Робозвери, планы уроков и новые детали: обзор набора LEGO Education SPIKE Prime

    Робототехника — одно из самых интересных и прорывных школьных занятий. Она учит составлять алгоритмы, геймифицирует учебный процесс, знакомит детей с программированием. В некоторых школах уже с 1 класса занимаются информатикой, учатся собирать роботов и составлять блок-схемы. Чтобы дети легко понимали робототехнику и программирование, могли углубленно изучать математику и физику в средней  школе, мы выпустили новый обучающий набор LEGO Education SPIKE Prime. Подробности о нем расскажем в этом посте.



    LEGO Education SPIKE Prime предназначен для обучения детей 5–7 классов в школах и кружках робототехники. Набор позволяет строить алгоритмы с помощью блок-схем и любоваться, как картинки на экране превращаются в движения и действия. Для современных школьников важна наглядность и WOW-эффект, и SPIKE Prime является приманкой, которая может увлечь детей программированием и точными науками. 

    Обзор набора


    Набор поставляется в минималистичном желто-белом пластиковом боксе. Под крышкой — картонка с инструкцией по началу работы и схемой размещения деталей в лотках. Набор спроектирован так, чтобы с ним было легко начинать работу и педагогу требовалось минимум дополнительной подготовки.



    Сами детали расфасованы по пакетикам с номерами, которые соответствуют номерам ячеек в лотках. 



    В Базовый набор входит более 500 элементов LEGO, включая новые.



    • Несколько новых рам, которые сокращают время сборки прототипов и позволяют создавать крупные модели.
    • Новый кубик 2x4 с отверстием для осей Technic. Он позволяет объединять элементы Technic и LEGO System в одном проекте.
    • Обновлена базовая пластина из ассортимента Technic.
    • Новые узкие колеса, которые обеспечивают точность управления и повышают маневренность моделей.
    • Новое поворотное колесо в виде опорного ролика.
    • Новые зажимы для проводов, доступные в нескольких цветах, позволяют аккуратно закреплять шлейфы.

    Кроме самих деталей, внутри находится три мотора — большой и два средних, а также три датчика: расстояния, цвета и силы. 



    Моторы подключаются напрямую к хабу и имеют датчики вращения с точностью до 1 градуса. Эта возможность предусмотрена для синхронизации работы моторов, чтобы они могли двигаться одновременно с постоянной скоростью. Кроме этого, датчик можно использовать и для измерения скорости и расстояния движения модели.



    Датчик цвета различает до 8 цветов и может использоваться как датчик освещенности. В него также встроен инфракрасный датчик, который может считывать, например, отражение света.



    Датчик касания распознает следующие ситуации: кнопка нажата, отжата, сильное нажатие. При этом датчик определяет силу давления в ньютонах или в процентах.

    ИК-датчик служит для определения расстояния от робота до определенной точки или для предотвращения столкновений. Способен измерять расстояние в процентах, сантиметрах и дюймах.

    Расширить возможности базового набора можно с помощью ресурсного набора, который состоит из 603 деталей. В него входят: дополнительный большой набор и датчик света, два больших колеса, большие конические зубчатые шестерни, которые позволяют строить крупные поворотные платформы.

    Хаб


    В хаб встроен гироскоп, который умеет определять его положение в пространстве: ориентацию, наклон, крен, определение грани сверху, состояние падения хаба и т. д. Встроенная память позволяет загружать и хранить до 20 программ. Номер программы отображается на пиксельном экране 5х5, куда также выводятся пользовательские изображения и статус работы хаба.



    Также на хабе расположены:

    • Разъем microUSB для зарядки аккумулятора или соединения с ПК.
    • Кнопка синхронизации Bluetooth, с помощью которой можно установить беспроводную связь с ПК для программирования хаба.
    • 6 портов (A-F) для выполнения команд или получения информации с датчиков.
    • Три кнопки управления хабом.
    • Встроенный динамик.

    Программное обеспечение


    ПО LEGO Education SPIKE доступно для Windows, Mac OS, Android, iOS и Chromebook, его можно скачать на сайте LEGO Education. Программная среда создана на основе детского языка программирования Scratch. Она состоит из набора команд, каждая из которых представляет собой графический блок определенной формы и цвета с параметрами, которые можно изменять вручную, например, скорость и дальность движения, угол вращения и т. д. 

    При этом наборы команд, связанных с различными компонентами решения (моторы, датчики, переменные, операторы и т. д.), выделены разными цветами, что позволяет быстро интуитивно разобраться, как программировать то, что нужно.

