Robotika je ena najbolj zanimivih in motečih šolskih dejavnosti. Uči sestavljanja algoritmov, igrificira izobraževalni proces in otroke uvaja v programiranje. V nekaterih šolah se že od 1. razreda učijo računalništva, se učijo sestavljati robote in sestavljati diagrame poteka. Da bi otrokom pomagali zlahka razumeti robotiko in programiranje ter se poglobljeno učiti matematike in fizike v srednji šoli, smo izdali nov izobraževalni komplet LEGO Education SPIKE Prime. Več o tem vam bomo povedali v tej objavi.
LEGO Education SPIKE Prime je zasnovan za poučevanje otrok od 5. do 7. razreda v šolah in robotskih klubih. Komplet vam omogoča sestavljanje algoritmov z uporabo diagramov poteka in občudovanje, kako se slike na zaslonu spremenijo v gibe in dejanja. Za sodobne šolarje sta pomembna prepoznavnost in WOW učinek, SPIKE Prime pa je vaba, ki lahko otroke navduši nad programiranjem in eksaktnimi znanostmi.
Pregled kompleta
Set je v minimalistični rumeno-beli plastični škatli. Pod pokrovom je karton z navodili za začetek in shemo postavitve delov v pladnje. Komplet je zasnovan tako, da je enostaven za začetek in zahteva minimalno dodatno usposabljanje za učitelja.
Sami deli so pakirani v vrečke s številkami, ki ustrezajo številkam celic v pladnjih.
Osnovni komplet vsebuje več kot 500 LEGO elementov, vključno z novimi.
- Več novih okvirjev, ki skrajšajo čas izdelave prototipov in omogočajo izdelavo večjih modelov.
- Nova kocka 2x4 z luknjo za os Technic. Omogoča združevanje elementov Technic in LEGO System v enem projektu.
- Posodobljena osnovna plošča iz serije Technic.
- Nova ozka kolesa, ki zagotavljajo natančen nadzor in povečujejo manevriranje modelov.
- Novo vrtljivo kolo v obliki nosilnega kolesca.
- Nove žične sponke, ki so na voljo v več barvah, vam omogočajo lepo pritrditev kablov.
Poleg samih delov so v notranjosti trije motorji - velik in dva srednja ter trije senzorji: razdalje, barve in moči.
Motorji so povezani neposredno s pestom in imajo senzorje vrtenja z natančnostjo 1 stopinje. Ta funkcija je namenjena sinhronizaciji delovanja motorjev, tako da se lahko premikajo hkrati s konstantno hitrostjo. Poleg tega lahko senzor uporabimo za merjenje hitrosti in razdalje gibanja modela.
Barvni senzor loči do 8 barv in se lahko uporablja kot svetlobni senzor. Ima tudi vgrajen infrardeči senzor, ki lahko na primer bere odboje svetlobe.
Senzor na dotik prepozna naslednje situacije: pritisnjen gumb, pritisnjen, močno pritisnjen. V tem primeru senzor določi tlačno silo v Newtonih ali v odstotkih.
IR senzor se uporablja za določanje razdalje od robota do določene točke ali za preprečevanje trkov. Omogoča merjenje razdalje v odstotkih, centimetrih in palcih.
Zmogljivosti osnovnega nabora lahko razširite z uporabo nabora virov, ki je sestavljen iz 603 delov. Vsebuje: dodaten velik komplet in svetlobni senzor, dve veliki kolesi, velike stožčaste zobnike, ki omogočajo izdelavo velikih gramofonov.
Hub
Pesto ima vgrajen žiroskop, ki lahko določa njegov položaj v prostoru: orientacijo, nagib, kotanje, določanje roba od zgoraj, stanje padanja pesta itd. Vgrajen pomnilnik omogoča nalaganje in shranjevanje do 20 programov. Številka programa je prikazana na zaslonu velikosti 5x5 pikslov, kjer so prikazane tudi uporabniške slike in stanje delovanja huba.
V vozlišču se nahaja tudi:
- MicroUSB priključek za polnjenje baterije ali povezavo z osebnim računalnikom.
- Bluetooth sinhronizacijski gumb, s katerim lahko vzpostavite brezžično povezavo z osebnim računalnikom za programiranje huba.
- 6 vrat (AF) za izvajanje ukazov ali sprejemanje informacij od senzorjev.
- Trije gumbi za upravljanje pesta.
- Vgrajen zvočnik.
Программное обеспечение
Programska oprema LEGO Education SPIKE je na voljo za Windows, Mac OS, Android, iOS in Chromebook in jo lahko prenesete . Programsko okolje temelji na otroškem programskem jeziku Scratch. Sestavljen je iz niza ukazov, od katerih je vsak grafični blok določene oblike in barve s parametri, ki jih je mogoče ročno spreminjati, na primer hitrost in obseg gibanja, kot vrtenja itd.
