مجموعة LEGO® Education SPIKE™ Prime هي أداة تعلّم العلوم والتكنولوجيا والهندسة والفنون والرياضيات (STEAM) للطلاب في الصفوف من السادس إلى الثامن (من 11 إلى 13 عامًا تقريبًا).
تجمع مجموعة SPIKE Prime بين عناصر بناء LEGO الملوّنة والأجهزة سهلة الاستخدام ولغة ترميز سهلة الاستخدام تعتمد على السحب والإفلات وتستند إلى Scratch وPython، وتعمل على إبقاء الطلاب منخرطين باستمرار من خلال أنشطة التعلّم المرحة التي تساعدهم على التفكير النقدي وحل المشاكل المعقّدة، بغض النظر عن مستوى تعلّمهم... كل ذلك مع الاستمتاع!
تجربة البرمجة
يستخدم الطلاب إما مربّعات الرموز أو مربّعات الكلمات (الإعداد التلقائي) أو رمز Python البرمجي لبرمجة النماذج. تم اقتباس بيئة البرمجة من محرّر Scratch، الذي يعرفه العديد من الطلاب من خلال تعليم العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات (STEM) في المدرسة.
في الوضعَين المرئيَين، يربط الطلاب بين اللبنات من خلال سحبها وإفلاتها على لوحة البرمجة. يتم ربط المربّعات المختلفة من خلال توصيلها.
يمكن للطلاب الأكثر تقدّمًا اختيار استخدام رموز Python البرمجية الحقيقية مباشرةً، والتي تتضمّن قاعدة معرفة مدمجة لمساعدة الطلاب أثناء كتابة الرموز.
بعد أن ينشئ الطلاب برنامجًا في تطبيق LEGO Education SPIKE، يرسلونه إلى لوحة تحكّم LEGO Education Spike Prime عبر اتصال Bluetooth أو USB. ينفّذ المحور البرنامج ويتحكّم في نموذج LEGO.
الأجهزة المضمَّنة
يُعدّ المحور هو العقل المدبّر لمجموعة SPIKE Education، وهو يعمل على التحكّم في مختلف قطع الأجهزة الأخرى، مثل أجهزة الاستشعار والمحرّكات. تتضمّن المجموعة مستشعر ألوان ومستشعر مسافة ومستشعر قوة. يتضمّن الجهاز أيضًا محركَين، أحدهما كبير والآخر متوسط الحجم. يتم توصيل المحور بالكمبيوتر باستخدام البلوتوث أو USB.
التطبيقات المتوافقة
بالإضافة إلى التطبيقات الخاصة بكل منصة، تقدّم LEGO أيضًا تطبيق SPIKE للويب الذي يمكن الوصول إليه على spike.legoeducation.com. لا يتم تخزين التطبيق مؤقتًا في المتصفّح، لذا يجب أن يكون المستخدمون متصلين بالإنترنت دائمًا لكي يعمل تطبيق الويب.
تتوافق ألعاب LEGO رسميًا مع متصفّحات Chrome على أجهزة Windows 10 و11 وMacBook وChromebook. من الميزات التي نخطّط لإضافتها في المستقبل تحسين التخزين المؤقت وإتاحة تثبيت التطبيق.
الربط بموزّع SPIKE
يمكن توصيل لوحة وصل SPIKE Prime ولوحة وصل SPIKE Essential بالكمبيوتر باستخدام البلوتوث أو USB. تستخدم تطبيقات الويب تلقائيًا البلوتوث من خلال Web Bluetooth API.
بدلاً من ذلك، يستخدم تطبيق الويب Web Serial API عند الاتصال عبر USB. في كلتا الحالتين، يكون مسار الاتصال متطابقًا تقريبًا، باستثناء كابل USB.
بعد ربط الجهاز، يحمّل الطلاب برامجهم إلى إحدى فتحات التخزين العشرين في الموزّع الكبير.
للتواصل مع المحور، تحتاج واجهة Web Bluetooth API وواجهة Web Serial API إلى
BluetoothDevice
أو SerialPort
على التوالي. يتم الحصول على هذه الرموز من مقتطفات الرموز المأخوذة من التطبيق المباشر.