    Еще в самом приложении собрано множество планов уроков, а также около 30 различных инструкций по сборке моделей.



    Первые шаги


    После запуска приложения и выбора языка сразу же предлагается три стартовых шага:
    1) Запрограммировать хаб, чтобы на экране выводился смайлик;
    2) Познакомиться с работой моторов и датчиков;
    3) Собрать модель «Блоха» и запрограммировать ее на движение.

    Знакомство с SPIKE Prime начинается с описания возможностей подключения (через microUSB или через Bluetooth) и работы с пиксельным экраном.



    Сначала необходимо задать последовательность команд, которая должна выполняться после запуска программы, а также выбрать конкретные пиксели, которые будут зажигаться на экране хаба.



    Второй шаг предусматривает сборку и программирование реакции моторов на различные сигналы с датчиков. Например, можно запрограммировать мотор, чтобы он начал вращаться при поднесении руки или любого предмета к сенсору расстояния.



    Для этого мы создаем последовательность команд: если предмет находится ближе n сантиметров к датчику, то мотор начинает работать.



    Третий и самый интересный шаг: собрать робота-блоху и запрограммировать ее на прыжки по команде. Для этого сначала нужно собрать из деталей и двух моторов самого робота.



    Затем приступаем к программированию. Для этого задаем следующий алгоритм: при включении программы «блоха» должна дважды проскакать вперед, поэтому два мотора должны сделать два полных вращения одновременно. Скорость вращения установим на 50%, чтобы робот не прыгал слишком сильно.



    На выходе у нас получился небольшой робот, который при запуске программы скачет вперед. Красота! 



    Робот-блоха резво устремился вперед, нашел первую жертву, но что-то пошло не так.



    После этого обучение закончено, можно приступать к более сложным проектам: в приложении только блок-схем для различных частей набора (моторы, хаб, датчики и т. д.) насчитывается более 60. При этом каждую блок-схему можно слегка менять с помощью параметров. Также внутри ПО есть возможность создания переменных и собственных блок-схем.

    Для учителей




    К набору прилагаются методические материалы для учителей. В них входят учебные планы, задачи с готовыми решениями и задания, где ответа нет и нужно творчески подойти к решению. Это  позволяет быстро приступать к работе с набором и строить программы обучения. 



    Всего на сайте готово 4 курса. «Отряд изобретателей» — курс для уроков технологии, который закрепляет понимание учениками процесса ведения проектной деятельности. Два курса относятся к информатике. «Запускаем бизнес» дает базовые навыки программирования и алгоритмики, а «Полезные устройства» знакомит с принципами работы интернета вещей. Четвертый курс —  «К соревнованиям готовы» — предназначен для подготовки к конкурсам и требует и базовый, и ресурсный набор.

    В каждом курсе от 5 до 8 уроков, куда входит готовое методическое решение, которое можно внедрить в учебный процесс для закрепления STEAM-компетенций. 

    Сравниваем с другими наборами


    LEGO Education SPIKE Prime входит в робототехническую линейку LEGO Education, которая включает в себя наборы для детей разных возрастов: 

    • Экспресс «Юный программист» для дошкольного образования.
    • WeDo 2.0 для начальной школы.
    • LEGO Education SPIKE Prime для средней школы.
    • LEGO MINDSTORMS Education EV3 для учеников старших классов и первых курсов институтов.

    Функции SPIKE Prime пересекаются с LEGO WeDo 2.0, у которого с этого года появилась поддержка Scratch. Но в отличие от WeD0 2.0, позволяющего моделировать физические опыты, SPIKE Prime больше подходит для создания роботов. Он спроектирован для начала изучения робототехники в 5–7 классах.
     
    С помощью этого решения школьники в игровой форме смогут освоить принципы алгоритмизации, развить навыки решения задач, познакомиться с основами робототехники. После SPIKE Prime можно переходить на LEGO MINDSTORMS Education EV3, у которого есть возможность работы с MycroPython и который подойдет для изучения более сложных понятий робототехники и программирования. 

