LEGO® Education zieht dem EV3 den Stecker. Nach den Sommerferien wird nun auch die LEGO® Education Version des EV3 (45544) aus dem Programm genommen. Sie folgt damit dem Privat-Set 31313, das es schon seit letztem Jahr nicht mehr zu kaufen gibt. Das Ganze ist erst einmal nicht überraschend, denn ein neuer Roboter löst damit im normalen Rhythmus den alten ab. Aber das Wie der ganzen Geschichte und die Art, in der LEGO® den EV3 bisher dargestellt und sein Vorgehen kommuniziert hatte, sorgen für viele Fragen. Einige davon haben wir bereits in unserem FAQ zu EV3 und SPIKE™ Prime beantwortet. Hier wollen wir jetzt aber noch einen genaueren Blick auf den SPIKE mit seinen Vorzügen und Nachteilen werfen.

SPIKE™ Prime für alle

Der neue Star in der LEGO® Robotik-Welt ist der LEGO® Education SPIKE™ Prime (45678). Einige werden sich jetzt denken: „Wie, den gibt es doch schon seit 2019!?“. Das stimmt, und wir haben euch den SPIKE™ Prime vor gut eineinhalb Jahren in unserem Test bereits ausführlich vorgestellt. Wer den Test liest, wird feststellen, was LEGO® damals kommuniziert hat. Nämlich, dass der SPIKE™ Prime für die Klassen 5-8 gedacht sei und sich damit zwischen WeDo 2.0 und EV3 einreiht. Nach damaligem Stand sollte für die Altersgruppe von Klasse 9 bis Oberstufe der EV3 der Roboter der Wahl bleiben. Diese Aussage gilt nun jedoch nicht mehr. Der SPIKE™ Prime ist nun der Roboter ab Klasse 5 und für die komplette weiterführende Schulzeit. Wir bei brickobotik finden sogar, dass der SPIKE in bestimmten Fällen auch schon ab Klasse 3 eingesetzt werden kann.

Wie oben erwähnt, gibt es bei LEGO® manchmal zwei Varianten desselben Roboters. Dies gilt sowohl für den SPIKE™ als auch für den EV3. Die Home-Variante des SPIKE™ Prime verbirgt sich hinter dem Namen „LEGO® Mindstorms® Roboter Inventor 5 in 1“. Näher vorgestellt haben wir euch dieses Modell bereits letztes Jahr.

LEGO® Education und LEGO® Home

Diese teilweise Doppelung kommt daher, dass LEGO® Education und LEGO® Home unterschiedliche und größtenteils voneinander unabhängige Tochterfirmen der LEGO®-Gruppe sind. Die Zielgruppe von LEGO® Education sind klar Bildungseinrichtungen. Hier steht Lernen mit LEGO® im Vordergrund – vom Kindergarten bis zur Universität. LEGO® Home richtet sich hingegen an Privatkund*innen und legt den Fokus deshalb unserer Meinung nach eher auf Spiel und Spaß. Dazu kommen noch weitere Unterschiede, z.B. dass die Themen Langlebigkeit und Support für LEGO® Education in der Arbeit mit Bildungseinrichtungen klar einen höheren Stellenwert haben als für LEGO® Home.

Für den „Spiel-und-Spaß-Faktor“ haben die Home-Varianten von EV3 und SPIKE™ Prime z.B. eine Abschussvorrichtungen für Wurfgeschoße und die Roboter können mit der beiliegenden Fernbedienung oder via App ferngesteuert werden. Beides ist bei der Education-Variante nicht vorgesehen. Auch die vorgegeben Modelle legen hier eher Wert darauf, MINT-Wissen zu vermitteln und ergeben keine „coolen“ Roboter, die kämpfen oder auf geheimer Mission sind.

