A robótica é uma das atividades escolares mais interessantes e inovadoras. Ela ensina a criar algoritmos, gamifica o processo de aprendizado e apresenta as crianças à programação. Em algumas escolas, os alunos já aprendem informática desde o 1º ano, montando robôs e criando fluxogramas. Para facilitar a compreensão da robótica e programação e permitir que os alunos aprofundem seus conhecimentos em matemática e física no ensino médio, lançamos o novo conjunto educacional LEGO Education SPIKE Prime. Detalhes sobre ele serão abordados neste post.
O LEGO Education SPIKE Prime destina-se ao ensino de crianças do 5º ao 7º ano em escolas e clubes de robótica. O conjunto permite a construção de algoritmos por meio de fluxogramas, e as crianças podem ver como as imagens na tela se transformam em movimentos e ações. Para os alunos modernos, a visualização e o efeito WOW são importantes, e o SPIKE Prime é um atrativo que pode cativar as crianças para a programação e ciências exatas.
Revisão do conjunto
O conjunto vem em uma caixa plástica minimalista amarelo-branca. Sob a tampa, há um cartão com instruções para começar e um esquema de disposição das peças nas bandejas. O conjunto foi projetado para facilitar o início do trabalho, exigindo o mínimo de preparação adicional por parte do educador.
As peças estão organizadas em pacotes numerados que correspondem aos números das células nas bandejas.
O conjunto básico contém mais de 500 elementos LEGO, incluindo novos.
- Várias novas molduras que reduzem o tempo de montagem de protótipos e permitem a criação de grandes modelos.
- Um novo bloco 2×4 com um orifício para eixos Technic. Ele permite a combinação de elementos Technic e LEGO System em um único projeto.
- A base da placa foi atualizada no sortimento Technic.
- Novos pneus estreitos que garantem precisão no controle e melhoram a manobrabilidade dos modelos.
- Uma nova roda giratória em forma de rolo de apoio.
- Novos clipes para fios, disponíveis em várias cores, que permitem organizar os cabos de forma adequada.
Além das próprias peças, o conjunto inclui três motores — um grande e dois médios, além de três sensores: de distância, de cor e de força.
Os motores conectam-se diretamente ao hub e possuem sensores de rotação com precisão de até 1 grau. Essa capacidade é prevista para sincronizar a operação dos motores, permitindo que eles se movam simultaneamente a uma velocidade constante. Além disso, o sensor pode ser utilizado para medir a velocidade e a distância do movimento do modelo.
O sensor de cor diferencia até 8 cores e pode ser usado como sensor de luminosidade. Ele também possui um sensor infravermelho integrado, que pode ler, por exemplo, a reflexão da luz.
O sensor de toque reconhece as seguintes situações: botão pressionado, liberado, pressão forte. Nisso, o sensor determina a força aplicada em newtons ou em porcentagem.
O sensor de IR serve para determinar a distância do robô a um determinado ponto ou para prevenir colisões. É capaz de medir a distância em porcentagens, centímetros e polegadas.
É possível expandir as funcionalidades do kit básico com um kit de recursos, que consiste em 603 peças. Ele inclui: um conjunto adicional grande e um sensor de luz, duas rodas grandes, engrenagens cônicas grandes que permitem construir plataformas de giro grandes.
Hub
O hub possui um giroscópio que pode determinar sua posição no espaço: orientação, inclinação, rotação, identificação do lado superior, estado de queda do hub, etc. A memória interna permite carregar e armazenar até 20 programas. O número do programa é exibido na tela de pixels 5x5, onde também podem ser mostradas imagens personalizadas e o status de operação do hub.
Além disso, no hub estão localizados:
- Uma porta microUSB para carregar a bateria ou conectar-se ao PC.
- Um botão de sincronização Bluetooth, que permite estabelecer uma conexão sem fio com o PC para programar o hub.
- 6 portas (A-F) para executar comandos ou receber informações dos sensores.
- Três botões de controle do hub.
- Um alto-falante embutido.
Software
O software LEGO Education SPIKE está disponível para Windows, Mac OS, Android, iOS e Chromebook, e pode ser baixado . O ambiente de programação foi criado com base na linguagem de programação infantil Scratch. Ele consiste em um conjunto de comandos, cada um representado por um bloco gráfico de forma e cor específicas, com parâmetros que podem ser alterados manualmente, como velocidade e alcance de movimento, ângulo de rotação, etc.
Os conjuntos de comandos relacionados a diferentes componentes da solução (motores, sensores, variáveis, operadores, etc.) estão destacados em diferentes cores, o que permite entender rapidamente como programar o que é necessário.
