Spike Prime

LEGO® Education SPIKE™ Prime (dále jen Prime) je robotická stavebnice - výukový nástroj, který slouží k rozvoji informatického myšlení. Učí nad věcmi přemýšlet, hledat řešení i pracovat s chybou.

Stavebnice obsahuje:

• programovatelný hub;

• senzor vzdálenosti;

• senzor síly;

• barevný senzor;

• velký motor a dva střední motory;

• 523 přitažlivých barevných prvků LEGO® Technic.

Programovatelný hub

Programovatelný hub je pokročilé zařízení ve tvaru kostky, která obsahuje 6 vstupně-výstupních portů pro připojení senzorů a motorů. Dále disponuje 5x5 světelnou matici (displejem) a šestiosým gyroskopem a reproduktorem. Pro připojení k PC využívá micro USB port skrze který se i hub nabijí, v případě připojení k tabletu využívá Bluetooth.

Senzor vzdálenosti

Ultrazvukový senzor vzdálenosti využívá k měření vysílání a odraz ultrazvukových vln. Předností ultrazvukových senzorů je vysoký snímací dosah až 8 m a mimořádná univerzálnost použití. Slouží pro měření vzdáleností a snímání objektů.

Senzor síly

Senzor síly je zařízení, které převádí tlakovou sílu na elektrický signál. Senzor až 10 Newtonů (~ 1kg). Taktéž se dá využít jako dotekový senzor s detekcí stisknutí, uvolnění a nárazu.

Barevný senzor

Senzor barvy je zařízení, které pro svou činnost používá buďto vysílač, jako zdroj světla (RGB), nebo snímač odraženého barevného světla. Tento snímač funguje na principu detekce barvy - fotocitlivé prvky, které porovnávají kódy s konkrétní barvou. Těchto barev může být osm.

Motor

Motor je zařízení, které převádí různé druhy energie na mechanickou energii. V našem případě se jedná o převod elektrické energie na mechanickou práci. Elektrické stroje vyrábějící elektrickou energii z mechanické energie se nazývají generátory, opakem je dynama nebo alternátor. Elektrické stroje vyrábějící mechanickou energii z elektrické energie se běžně označují jako motory .

Prime software

Aplikace Lego Education Spike je ke stažení zde - https://education.lego.com/en-us/downloads/spike-app/software. Aplikace, ve které se stavebnice programuje, je na principu vizuálního programovacího programu Scratch (drag and drop).

Hromadné zpracování dat je klíčové pro efektivní práci s velkými objemy informací v tabulkách, grafy nebo při vytváření analýz. Využíváme různé nástroje pro formátování dat, jejich grafické zobrazení nebo aplikaci vzorců. Níže je přehled základních pojmů a funkcí pro práci s daty v tabulkových procesorech.

Data

V tabulkových procesorech, jako je Microsoft Excel nebo Google Sheets, pracujeme s různými typy dat. Každá buňka může mít jiný formát, který určuje, jaký typ informací obsahuje.

Formát buňky

• Text - používá se pro slova, věty nebo čísla, která nepotřebují matematické operace (např. jména, adresy).

• Číselné obory - slouží pro čísla, která chceme sčítat, odčítat nebo jinak matematicky zpracovávat.

• Měna - zobrazuje čísla jako peněžní částky (např. Kč, USD).

• Datum a čas - umožňuje zadávat a zobrazovat data a časy.

• Ostatní - další speciální formáty, jako procenta nebo vědecké notace.

Tabulka

Tabulka je uspořádaný soubor dat rozdělený do řádků a sloupců. Pomáhá nám organizovat a analyzovat informace efektivněji.

Formátování tabulky

• Písmo a ohraničení - měníme styl písma a přidáváme ohraničení pro lepší přehlednost.

• Zarovnání - upravujeme text v buňkách (např. na střed) a můžeme sloučit několik buněk dohromady.

• Styly - používáme přednastavené styly pro rychlé a jednotné formátování tabulky.

Grafické zobrazení dat - grafy

Grafy nám umožňují přehledně a jasně zobrazit získaná data, což usnadňuje jejich analýzu. Existuje několik typů grafů, které se hodí pro různá data.