Probleme für Schulen

Schulen haben nun drei Probleme. Erstens stellt LEGO® Education nach den Sommerferien den Verkauf von EV3-Sets und auch von EV3-Zubehör komplett ein. Spätestens wenn die Regale aller Zwischenhändler leer sind, gibt es hier also keinen Nachschub mehr. Zweitens wird die bekannte EV3-Software bald nicht mehr funktionieren. Sie basiert auf einem Framework namens Silverlight, das nach aktuellem Stand von Microsoft nur noch bis Oktober 2021 unterstützt wird. Drittens haben erste Wettbewerbe bereits angekündigt, in Zukunft nur noch den SPIKE™ Prime zu nutzen. Zum Glück gehört die WRO nicht dazu. Langfristig wird aber der SPIKE™ Prime der Roboter werden, auf den die Aufgaben bei Robotikwettbewerben mit LEGO®-Robotern im Allgemeinen abgestimmt sind. Welche Wettbewerbe unter welchen Corona-bezogenen Bedingungen 2021 überhaupt stattfinden, hat Vera euch hier zusammengefasst.

LEGO® Education hat zum Glück vor dem Einstellen des EV3 die komplett neue Software „EV3 Classroom“ auf den Markt gebracht, die wir euch in einem eigenen Artikel noch einmal genauer vorstellen und mit der SPIKE™-Software vergleichen werden. Die Software kann aber bei weitem nicht alles – einen Blockimport oder Firmware-Updater gibt es z.B. nicht und wird es wahrscheinlich auch nicht geben. Und auch in anderen Punkten verliert sie gegen die Software des SPIKE™ Prime. Für Schulen, die weiterhin mit EV3s arbeiten wollen oder müssen, bietet sie aber gute Möglichkeiten. Wie man die neue Firmware des EV3 aufspielt, haben wir euch hier gezeigt

EV3 und SPIKE im Vergleich

Vergleichen wir nun also einmal den „neuen alten“ SPIKE™ Prime mit dem alten EV3. Diesen Vergleich hatten wir in unserem ursprünglichen Test vermieden, weil der SPIKE™ Prime damals eben nicht als Ersatz für den EV3 dargestellt worden war.

Betriebssystem

Fangen wir mit dem Betriebssystem an. Der SPIKE™ Prime arbeitet mit MicroPython und ist damit sehr schnell beim Booten. Auf dem EV3 läuft ein Linux-System, bei dem das Booten ca. 30 Sekunden dauert. Danach muss man außerdem die Bluetooth-Verbindung umständlich einstellen, während sie sich beim SPIKE™ direkt aufbaut.

Verbindungsmöglichkeiten

Die Verbindungsmöglichkeiten sind beim SPIKE™ Prime USB und Bluetooth Low Energie. Beim EV3 gibt es noch die Möglichkeit der Verbindung per WLAN, aber nur mit einem entsprechenden Dongle. Einen Test zu Bluetooth-Dongles und ihrer Kompatibilität mit LEGO®-Robotern findet ihr hier.

Anschlüsse

Der SPIKE™ Prime hat sechs Anschlüsse, die sowohl für Motoren als auch für Sensoren genutzt werden können. Der EV3 hat hingegen vier feste Ports für Motoren und vier für Sensoren. In der Summe gibt es also zwei Anschlüsse mehr, dafür sind diese nicht flexibel einsetzbar.

Sensoren

EV3 und der SPIKE™ haben beide je einen Farb- und einen Ultraschallsensor. Im EV3-Set gibt es zwei Berührungssensoren, während der SPIKE™ nur einen mitbringt. Dafür hat dieser auch noch einen integrierten Kraftmesser. Ein weiterer Pluspunkt für den SPIKE™ ist, dass bei ihm der Lagesensor im Hauptbaustein („Smart-Hub“) verbaut ist und nicht wie beim EV3 extra angebracht werden muss.

Weitere Unterschiede findet ihr in der folgenden Tabelle:

Trotz seines Alters verliert der EV3 nicht in allen technischen Aspekten gegen den SPIKE™ Prime. So ist bei ihm z.B. die Abtastrate, also die Häufigkeit, mit der ein Sensorwert abgefragt wird, bei manchen Sensoren größer. Das macht sich gerade bei Wettbewerben bemerkbar, wenn diese „Spritzigkeit“ besonders benötigt wird.

