Zestaw LEGO® Education SPIKE™ Prime to narzędzie edukacyjne z zakresu STEAM (nauka, technologia, inżynieria, sztuka i matematyka) przeznaczone dla uczniów klas 6–8 (około 11–13 roku życia).
SPIKE Prime łączy kolorowe elementy konstrukcyjne LEGO, łatwe w użyciu urządzenia i intuicyjny język programowania typu „przeciągnij i upuść” oparty na Scratch i Pythonie. Dzięki temu uczniowie mogą nieustannie brać udział w zabawnych zajęciach, które rozwijają ich umiejętności krytycznego myślenia i rozwiązywania złożonych problemów, niezależnie od poziomu nauczania. A dodatkowo świetnie się przy tym bawią.
doświadczenie w programowaniu;
Uczniowie używają bloków ikon, bloków słów (domyślnie) lub kodu Pythona do programowania swoich modeli. Środowisko programowania zostało zaadaptowane z edytora Scratch, który jest znany wielu uczniom już od wczesnej edukacji STEAM w szkole.
W obu trybach wizualnych uczniowie łączą bloki, przeciągając je i upuszczając na płótno programistyczne. Łączą one różne bloki.
Bardziej zaawansowani uczniowie mogą używać prawdziwego kodu Pythona, który jest dostarczany z integrowaną bazą wiedzy, aby wspierać uczniów podczas kodowania.
Po utworzeniu programu w aplikacji LEGO Education SPIKE uczniowie wysyłają go do centralki LEGO Education Spike Prime przez Bluetooth lub USB. Sterownik wykonuje program i steruje modelem LEGO.
Sprzęt w zestawie
Mózg SPIKE Education Kit to hub, który służy do sterowania różnymi elementami sprzętowymi, takimi jak czujniki i silniki. Zestaw zawiera czujnik koloru, czujnik odległości i czujnik siły. Są też 2 silniki: jeden duży i jeden średni. Koncentrator łączy się z komputerami za pomocą Bluetooth lub USB.
Obsługiwane aplikacje
Oprócz aplikacji na konkretne platformy firma LEGO oferuje też aplikację internetową SPIKE, którą można otworzyć na stronie spike.legoeducation.com. Aplikacja nie jest przechowywana w pamięci podręcznej w przeglądarce, więc użytkownicy muszą mieć stałe połączenie z internetem, aby mogła działać.
LEGO oficjalnie obsługuje przeglądarki Chrome w systemach Windows 10 i 11, na MacBookach oraz Chromebookach. Ulepszenia dotyczące pamięci podręcznej i możliwość zainstalowania aplikacji to funkcje, które planujemy wprowadzić w przyszłości.
Łączenie z SPIKE Hub
Hub SPIKE Prime i hub SPIKE Essential można podłączyć do komputera za pomocą Bluetooth lub USB. Domyślnie aplikacja internetowa używa Bluetooth za pomocą interfejsu Web Bluetooth API.
Aplikacja internetowa może też używać interfejsu Web Serial API po podłączeniu przez USB. W obu przypadkach proces łączenia jest prawie identyczny, z tym że w jednym z nich używa się kabla USB.
Po połączeniu uczniowie mogą przesyłać swoje programy do jednego z 20 miejsc na dysku w dużym hubie.
Do komunikacji z hubem interfejsy Web Bluetooth i Web Serial API wymagają odpowiednio BluetoothDevice lub SerialPort. Są one dostępne w fragmentach kodu pobranych z aplikacji na żywo.
Połączenie z Web Bluetooth API
(X.next = 4),
navigator.bluetooth.requestDevice({
filters: [
{
namePrefix: 'GDX',
},
],
optionalServices: ['d91714ef-28b9-4f91-ba16-f0d9a604f112'],
});
Połączenie z Web Serial API
const v = yield navigator.serial.requestPort({
filters: [{
usbVendorId: Zt.SerialVendorId.LEGO // 1684
}]
});
yield v.open({
baudRate: 115200
});
Powody, dla których warto zacząć od interfejsów API dla urządzeń internetowych
Obecnie LEGO utrzymuje niezależne wersje aplikacji na Androida, macOS/iPadOS i Windowsa, a także starsze wersje aplikacji na konkretne platformy, a także aplikację internetową. Dzięki udostępnianiu aplikacji internetowej na platformach, które obsługują podstawowe interfejsy API sprzętu internetowego w Chrome (czyli macOS, Windows i ChromeOS), deweloperzy LEGO mogą znacznie ograniczyć nakład pracy związany z utrzymaniem aplikacji.
Innym powodem jest rozmiar pliku do pobrania. Aplikacja internetowa zajmuje łącznie mniej niż 20 MB, a aplikacja na macOS i iPadOS – 115 MB, na Androida – 178 MB, a na Windowsa – 292 MB. Początkowa instalacja nie obejmuje jednak materiałów dydaktycznych potrzebnych w salach lekcyjnych. Po pobraniu tych materiałów ich rozmiar zwiększy się o prawie 1 GB. W aplikacji internetowej treści lekcji są przesyłane strumieniowo, co umożliwia użytkownikowi korzystanie z najnowszej wersji i pobranie tylko lekcji, którą aktualnie ogląda.
Oprócz tych przyczyn technicznych, prostotę stosowania w klasie można uznać za kolejny mocny argument za stosowaniem podejścia web-first. Uczniowie nie muszą instalować aplikacji ani aktualizować jej. Zamiast tego wystarczy kliknąć link i zawsze korzystać z najnowszej wersji. Z poziomu LEGO aktualizacje treści są zawsze możliwe niezależnie od procesów weryfikacji w sklepie z aplikacjami.
Budowanie z LEGO w internecie
LEGO zawsze sprzyjało kreatywnemu składaniu klocków, a ponieważ zestaw LEGO Education SPIKE można otwierać w przeglądarce, nie jest on wyjątkiem od tej reguły.
Społeczność deweloperów już zaczęła tworzyć kod, który komunikuje się z SPIKE. Na przykład PyREPL-JS został uruchomiony przez Gabriela Sessionsa z Uniwersytetu Tufts. PyREPL-JS udostępnia MicroPython REPL (pętlę read-eval-print) dla stron internetowych, aby komunikować się z hubem SPIKE. Ethan Danahy, który również pracuje w Tufts, używa tego REPL-a do wielu interfejsów internetowych dla SPIKE Prime, w tym do breakdancera zsynchronizowanego z pliku audio.
Uniwersytet zorganizował warsztaty dotyczące uczenia maszynowego za pomocą SPIKE oraz prowadzi Robotics Playground z instrukcjami i przykładami kodu. Dobrym punktem wyjścia jest Hello SPIKE.
Interfejsy Web Serial API i Web Bluetooth API umożliwiają uczniom komunikowanie się z fizycznymi modelami LEGO z poziomu przeglądarki, co otwiera wiele możliwości w przypadku aplikacji edukacyjnych, kreatywnych i rozrywkowych. Uczniowie zawsze będą mieć najnowszą wersję aplikacji bez konieczności jej aktualizowania.
W długim okresie deweloperzy LEGO będą musieli zajmować się mniejszą liczbą aplikacji, co oznacza mniejsze koszty i mniejsze nakłady pracy związane z rozwojem, a co za tym idzie, więcej czasu na to, z czego słynie LEGO: na rozwijanie kreatywności.