วิธีที่ LEGO® Education ใช้เว็บบลูทูธและ Web Serial API

โมเดลเบรดแดนเซอร์ที่ประกอบขึ้นจาก LEGO

LEGO® Education SPIKETM Prime Set เป็นเครื่องมือการเรียนรู้ STEAM (วิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี วิศวกรรม ศิลปะ และคณิตศาสตร์) สำหรับนักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 6 ถึง 8 (ประมาณ 11-13 ปี)

SPIKE Prime ผสมผสานองค์ประกอบสิ่งปลูกสร้างสีสันสดใสของ LEGO ฮาร์ดแวร์ที่ใช้งานง่าย และภาษาการเขียนโค้ดแบบลากและวางที่เข้าใจง่ายจาก Scratch และ Python ทำให้ SPIKE Prime ดึงดูดนักเรียนอย่างต่อเนื่องผ่านกิจกรรมการเรียนรู้ที่สนุกสนานเพื่อคิดวิเคราะห์และแก้ไขปัญหาที่ซับซ้อนโดยไม่คำนึงว่าการเรียนรู้อยู่ในระดับใดและยังคงสนุกอยู่

ประสบการณ์ในการเขียนโปรแกรม

นักเรียนใช้บล็อกไอคอน บล็อกคำ (ค่าเริ่มต้น) หรือโค้ด Python เพื่อเขียนโปรแกรมโมเดล สภาพแวดล้อมการเขียนโปรแกรมได้รับการปรับเปลี่ยนจากเครื่องมือแก้ไข Scratch ซึ่งนักเรียนจำนวนมากคุ้นเคยจากการศึกษา STEAM มาก่อนในโรงเรียน

ในโหมดภาพ 2 โหมด นักเรียนจะเชื่อมต่อบล็อกด้วยการลากและวางลงบนผืนผ้าใบการเขียนโปรแกรม เชื่อมต่อบล็อกต่างๆ เข้าด้วยกัน

สภาพแวดล้อมในการเขียนโปรแกรม LEGO ที่มีโปรแกรมบล็อกคำ

นักเรียนที่เชี่ยวชาญขึ้นไปสามารถเลือกใช้โค้ด Python จริงได้โดยตรง ซึ่งมาพร้อมกับฐานความรู้แบบผสานรวมที่จะสนับสนุนนักเรียนในขณะเขียนโค้ด

สภาพแวดล้อมในการเขียนโปรแกรมของ LEGO ที่มีโปรแกรม Python

เมื่อสร้างโปรแกรมในแอป LEGO Education SPIKE แล้ว นักเรียนจะส่งโปรแกรมไปยังฮับ LEGO Education Spike Prime ผ่านการเชื่อมต่อบลูทูธหรือ USB ฮับนี้จะดำเนินโปรแกรมและควบคุมโมเดล LEGO

มาพร้อมฮาร์ดแวร์

สมองของชุดอุปกรณ์ SPIKE Education คือฮับที่ใช้ควบคุมฮาร์ดแวร์อื่นๆ หลายชิ้น เช่น เซ็นเซอร์และมอเตอร์ ในชุดนี้ประกอบด้วยเซ็นเซอร์สี เซ็นเซอร์วัดระยะทาง และเซ็นเซอร์วัดแรง และยังมีมอเตอร์ 2 ตัว ได้แก่ ขนาดใหญ่ 1 ตัว ขนาดกลาง ฮับจะเชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์ ด้วยบลูทูธหรือ USB

ชิ้นส่วนที่ตั้งโปรแกรมได้ของชุดอุปกรณ์ LEGO SPIKE Education
ฮับขนาดใหญ่ เซ็นเซอร์ 3 ตัวสำหรับสี ระยะทาง และแรง รวมถึงมอเตอร์ 2 ตัว

แอปพลิเคชันที่รองรับ

นอกเหนือจากแอปเฉพาะแพลตฟอร์ม LEGO ยังมีเว็บแอป SPIKE ซึ่งเข้าถึงได้ที่ spike.legoeducation.com แอปไม่ได้ถูกแคชไว้ในเบราว์เซอร์ ดังนั้นผู้ใช้จึงต้องเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ตเพื่อให้เว็บแอปทำงาน

LEGO สนับสนุนเบราว์เซอร์ Chrome บน Windows 10 และ 11, MacBook และ Chromebook อย่างเป็นทางการ การปรับปรุงการแคชและทำให้แอปสามารถติดตั้งได้ เป็นฟีเจอร์ที่วางแผนไว้สำหรับอนาคต

เชื่อมต่อกับ SPIKE Hub

ฮับ SPIKE Prime และฮับ SPIKE Essential จะเชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์ได้โดยใช้บลูทูธหรือ USB โดยค่าเริ่มต้น เว็บแอปจะใช้บลูทูธกับ Web Bluetooth API

อีกทางเลือกหนึ่งคือ เว็บแอปจะใช้ Web Serial API เมื่อเชื่อมต่อกับ USB ในทั้ง 2 กรณี นอกเหนือจากสาย USB ขั้นตอนการเชื่อมต่อจะแทบเหมือนกันทุกประการ

แอป LEGO Education SPIKE พร้อมวิธีการเชื่อมต่อ USB

เมื่อเชื่อมต่อแล้ว นักเรียนจะอัปโหลดโปรแกรมลงในพื้นที่เก็บข้อมูล 20 ช่องของฮับขนาดใหญ่