Dass der SPIKE™ Prime MicroPhyton nutzt, ist eigentlich eine coole Sache. Ich als Entwickler für eingebettete Systeme bemerke aber die Trägheit des Systems, die Python bei etwas anspruchsvolleren Aufgaben nun einmal mit sich bringt. Das ist der Preis dafür, dass das System „so einfach“ zu benutzen ist: im Hintergrund sind sehr viele Programmschritte notwendig. Das verlangsamt anspruchsvollere Projekte wie die Programmierung eines gleitenden Mittelwerts über 100 Werte extrem. Der verbaute Mikrocontroller kann so etwas eigentlich in Millisekunden. Der SPIKE™ Prime benötigt hingegen mehrere Sekunden. Das ist natürlich nicht der eigentliche Fokus des SPIKE™ und darum eher ein Punkt am Rande, aber er zeigt die Schwächen des Systems. Und gerade Universitäten haben auch gerne ausgefallene Algorithmen auf dieser einfachen Hardware getestet.

Ein kritischer Blick

Was halten wir denn nun vom LEGO®-Robotik-Flaggschiff für den Education-Bereich? Zunächst einmal: Der SPIKE™ Prime ist ein sehr guter Roboter. Er hat viele gut durchdachte didaktische Konzepte, die sich wunderbar in unseren AGs und Robotik-Workshops anwenden lassen. Auch die Hardware ist für sich selbst betrachtet ein richtig gutes Gesamtwerk, das in dieser Abstimmung mit der passenden Software auf dem Markt keinen direkten Konkurrenten findet.

Bei allem Lob muss man allerdings auch eingestehen: Der*die Hardware-Enthusiast*in sieht schnell, dass hier noch mehr Potenzial drin gewesen wäre. Ein Beispiel ist das Display: Wie cool wäre es gewesen, das monochrome Display des EV3 für den SPIKE™ in modern und farbig zu gestalten? Außerdem hätte man deutlich leistungsstärkere ARM-Prozessoren verwenden können, die ohne MicroPython auch noch deutlich schneller arbeiten würden.

Zielgruppe vs. Möglichkeiten?

Hier kommen wir jedoch zu einem Spannungsfeld, für das sich auch noch weitere Beispiele finden lassen könnten: hardwareseitige Möglichkeiten vs. didaktischer Mehrwert. Der SPIKE™ Prime ist nun einmal vor allem für seine Zielgruppe gemacht und das sind Schüler*innen von Klasse 5 bis 13. Und deshalb kann man argumentieren, dass eine 5×5-LED-Matrix für diese Zielgruppe eben viel greifbarer ist als ein Display, das einen deutlich höheren Programmieraufwand benötigt. Was man auf der einen Seite als Anpassung an eine bestimmte Zielgruppe und als Abbauen von Einstiegshürden ins Programmieren sehen kann, bedeutet auf der anderen Seite aber eben auch eine Einbuße an technischen Möglichkeiten und eine Reduktion an Programmierspielraum. Wegen seiner vielen Möglichkeiten wird der EV3 auch an vielen Hochschulen als Lernplattform genutzt. Und dieses Gefühl von „Der kann eigentlich viel zu viel für das, was ich damit machen will“ beim EV3 hat eben gerade die Kinder gefördert, die etwas außergewöhnliches mit ihrem LEGO®-Roboter erreicht haben. Meiner Meinung nach fangen hier eigentlich erst die spannenden Themen an, die beim EV3 auch durchaus schon bei Robotikwettbewerben benötigt wurden. Der SPIKE™ bringt also allen Kindern in der Klasse die Basics bei und das macht er gut, aber für viel mehr geht ihm wegen schwächerer Motoren, weniger Anschlüssen, Problemen bei komplexem Code u.ä. schnell die Puste aus.