     P.S. При написании этой статьи ни один робот и ни один хаски не пострадал.
    LEGO Education
    Компания

    Похожие публикации

    AdBlock похитил этот баннер, но баннеры не зубы — отрастут

    Подробнее
    Реклама

    Комментарии 30

      +1
      Лучше бы новую версию MINDSTORMS EV3 выпустили с поддержкой камеры. Встроенным в хаб WiFi, гироскопом, акселерометром. С современным мощным процессором.
        0
        Так есть комплекты апгрейда, неофициальные, правда. Проблема всех этих штук в том, что на работу с ними нужно время. Я вот купил детям, а купить в нашем мире — недостаточно, и кризис воспроизводимости никто не отменял)) Одной уже лень изучать, только свои корейские (такая зараза похлеще коронавируса) клипы смотрит в айфончик, другая ещё маловата для него. В итоге оно имеет место быть в кружке, а у меня просто лежит без дела. Собрал с младшей пару вещей.
          0
          а можно названия или ссылки?)
            +1
            BrickPi, PIstorms, EVB, наслаждайтесь :) Ну и как всегда можно запилить свой,
            вот
            ну или просто обновить операционку — ev3dev, дабы расширить функциональность имеющегося
              0
              биг спс.
        +2
        Что то у вас не так с возрастным таргетированием. Само Лего рекомендует EV3 с 9-10 лет. Дети 5-7 класса посчитают Спайк слишком детским. Его есть смысл рассматривать как дополнение к WeDo для детей 1-3 класса.
          +1

          Хаб совместим с lego boost? Как сейчас с совместимостью всей линейки, начиная power functions, заканчивая mindstorms?

            0
            А что там совмещать — 1 двигатель и 1 универсальный датчик? У буста ж голова на онлайн управлении, а тут вроде как, после заливки работает автономно. Хотя было б хорошо как-то и к двигателям головы буста законектиться.
              +1

              Эдектрически разъемы сейчас у всех одинаковые, за исключением mindstorms. Но поддержка устройств вне линейки на уровне прошивок хабов и соответствующих приложений — так себе. Некоторое время назад, кажется, доходило до смешного — мотор, подключенный к хабу — работает, а мотор от поезда (электрически тот же мотор) — нет.

                +1

                Про boost, powered up и control+ — вот здесь сравнение, что с чем совместимо: https://racingbrick.com/lego-powered-up-summary/#

                0

                Очередное поделие лего плюющее на совместимость компонент, или нынче таки исправились и хоть с чем-то из старых линеек совместимо? (WeDo вышедший позже EV3 был несовместим, как и все версии Mindstorms между собой).

                  +1

                  Mindstorms NXT и EV3 совместимы между собой по разъёмам.
                  Ну и все последние электрические продукты LEGO между собой в какой-то мере совместимы, даже поезд Duplo (использует тот же bluetooth протокол) — это часть экосистемы, в которую входит и WeDo (но не Mindstorms, они вышли до того, как эта общая экосистема появилась)

                    0
                    Ага, спс: The hub and the motors in 42099, 42100 and 42109 also belong to the Powered Up family, so they share the same port and protocol like the Powered Up, the Boost and the Spike Prime sets.
                  +1
                  Это совместимо с wedo 2.0? (моторы/датчики). Если да — я бы купил.
                    +1
                    Из LEGO-вского FAQа:
                    SPIKE Prime is entirely new so the sensors, hardware and cables will only work with SPIKE Prime. EV3 and NXT components won’t work with the SPIKE Prime hub because they use different types of connections.

                    WeDo 2.0 motors and sensors share the same connection type but are not designed to be compatible with SPIKE Prime components.

                    Редиски!
                      0

                      Да они это с каждой своей робо-платформой делают, чему вы удивляетесь? Те же Mindstorms EV3 и Mindstorm NXT точно так же не совместимы!


                      ЗЫ вообще удивительно — по идее тем же китайцам сделать совместимых компонент не проблема, почему до сих пор нет (с учётом конских ценников самих Lego) — не понятно...

                        +1
                        В EV3 как раз можно использовать старые NXT моторы и сенсоры (FAQ)
                        В 2013 г. Лего ещё дорожила своей репутацией.
                        When developing LEGO® MINDSTORMS® Education EV3 there has been a strong focus on ensuring backwards compatibility to NXT, making it possible to use many NXT elements with EV3.
                        Some of the main features:
                        • EV3 uses the same connector cables as the NXT, so all NXT sensors and motors will work with the new EV3 platform.
                        • EV3 uses the same LEGO Technic building system as NXT so you can reuse all of your bricks and other elements.
                        • EV3 uses the same DC transformer as NXT.
                        • EV3 software can be used to program the NXT, however not all software features support NXT.


                        Непонятно как дела с совместимостью Spike и Boost (17101), никаких официальных данных пока не нашёл.
                          0

                          Хм… странно… возможно ошибаюсь, но есть EV3 и видел NXT — разъёмы, как мне подсказывать память разные (физически), вот по распайке — хз, может и совпадают. С другой стороны — действительно могу ошибаться, ибо больно уж давно это было (когда видел NXT)...

