を直感的にすぐに理解できます。

アプリケーション自体にも、モデルを組み立てるための約 30 種類の説明書だけでなく、多くのレッスンプランが収録されています。

最初のステップ

アプリケーションを起動して言語を選択すると、すぐに XNUMX つの開始ステップが表示されます。
1) 画面にスマイリーが表示されるようにハブをプログラムします。
2) モーターとセンサーの操作に慣れる。
3) Bloch モデルを組み立て、動作するようにプログラムします。

SPIKE Prime については、接続オプション (microUSB または Bluetooth 経由) とピクセル スクリーンの操作の説明から始まります。

まず、プログラムの開始後に実行する一連のコマンドを設定し、ハブ画面上で点灯する特定のピクセルを選択する必要があります。

XNUMX 番目のステップでは、センサーからのさまざまな信号に対するモーターの応答を組み立ててプログラミングします。 たとえば、距離センサーに手や物体を近づけるとモーターが回転し始めるようにプログラムできます。

これを行うには、一連のコマンドを作成します。物体がセンサーに n センチメートルよりも近づくと、モーターが動作し始めます。

XNUMX 番目の最も興味深いステップは、ノミ ロボットを組み立て、コマンドに応じてジャンプするようにプログラムすることです。 これを行うには、まず部品と XNUMX つのモーターからロボット自体を組み立てる必要があります。

それからプログラミングを始めます。 これを行うには、次のアルゴリズムを設定します。プログラムがオンになると、「ノミ」は前方に 50 回ジャンプする必要があるため、XNUMX つのモーターが同時に XNUMX 回転する必要があります。 ロボットが飛びすぎないように回転速度を XNUMX% に設定します。

出力では、プログラムの開始時に前方にジャンプする小さなロボットが得られました。 美しさ！ 

ノミロボットは素早く前進し、最初の犠牲者を発見しましたが、何か問題が発生しました。

その後、トレーニングが終了し、より複雑なプロジェクトに進むことができます: アプリケーションには、セットのさまざまな部分 (モーター、ハブ、センサーなど) の 60 以上のブロック図があります。ブロック図はパラメータを使用してわずかに変更できます。 また、ソフトウェア内で変数や独自のブロック図を作成することもできます。

教師向け

セットに付属 教材 教師向け。 これらには、カリキュラム、既製の解決策を使用したタスク、答えがなく創造的に解決する必要があるタスクが含まれます。 これにより、セットをすぐに開始してトレーニング プログラムを構築できます。 

当サイトでは全部で4つのコースをご用意しております。 Inventor Squad は、プロジェクト活動を実施するプロセスについての学生の理解を強化するテクノロジー レッスンのコースです。 コンピューターサイエンスに関連するコースは XNUMX つあります。 「ビジネスの立ち上げ」では基本的なプログラミングとアルゴリズムのスキルを提供し、「便利なデバイス」ではモノのインターネットの原理を紹介します。 XNUMX 番目のコース「競技会の準備」は、競技会の準備を目的として設計されており、基本セットとリソース セットの両方が必要です。

各コースには 5 ～ 8 つのレッスンが含まれており、STEAM 能力を強化するために教育プロセスに導入できる既製の方法論的ソリューションが含まれています。 

他のセットと比較する

LEGO Education SPIKE Prime は、さまざまな年齢の子供向けのセットが含まれる LEGO Education ロボット製品ラインの一部です。 

• 幼児教育向けの「若手プログラマー」を表現します。
• 小学校向けWeDo2.0。
• 高校向けレゴ エデュケーション SPIKE プライム。
• 高校生および 3 年生向けのレゴ マインドストーム教育 EVXNUMX。

SPIKE Prime の機能は、今年から Scratch のサポートが開始される LEGO WeDo 2.0 と重複します。 ただし、物理実験をシミュレートできる WeD0 2.0 とは異なり、SPIKE Prime はロボットの作成により適しています。 5 年生から 7 年生でロボット工学の学習を開始できるように設計されています。
 
このソリューションの助けを借りて、小学生は遊び心のある方法でアルゴリズム化の原理を習得し、問題解決スキルを開発し、ロボット工学の基本を知ることができます。 SPIKE Prime の後は、LEGO MINDSTORMS Education EV3 に進むことができます。これは、MycroPython と連携する機能があり、ロボット工学やプログラミングのより複雑な概念を学習するのに適しています。 

 PS この記事を書いている時点では、ロボットもハスキー犬も一頭も被害を受けていません。

出所： habr.com