Probleme im Schuleinsatz

Und ein weiteres Manko möchte ich hier auch noch ansprechen: Abgesehen von den inhaltlichen Aspekten der SPIKE™-Software, die wir in einem gesonderten Artikel betrachten werden, gab es gerade in der Anfangsphase einige technische Schwierigkeiten. Innerhalb eines Jahres hat LEGO® Education sehr viele Updates herausgebracht, allerdings nicht unbedingt überall gleichzeitig. Teilweise kamen Versionen auf dem PC heraus, die auf dem iPad erst noch ein paar Tage auf sich warten ließen. Außerdem verwalten viele Schulen in Deutschland ihre iPads und PCs nicht selbst bzw. es muss ein Admin kontaktiert werden, wenn Updates durchgeführt werden sollen. Das konnte dann dazu führen, dass die App nicht mehr mit der Firmware auf dem SPIKE™ funktionierte, denn sobald ein Update für den SPIKE™ verfügbar ist, muss es installiert werden, sonst macht der SPIKE™ gar nichts mehr. Die neue Version erst später zu installieren, wie früher beim EV3, funktioniert hier also nicht. Um ganz sicher zu gehen, dass alles funktioniert, müsste eine Lehrkraft deshalb eigentlich am Tag vor der AG o.ä. jeden Roboter einzeln überprüfen. Auch die Frage, welcher SPIKE™ Prime gerade mit welchem iPad verbunden ist, kann zu Problemen führen, denn trotz Benennung zeigen sich die Hubs meist mit ihrer MAC-Adresse und die steht erst einmal nicht auf jedem SPIKE™-Hub drauf. 30 Hubs mit 30 Tablets zu verbinden, macht deshalb einfach keinen Spaß. Da steigt man dann vielleicht doch lieber wieder auf den PC um. Wenn dieser denn mit Windows 10 läuft…

Fazit

Der LEGO® Education SPIKE™ Prime ist ein sehr guter Roboter für den Einstieg in die Programmierung. Er hat ein gutes didaktisch durchdachtes System und macht für seine Zielgruppe alles richtig. Mir als Hardwareenthusiast und Betreuer mehrerer Schüler-AGs, die auch an Wettbewerben teilgenommen haben, fehlt aber einfach der Mehrwert, den der LEGO® Mindstorms® EV3 spielerisch noch bot. Technische Schwierigkeiten erschweren außerdem teilweise das Arbeiten mit dem SPIKE™ – hier besteht aber Hoffnung, dass LEGO® nachbessert.

Schon seit einiger Zeit bekommen wir wegen der Einstellung des LEGO® Mindstorms® EV3 immer wieder Fragen zum EV3, der neuen Software EV3 Classroom und dem SPIKE™ Prime gestellt. Um die (durchaus berechtigte) Verwirrung hoffentlich ein bisschen zu lösen, beantworten wir in diesem Übersichtsartikel die häufigsten Fragen.

Welche Versionen des LEGO® Mindstorms® EV3 gibt es?

Den LEGO® Mindstorms® EV3 gibt es zum einen als Home-Version, also als Robotik-Set, das für Kinder und Jugendliche gedacht ist, die es in der Freizeit benutzen. Dieses Set hat die Artikelnummer 31313. Das Set ist auf der LEGO®-Website nicht mehr verfügbar.

Daneben gibt es die Education-Variante des EV3, die also für den Einsatz in der Schule gedacht ist. Das Basis-Set hat die Artikelnummer 45544 und ist für zwei Schüler*innen ausgelegt (es ist aber nur ein EV3-Baustein enthalten, man kann also nur einen Roboter damit bauen). Die Hauptunterschiede zur Home-Version sind die Sortierbox, ein Ultraschall- und ein Gyrosensor. Dafür beinhaltet das Set im Gegensatz zur Home-Version keine Fernbedienung und keinen Infrarotsensor. Das Set 45544 ist auf der Website von LEGO® Education ebenfalls nicht mehr zu finden. Passend dazu existiert noch ein Erweiterungsset mit der Nummer 45560, das mehr Steine und weitere Elemente enthält. Auch diese beiden Sets werden von LEGO® Education zum 30.06.2021 eingestellt.

Welche Versionen des SPIKE™ Prime gibt es?

