Robotica este una dintre cele mai interesante și inovatoare activități din școli. Aceasta învață să creeze algoritmi, gamifică procesul de învățare și familiarizează copiii cu programarea. În unele școli, elevii încep să studieze informatica din clasa întâi, învățând să construiască roboți și să elaboreze diagrame de flux. Pentru a facilita înțelegerea roboticii și programării de către copii, și pentru a le permite o studiere aprofundată a matematicii și fizicii în liceu, am lansat noul set educațional LEGO Education SPIKE Prime. Veți descoperi mai multe detalii despre acesta în această postare.
LEGO Education SPIKE Prime este destinat învățării copiilor din clasele a 5-a până la a 7-a în școli și cluburi de robotică. Setul permite construirea de algoritmi prin diagrame de flux și admirarea modului în care imaginile de pe ecran se transformă în mișcări și acțiuni. Pentru elevii moderni, vizibilitatea și efectul WOW sunt importante, iar SPIKE Prime reprezintă un magnet care poate atrage copiii către programare și științe exacte.
Recenzia setului
Setul vine într-o cutie plastică minimalistă de culoare galben-albă. Sub capac se află un carton cu instrucțiuni pentru a începe lucrul și un diagramă a plasării pieselor în compartimente. Setul este proiectat pentru a fi ușor de utilizat, necesitând un minim de pregătire din partea educatorului.
Piesele sunt ambalate în pungi numerotate, care corespund numerelor celulelor din compartimente.
Setul de bază include peste 500 de elemente LEGO, inclusiv piese noi.
- Mai multe cadre noi care reduc timpul de asamblare a prototipurilor și permit crearea de modele mari.
- Un nou cub de 2×4 cu o fantă pentru axele Technic. Acesta permite combinarea elementelor Technic și LEGO System în același proiect.
- Placa de bază din gama Technic a fost actualizată.
- Roți noi înguste, care asigură precizia controlului și îmbunătățesc manevrabilitatea modelelor.
- O nouă roată pivotantă sub forma unui role de bază.
- Cleme noi pentru cabluri, disponibile în mai multe culori, permit fixarea ordonată a cablurilor.
Pe lângă piesele în sine, setul conține trei motoare: unul mare și două medii, precum și trei senzori: de distanță, de culoare și de forță.
Motoarele sunt conectate direct la hub și au senzori de rotație cu o precizie de până la 1 grad. Această opțiune este destinată sincronizării funcționării motoarelor, astfel încât acestea să poată să se miște simultan cu o viteză constantă. De asemenea, senzorul poate fi folosit pentru a măsura viteza și distanța parcursă de model.
Senzorul de culoare distinge până la 8 culori și poate fi utilizat ca senzor de iluminare. De asemenea, este dotat cu un senzor infrared care poate citi, de exemplu, reflexia luminii.
Senzorul de atingere recunoaște următoarele situații: buton apăsat, eliberat, apăsare puternică. În acest proces, senzorul determină forța de apăsare în newtoni sau în procente.
Senzorul IR servește pentru a determina distanța de la robot la un anumit punct sau pentru a preveni coliziunile. Este capabil să măsoare distanța în procente, centimetri și inch-uri.
Funcționalitatea setului de bază poate fi extinsă cu un set de resurse format din 603 piese. Acesta include: un set suplimentar mare și un senzor de lumină, două roți mari, roți dințate conice mari care permit construirea de platforme mari și mobile.
Hub
Hub-ul dispune de un giroscop care poate determina poziția sa în spațiu: orientarea, înclinarea, derapajul, determinarea feței superioare, starea de cădere a hub-ului etc. Memoria încorporată permite încărcarea și stocarea a până la 20 de programe. Numărul programului este afișat pe un ecran pixelat 5x5, unde sunt prezentate și imaginile utilizatorului și starea de funcționare a hub-ului.
De asemenea, pe hub se află:
- Un conector microUSB pentru încărcarea bateriei sau pentru conectarea la PC.
- Un buton de sincronizare Bluetooth, care permite stabilirea unei conexiuni wireless cu PC-ul pentru programarea hub-ului.
- 6 porturi (A-F) pentru executarea comenzilor sau obținerea informațiilor de la senzori.
- Trei butoane de control pentru hub.
- Un difuzor încorporat.
Software
Software-ul LEGO Education SPIKE este disponibil pentru Windows, Mac OS, Android, iOS și Chromebook și poate fi descărcat . Mediul de programare este creat pe baza limbajului de programare pentru copii Scratch. Acesta constă dintr-un set de comenzi, fiecare reprezentând un bloc grafic de formă și culoare specifică cu parametrii care pot fi modificați manual, cum ar fi viteza și distanța de mișcare, unghiul de rotație etc.
