Категорія: Анонси

10 складних понять, які засвоюються під час гри з LEGO Education EV3

LEGO — одна з найвідоміших іграшкових компаній світу. Проте LEGO Education — це набагато більше ніж просто іграшка. Набори, в основі яких лежить роботизований конструктор третього покоління LEGO Mindstorms, спеціально розроблені для шкіл і містять не тільки будівельні блоки та комп’ютерний контролер EV3, а й цікаві методичні посібники для учнів та вчителів.
Завдяки LEGO Education школярі на інтуїтивному рівні засвоюють складні поняття, над якими б’ються студенти старших курсів технічних вузів. Ось лише деякі з них.

1. Масштаб
Придумавши продукт, будь то вантовий міст, космічну ракету або промисловий верстат, інженер повинен вирішити, якого він буде розміру. Слід взяти до уваги не тільки потреби замовника, але також міцність і гнучкість матеріалів. Якщо конструкція з LEGO буде дуже маленькою, навряд чи вийде точно втілити задуману форму (наприклад, криві лінії будуть занадто ступінчастими). А якщо занадто великий — вона виявиться крихкою або на неї просто не вистачить деталей.

2. Порівнянні величини
Роботам часто доводиться робити кілька речей одночасно — наприклад, переміщатися в просторі і піднімати вантаж. При цьому виникає необхідність зіставляти кутові і лінійні величини: кількість обертів колеса і пройдене по площині, відстань, кут повороту сервоприводу і вертикальне переміщення вантажу. Ці процеси «з різних всесвітів» повинні завершуватися за строго однаковий час. Можна, звичайно, підібрати потрібні швидкості, але зручніше освоїти тригонометричні обчислення, щоб точно і швидко розраховувати складні параметри.

3. Статичні і динамічні навантаження
Кращий спосіб відчути різницю між статичними і динамічними навантаженнями — самостійно побудувати робота. Одна справа звести нерухому будівлю, і зовсім інша — спорудити рухомий механізм у якому постійно змінюється центр ваги і точки прикладання сили. Процесорний блок EV3 досить важкий, щоб пред’являти цілком дорослі вимоги до якості опорних конструкцій.

4. Алгоритм
Людина здатна робити кілька речей одночасно або принаймні хаотично перемикатися між ними — читати підручник, граючи в комп’ютерну гру і базікаючи з другом по телефону. Програмування роботів вчить мислити структурно, виявляючи причинно-наслідкові зв’язки і розставляючи пріоритети. Розуміння циклів, перемикачів, умовних операторів і багатозадачності стануть в нагоді не тільки в технічних професіях, але і в економіці, менеджменті, правознавстві.

5. Стиснення і розтягування
Знання про те, які матеріали працюють на стиск, а які на розтяг, лежить в основі архітектури та опору матеріалів. Завдяки їм деякі мости та будівлі виглядають так, ніби закони фізики писані не для них. Працюючи з LEGO, майбутній конструктор засвоює ці принципи інтуїтивно: без урахування стиснення і розтягування неможливо побудувати жодної міцної моделі.

6. Потужність, сила і швидкість
У наборі LEGO Mindstorms всього три сервомотори, однак побудовані з нього роботи можуть пересуватися з різною швидкістю, піднімати предмети важче власної ваги або кидати легкі снаряди. Експериментуючи з LEGO, дитина дізнається, наскільки широкий діапазон сил і швидкостей, яких можна домогтися за допомогою шестерень, шківів, блоків і важелів.

7. Кріплення й міцність
Далеко не кожен дорослий розуміє, що з одного і того ж кількості цеглин можна побудувати як хиткий, так і міцний будинок — все залежить від того, кладеш чи цеглини строго один над одним або з перекриттям. Створюючи великі конструкції з LEGO, майбутній інженер вчиться розташовувати точки кріплення максимально ефективним і економним способом.

8. Зворотній зв’язок
Щоб запрограмувати складну поведінку робота, потрібно вивчити, як саме його сенсори реагують на навколишнє середовище. Скажімо, щоб навчити машину їхати по чорній лінії, необхідно з’ясувати, яке значення датчик світла має на чорному і яке на білому кольорі. Блок управління Mindstorms дозволяє безпосередньо передавати інформацію з датчиків в комп’ютер і обробляти їх у вигляді графіків і осцилограм. Реєстрація показань з датчиків освітленості, температури, вологості і т.д. допоможе у вивченні фізики, хімії та біології.

9. Модернізація
Споруда робота — це завжди дослідницький процес. Перші, та й наступні випробування практично завжди показують, що в конструкції необхідно щось змінити. Але розбирати робота цілком, а потім проектувати і збирати заново — не найкраще рішення. Важливо навчитися знаходити спосіб внести мінімальні зміни у вже існуючу конструкцію, щоб вона відповідала новим вимогам.

10. Біомеханіка
Деякі моделі з набору LEGO Education зображують тварин і допомагають краще зрозуміти природу. Дитина може розібратися, яким чином повзає змія або які навантаження відчуває скелет слона при ходьбі, побудувавши їх з конструктора. Ці знання знадобляться в житті: досвідчені інженери знають, що у природи завжди є чому повчитися.

Найбільш популярне