چگونه LEGO® Education از بلوتوث وب و APIهای سریال وب استفاده می کند

Thomas Steiner

Jakob Dam Jensen

مجموعه آموزشی LEGO® Education SPIKE™ Prime یک ابزار یادگیری STEAM (علوم، فناوری، مهندسی، هنر و ریاضیات) برای دانش‌آموزان کلاس ششم تا هشتم (حدود 11 تا 13 سال) است.

SPIKE Prime با ترکیب عناصر رنگارنگ ساختمان لگو، سخت‌افزار با استفاده آسان و زبان برنامه‌نویسی بصری با کشیدن و رها کردن مبتنی بر اسکرچ و پایتون، دانش‌آموزان را به طور مداوم از طریق فعالیت‌های آموزشی سرگرم‌کننده برای تفکر انتقادی و حل مسائل پیچیده، بدون توجه به یادگیری‌شان درگیر می‌کند. سطح… در حالی که سرگرم کننده!

تجربه برنامه نویسی

دانش‌آموزان از بلوک‌های نماد، بلوک‌های کلمه (پیش‌فرض)، یا کد پایتون برای برنامه‌ریزی مدل‌های خود استفاده می‌کنند. محیط برنامه نویسی از ویرایشگر Scratch که برای بسیاری از دانش آموزان از ابتدای آموزش STEAM در مدرسه آشنا بود، اقتباس شده است.

در دو حالت بصری، دانش آموزان بلوک ها را با کشیدن و رها کردن آنها روی بوم برنامه نویسی به هم متصل می کنند. آنها بلوک های مختلف را با اتصال آنها به هم متصل می کنند.

دانش‌آموزان پیشرفته‌تر می‌توانند مستقیماً از کد واقعی پایتون استفاده کنند، که با یک پایگاه دانش یکپارچه برای پشتیبانی از دانش‌آموزان در حین کدنویسی ارائه می‌شود.

هنگامی که آنها برنامه ای را در برنامه LEGO Education SPIKE ایجاد کردند، دانش آموزان برنامه را از طریق اتصال بلوتوث یا USB به هاب LEGO Education Spike Prime ارسال می کنند. هاب برنامه را اجرا می کند و مدل LEGO را کنترل می کند.

سخت افزار گنجانده شده است

مغز کیت SPIKE Education یک هاب است که برای کنترل سایر قطعات سخت افزاری مانند سنسورها و موتورها عمل می کند. این کیت شامل سنسور رنگ، سنسور فاصله و سنسور نیرو است. همچنین دو موتور وجود دارد: یکی بزرگ و دیگری متوسط. هاب با بلوتوث یا USB به کامپیوتر متصل می شود.

هاب بزرگ، سه حسگر رنگ، فاصله و نیرو و دو موتور.

برنامه های کاربردی پشتیبانی شده

جدا از برنامه‌های مخصوص پلتفرم ، LEGO برنامه وب SPIKE را نیز ارائه می‌کند که در spike.legoeducation.com قابل دسترسی است. برنامه در مرورگر ذخیره نمی شود، بنابراین کاربران همیشه باید به اینترنت متصل باشند تا برنامه وب کار کند.

LEGO به طور رسمی از مرورگرهای کروم در ویندوز 10 و 11، مک بوک ها و کروم بوک ها پشتیبانی می کند. بهبودهای حافظه پنهان و نصب برنامه از ویژگی های برنامه ریزی شده برای آینده است.

به SPIKE Hub متصل شوید

هاب SPIKE Prime و هاب SPIKE Essential را می توان با استفاده از بلوتوث یا USB به رایانه متصل کرد. به‌طور پیش‌فرض، برنامه وب از بلوتوث با Web Bluetooth API استفاده می‌کند.

از طرف دیگر، برنامه وب هنگام اتصال به USB از Web Serial API استفاده می کند. در هر دو مورد، به غیر از کابل USB، جریان اتصال تقریباً یکسان است.

پس از اتصال، دانش آموزان برنامه های خود را در یکی از 20 اسلات ذخیره سازی هاب بزرگ آپلود می کنند.

برای برقراری ارتباط با هاب، Web Bluetooth و Web Serial API به ترتیب به یک BluetoothDevice یا یک SerialPort نیاز دارند. اینها در قطعه کدهای گرفته شده از برنامه زنده به دست می آیند.

