Robotyka to jedno z najciekawszych i przełomowych zajęć szkolnych. Uczy tworzenia algorytmów, grywalizuje proces uczenia się, wprowadza dzieci w świat programowania. W niektórych szkołach od pierwszej klasy zajmują się informatyką, uczą się składania robotów i rysowania schematów blokowych. Aby dzieci mogły z łatwością zrozumieć robotykę i programowanie oraz dogłębnie uczyć się matematyki i fizyki w szkole średniej, wydaliśmy nowy zestaw edukacyjny LEGO Education SPIKE Prime. O szczegółach opowiemy w tym poście.
LEGO Education SPIKE Prime przeznaczony jest do nauczania dzieci w klasach 5-7 w szkołach i klubach robotyki. Zestaw pozwala budować algorytmy za pomocą schematów blokowych i podziwiać, jak obrazki na ekranie zamieniają się w ruchy i akcje. Dla współczesnych uczniów ważna jest widoczność i efekt WOW, a SPIKE Prime to przynęta, która może zauroczyć dzieci programowaniem i naukami ścisłymi.
Przegląd zestawu
Zestaw jest dostarczany w minimalistycznym żółto-białym plastikowym pudełku. Pod pokrywą znajduje się kartonowe pudełko z instrukcją rozpoczęcia pracy oraz schematem rozmieszczenia części w tacach. Zestaw jest tak zaprojektowany, aby łatwo było rozpocząć z nim pracę, a nauczyciel wymaga minimum dodatkowego przeszkolenia.
Same części są pakowane w worki z numerami odpowiadającymi numerom komórek na tacach.
Zestaw podstawowy zawiera ponad 500 elementów LEGO, w tym nowe.
- Kilka nowych ramek, które skracają czas prototypowania i pozwalają tworzyć duże modele.
- Nowa kostka 2x4 z otworem na oś Technic. Pozwala łączyć elementy Technic i LEGO System w jednym projekcie.
- Zaktualizowana płyta bazowa z gamy Technic.
- Nowe wąskie koła, które zapewniają precyzyjną kontrolę i zwiększają zwrotność modeli.
- Nowe koło skrętne w formie rolki podporowej.
- Nowe klipsy do przewodów, dostępne w wielu kolorach, umożliwiają staranne zabezpieczenie kabli.
Oprócz samych części w środku znajdują się trzy silniczki - duży i dwa średnie, a także trzy czujniki: odległości, kolorów i sił.
Silniki podłączone są bezpośrednio do piasty i posiadają czujniki obrotu z dokładnością do 1 stopnia. Ta funkcja służy do synchronizacji pracy silników, aby mogły poruszać się jednocześnie ze stałą prędkością. Dodatkowo czujnik może służyć również do pomiaru prędkości i odległości modelu.
Czujnik koloru rozróżnia do 8 kolorów i może służyć jako czujnik światła. Posiada również wbudowany czujnik podczerwieni, który potrafi odczytać np. odbicie światła.
Czujnik dotykowy rozpoznaje następujące sytuacje: przycisk wciśnięty, zwolniony, silny nacisk. W tym przypadku czujnik określa siłę nacisku w niutonach lub w procentach.
Czujnik IR służy do określania odległości robota od określonego punktu lub do unikania kolizji. Możliwość pomiaru odległości w procentach, centymetrach i calach.
Możesz rozszerzyć możliwości zestawu podstawowego za pomocą zestawu zasobów, który składa się z 603 części. Zawiera: dodatkowy duży zestaw i czujnik światła, dwa duże koła, duże przekładnie stożkowe, które pozwalają budować duże gramofony.
Centrum
Piasta posiada wbudowany żyroskop, który potrafi określić jej położenie w przestrzeni: orientację, pochylenie, przechylenie, wykrywanie krawędzi z góry, stan upadku piasty itp. Wbudowana pamięć pozwala na pobranie i przechowywanie do 20 programów. Numer programu jest wyświetlany na ekranie o wymiarach 5x5 pikseli, na którym wyświetlane są również obrazy użytkownika i stan koncentratora.
Na hubie znajdują się również:
- Złącze microUSB do ładowania baterii lub połączenia z komputerem.
- Przycisk synchronizacji Bluetooth, który umożliwia bezprzewodowe połączenie z komputerem w celu programowania koncentratora.
- 6 portów (AF) do wykonywania poleceń lub odbierania informacji z czujników.
- Trzy przyciski sterowania piastą.
- Wbudowany głośnik.
Oprogramowanie
Oprogramowanie LEGO Education SPIKE jest dostępne dla systemów Windows, Mac OS, Android, iOS i Chromebook i można je pobrać . Środowisko oprogramowania oparte jest na dziecięcym języku programowania Scratch. Składa się z zestawu poleceń, z których każde jest polem graficznym o określonym kształcie i kolorze z parametrami, które można zmieniać ręcznie, takimi jak prędkość i odległość ruchu, kąt obrotu itp.
Jednocześnie zestawy poleceń powiązanych z różnymi komponentami rozwiązania (silniki, czujniki, zmienne, operatory itp.) są podświetlone różnymi kolorami, co pozwala szybko intuicyjnie zrozumieć, jak zaprogramować to, czego potrzebujesz.