Der SPIKE™ Prime ist der neueste Roboter aus dem Hause LEGO®. Wir haben ihn letztes Jahr ausführlich getestet und euch vorgestellt. Im Namen lauert aber bereits die erste Falle: „SPIKE™ Prime“ heißt nur die Education-Variante mit der Artikelnummer 45678. Wie die Education-Variante des EV3 ist auch hier eine Sortierbox enthalten und es gibt ein Erweiterungsset mit der Nummer 45680, das weitere Teile, größere Reifen, einen großen Motor und einen Farbsensor enthält.

Die Home-Version des SPIKE™ Prime ist das Set „LEGO® Mindstorms® Roboter-Erfinder“ oder auch „Robot Inventor“ (beide Namen werden auf der Produktseite verwendet) mit der Nummer 51515. Auch dieses Set haben wir euch auf dem Blog vorgestellt. Bis auf wenige Unterschiede beinhalten SPIKE™ Prime und der Roboter-Erfinder die gleiche Hardware.

Wie sieht es mit der Software aus?

Die ursprüngliche EV3-Software, die auch in den meisten Schulen (noch) im Einsatz ist, heißt „EV3 Lab“ und basiert auf dem grafischen Programmiersystem LabVIEW. Da eine neue Software veröffentlicht wurde, wird die alte nicht mehr weiterentwickelt. Sie kann aber aktuell noch über die Website von LEGO® Education heruntergeladen werden. LEGO® Home hat allerdings angekündigt, dass ab Ende Juni 2021 die LEGO® Mindstorms® EV3-Programmier-App auf den üblichen Online-Plattformen nicht mehr erhältlich sein wird.

Die neue Software „LEGO® Mindstorms® Education EV3 Classroom“ gibt es seit September 2020. Sie hat die Form einer App und wird offiziell nur von Windows 10 sowie macOS X, Chromebook, iOS und Android unterstützt. Auf Windows 7 und 8 läuft sie also nicht. Ihr könnt sie ebenfalls über die Website von LEGO® Education herunterladen.

Diese neue EV3-Software ist der Software des SPIKE™ Prime sehr ähnlich. Beide basieren auf der visuellen Programmiersprache Scratch und bieten ähnliche Programmiermöglichkeiten. Die Software für den SPIKE™ Prime heißt „LEGO® Education SPIKE“ und hat die gleichen Systemvoraussetzung wie EV3 Classroom. Sie bietet neben der visuellen Programmierung mit Scratch auch die Möglichkeit, die textuelle Programmiersprache Python zu nutzen. In der EV3-Classroom-Software gibt es diese Möglichkeit hingegen nicht. LEGO® hat allerdings ein Micropython-Modul für die Programmierumgebung VS-Code herausgebracht.

Den „Roboter-Erfinder“ könnt ihr ebenfalls über eine App programmieren. Die „Roboter-Erfinder-App“ ist der SPIKE-App sehr ähnlich und enthält nur ein paar zusätzliche Funktionen, wie die Möglichkeit, den Inventor per App fernzusteuern. Auch in der Roboter-Erfinder-App könnt ihr sowohl visuell in Scratch und textuell in Python programmieren. Herunterladen könnt ihr die App über den App Store, den Google-Playstore, über Microsoft und auch über den amazon appstore.

Welches Set soll ich jetzt kaufen?

Unserer Meinung nach lohnt es sich auf lange Sicht nicht mehr, bei einer Neuanschaffung auf den EV3 zu setzen. Schulen, die sich komplett neu ausstatten möchten, sollten sich lieber den SPIKE™ Prime anschauen. Er bietet ein rundes Aufgaben-Portfolio, das spannende MINT-Projekte ermöglicht, allerdings nicht als Selbstlern-Projekt konzipiert ist. Eltern, die für ihre Kinder nach einer spaßigeren Alternative suchen, finden im Robot Inventor einen schönen Einstieg in die LEGO®-Robotik-Welt. Da hier die Unterstützung durch LEGO® gesichert ist, würden wir auch hier den Robot Inventor dem EV3 vorziehen.

