Информатизация и образование

LEGO Mindstorms Education EV3 - это конструкторский набор программируемой робототехники, который дает возможность создавать и управлять собственными роботами LEGO.

Этот набор, несомненно, вызовет интерес у учащихся, вдохновит их на совместное обсуждение реальных задач и поиск творческого решения, которые затем можно будет воплотить в жизнь, построив и протестировав робота, используя набор моторов, датчиков и строительных элементов LEGO. Использование конструктора при изучении информатики, физики, математики, технологии  делает процесс обучения увлекательным, наглядным, повышает мотивацию к решению сложных задач.

Набор LEGO Mindstorms Education EV3 поставляется в удобной коробке, идеальной для хранения элементов и использования в классе. Программное обеспечение и зарядное устройство продаются отдельно.

Робототехническая платформа Lego Mindstorms EV3 была разработана, как и предыдущая модель конструктора LEGO Mindstorms  NXT,  для двух разных целевых аудиторий:  для домашнего пользования (дети и энтузиасты-любители) - Lego Mindstorms Home Edition EV3 (31313) и в образовательных учреждениях (ученики и преподаватели) - LEGO Mindstorms Education EV3 (45544). LEGO разработала базовый набор для каждой группы, а также несколько дополнительных наборов. Однако не существует четкой границы между домашними пользователями и пользователями учебных заведений, можно прекрасно использовать Образовательную версию дома, и Домашнюю версию в школе. Подробно про сравнение наборов можно посмотреть – здесь.

Наборы LEGO Mindstorms Education EV3 обладают широчайшим учебным потенциалом и могут быть использованы на большинстве технических предметах для повышения эффективности учебного процесса и уровня мотивации обучающихся.

 

• Информатика и программирование. Изучение ключевых принципов программирования, развитие алгоритмического мышления, создание и отладка сложных программ по управлению моделями.
• Технология и проектирование. Исследование новейших технологических решений и технологий с помощью создания их аналогов в виде рабочих моделей роботов, изучение ключевых принципов проектирования, прототипирования и моделирования.
• Физика. Подтверждение гипотез опытным путем, проведения опытов, всесторонний анализ полученных данных, включая анализ прогнозированных данных, изучение концептов механики, оптики, термодинамики, магнитных явлений, принципов радиосвязи.
• Математика. Измерение времени, скорости, ускорения и расстояний, работа с переменными, случайными и пороговыми величинами, изучение геометрических, тригонометрических концепций.
• Язык и грамотность. Развитие навыков описания процессов и технологий в повествовательной форме, их объяснения и интерпретирования, освоение навыка построения вербальных моделей различных систем и концепций.

Компоненты LEGO Mindstorms Education EV3

Сердцем набора является программируемый интеллектуальный микрокомпьютер EV3, контролирующий работу моторов и датчиков. Он также поддерживает беспроводные протоколы связи Wi-Fi и Bluetooth. Базовый набор EV3 включают в себя:

• Микрокомпьютер EV3
• Автоматически определяет и управляет датчиками и моторами.
• Воспроизводит звуки и изображения, имеет встроенные светодиоды с возможностью управления.
• Возможность программирования и регистрации данных непосредственно на микрокомпьютере EV3.
• Встроенный Bluetooth контроллер.
• Поддержка Wi-Fi.
• Аккумуляторная батарея для микрокомпьютера EV3.

Большой серво мотор EV3, в наборе их два, предназначен для нового микрокомпьютера Mindstorms EV3. Встроенный датчик вращения производит измерения с точностью до одного градуса. С помощью этого датчика мотор можно присоединить к другим моторам, что позволит роботу передвигаться с постоянной скоростью. Помимо этого, датчик вращения можно использовать и во время проведения разных экспериментов с целью точного считывания данных о скорости и расстоянии.

 

Средний серво мотор для роботов LEGO Mindstorms EV3 лучше всего подходит для выполнения задач, при которых размер робота, быстрота отклика и его скорость важнее грузоподъемности. Точность измерения встроенным датчиком мотора составляет один градус. Идентификация устройств программным обеспечением EV3 происходит автоматически.

С помощью цифрового ультразвукового датчика EV3, который генерирует звуковые волны и фиксирует их отражение от объектов, можно измерять расстояние до объектов. Более того, испуская одиночные волны, его можно использовать в режиме сонара для определения наличия объектов. Также датчик улавливает звуковые волны, выступающие в качестве триггеров для запуска программ. Например, можно использовать датчик с целью построения системы мониторинга трафика, а также измерения расстояния между автомобилями.