                        0

                        Ну, у xiaomi есть вроде свой конструктор (mitu builder), обычные детали совместимы с lego / lego technic, а вот электрические и блок управления — свои

                        0

                        Да вроде бы моторы и сенсоры WeDo подойдут к Spike Prime; наоборот — нет, но это-то объяснимо.

                      0

                      И опять другие разъёмы? У вас там usb принципиально не рассматривается чтоли?

                        0

                        Сейчас они как раз перешли на общий разъем во всех продуктах. И надеюсь, не сойдут с него в ближайшем будущем.

                          0

                          мне кажется, они это в предыдущих версиях тоже обещали (в lego boost, если мне не изменяет память)

                            0

                            А, нет, в wedo 2.0:


                            В 2016 году на платформе WeDo 2.0 появился новый разъем, который станет скоро единым для всех серий, включая WeDo, MINDSTORMS, Technics.

                            Но что-то я в новом технике не видел новых разъёмов, да и в соседней ветке говорят, что этот тоже не совсем совместим с WeDo

                              +1
                              Нет, они сдержали обещание. Разъем теперь одинаковый у WeDo, Technic, Trains, Boost и SPIKE Prime (у Mindstorms разъем старый, ну там и продукт вышел в 2013). Поддержка разными хабами и приложениями оборудования из других линеек не очень хорошая, но разъем действительно одинаковый, и электрический протокол общий.

                              В Technic новый разъем со второй половины 2019 г, его имеют пока 3 набора («торговая марка» называется Control+), возможно, вы смотрели не самые актуальные наборы?
                                0

                                Возможно смотрел старые наборы, ага. Два c лишним года на внедрение — шутка ли..


                                Надеюсь, что новый разъём они всё-таки не спишут так быстро, а то цены на их ассортимент не сказать, что лояльны к покупателю, а о совместимости не думают вообще никак =(

                          0
                          У вас там usb принципиально не рассматривается чтоли?

                          Думаю что там осознанно выбран экзотический разъём:
                          • Дети будут втыкать любой механически совместимый кабель с непредсказуемым результатом.
                          • Судя по фотографиям разъёмы весьма компактные, а на моторах сделано углубление для прокладки плоского кабеля со стандарным для Lego радиусом изгиба в 4 мм. Такие USB кабели если и существуют, то тоже экзотика.
                          • USB-контроллер в каждом моторе или датчике нажатия это уж перебор и повышение и так весьма высокой цены.
                          • Не известно как в новых SPIKE, а в кабелях NXT была земля, питание и старый добрый I2C, так что рулить им можно было с любой «Ардуины». Надеюсь и в новых моторах не перемудрили с протоколом обмена.
                            +1
                            Вроде бы в новых кабелях заменили I2C на UART (теперь нельзя вешать несколько датчиков на один порт), так что не перемудрили. Ну и умельцы уже реверсят протокол во всю.
                              0
                              Дети будут втыкать любой механически совместимый кабель с непредсказуемым результатом.Дети будут втыкать любой механически совместимый кабель с непредсказуемым результатом.

                              Так в этом и интерес! Ну и результат должен быть предсказуемым: воткнул powerbank в моторчик, тот договорился о питании и запустился, воткнул мышь в управляемый блок и снимаешь поток данных как с сенсора)


                              на моторах сделано углубление для прокладки плоского кабеля со стандарным для Lego радиусом изгиба в 4 мм. Такие USB кабели если и существуют, то тоже экзотика.

                              Не заметил никакого углубления на моторах, как ни глядел. На китайском mitu builder гибкости usb-проводов более чем достаточно, но вот что они сделали его неотсоединяемым с одной стороны это зря конечно, как и зря сделали это ребята из лего, если я правильно понял картинки (а с другой стороны, тот же power functions так сделан и ничего, юзабельно)


                              USB-контроллер в каждом моторе или датчике нажатия это уж перебор и повышение и так весьма высокой цены.

                              Ну в моторе весьма нормально, а вот в датчике наверное и правда выйдет дороговато (больше наверное проблема с размером будет). Но с леговской-то ценой могли бы и постараться к слову


                              Не известно как в новых SPIKE, а в кабелях NXT была земля, питание и старый добрый I2C, так что рулить им можно было с любой «Ардуины»

                              а разве для ардуины нет usb-хабов / она не умеет по нему общаться? или на это всё уходит слишком много её ресурсов?

                          Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                          Самое читаемое