Der SPIKE™ Prime von LEGO® Education ist inzwischen seit über einem Jahr auf dem Markt. Wir haben ihn euch in unserem großen Test ausführlich vorgestellt. Inzwischen ist auch der Inventor 51515, also die Home-Variante des SPIKE™ Prime, erhältlich. Bei beiden ist die Software nun auf einem adäquaten Level angekommen. Inzwischen haben wir auch unser E-Book zur SPIKE™ Prime Classroom-Software veröffentlicht, das für alle, die noch Fragen zur Programmierung der Roboters haben, definitiv einen Blick wert ist.

Für uns bei brickobotik geht die Arbeit mit dem SPIKE™ Prime aber trotzdem weiter. Zum einen natürlich in unseren Workshops und Fortbildungen, die wir zu diesem Roboter durchführen. Aber auch die Elektrotechnik des SPIKE™ beschäftigt uns. Deshalb geben wir euch in diesem Artikel einen kleinen Einblick in unsere „brickobotik-Bastelstube“ und stellen ein Projekt vor, an dem wir gerade arbeiten.

Adapterplatine für den Ultraschallsensor

Viele von euch ist sicher aufgefallen, dass der Ultraschallsensor von SPIKE™ Prime und Mindstorms® Inventor im Gegensatz zu den anderen Sensoren auf seiner Rückseite zwei Torx-Schrauben zeigt. Wenn man diese herausschraubt, kann man die weiße Sensoreinheit des Ultraschallsensors entfernen und hält dann nur die schwarze Schale in der Hand. Darin kommt das Kabel des LEGO® PoweredUp-Steckers an und wird auf eine Buchsenleiste verteilt.
Diese Buchsenleiste (es handelt sich um einen 8-Pin Female Header) ist mit einem Rastermaß von 1,27 mm sehr klein und es kann deshalb ziemlich fummelig werden, sie mit herkömmlichen Arduino-Kabeln zu nutzen. Darum haben wir eine passende Adapterplatine entwickelt, welche die kleine Buchsenleiste auf das typische Rastermaß von 2,54 mm übersetzt, wie man es vom Arduino, Steckbrettern, Lochrasterplatinen, etc. kennt.

Neue Möglichkeiten durch die Platine

Mit der Platine ist es deutlich einfacher, weitere Sensoren oder Motoren anzuschließen und mit dem SPIKE™ Prime zu nutzen. Auch eine Verbindung zu Mikrocontrollern wie dem Calliope mini ist möglich. Aber es gibt eine wichtige Einschränkung: Solche Projekte sind eher für fortgeschrittene Nutzer*innen geeignet. Sowohl die Verdrahtung als auch das Programmieren erfordern Erfahrung mit der Elektronik und den entsprechenden Sensorprotokollen.

Bestellt eure eigene Adapterplatine!

Wir werden bei brickobotik mit der Platine weiterarbeiten, um die Verbindung mit verschiedenen Sensoren zu testen. Allen Bastler*innen, die jetzt Lust bekommen haben, ebenfalls mit Verbindungen zum SPIKE™ Prime zu experimentieren, möchten wir die Möglichkeit geben, unsere Adapterplatine dafür zu nutzen. Wenn ihr also Interesse an der beschriebenen Platine habt und sie über uns erwerben wollte, dann schreibt uns eine E-Mail an info@brickobotik.de. Wir sammeln die Anfragen und wenn genügend Interessent*innen zusammenkommen, geben wir euch per Mail Bescheid, sobald die Platine vorbestellbar ist.

Du willst nicht selbst basteln, bist aber interessiert an einem bestimmten Sensor, den man mit dem SPIKE™ Prime verbinden könnte? Dann schreib uns in die Kommentare unter diesem Artikel oder sende uns eine Mail und wir werden versuchen, eure Wünsche zu berücksichtigen.