الاتصال عبر Web Bluetooth API
(X.next = 4),
navigator.bluetooth.requestDevice({
filters: [
{
namePrefix: 'GDX',
},
],
optionalServices: ['d91714ef-28b9-4f91-ba16-f0d9a604f112'],
});
اتصال Web Serial API
const v = yield navigator.serial.requestPort({
filters: [{
usbVendorId: Zt.SerialVendorId.LEGO // 1684
}]
});
yield v.open({
baudRate: 115200
});
أسباب لاستخدام واجهات برمجة التطبيقات للأجهزة على الويب
تحتفظ شركة LEGO حاليًا بإصدارات مستقلة من تطبيقها على Android وmacOS/iPadOS وWindows، بالإضافة إلى الإصدارات القديمة من التطبيقات الخاصة بكل نظام أساسي، فضلاً عن تطبيق الويب. ومن خلال توفير تطبيق الويب على الأنظمة الأساسية التي تتوافق مع واجهات برمجة التطبيقات الأساسية للأجهزة على الويب في Chrome، أي macOS وWindows وChromeOS، يمكن لمطوّري LEGO تقليل عبء صيانة التطبيق بشكل كبير.
سبب آخر هو حجم التنزيل. يبلغ إجمالي حجم تطبيق الويب أقل من 20 ميغابايت، بينما يبلغ حجم تطبيق macOS وiPadOS 115 ميغابايت، وتطبيق Android 178 ميغابايت، وتطبيق Windows 292 ميغابايت. ومع ذلك، لا يتضمّن التثبيت الأوّلي مواد الدرس المطلوبة في الصفوف. بعد تنزيل هذه المواد، يزداد الحجم بمقدار 1 غيغابايت تقريبًا. في تطبيق الويب، يتم بث محتوى الدرس، ما يتيح للمستخدم الحصول دائمًا على أحدث إصدار وتنزيل الدرس الذي يبحث عنه فقط.
بالإضافة إلى هذه الأسباب الفنية، تُعد سهولة استخدام Classroom سببًا آخر قويًا يبرّر إعطاء الأولوية للويب. لا يحتاج الطلاب إلى تثبيت تطبيق وتحديثه باستمرار. بدلاً من ذلك، ما عليك سوى اتّباع رابط، وسيتم دائمًا استخدام أحدث إصدار. من جهة LEGO، يمكن دائمًا إجراء تعديلات على المحتوى، بغض النظر عن عمليات المراجعة في متجر التطبيقات.
تعديل صور LEGO على الويب
لطالما كانت LEGO تتيح تجميع المكعّبات بشكل إبداعي، ومع إمكانية الوصول إلى مجموعة LEGO Education SPIKE من متصفّحات الويب، لا تشكّل هذه المجموعة استثناءً من هذه القاعدة.
بدأ منتدى المطوّرين بإنشاء رمز يتواصل مع SPIKE. على سبيل المثال، بدأ Gabriel Sessions مشروع PyREPL-JS في جامعة تافتس. توفّر حزمة PyREPL-JS حلقة قراءة-تقييم-طباعة (REPL) في MicroPython لصفحات الويب للتواصل مع لوحة وصل SPIKE. يستخدم إيثان داناهي، وهو أيضًا من جامعة تافتس، واجهة REPL هذه لإنشاء عدد من واجهات الويب الخاصة بـ SPIKE Prime، إحداها هي الراقص المتزامن مع ملف صوتي.
نظّمت الجامعة ورشة عمل حول تعلُّم الآلة باستخدام SPIKE وتستضيف ملعبًا للروبوتات يتضمّن تعليمات وعينات تعليمات برمجية. ننصحك بالبدء من خلال Hello SPIKE.
من خلال السماح للطلاب بالتواصل مع نماذج LEGO المادية من داخل المتصفح، تتيح واجهتا برمجة التطبيقات Web Serial وWeb Bluetooth مجموعة كبيرة من الإمكانيات للتطبيقات التعليمية والإبداعية والترفيهية. سيحصل الطلاب دائمًا على أحدث إصدار من التطبيق بدون الحاجة إلى تحديثه.
سيصبح لدى مطوّري LEGO عدد أقل من التطبيقات التي يجب صيانتها على المدى الطويل، ما يعني انخفاض التكلفة وتقليل جهد التطوير، وبالتالي توفير المزيد من الوقت للتركيز على ما تشتهر به LEGO، وهو إطلاق العنان للإبداع.