A robótica é uma das atividades escolares mais interessantes e revolucionárias. Ela ensina como fazer algoritmos, gamifica o processo de aprendizagem, introduz as crianças na programação. Em algumas escolas, desde a 1ª série, eles se dedicam à informática, aprendem a montar robôs e a fazer fluxogramas. Para que as crianças possam entender facilmente a robótica e a programação e possam estudar matemática e física em profundidade no ensino médio, lançamos um novo conjunto de aprendizado LEGO Education SPIKE Prime. Contaremos os detalhes sobre isso neste post.
O LEGO Education SPIKE Prime foi projetado para ensinar crianças da 5ª à 7ª série em escolas e clubes de robótica. O conjunto permite construir algoritmos usando fluxogramas e admirar como as imagens na tela se transformam em movimentos e ações. Para os alunos modernos, a visibilidade e o efeito WOW são importantes, e o SPIKE Prime é uma isca que pode cativar as crianças com programação e ciências exatas.
Definir visão geral
O conjunto vem em uma caixa de plástico amarela e branca minimalista. Sob a tampa está uma caixa de papelão com instruções para começar e um diagrama da colocação das peças nas bandejas. O conjunto é projetado para que seja fácil começar a trabalhar com ele e o professor precise de um mínimo de treinamento adicional.
As próprias peças são embaladas em sacos com números que correspondem aos números das células nas bandejas.
O Core Set inclui mais de 500 elementos LEGO, incluindo novos.
- Vários novos quadros que reduzem o tempo de prototipagem e permitem criar modelos grandes.
- Novo cubo 2x4 com furo de eixo Technic. Ele permite que você combine elementos da Technic e do LEGO System em um projeto.
- Placa de base atualizada da linha Technic.
- Novas rodas estreitas que fornecem controle preciso e aumentam a manobrabilidade dos modelos.
- Nova roda giratória em forma de rolo de apoio.
- Novos clipes de fio, disponíveis em várias cores, permitem que você prenda os cabos de maneira organizada.
Além das próprias peças, existem três motores internos - um grande e dois médios, além de três sensores: distâncias, cores e forças.
Os motores são conectados diretamente ao cubo e possuem sensores de rotação com precisão de 1 grau. Esse recurso é fornecido para sincronizar a operação dos motores para que eles possam se mover simultaneamente a uma velocidade constante. Além disso, o sensor também pode ser usado para medir a velocidade e a distância do modelo.
O sensor de cores distingue até 8 cores e pode ser usado como sensor de luz. Ele também possui um sensor infravermelho embutido que pode ler, por exemplo, o reflexo da luz.
O sensor de toque reconhece as seguintes situações: botão pressionado, solto, pressão forte. Nesse caso, o sensor determina a força de pressão em newtons ou em porcentagem.
O sensor IR é usado para determinar a distância do robô a um determinado ponto ou para evitar colisões. Capaz de medir a distância em porcentagem, centímetros e polegadas.
Você pode expandir os recursos do conjunto básico usando o conjunto de recursos, que consiste em 603 partes. Inclui: um conjunto grande adicional e um sensor de luz, duas rodas grandes, grandes engrenagens cônicas que permitem construir grandes plataformas giratórias.
Eixo
O hub possui um giroscópio embutido que pode determinar sua posição no espaço: orientação, inclinação, rotação, detecção de borda de cima, estado de queda do hub, etc. A memória integrada permite baixar e armazenar até 20 programas. O número do programa é exibido em uma tela de 5x5 pixels, que também exibe imagens do usuário e o status do hub.
Também no hub estão:
- Conector MicroUSB para carregamento de bateria ou conexão com PC.
- Botão de sincronização Bluetooth que permite conectar sem fio a um PC para programação de hub.
- 6 portas (AF) para executar comandos ou receber informações de sensores.
- Três botões de controle do hub.
- 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 software é baseado na linguagem de programação infantil Scratch. Consiste em um conjunto de comandos, cada um dos quais é uma caixa gráfica de uma determinada forma e cor com parâmetros que podem ser alterados manualmente, como velocidade e distância do movimento, ângulo de rotação, etc.
Ao mesmo tempo, os conjuntos de comandos associados aos vários componentes da solução (motores, sensores, variáveis, operadores, etc.) são destacados em cores diferentes, o que permite entender rapidamente e intuitivamente como programar o que você precisa.