În acest mod, seturile de comenzi legate de diferitele componente ale soluției (motoare, senzori, variabile, operatori etc.) sunt evidențiate prin culori diferite, ceea ce permite o înțelegere rapidă și intuitivă a modului de programare a ceea ce este necesar.
De asemenea, în aplicație sunt disponibile numeroase planuri de lecții, precum și aproximativ 30 de instrucțiuni diferite pentru asamblarea modelelor.
Primii pași
După lansarea aplicației și alegerea limbii, sunt propuse imediat trei pași de început:
1) Programarea hub-ului pentru a afișa un smiley pe ecran;
2) Familiarizarea cu funcționarea motoarelor și senzorilor;
3) Asamblarea modelului „Pușcaș” și programarea acestuia pentru a se mișca.
Familiarizarea cu SPIKE Prime începe cu descrierea posibilităților de conectare (prin microUSB sau prin Bluetooth) și a utilizării ecranului cu pixeli.
În primul rând, trebuie să setăm secvența de comenzi care trebuie executate după lansarea programului și să selectăm pixelii specifici care se vor aprinde pe ecranul hub-ului.
Pasul doi prevede asamblarea și programarea reacției motoarelor la diferite semnale de la senzori. De exemplu, putem programa motorul astfel încât să înceapă să se rotească atunci când apropiem mâna sau orice obiect de senzorul de distanță.
Pentru aceasta, creăm o secvență de comenzi: dacă obiectul se află la o distanță de n centimetri de senzor, motorul începe să funcționeze.
Al treilea și cel mai interesant pas: asamblarea robotului „Pușcaș” și programarea acestuia pentru salturi la comandă. Pentru aceasta, trebuie mai întâi să asamblăm robotul din piese și două motoare.
Apoi, ne apucăm de programare. Pentru aceasta, setăm următorul algoritm: la pornirea programului, „Pușcașul” trebuie să sară de două ori înainte, astfel încât cele două motoare să execute două rotații complete simultan. Viteza de rotație se va seta la 50%, astfel încât robotul să nu sară prea tare.
La final, am obținut un robot mic care, la lansarea programului, sare înainte. Minunat!
Robotul „Pușcaș” a pornit cu energie înainte, a găsit prima victimă, dar ceva a mers greșit.
După aceasta, formarea este finalizată, iar utilizatorul poate trece la proiecte mai complexe: în aplicație există peste 60 de diagrame pentru diverse părți ale kitului (motoare, hub, senzori etc.). Fiecare diagramă poate fi ușor modificată prin parametri. De asemenea, în software există posibilitatea de a crea variabile și diagrame proprii.
Pentru profesori
Kitul include pentru profesori. Acestea includ planuri de lecție, exerciții cu soluții pregătite și sarcini fără răspuns, care necesită o abordare creativă în soluționare. Acest lucru permite o pornire rapidă în utilizarea kitului și în construirea programelor de învățare.
Pe site sunt disponibile 4 cursuri. „Grupul invențiilor” este un curs pentru orele de tehnologie, care consolidează înțelegerea procesului de lucru pe proiect pentru elevi. Două cursuri se referă la informatică. „Lansăm o afacere” oferă abilități de bază în programare și algoritmică, iar „Dispozitive utile” introduce principiile funcționării internetului lucrurilor. Al patrulea curs — „Pregătiți pentru competiții” — este destinat pregătirii pentru concursuri și necesită atât un kit de bază, cât și unul de resurse.
Fiecare curs are între 5 și 8 lecții, care includ o soluție metodică pregătită, care poate fi integrată în procesul de învățare pentru consolidarea competențelor STEAM.
Comparăm cu alte kituri
LEGO Education SPIKE Prime face parte din gama de roboti LEGO Education, care include kituri pentru copii de diferite vârste:
- Expres „Tânărul programator” pentru educația timpurie.
- WeDo 2.0 pentru școala primară.
- LEGO Education SPIKE Prime pentru școala medie.
- LEGO MINDSTORMS Education EV3 pentru elevii de liceu și pentru primii ani de studii universitare.
Funcțiile SPIKE Prime se intersectează cu LEGO WeDo 2.0, care din acest an are suport pentru Scratch. Dar, spre deosebire de WeDo 2.0, care permite modelarea experimentelor fizice, SPIKE Prime este mai potrivit pentru crearea de roboți. Este proiectat pentru începutul studiului roboticii în clasele a V-a–VII-a.
Cu această soluție, elevii vor putea învăța principiile algoritmizării într-un mod ludic, dezvoltând abilități de rezolvare a problemelor și familiarizându-se cu noțiunile de bază ale roboticii. După SPIKE Prime, se poate trece la LEGO MINDSTORMS Education EV3, care are posibilitatea de a lucra cu MycroPython și care este potrivit pentru studierea unor concepte mai complexe în robotică și programare.
P.S. În timpul scrierii acestui articol, niciun robot și niciun husky nu au fost răniți.
Sursa: habr.com