Цифровой датчик цвета микрокомпьютера  LEGO Mindstorms EV3 может определить восемь разных цветов. Кроме того, его можно использовать в качестве датчика освещенности. Используя такой датчик, пользователь получает возможность построить роботов-сортировщиков, которые в процессе сортировки используют цветовые индикаторы. Экспериментируя со световым отражением разных цветов, вы можете возыметь глубокое понимание технологии, которая широко используется в процессе переработки отходов, а также производстве упаковок в сельском хозяйстве.

С помощью гироскопического цифрового датчика LEGO Mindstorms EV3 можно измерять движение вращения робота и улавливать малейшие изменения в его положении и движении. Этот датчик позволяет легко измерять углы (точность режима измерения углов +/- 3 градуса), создать балансирующего робота, а также исследовать технологии, используемые, как в игровых контроллерах, так и в настоящих навигационных системах.

Аналоговый датчик касаний для LEGO Mindstorms EV3 является простым, но в то же время высокоточным инструментом, определяющим, нажата его кнопка или нет. Кроме того, он может определять количество как одиночных, так и множественных нажатий. Ученикам он пригодится для построения систем контроля запуска/остановки либо для создания роботов, которые способны выбраться из лабиринта. Все это позволяет глубоко понять технологии, используемые в кухонных устройствах, компьютерных клавиатурах и в цифровых музыкальных инструментах.

Кроме того, Базовый набор LEGO Mindstorms Education EV3 также включает 2 пластиковых лотка для хранения и сортировки деталей, и 541 тщательно подобранных элементов LEGO Technic.

Интерфейс микрокомпьютера EV3

Микрокомпьютер EV3 – это сердце роботов LEGO Mindstorms Education EV3. Используйте дисплей и 6 кнопок, расположенных на лицевой стороне микрокомпьютера, чтобы перемещаться по четырем основным экранам интерфейса системы, которые предоставят вам доступ к разнообразию функций микрокомпьютера EV3. Это может быть и простой запуск программ из памяти, так и возможность создания программы с помощью интерфейса микрокомпьютера.

Запуск программ. Запускайте недавно загруженные с настольного ПК программы.

Менеджер файлов. Доступ и управление всеми файлами, хранящимися в памяти микрокомпьютера, а также на карте памяти.

Приложения микрокомпьютера. Пять предустановленных приложений: менеджер портов, управление моторами, ИК интерфейс, программирование с помощью интерфейса микрокомпьютера и программа по регистрации данных.

Настройки. Настраивайте основные функции микрокомпьютера EV3.

LEGO Mindstoms Education EV3 создан для применения при работе в классе: 

• Прочная пластиковая коробка обеспечивает надежное хранение деталей наборов EV3. 
• Сортировочный лоток поможет оптимизировать процесс конструирования и обеспечить правильный порядок хранения деталей.  
• Перезаряжаемая аккумуляторная батарея обеспечивает продолжительную автономную работу, снимая необходимость постоянно тратить бюджет на покупку одноразовых батареек.
• С помощью некоторых новых элементов, например нового колеса-шарнира, удалось значительно сократить время, затрачиваемое на сборку базовых моделей (по сравнению с предыдущей версией конструктора).  

Конструировать роботов - это увлекательное занятие, однако главное в робототехнике - «вдохнуть в них жизнь», заставить их двигаться и выполнять задачи.Вы обнаружите, что программное обеспечение LEGO Mindstoms Education EV3 - это:

• Наглядное и интуитивно понятное введение в программирование.
• Полезный комплексный инструмент журналирования данных.
• Электронная тетрадь, в которой содержатся инструкции и регистрируются полученные результаты.
• Естественная возможность вдохновить и проявить интерес в областях науки, техники, конструирования и математики.

В процессе установки программного обеспечения выбирается необходимая версия – для учителя или для ученика. В версии для учителя содержится дополнительная информация и ресурсы, которые могут быть полезны на уроке и в других ситуациях обучения. Также вы будете иметь расширенные возможности редактора контента для доступа, создания и управления контентом, используемым для обучения, например возможность,  делать программы недоступными для учащихся.

Программное обеспечение LEGO Mindstoms Education EV3 основано на LabVIEW, графическом языке программирования, которым пользуются ученые и инженеры по всему миру. Оно оптимизировано для работы на уроках и учитывает все последние тенденции в создании интуитивно понятных интерфейсов пользователя. Программное обеспечение обеспечивает интуитивное визуальное программирование с помощью графических программных блоков, позволяет создавать. В помощь учителю программное обеспечение содержит полное руководство пользователя и другие дополнительные материалы.

