LEGO SPIKE機器人學什麼

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LEGO SPIKE一套樂高新世代為STEAM教育所打造的產品。它到底有什麼樣獨特的魅力呢? 在機器人教育中,它又具有什麼樣的定位呢?跟著庫樂思老師的腳步,我們一起來更深入的了解吧~


程式語言在各行業的優點

在現今,學習程式成為一種熱門活動,但學習程式到底是為了什麼呢?好玩、為了立志成為工程師,或是錢可以賺得比較多?理由應該並不然是這樣,其實程式應用好處很多!因此誰說只有工程師才需要學會寫程式。程式在各行各業中不僅能為工作能力加值,也能減少職場各種部門溝通上的問題。不只如此,寫程式需要將項目,一一分解、分析資訊,透過這樣的訓練,對事件的理解力更精準,邏輯也會更好。

例如:在疫情間,餐廳如使用人力消毒量體溫,這樣會需要額外的人力,但如果會撰寫程式,就可以將工作內容,透過程式,將指令傳送給機器幫助我們完成測量消毒的工作。


程式正式進入課綱

近年來,在教育部的教改之下,新課綱裡的科技素養,結合了「生活科技」與「資訊科技」。更在108課綱正式上路以後,將資訊課程領域,設計以運算思維為核心,讓孩子學會將問題拆解,找出程式運作規律與邏輯,進而學習程式設計,解決類似問題,並能重複執行演算方式的指令流程。程式語言已經列入國中、高中的必修課程,國小則是依學生資質與興趣授課,未來在教育上程式語言將伴隨孩子左右。

因此庫樂思機器人,也為不同年齡層的學生提供不同的樂高程式機器人學習。學齡前的小小朋友,為了啟蒙結構與創意的概念,能夠參加庫樂思的ESM課程; 幼稚園與國小低年級的學生適合WeDo課程,培養孩子對程式的基礎認識以及興趣; 接著在孩子進入小學中年級後,進一步養成STEAM素養,可以開始學習SPIKE機器人; 若在機器人領域有足夠興趣後,可進階至EV3課程學習機器人更完整的訓練。


SPIKE在學什麼?

進入SPIKE的主頁之後,我們首先創立一個新的專案,裡面將會有三種模式可以選擇,分別是:icon blocks(圖像化程式)、word blocks(Scratch程式)以及 python程式。選擇中間的 word blocks模式,進入之後就會發現介面與Scratch非常的相似,只是替換上了適用於樂高的程式模組,因此對於有Scratch程式基礎的學生來說能快速地上手。

圖左.Scratch程式介面
圖右.SPIKE程式介面

但聽到這裡,可能會想說,既然兩者類似,又何必學習LEGO SPIKE呢?

其實筆者認為,Scratch基本上比較著重在軟體設計的部分,在硬體上較為薄弱了一些,如果加上機器人的結構來配合程式,在學習的程式的過程,較能夠有一個全面性的訓練。

※機器人課程包含了機器人硬體、結構設計、程式設計三大面向。

而在庫樂思教室學習樂高機器人,學習WeDo課程告一段落之後,銜接的課程就是SPIKE。那這兩者有何不同呢?我們一起來探討吧~


硬體的差異性

圖左. WeDo機器人教具【45300】
圖右. SPIKE機器人教具【45678】

從硬體來看,單就動力及感應器來說,WeDo的動力零件只有一個馬達而已,感應器也只有紅外線的動作感應器以及偵測角度的傾斜感應器兩種。

而SPIKE部分就較為多樣化了,馬達總類就有兩種,中馬達兩顆,大馬達一顆,還有更為精細的超音波感應器、壓力感應器及顏色感應器,就這些組件來看,多樣變化根本就是SPIKE的代名詞,設計作品上相對就會更加有趣與豐富。

另外,小編也做了一張兩種教具硬體方面,電子零件的比較表,透過這個比較表,你可能會比較清楚兩者的差異性(如下圖)。

*SPIKE機器人的傾斜感測器裝置於主機之中,故不另外列出。

軟體的差異性

從以下這兩張圖來看,就可以明顯感受到介面與指令有非常大的改變,程式也從圖像的展示,轉變成較多文字敘述的,操作撰寫的內容上也就會有所不同。

圖左. WeDo機器人程式介面
圖右. SPIKE機器人程式介面

例如:我們要設計一個能夠避開障礙物的機器人,就軟體來說,WeDo因為馬達只有一個,設計構造上稍微簡單,只能透過特殊結構,搭配簡單的前進後退的方式,來進行避開障礙物,而感應的障礙物的距離較無法精準的撰寫調整。

但SPIKE就不一樣了,因為三顆兩種不同大小的馬達,設計上就會有較多的變化,在程式上的搭配也能夠較精準的撰寫出需要幾個馬達當動力,感應器的距離調整也相對明確許多,直接就可以從指令中做調整,相當的方便。以下兩張圖片就可以明顯的看出不同的差異囉。

圖左. WeDo機器人避障程式
圖右.SPIKE機器人避障程式

【進階的功能】

SPIKE還增設了附加程式,針對馬達的控制上,有更多的細節可以進行調整,也加入了數字邏輯以及變數的概念,讓小朋友可以增加程式語言的能力,同時SPIKE也有提供額外的補充程式,可以讓喜歡挑戰高難度的小朋友自行運用(如下圖)。

完成程式的編寫之後點擊上方的連線圖示,進行主機的連線後,將程式匯入主機之後,看看機器人會發生什麼事呢? 會不會照著你設計好的程式流程動作呢?

【有趣的教案】

另外在這介紹一個有趣的SPIKE的官方教案,在疫情的影響下,可能大家不敢在外運動,LEGO SPIKE在內建教案中,設計了一個運動教練機器人LEO,機器人結構中的主機帶有陀螺儀的功能,可以測量傾斜角度,用以計算上下活動的次數,帶著大小朋友在家就可以體驗到仰臥起坐運動的樂趣,是不是特別的貼心呢!


SPIKE讓小朋友充滿無限創意與挑戰

完善規劃及全面性訓練,一直是庫樂思一大特色,當這套專為STEAM教育所設計的LEGO SPIKE登場之後,我們立即的把這一套樂高教具規劃在庫樂思的培訓課程之中。

SPIKE積木與程式進行融合之後,能夠產生千變萬化的組合,讓小朋友在接觸程式語言的同時,能直接利用作品進行測試,實現自己發想的主題。除了可以直接體會程式運作的邏輯、模式之外,更讓小朋友在學習程式上能有較大的熱情與趣味性。

甚至SPIKE機器人也適合參與各項機器人的大型競賽(例如: WRO奧林匹亞機器人競賽、FLL機器人競賽…),增長孩子的自信心,讓孩子的未來更璀璨精彩。如想更深入了解各年齡層樂高,歡迎到新竹、竹北門市與我們一起探討喔。

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