Autor*innen: Dustin Piontek, Felix Krawczyk, Vera Straetmanns

Felix, einer der beiden Gründer und Geschäftsführer von brickobotik, hat eine ausführliche Anleitung für das Programmieren mit dem LEGO® Education SPIKE™ Prime geschrieben. Das knapp 150-seitige E-Book könnt ihr ab sofort in unserem Shop bestellen.

So ist das E-Book entstanden

Vor gut einem Jahr haben wir euch unseren dreiteiligen SPIKE™-Prime-Testbericht präsentiert. Seitdem konnten wir zahlreiche Erfahrungen mit der Hardware des SPIKE™ und auch mit der neue SPIKE™ Classroom Software sammeln. In Workshops und Fortbildungen haben wir mitbekommen, wie der SPIKE™ bei Neulingen ankommt, was intuitiv funktioniert und wo häufige Probleme liegen. Wir haben außerdem festgestellt, dass es bisher noch kein umfassendes Nachschlagwerk für den SPIKE™ gibt, das sowohl die komplexe Thematik grundlegend schildert als auch etablierte Programmierkonzepte erklärt. Frei nach dem Motto „Alles muss man selber machen“ hat sich Felix daran gemacht, solch ein Nachschlagwerk zu erstellen. Und so können wir nun stolz unser erstes E-Book präsentieren.

Das erwartet euch im Buch

Auf knapp 150 Seiten bietet euch das E-Book einen detaillierten Einblick in die Welt der grafischen Programmierung des SPIKE™ Prime. Nach der Installation und den Komponenten des Hauptmenüs, die in Teil 1 beschrieben werden, geht es dann in Teil 2 zum Einstieg in die Programmierung mit dem ersten Projekt und verschiedenen grundlegenden Aktoren und Sensoren. Teil 3 wirft einen deutlich genaueren Blick auf verschiedene Aspekte der Programmierung und stellt die Blöcke der verschiedenen Kategorien und ihre Einstellungsmöglichkeiten vor. Fortgeschrittenere Blöcke und deren Anwendung in der Programmierung haben ihren Platz in Teil 4. In Teil 5 geht es dann abschließend um ein paar Konzepte der Programmierung und wie diese beim SPIKE™ Prime umgesetzt sind. Im brickoshop könnt ihr einen Blick in das Inhaltsverzeichnis des Buchs werfen.

Immer auf dem Laufenden

Der Vorteil des E-Books: Ihr erhaltet automatisch alle Updates, die wir in den kommenden zwölf Monaten veröffentlichen. So seid ihr immer auf dem neusten Stand und profitiert von neuen Aufgaben, der Beschreibung weiterer Blöcke und mehr. Außerdem sind wir natürlich sehr gespannt auf euer Feedback, eure Fragen und Anregungen und eure Kritik.

Ihr seid interessiert am E-Book? Dann könnt ihr es gleich über den Button unten bestellen oder ihr schaut euch den Artikel zuerst in unserem Shop an.

Das lange Warten hat ein Ende! Endlich können wir unseren SPIKE™ Prime, den neuen Roboter aus dem Hause LEGO® Education, in den Händen halten. Seit dem 9. Januar 2020 ist der für die 5. bis 8. Klasse konzipierte Roboter nun offiziell erhältlich, nachdem die eigentlich für August 2019 geplante Veröffentlichung deutlich nach hinten verschoben worden war. Darum freuten wir uns umso mehr, als nun der Paketbote mit dem SPIKE™ vor der Tür stand.

In unserem Testbericht erfahrt ihr, ob der SPIKE™ Prime unserer Vorfreude gerecht wird. Als Bonus schauen wir uns darin neben dem Basis-Set 45678 auch noch das Ergänzungsset 45680 an.

Darum geht`s

Dieser Artikel ist ein sehr ausführlicher Test und darum in drei Teile gegliedert. Alle, die einen kurzen Überblick haben wollen, finden hier unseren Kurzbericht zum SPIKE™. Im ersten Teil (also in diesem Artikel) geben wir eine detaillierte Übersicht darüber, welche Hardware im SPIKE™ Prime Basis-Set und im Ergänzungsset enthalten ist. Der zweite Teil beschäftigt sich dann mit der SPIKE™ Prime-App und der Programmierung. Im abschließenden dritten Teil geht es um Einsatzmöglichkeiten des SPIKE™ Prime in der Schule (passend dazu bieten wir in diesem Jahr auch Kurse und Fortbildungen für Lehrkräfte an) und wir formulieren unser Gesamtfazit.

