Robotica is een van de meest interessante en baanbrekende schoolactiviteiten. Ze leert hoe je algoritmen maakt, gamificeert het leerproces, laat kinderen kennismaken met programmeren. Op sommige scholen, vanaf de 1e klas, houden ze zich bezig met informatica, leren ze robots in elkaar te zetten en stroomschema's op te stellen. Zodat kinderen robotica en programmeren gemakkelijk kunnen begrijpen en wiskunde en natuurkunde grondig kunnen studeren op de middelbare school, hebben we een nieuwe LEGO Education SPIKE Prime leerset uitgebracht. We vertellen je er in dit bericht de details over.
LEGO Education SPIKE Prime is ontworpen om kinderen in groep 5-7 les te geven op scholen en in roboticaclubs. Met de set kun je algoritmen bouwen met behulp van stroomschema's en bewonderen hoe afbeeldingen op het scherm veranderen in bewegingen en acties. Voor moderne schoolkinderen zijn zichtbaarheid en WOW-effect belangrijk, en SPIKE Prime is een kunstaas dat kinderen kan boeien met programmeren en exacte wetenschappen.
Overzicht instellen
De set wordt geleverd in een minimalistische gele en witte plastic doos. Onder het deksel bevindt zich een kartonnen doos met instructies om aan de slag te gaan en een diagram van de plaatsing van onderdelen in de trays. De set is zo ontworpen dat er gemakkelijk mee aan de slag kan worden gegaan en de docent een minimum aan aanvullende training nodig heeft.
De onderdelen zelf zijn verpakt in zakjes met nummers die corresponderen met de celnummers in de bakjes.
De basisset bevat meer dan 500 LEGO-elementen, waaronder nieuwe.
- Verschillende nieuwe frames die de prototypetijd verkorten en waarmee u grote modellen kunt maken.
- Nieuwe 2x4 kubus met Technic asgat. Hiermee kun je elementen van Technic en LEGO System combineren in één project.
- Bijgewerkte basisplaat uit het Technic-assortiment.
- Nieuwe smalle wielen die nauwkeurige controle bieden en de wendbaarheid van de modellen vergroten.
- Nieuw zwenkwiel in de vorm van een steunrol.
- Met nieuwe draadklemmen, verkrijgbaar in meerdere kleuren, kun je kabels netjes vastzetten.
Naast de onderdelen zelf zitten er drie motoren in - een grote en twee middelgrote, evenals drie sensoren: afstanden, kleuren en krachten.
De motoren zijn direct op de naaf aangesloten en hebben rotatiesensoren met een nauwkeurigheid van 1 graad. Deze functie is bedoeld om de werking van de motoren te synchroniseren, zodat ze gelijktijdig met een constante snelheid kunnen bewegen. Daarnaast kan de sensor ook gebruikt worden om de snelheid en afstand van het model te meten.
De kleurensensor onderscheidt tot 8 kleuren en kan gebruikt worden als lichtsensor. Ook heeft hij een ingebouwde infraroodsensor die bijvoorbeeld de weerkaatsing van licht kan lezen.
De aanraaksensor herkent de volgende situaties: knop ingedrukt, losgelaten, sterke druk. In dit geval bepaalt de sensor de drukkracht in Newton of in procenten.
De IR-sensor wordt gebruikt om de afstand van de robot tot een bepaald punt te bepalen of om botsingen te voorkomen. In staat om afstanden te meten in procenten, centimeters en inches.
U kunt de mogelijkheden van de basisset uitbreiden met behulp van de resource set, die uit 603 onderdelen bestaat. Het bevat: een extra grote set en een lichtsensor, twee grote wielen, grote conische tandwielen waarmee je grote draaitafels kunt bouwen.
Middelpunt
De hub heeft een ingebouwde gyroscoop die zijn positie in de ruimte kan bepalen: oriëntatie, kantelen, rollen, randdetectie van bovenaf, valstatus van de hub, enz. Met het ingebouwde geheugen kunt u tot 20 programma's downloaden en opslaan. Het programmanummer wordt weergegeven op een scherm van 5x5 pixels, waarop ook gebruikersafbeeldingen en de status van de hub worden weergegeven.
Ook op de hub zijn:
- MicroUSB-connector voor het opladen van de batterij of pc-aansluiting.
- Bluetooth-synchronisatieknop waarmee u draadloos verbinding kunt maken met een pc voor hubprogrammering.
- 6 poorten (AF) voor het uitvoeren van commando's of het ontvangen van informatie van sensoren.
- Drie hub-bedieningsknoppen.
- Ingebouwde speaker.
Software
De LEGO Education SPIKE-software is beschikbaar voor Windows, Mac OS, Android, iOS en Chromebook en kan worden gedownload . De softwareomgeving is gebaseerd op de kinderprogrammeertaal Scratch. Het bestaat uit een reeks opdrachten, die elk een grafisch kader zijn met een bepaalde vorm en kleur met parameters die handmatig kunnen worden gewijzigd, zoals snelheid en bewegingsafstand, rotatiehoek, enz.