Программное обеспечение EV3 можно использовать, как мощный инструмент для научных исследований. Ученики могут использовать его для создания прогнозов, сбора, анализа и управления данными во время проведения экспериментов.

В программное обеспечение встроен редактор контента педагога, который даёт возможность редактировать весь, предоставляемый в рамках ПО EV3, контент адаптируя его под свои цели и задачи разрабатываемых учебных курсов. Также можно создавать и добавлять свои собственные учебные материалы.

В версию ПО для учеников встроены электронные тетради в которых, учащиеся смогут фиксировать свои успехи с помощью добавления текстовых комментариев, изображений, звуковых файлов и видео контента, они превращают простое задание в творческую проектную работу. Электронные тетради дают множество возможностей для создания потрясающих отчетов о созданных проектах, документов и презентаций существующих работ. Благодаря электронным тетрадям каждый ученик сможет легко создать свое портфолио для демонстрации коллегам, преподавателям или родителям.  Электронные тетради также позволяют упростить процесс проверки выполнения и оценки работ  учеников.

Используя конструкторы LEGO Mindstoms Education EV3, ученики получат возможность мыслить, как настоящие ученые и инженеры. Создав команду из подготовленных учеников, можно принимать участие в различных соревнованиях по робототехнике, в том числе и в самых крупных во «Всемирной Олимпиаде роботов»  WRO или в лиге FIRST LEGO League.

Ресурсный набор LEGO Mindstorms Education EV3 (45560)

Это набор содержит множество дополнительных элементов и является идеальным дополнением для Базового набора Lego Mindstorms Education EV3. В него входят более 800 деталей, которых нет в Базовом наборе, в том числе специальных элементов, например, шестерни, большие поворотные элементы, элементы для персонализации роботов и другие уникальные строительные элементы. Набор поставляется в большой и удобной пластиковой коробке. Ресурсный набор позволит вам построить более сложных и функциональных роботов.

Дополнительный набор «Космические проекты»  LEGO Mindstoms Education EV3 (45570)

«Космические проекты» - это более 30 академических часов занятий, основное тематическое и три тренировочных поля, а также все необходимые кубики и детали LEGO для сборки требуемых для выполнения миссий и проектов моделей. Комплект заданий «Космические проекты» (2005574) продаётся отдельно

Этот набор создан специально для увлекательного и легкого ознакомления учеников с робототехникой, физикой, информатикой, программированием, математикой и, конечно же, технологией. Ученики будут работать по одной из самых актуальных тем нашего времени – путешествие и жизнь на Марсе.

С помощью Дополнительного набора «Космические проекты» EV3, а также Комплекта заданий к нему, ученики превратятся в настоящих ученых и инженеров, выполняя миссии и проекты, которые помогут им усовершенствовать свои навыки критического мышления, поиска альтернативных методов решения открытых задач, социально-коммуникативные навыки. Кроме того, вы сможете предложить им поработать над ключевыми проблемами, стоящими перед современной космонавтикой, выполняя специальные миссии, разработанные специалистами NASA и Роскосмоса.

Комплект заданий «Инженерные проекты» LEGO Mindstoms Education EV3 (2005544)

Созданный специально для EV3 Комплект заданий «Инженерные проекты» - это 30-часовой пакет учебных материалов, включающий в себя задания для работы в классе по решению проблем с открытым решением, которые делают изучения естествознания, технологии, конструирования и математики невероятно увлекательными. Комплект заданий поставляется в цифровом виде и устанавливается на ПК, становясь частью программного окружения EV3. Учебные материалы состоят из трех основных разделов, а каждый из которых включает 5 проектных работ, в общей сложности 15 проектных работ.

Структура заданий из Комплекта заданий «Инженерные проекты» повторяет процессы и учитывает стандарты проведения проектных работ, которые используются настоящими инженерами, работающими в различных отраслях промышленности. Каждый проект начинается с краткого объяснения задания. Ученикам демонстрируется видео, показывающие реально существующих роботов в действии. А затем ребята строят, программируют, тестируют, а потом и обсуждают свои собственные проекты. На протяжении всего процесса ученики получают знания по естествознанию, технологии, конструированию и математике. Таким образом, структура заданий этого набора способствует развитию навыков обучения 21-го века, включая коммуникативные навыки и навыки решения сложных задач.