Typy grafů

• Sloupcový graf

  • Vhodné pro: srovnání kategorií.

  • Popis: kategorie jsou na vodorovné ose (osa x) a hodnoty na svislé ose (osa y). Výška sloupců odpovídá hodnotám.

  • Použití: zobrazení četnosti a průměrů pro různé kategorie.

• Spojnicový (čárový) graf

  • Vhodné pro: zobrazení průběhu dat v čase.

  • Popis: hodnoty jsou znázorněny body spojenými čarou. Kategorie jsou rovnoměrně rozloženy podél vodorovné osy.

  • Použití: zobrazení změn v průběhu dnů, měsíců, čtvrtletí nebo let.

• Výsečový (koláčový) graf

  • Vhodné pro: zobrazení velikosti položek v poměru k celku.

  • Popis: každá část koláče představuje podíl dané položky na celku, často zobrazené v procentech.

  • Použití: jedna datová řada, maximálně sedm částí.

• Prstencový graf

  • Vhodné pro: podobné jako výsečový graf, ale může zobrazit více datových řad.

  • Popis: více prstenců umožňuje zobrazit různé datové sady v jednom grafu.

• Pruhový graf

  • Vhodné pro: srovnání jednotlivých položek.

  • Popis: kategorie jsou na svislé ose a hodnoty na vodorovné ose.

  • Použití: srovnání různých položek podle hodnot.

• Plošný graf

  • Vhodné pro: zobrazení celkových změn v průběhu času.

  • Popis: kombinace sloupcového a čárového grafu, která zdůrazňuje celkový objem.

• XY (bodový) graf

  • Vhodné pro: porovnání velkého množství číselných dat bez ohledu na čas.

  • Popis: každý bod představuje dvojici hodnot (x, y).

  • Použití: statistická data, kde chceme zobrazit vztah mezi dvěma proměnnými.

Tabulkový procesor

Tabulkový procesor je program, který nám umožňuje vytvářet tabulky, zadávat data, formátovat je a provádět různé výpočty.

Relativní a absolutní adresy buněk

Relativní adresa je taková adresa, která se při kopírování vzorce do jiné buňky automaticky mění. S relativními adresami se setkáme např. při sčítání hodnot ve dvou sloupečcích. Do buňky C1 zapíšeme vzorec =A1+B1 a potvrdíme. Poté tento výpočet zkopírujeme až k posledním hodnotám ve sloupcích. Jednotlivé výpočty se budou po řádcích měnit =A2+B2, =A3+C3 atd.

Absolutní adresa je taková adresa, která se při kopírování vzorce do jiné buňky nemění - tedy aby hodnota ve vzorci zůstala stejná. S absolutními adresami se setkáme např. při výpočtu s nějakou konstantou - výpočet obvodu kruhu. Ve sloupci A máme zadané hodnoty poloměrů, do buňky B1 pak zadáme hodnotu 2. Abychom poté nemuseli tuto hodnotu zapisovat pro každý poloměr, hodnotu buňky B1 uzamkneme (nebo zapíšeme se znakem $) - výsledná adresa buňky ve vzorci pak bude vypadat $B$1. Vzorec, který pro výpočet použijeme do buňky C1 a poté zkopírujeme k poslední hodnotě ve sloupci A bude vypadat =A1*$B$1*PI().

Vzorce

Vzorce nám umožňují provádět různé výpočty s našimi daty.

• Základní matematické operace: Sčítání (+), odčítání (-), násobení (*), dělení (/).

Funkce

• Číselné funkce

  • SUMA (SUM) - sčítá hodnoty v zadaném rozsahu.

  • PRŮMĚR (AVERAGE) - vypočítá průměr hodnot v rozsahu.

  • MIN - najde nejmenší hodnotu v rozsahu.

  • MAX - najde největší hodnotu v rozsahu.

  • MEDIAN - najde střední hodnotu v rozsahu.

  • MODE (MODUS) - najde nejčastější hodnotu v rozsahu.

  • COUNT - počítá počet číselných hodnot v rozsahu.

  • COUNTIF - počítá počet buněk splňujících určitá kritéria.