Tegelijkertijd worden de reeksen commando's die zijn gekoppeld aan verschillende componenten van de oplossing (motoren, sensoren, variabelen, operators, enz.) gemarkeerd in verschillende kleuren, waardoor u snel en intuïtief kunt begrijpen hoe u moet programmeren wat u nodig hebt.
Zelfs in de applicatie zelf zijn veel lesplannen verzameld, evenals ongeveer 30 verschillende instructies voor het in elkaar zetten van modellen.
Eerste stappen
Na het opstarten van de applicatie en het kiezen van een taal worden direct drie startstappen aangeboden:
1) Programmeer de hub zo dat er een smiley op het scherm verschijnt;
2) Kennismaken met de werking van motoren en sensoren;
3) Monteer het Bloch-model en programmeer het voor beweging.
De kennismaking met SPIKE Prime begint met een beschrijving van de aansluitmogelijkheden (via microUSB of Bluetooth) en het werken met het pixelscherm.
Eerst moet u een reeks opdrachten instellen die moeten worden uitgevoerd nadat het programma is gestart, en ook specifieke pixels selecteren die oplichten op het hubscherm.
De tweede stap omvat het assembleren en programmeren van de reactie van motoren op verschillende signalen van sensoren. U kunt bijvoorbeeld de motor programmeren om te gaan draaien wanneer u uw hand of een ander voorwerp in de buurt van de afstandssensor brengt.
Om dit te doen, maken we een reeks opdrachten: als het object dichter dan n centimeter bij de sensor is, begint de motor te werken.
De derde en meest interessante stap is het samenstellen van een vlooienrobot en deze programmeren om op commando te springen. Om dit te doen, moet je eerst de robot zelf samenstellen uit onderdelen en twee motoren.
Daarna gaan we programmeren. Om dit te doen, stellen we het volgende algoritme in: wanneer het programma wordt ingeschakeld, moet de "vlo" twee keer vooruit springen, dus twee motoren moeten tegelijkertijd twee volledige omwentelingen maken. Stel de rotatiesnelheid in op 50% zodat de robot niet teveel springt.
Aan de uitgang hebben we een kleine robot die naar voren springt als het programma start. Schoonheid!
De vlooienrobot snelde snel naar voren, vond het eerste slachtoffer, maar er ging iets mis.
Daarna is de training voorbij en kunt u doorgaan met complexere projecten: in de applicatie zijn er meer dan 60 blokschema's voor verschillende onderdelen van de kit (motoren, naaf, sensoren, enz.). blokschema kan enigszins worden gewijzigd met behulp van de parameters. Ook binnen de software bestaat de mogelijkheid om variabelen en eigen blokschema's te maken.
Voor leerkrachten
Gehecht aan het stel voor leraren. Ze omvatten curricula, taken met kant-en-klare oplossingen en taken waar geen antwoord op is en je creatief moet zijn bij het oplossen. Hierdoor kun je snel aan de slag met de ingestelde en opgebouwde trainingsprogramma's.
Er zijn in totaal 4 cursussen op de site. De Inventor Squad is een cursus voor technologielessen die het begrip van studenten van het proces van het uitvoeren van projectactiviteiten versterkt. Twee vakken zijn gerelateerd aan informatica. "Launching a Business" biedt basisprogrammeer- en algoritmische vaardigheden, en "Useful Devices" introduceert de principes van het internet der dingen. De vierde cursus - "Klaar voor wedstrijden" - is ontworpen om je voor te bereiden op wedstrijden en vereist zowel een basisset als een middelenpakket.
Elke cursus heeft 5 tot 8 lessen, inclusief een kant-en-klare methodologische oplossing die kan worden geïmplementeerd in het onderwijsproces om STEAM-competenties te consolideren.
Vergelijk met andere sets
LEGO Education SPIKE Prime maakt deel uit van de LEGO Education-roboticalijn, die sets bevat voor kinderen van verschillende leeftijden:
- Express "Jonge programmeur" voor kleuteronderwijs.
- WeDo 2.0 voor de basisschool.
- LEGO Education SPIKE Prime voor de middelbare school.
- LEGO MINDSTORMS Education EV3 voor middelbare scholieren en eerstejaars leerlingen.
SPIKE Prime-functies overlappen met LEGO WeDo 2.0, dat vanaf dit jaar Scratch-ondersteuning heeft. Maar in tegenstelling tot WeD0 2.0, waarmee je fysieke experimenten kunt simuleren, is SPIKE Prime geschikter voor het maken van robots. Het is ontworpen om te beginnen met het leren van robotica in de klassen 5-7.
Met behulp van deze oplossing kunnen schoolkinderen op een speelse manier de principes van algoritmen onder de knie krijgen, probleemoplossende vaardigheden ontwikkelen en kennis maken met de basisprincipes van robotica. Na SPIKE Prime kun je doorgaan naar LEGO MINDSTORMS Education EV3, dat kan werken met MycroPython en geschikt is om complexere concepten van robotica en programmeren te leren.
PS Bij het schrijven van dit artikel is geen enkele robot en geen enkele husky gewond geraakt.
Bron: www.habr.com