اتصال API بلوتوث وب

(X.next = 4),
  navigator.bluetooth.requestDevice({
    filters: [
      {
        namePrefix: 'GDX',
      },
    ],
    optionalServices: ['d91714ef-28b9-4f91-ba16-f0d9a604f112'],
  });

اتصال API سریال وب

const v = yield navigator.serial.requestPort({
  filters: [{
    usbVendorId: Zt.SerialVendorId.LEGO // 1684
  }]
});
yield v.open({
  baudRate: 115200
});

دلایلی برای اینکه ابتدا به وب بروید و از APIهای سخت افزار وب استفاده کنید

در حال حاضر، LEGO نسخه‌های مستقل برنامه خود را برای Android، macOS/iPadOS و Windows نگهداری می‌کند. به علاوه نسخه‌های قدیمی برنامه‌های مخصوص پلتفرم در بالا، علاوه بر برنامه وب. توسعه دهندگان LEGO با فشار دادن برنامه وب روی پلتفرم هایی که از API های سخت افزاری وب در Chrome پشتیبانی می کنند، یعنی macOS، Windows و ChromeOS، می توانند بار تعمیر و نگهداری برنامه خود را به میزان قابل توجهی کاهش دهند.

دلیل دیگر حجم دانلود است. برنامه وب در مجموع کمتر از 20 مگابایت دانلود می شود، در حالی که وزن برنامه macOS و iPadOS 115 مگابایت، برنامه اندروید 178 مگابایت و برنامه ویندوز 292 مگابایت وزن دارد. با این حال، نصب اولیه، شامل مواد درسی مورد نیاز در کلاس‌ها نمی‌شود. پس از دانلود این مطالب، حجم آن تقریباً 1 گیگابایت افزایش می یابد. در برنامه وب، محتوای درس پخش می شود، که به کاربر امکان می دهد همیشه آخرین نسخه را داشته باشد و فقط درس مورد نظر خود را دانلود کند.

جدای از این دلایل فنی، سادگی استفاده از کلاس درس یکی دیگر از استدلال های قوی برای استفاده از وب است. دانش آموزان نیازی به نصب برنامه و به روز نگه داشتن آن ندارند. در عوض، آنها فقط یک پیوند را دنبال می کنند و همیشه با جدیدترین نسخه کار می کنند. از پایان LEGO، به روز رسانی محتوا همیشه امکان پذیر است، مستقل از فرآیندهای بررسی فروشگاه برنامه.

در وب با LEGO سرهم کنید

LEGO همیشه در مورد مونتاژ خلاقانه آجرها بود و با توجه به اینکه LEGO Education SPIKE از مرورگرهای وب قابل دسترسی است، این کیت از این قاعده مستثنی نیست.

جامعه توسعه دهندگان قبلاً شروع به ایجاد کدی کرده است که با SPIKE صحبت می کند. به عنوان مثال، PyREPL-JS توسط Gabriel Sessions در دانشگاه Tufts راه اندازی شد. PyREPL-JS یک MicroPython REPL (حلقه خواندن – ارزش – چاپ) را برای صفحات وب فراهم می کند تا با هاب SPIKE صحبت کنند. Ethan Danahy ، همچنین از Tufts، سپس از این REPL برای تعدادی از رابط های وب برای SPIKE Prime استفاده می کند، که یکی از آنها breakdancer همگام سازی شده با یک فایل صوتی است.

این دانشگاه میزبان یک کارگاه آموزشی در زمینه انجام یادگیری ماشینی با SPIKE بود و میزبان یک زمین بازی رباتیک با دستورالعمل‌ها و نمونه‌های کد بود. یک مکان خوب برای شروع Hello SPIKE است.

با اجازه دادن به دانش‌آموزان برای برقراری ارتباط با مدل‌های فیزیکی لگو از درون مرورگر، API‌های Web Serial و Web Bluetooth دنیایی از امکانات را برای برنامه‌های آموزشی، خلاقانه و سرگرمی باز می‌کنند. دانش آموزان همیشه آخرین نسخه برنامه را بدون نیاز به به روز رسانی آن در اختیار خواهند داشت.

توسعه دهندگان LEGO در دراز مدت برنامه های کمتری برای نگهداری خواهند داشت، که به معنای کاهش هزینه و تلاش کمتر برای توسعه است، و زمان بیشتری برای انجام کاری که LEGO بیشتر به آن معروف است: باز کردن قفل خلاقیت باقی می ماند.