Mesmo no próprio aplicativo, são coletados muitos planos de aula, além de cerca de 30 instruções diferentes para a montagem de modelos.
Primeiros Passos
Depois de iniciar o aplicativo e escolher um idioma, três etapas iniciais são oferecidas imediatamente:
1) Programe o hub para que apareça um smiley na tela;
2) Familiarizar-se com o funcionamento de motores e sensores;
3) Monte o modelo Bloch e programe-o para o movimento.
O conhecimento do SPIKE Prime começa com uma descrição das opções de conectividade (via microUSB ou Bluetooth) e funciona com a tela de pixel.
Primeiro você precisa definir uma sequência de comandos que devem ser executados após o início do programa e também selecionar pixels específicos que acenderão na tela do hub.
A segunda etapa envolve a montagem e programação da resposta dos motores a vários sinais dos sensores. Por exemplo, você pode programar o motor para começar a girar quando você aproximar a mão ou qualquer objeto do sensor de distância.
Para isso, criamos uma sequência de comandos: se o objeto estiver a menos de n centímetros do sensor, o motor começa a funcionar.
A terceira e mais interessante etapa é montar um robô pulga e programá-lo para pular sob comando. Para fazer isso, primeiro você precisa montar o próprio robô com peças e dois motores.
Então começamos a programação. Para isso, definimos o seguinte algoritmo: ao ligar o programa, a “pulga” deve pular duas vezes para frente, então dois motores devem dar duas voltas completas ao mesmo tempo. Defina a velocidade de rotação para 50% para que o robô não salte muito.
Na saída, temos um pequeno robô que pula para frente quando o programa inicia. Beleza!
O robô pulga rapidamente avançou, encontrou a primeira vítima, mas algo deu errado.
Terminado o treinamento, você pode partir para projetos mais complexos: no aplicativo, são mais de 60 diagramas de blocos para várias partes do conjunto (motores, hub, sensores, etc.). diagrama de blocos pode ser ligeiramente alterado usando os parâmetros. Também dentro do software existe a possibilidade de criar variáveis e seus próprios diagramas de blocos.
Para professores
Anexado ao conjunto para professores. Eles incluem currículos, tarefas com soluções prontas e tarefas em que não há resposta e você precisa ser criativo na resolução. Isso permite que você comece rapidamente a definir e criar programas de treinamento.
Existem 4 cursos no total no site. O Inventor Squad é um curso para aulas de tecnologia que reforça a compreensão dos alunos sobre o processo de condução das atividades do projeto. Dois cursos estão relacionados à ciência da computação. “Launching a Business” fornece programação básica e habilidades algorítmicas, e “Useful Devices” apresenta os princípios da Internet das Coisas. O quarto curso - "Pronto para competições" - é projetado para se preparar para competições e requer um conjunto básico e um conjunto de recursos.
Cada curso tem de 5 a 8 aulas, o que inclui uma solução metodológica pronta que pode ser implementada no processo educacional para consolidar as competências STEAM.
Compare com outros conjuntos
O LEGO Education SPIKE Prime faz parte da linha de robótica LEGO Education, que inclui conjuntos para crianças de diferentes idades:
- Express "jovem programador" para educação pré-escolar.
- WeDo 2.0 para o ensino fundamental.
- LEGO Education SPIKE Prime para Ensino Médio.
- LEGO MINDSTORMS Education EV3 para alunos do ensino médio e do primeiro ano.
Os recursos do SPIKE Prime se sobrepõem ao LEGO WeDo 2.0, que tem suporte para Scratch a partir deste ano. Mas ao contrário do WeD0 2.0, que permite simular experimentos físicos, o SPIKE Prime é mais adequado para a criação de robôs. Ele é projetado para começar a aprender robótica nas séries 5-7.
Com a ajuda desta solução, os alunos de uma forma lúdica poderão dominar os princípios da algoritmização, desenvolver habilidades de resolução de problemas e conhecer os fundamentos da robótica. Depois do SPIKE Prime, você pode passar para o LEGO MINDSTORMS Education EV3, que tem a capacidade de trabalhar com o MycroPython e é adequado para aprender conceitos mais complexos de robótica e programação.
PS Ao escrever este artigo, nem um único robô e nem um único husky foi ferido.
Fonte: habr.com