O aplicativo também reúne uma variedade de planos de aula e cerca de 30 diferentes instruções para montagem de modelos.
Primeiros passos
Após iniciar o aplicativo e escolher o idioma, são apresentados três passos iniciais:
1) Programar o hub para exibir um emoji na tela;
2) Aprender sobre o funcionamento de motores e sensores;
3) Montar o modelo 'Grilo' e programá-lo para se mover.
A introdução ao SPIKE Prime começa com uma descrição das possibilidades de conexão (via microUSB ou Bluetooth) e o funcionamento da tela de pixels.
Primeiro, é necessário definir a sequência de comandos que devem ser executados após o programa ser iniciado, além de escolher os pixels específicos que vão ser iluminados na tela do hub.
O segundo passo envolve a montagem e programação da reação dos motores a diferentes sinais dos sensores. Por exemplo, é possível programar o motor para começar a girar ao aproximar a mão ou qualquer objeto do sensor de distância.
Para isso, criamos uma sequência de comandos: se um objeto estiver mais próximo de n centímetros do sensor, o motor começa a funcionar.
O terceiro e mais interessante passo: montar o robô-grilo e programá-lo para saltar a comando. Para isso, primeiro precisamos montar o robô a partir das peças e dois motores.
Em seguida, começamos a programação. Para isso, definimos o seguinte algoritmo: ao iniciar o programa, o 'grilo' deve saltar duas vezes para frente, então os dois motores devem fazer duas rotações completas ao mesmo tempo. Vamos ajustar a velocidade de rotação para 50%, para que o robô não salte com muita força.
No final, temos um pequeno robô que, ao iniciar o programa, salta para frente. Maravilhoso!
O robô-grilo disparou para frente, encontrou sua primeira vítima, mas algo deu errado.
Após isso, o treinamento está concluído e pode-se passar para projetos mais complexos: no aplicativo, apenas para blocos de diagramas de diferentes partes do conjunto (motores, hub, sensores, etc.) há mais de 60. Além disso, cada bloco de diagrama pode ser levemente alterado usando parâmetros. Também dentro do software há a possibilidade de criar variáveis e diagramas personalizados.
Para professores
O conjunto inclui para professores. Eles contêm planos de aula, problemas com soluções prontas e tarefas sem respostas, que exigem uma abordagem criativa para a resolução. Isso permite começar a trabalhar rapidamente com o conjunto e construir programas de ensino.
Existem 4 cursos disponíveis no site. "Equipe de Inventores" - um curso para aulas de tecnologia, que reforça a compreensão do processo de atividade de projeto pelos alunos. Dois cursos estão relacionados à informática. "Iniciando um Negócio" oferece habilidades básicas de programação e algoritmos, enquanto "Dispositivos Úteis" apresenta os princípios de funcionamento da Internet das Coisas. O quarto curso - "Prontos para Competir" - destina-se à preparação para competições e requer tanto um conjunto básico quanto um conjunto de recursos.
Em cada curso, há de 5 a 8 aulas, que incluem uma solução didática pronta, que pode ser implementada no processo de ensino para reforçar competências STEAM.
Comparando com outros conjuntos
LEGO Education SPIKE Prime faz parte da linha de robótica LEGO Education, que inclui conjuntos para crianças de várias idades:
- Express "Jovem Programador" para educação infantil.
- WeDo 2.0 para o ensino fundamental.
- LEGO Education SPIKE Prime para o ensino médio.
- LEGO MINDSTORMS Education EV3 para alunos do ensino médio e primeiros anos de faculdade.
As funções do SPIKE Prime se sobrepõem às do LEGO WeDo 2.0, que a partir deste ano passou a ter suporte para Scratch. Mas, ao contrário do WeDo 2.0, que permite modelar experiências físicas, o SPIKE Prime é mais adequado para a criação de robôs. Ele foi projetado para iniciar o aprendizado de robótica em turmas de 5º a 7º ano.
Com esta solução, os alunos poderão aprender de forma lúdica os princípios de algoritmização, desenvolver habilidades de resolução de problemas e se familiarizar com os fundamentos da robótica. Após o SPIKE Prime, é possível avançar para o LEGO MINDSTORMS Education EV3, que tem a capacidade de trabalhar com MycroPython e é adequado para o estudo de conceitos mais complexos de robótica e programação.
P.S. Nenhum robô e nenhum husky foram feridos durante a escrita deste artigo.
Fonte: habr.com