Hkrati so nizi ukazov, ki so povezani z različnimi komponentami rešitve (motorji, senzorji, spremenljivke, operaterji itd.), označeni z različnimi barvami, kar vam omogoča, da hitro intuitivno ugotovite, kako programirati, kar potrebujete.
Sama aplikacija vsebuje tudi veliko učnih načrtov, pa tudi približno 30 različnih navodil za sestavljanje modelov.
Prvi koraki
Po zagonu aplikacije in izbiri jezika so takoj na voljo trije začetni koraki:
1) Programirajte središče tako, da se na zaslonu prikaže smešek;
2) Seznaniti se z delovanjem motorjev in senzorjev;
3) Sestavite model "Flea" in ga programirajte za premikanje.
Spoznavanje SPIKE Prime se začne z opisom možnosti povezovanja (preko microUSB ali Bluetooth) in kako delati z zaslonom pixel.
Najprej morate nastaviti zaporedje ukazov, ki jih je treba izvesti po zagonu programa, in izbrati tudi določene piksle, ki bodo zasvetile na zaslonu zvezdišča.
Drugi korak vključuje sestavljanje in programiranje odziva motorjev na različne signale senzorjev. Na primer, lahko programirate motor, da se začne vrteti, ko približate roko ali kateri koli predmet blizu senzorja razdalje.
Da bi to naredili, ustvarimo zaporedje ukazov: če je predmet senzorju bližje kot n centimetrov, motor začne delovati.
Tretji in najbolj zanimiv korak: sestavite robota bolho in ga programirajte, da skoči na ukaz. Če želite to narediti, morate najprej sestaviti robota iz delov in dveh motorjev.
Nato se lotimo programiranja. Za to nastavimo naslednji algoritem: ko je program vklopljen, mora "bolha" dvakrat skočiti naprej, tako da morata motorja narediti dva polna obrata hkrati. Hitrost vrtenja bomo nastavili na 50 %, da robot ne bo preveč skakal.
Rezultat je majhen robot, ki skoči naprej, ko se program zažene. Lepota!
Robot bolha je hitro odhitel naprej in našel prvo žrtev, a je šlo nekaj narobe.
Ko je to usposabljanje končano, lahko začnete s kompleksnejšimi projekti: v aplikaciji je več kot 60 blokovnih diagramov za različne dele nabora (motorji, pesto, senzorji itd.). Poleg tega lahko vsak blokovni diagram nekoliko spremenite z parametri . V programski opremi je tudi možnost ustvarjanja spremenljivk in lastnih diagramov poteka.
Za učitelje
V kompletu so za učitelje. Vključujejo učne načrte, naloge z že pripravljenimi rešitvami in naloge, kjer ni odgovora in je treba priti do kreativne rešitve. To vam omogoča, da hitro začnete delati z zaposlovanjem in ustvarjanjem programov usposabljanja.
Skupno so na spletnem mestu pripravljeni 4 tečaji. "Inventor Squad" je tečaj za pouk tehnologije, ki krepi razumevanje študentov o procesu izvajanja projektnih dejavnosti. Dva predmeta sta povezana z računalništvom. »Ustanovitev podjetja« ponuja osnovne programerske in algoritemske veščine, »Uporabne naprave« pa predstavi načela interneta stvari. Četrti tečaj - "Pripravljen na tekmovanja" - je zasnovan za pripravo na tekmovanja in zahteva tako osnovni kot nabor virov.
Vsak tečaj vsebuje od 5 do 8 lekcij, ki vključuje že pripravljeno metodološko rešitev, ki jo je mogoče implementirati v izobraževalni proces za utrjevanje kompetenc STEAM.
Primerjaj z drugimi kompleti
LEGO Education SPIKE Prime je del robotske linije LEGO Education, ki vključuje komplete za otroke različnih starosti:
- Express “Mladi programer” za predšolsko vzgojo.
- WeDo 2.0 za osnovno šolo.
- LEGO Education SPIKE Prime za srednjo šolo.
- LEGO MINDSTORMS Education EV3 za srednješolce in prve letnike.
Funkcionalnost SPIKE Prime se prekriva z LEGO WeDo 2.0, ki ima od tega leta podporo za Scratch. Toda za razliko od WeD0 2.0, ki vam omogoča simulacijo fizičnih eksperimentov, je SPIKE Prime bolj primeren za ustvarjanje robotov. Namenjen je seznanjanju učencev z robotiko od 5. do 7. razreda.
S pomočjo te rešitve bodo šolarji osvojili principe algoritmizacije, razvijali sposobnosti reševanja problemov in se na igriv način seznanili z osnovami robotike. Po SPIKE Prime lahko preidete na LEGO MINDSTORMS Education EV3, ki ima zmožnosti MycroPython in je primeren za učenje naprednejše robotike in konceptov programiranja.
PS Med pisanjem tega članka ni bil poškodovan noben robot ali haskiji.
Vir: www.habr.com