  • COUNTBLANK - počítá počet prázdných buněk v rozsahu.

  • PI - vrátí hodnotu π (3,14159...).

  • RANDBETWEEN - vygeneruje náhodné číslo mezi dvěma hodnotami.

• Textové funkce

• Časové funkce

• Logické funkce

  • KDYŽ (IF) - provádí logické testování a vrací jednu hodnotu, pokud je pravda, a jinou, pokud je nepravda.

  • A (AND) - vrátí PRAVDA, pokud jsou všechny podmínky pravdivé.

  • NEBO (OR) - vrátí PRAVDA, pokud je alespoň jedna podmínka pravdivá.

Řazení dat v tabulce

Data můžeme seřadit podle:

• abecedy v případě textu (A až Z nebo Z až A);

• číselné hodnoty (od nejmenšího po největší a opačně);

• času (od nejstaršího až po nejnovější nebo opačně).

Filtrování dat v tabulce

Pomocí automatického filtru můžeme zobrazit pouze data, která nás zajímají, a ostatní skrýt. To je užitečné při práci s velkými tabulkami, kde potřebujeme rychle najít konkrétní informace.

Grafika

Počítačová grafika výrazně usnadňuje rychlou komunikaci a zlepšuje proces učení. Díky vizuálnímu zpracování informací si je dokážeme lépe zapamatovat. Výzkumy ukazují, že si pamatujeme:

• 10 % z toho, co čteme;

• 20 % z toho, co slyšíme;

• 30 % z toho, co vidíme;

• 50 % z toho, co slyšíme a vidíme současně;

• 70 % z toho, co sami vyslovíme;

• 90 % z toho, co prakticky vykonáme.

Grafika tak podporuje naše schopnosti lépe chápat a uchovávat informace prostřednictvím vizuálního a interaktivního učení.

2D počítačová grafika

Dvojrozměrná grafika zahrnuje geometrické obrazce, texty, fotografie a obrázky. Rozděluje se na:

• Vektorová grafika - používá geometrické tvary a křivky.

  • Výhody: možnost libovolné transformace a úpravy každého objektu zvlášť.

  • Nevýhody: náročnější na tvorbu, méně realistická.

• Rastrová (bitmapová) grafika - je složená z pixelů uspořádaných do mřížky.

  • Výhody: realistické zobrazení, jednoduché pořízení (fotografie, skener).

  • Nevýhody: ztráta kvality při transformaci, větší objem dat.

Dvojrozměrné objekty - geometrické obrazce, texty, fotografie, obrázky.

3D počítačová grafika

Trojrozměrná grafika pracuje s objekty v souřadnicovém systému (x, y, z). Je využívána v architektuře, průmyslu, filmovém a herním průmyslu a 3D tisku.

Grafický software

Programy pro tvorbu 2D a 3D grafiky se dělí na:

• jednoduché, dostupné a zdarma;

  • 2D: MS Malování;

  • 3D: MS 3D Malování, ThinkerCAD;

• pokročilejší a zdarma;

  • 2D: GIMP;

  • 3D: Blender;

• profesionální a zpoplatněné;

  • 2D: Adobe Photoshop, CorelDraw;

  • 3D: AutoCAD, Adobe Substance, CorelCAD.

3D modelování

3D modelování je proces tvorby trojrozměrných objektů pomocí softwaru. Využívá se v různých oblastech, jako je architektura, průmyslový design, herní vývoj a filmová produkce. Modely jsou tvořeny pomocí geometrických tvarů (např. koule, kvádry) a nástrojů, které umožňují jejich sjednocení nebo průnik.

Software jako Tinkercad je vhodný pro začátečníky, zatímco pokročilí uživatelé mohou pracovat v programech jako Blender nebo AutoCAD.

ThinkerCAD

• Naučte se pracovat s 3D návrem - https://www.tinkercad.com/learn

• Pokročilá práce v Tinkercad - https://www.abicko.cz/clanek/3d-tisk/29234/tiskneme-na-3d-tiskarne.html

• Tvorba 3D objektů jednoduše - https://digifolio.rvp.cz/artefact/file/download.php?file=83106&view=14625