Nawet w samej aplikacji zebranych jest wiele konspektów lekcji, a także około 30 różnych instrukcji składania modeli.
Pierwsze kroki
Po uruchomieniu aplikacji i wybraniu języka od razu oferowane są trzy kroki startowe:
1) Zaprogramuj koncentrator tak, aby na ekranie wyświetlała się buźka;
2) Zapoznać się z działaniem silników i czujników;
3) Złóż model Blocha i zaprogramuj go do ruchu.
Zapoznanie się ze SPIKE Prime rozpoczynamy od opisu możliwości łączności (poprzez microUSB lub Bluetooth) oraz pracy z ekranem pikselowym.
Najpierw należy ustawić sekwencję poleceń, które mają zostać wykonane po uruchomieniu programu, a także wybrać konkretne piksele, które zaświecą się na ekranie huba.
Drugi krok polega na złożeniu i zaprogramowaniu reakcji silników na różne sygnały z czujników. Na przykład możesz zaprogramować silnik, aby zaczął się obracać, gdy zbliżysz rękę lub dowolny przedmiot do czujnika odległości.
W tym celu tworzymy sekwencję poleceń: jeśli obiekt znajduje się bliżej niż n centymetrów od czujnika, wówczas silnik zaczyna działać.
Trzecim i najciekawszym krokiem jest złożenie robota-pcheł i zaprogramowanie go tak, aby skakał na komendę. Aby to zrobić, musisz najpierw złożyć samego robota z części i dwóch silników.
Następnie przystępujemy do programowania. Aby to zrobić, ustawiamy następujący algorytm: po włączeniu programu „pchła” musi skoczyć dwa razy do przodu, więc dwa silniki muszą wykonać jednocześnie dwa pełne obroty. Ustaw prędkość obrotową na 50%, aby robot nie skakał za bardzo.
Na wyjściu mamy małego robota, który skacze do przodu, gdy program się uruchamia. Uroda!
Pchły robot szybko rzucił się do przodu, znalazł pierwszą ofiarę, ale coś poszło nie tak.
Po szkoleniu można przystąpić do bardziej złożonych projektów: w aplikacji znajduje się ponad 60 schematów blokowych dla różnych części zestawu (silniki, piasta, czujniki itp.). schemat blokowy można nieznacznie zmienić za pomocą parametrów . Również wewnątrz oprogramowania istnieje możliwość tworzenia zmiennych oraz własnych schematów blokowych.
Dla nauczycieli
Dołączony do zestawu dla nauczycieli. Są wśród nich programy nauczania, zadania z gotowymi rozwiązaniami oraz zadania, na które nie ma odpowiedzi i trzeba wykazać się kreatywnością w rozwiązaniu. Pozwala to szybko rozpocząć ustawianie i budowanie programów treningowych.
Na stronie znajdują się łącznie 4 kursy. Inventor Squad to kurs na lekcje technologii, który wzmacnia zrozumienie przez uczniów procesu prowadzenia działań projektowych. Dwa kierunki są związane z informatyką. „Uruchamianie firmy” zapewnia podstawowe umiejętności programistyczne i algorytmiczne, a „Użyteczne urządzenia” przedstawia zasady Internetu Rzeczy. Kurs czwarty – „Gotowy na zawody” – ma na celu przygotowanie do zawodów i wymaga zarówno zestawu podstawowego, jak i zasobów.
Każdy kurs zawiera od 5 do 8 lekcji, co zawiera gotowe rozwiązanie metodyczne, które można wdrożyć w procesie edukacyjnym w celu utrwalenia kompetencji STEAM.
Porównaj z innymi zestawami
LEGO Education SPIKE Prime jest częścią linii robotyki LEGO Education, w skład której wchodzą zestawy dla dzieci w różnym wieku:
- Ekspresowy „Młody programista” do edukacji przedszkolnej.
- WeDo 2.0 dla szkół podstawowych.
- LEGO Education SPIKE Prime dla liceum.
- LEGO MINDSTORMS Education EV3 dla uczniów szkół średnich i pierwszego roku.
Funkcje SPIKE Prime pokrywają się z LEGO WeDo 2.0, które od tego roku obsługuje Scratch. Ale w przeciwieństwie do WeD0 2.0, który pozwala symulować fizyczne eksperymenty, SPIKE Prime jest bardziej odpowiedni do tworzenia robotów. Przeznaczony jest do rozpoczęcia nauki robotyki w klasach 5-7.
Z pomocą tego rozwiązania uczniowie w zabawny sposób będą mogli opanować zasady algorytmizacji, rozwinąć umiejętności rozwiązywania problemów oraz zapoznać się z podstawami robotyki. Po SPIKE Prime możesz przejść do LEGO MINDSTORMS Education EV3, który ma możliwość pracy z MycroPythonem i jest odpowiedni do nauki bardziej złożonych koncepcji robotyki i programowania.
PS Podczas pisania tego artykułu ani jeden robot, ani jeden husky nie ucierpiał.
Źródło: www.habr.com