UI "ดาวน์โหลดไปยัง Hub" LEGO Education SPIKE

ในการสื่อสารกับฮับ Web Bluetooth และ Web Serial API ต้องมี BluetoothDevice หรือ SerialPort ตามลำดับ ซึ่งจะได้มาจากข้อมูลโค้ดที่ได้มาจาก แอปที่เผยแพร่อยู่

การเชื่อมต่อ Web Bluetooth API

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

การเชื่อมต่อ Web Serial API

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

เหตุผลที่ควรใช้งานเว็บเป็นหลักและใช้ API ฮาร์ดแวร์ของเว็บ

ปัจจุบัน LEGO ดูแลรักษาแอปสำหรับ Android, macOS/iPadOS และ Windows ไว้เวอร์ชันอิสระ รวมถึงแอปเฉพาะแพลตฟอร์มเวอร์ชันเดิมนอกเหนือจากเว็บแอป การพุชเว็บแอปในแพลตฟอร์มที่รองรับ API ฮาร์ดแวร์เว็บพื้นฐานใน Chrome ซึ่งได้แก่ macOS, Windows และ ChromeOS จะช่วยลดภาระในการบำรุงรักษาแอปลงได้อย่างมาก

เหตุผลอีกข้อหนึ่งคือขนาดการดาวน์โหลด เว็บแอปมีขนาดรวมดาวน์โหลดน้อยกว่า 20 MB ในขณะที่แอป macOS และ iPadOS หนัก 115 MB, แอป Android 178 MB และแอป Windows จะมีขนาดนาฬิกาอยู่ที่ 292 MB แต่การติดตั้งครั้งแรกนั้นไม่รวม สื่อการสอนที่ใช้ในชั้นเรียน หลังจากดาวน์โหลดเนื้อหานี้ ขนาด จะเพิ่มขึ้นเกือบ 1 GB ระบบจะสตรีมเนื้อหาบทเรียนในเว็บแอป ซึ่งจะช่วยให้ผู้ใช้มีเวอร์ชันล่าสุดอยู่เสมอและดาวน์โหลดเฉพาะบทเรียนที่ตนกำลังดูอยู่ได้

นอกจากเหตุผลทางเทคนิคแล้ว ความเรียบง่ายของการใช้งานในชั้นเรียนก็เป็นอีกเหตุผลที่สำคัญคือการให้ความสำคัญกับเว็บเป็นหลัก นักเรียนไม่จำเป็นต้องติดตั้งแอป และคอยอัปเดตอยู่ตลอดเวลา แต่จะไปตามลิงก์และทำงานกับเวอร์ชันล่าสุดเสมอ จาก LEGO คุณสามารถอัปเดตเนื้อหาได้เสมอ โดยไม่ขึ้นอยู่กับขั้นตอน การตรวจสอบของ App Store

Tinker กับ LEGO บนเว็บ

LEGO เน้นนำอิฐมาประกอบกันอย่างสร้างสรรค์เสมอ และ LEGO Education SPIKE สามารถเข้าถึงได้จากเว็บเบราว์เซอร์ ชุดอุปกรณ์นี้จึงไม่มีข้อยกเว้นจากกฎ

ชุมชนนักพัฒนาซอฟต์แวร์ได้เริ่มสร้างโค้ดที่สื่อสารกับ SPIKE แล้ว ตัวอย่างเช่น PyREPL-JS เริ่มต้นโดย Gabriel Sessions ที่มหาวิทยาลัย Tufts PyREPL-JS เสนอ MicroPython REPL (อ่าน - ประเมินผลการพิมพ์) สำหรับหน้าเว็บเพื่อสื่อสารกับฮับ SPIKE Ethan Danahy และจาก Tufts ได้ใช้การตอบกลับนี้สำหรับอินเทอร์เฟซเว็บสำหรับ SPIKE Prime จำนวนหนึ่ง ซึ่งเป็นหนึ่งใน ตัวสร้างความเสียหายที่ซิงค์กับไฟล์เสียง

มหาวิทยาลัยแห่งนี้ได้จัดเวิร์กช็อปเกี่ยวกับการทำแมชชีนเลิร์นนิงกับ SPIKE และจัดสนามแข่งหุ่นยนต์พร้อมวิธีการและตัวอย่างโค้ด จุดเริ่มต้นที่ดีคือ สวัสดี SPIKE

โมเดล LEGO รุ่นบุกเบิกซิงค์กับไฟล์เสียง

Web Serial และ Web Bluetooth API ช่วยเปิดโลกแห่งความเป็นไปได้สำหรับแอปพลิเคชันด้านการศึกษา ความคิดสร้างสรรค์ และความบันเทิง โดยช่วยให้นักเรียนสื่อสารกับโมเดลตัวต่อ LEGO ได้จากภายในเบราว์เซอร์ นักเรียนจะมีแอปเวอร์ชันล่าสุด เสมอโดยไม่ต้องคอยอัปเดต

ในระยะยาว นักพัฒนาซอฟต์แวร์ LEGO จะมีแอปที่ต้องดูแลน้อยลง ซึ่งหมายความว่า ค่าใช้จ่ายจะลดลงและความพยายามในการพัฒนาน้อยลง ทำให้มีเวลามากขึ้นสำหรับการทำในสิ่งที่ LEGO เป็นที่รู้จักมากที่สุด นั่นก็คือการปลดล็อกความคิดสร้างสรรค์