Nebenbei versuchen wir im Artikel Antworten zu finden auf Fragen, die ihr uns zum SPIKE™ Prime gestellt habt, wie: „Braucht man das Ergänzungsset zwingend?“, „Wie steht es nun um den EV3?“, „Wie wird der SPIKE™ Prime programmiert?“ oder „Eignet sich der SPIKE™ Prime für Wettbewerbe?“.

Die Zielgruppe

Der SPIKE™ Prime ist für die 5. bis 8. Klasse konzipiert und soll den seit 2013 erhältlichen EV3 nicht ablösen, sondern das Portfolio von LEGO® Education erweitern: Der WeDo 2.0 für die Grundschule, dann der SPIKE™ Prime bis Klasse 8 und ab Klasse 9 der EV3.

Aber fangen wir nun mit dem großen Test an: Bei jedem Test arbeiten wir uns von außen nach innen vor und darum geht es auch direkt los mit der SPIKE™ Prime Box und ihrem Inhalt.

Was ist in der Box?

Das Basis-Set kommt, wie für LEGO® Education üblich, in einer gelben Kunststoffbox daher. Dies ist gerade für Schulen ein Vorteil, da die sonst häufig üblichen Pappverpackungen im Schulalltag nicht lange überleben. Genau in eine solche Schachtel aus Pappe ist jedoch das Ergänzungsset verpackt, was uns etwas irritiert hat. Beim EV3 wird nämlich auch das Erweiterungsset in einer Kunststoffbox geliefert.

Die Box des SPIKE™ ist die gleiche wie die schwarze EV3-Box – nur eben in gelb. Damit ist sie größer als die blaue Box vom WeDo 2.0. Was die Anzahl der Steine angeht, positioniert sich der SPIKE™ in der Mitte zwischen WeDo 2.0 und EV3: 528 Bauteile sind laut LEGO® im Basis-Set enthalten – darunter drei Sensoren und drei Motoren sowie der SPIKE™ Prime Smart-Hub. Der ausgerufene Preis beträgt 389,13€.

Oben in der Box befindet sich ein Einsatz für kleinere Steine. Dieser ist, anders als beim EV3, in zwei Hälften unterteilt. Für beide Einsatzhälften liegt ein Stickerbogen bereit, auf dem die Teile der einzelnen Fächer abgebildet sind. Damit wird wie beim EV3 oder WeDo 2.0 angezeigt, welches Teil in welches Fach kommen soll. Die Aufkleber sollen so für Kinder das Sortieren erleichtern. Das hat unserer Meinung nach sowohl Vor- als auch Nachteile. Positiv ist die Aufteilung in Steine zum Bauen und Steine zum Dekorieren. Jedoch sind nicht alle Steine, die zum Bauen benötigt werden, in einer Einsatzhälfte . Außerdem wirken die zwei Hälften nicht so stabil wie der durchgehende Einsatz beim EV3.

Bunte Auswahl an Steinen

Schaut man sich die Steine des SPIKE™ Prime an, könnte man meinen, er wäre in einen Farbtopf gefallen: Ein gelber Roboter mit lilafarbenen Technikarmen und türkisblauen Motoren. Da sind die schwarz-weißen Sensoren fast schon die dezentesten Bauteile. Die Farbwahl hat aber sicherlich gute Gründe. Wie eingangs erwähnt, ist der SPIKE™ Prime für die 5. bis 8. Klasse konzipiert. Gerade für Kinder sind bunte Farben natürlich ein Hingucker (und vielleicht auch Kaufanreiz für Eltern und Lehrer?).

Was meint ihr zu der Farbwahl? Lasst es uns in den Kommentaren wissen.

Neben den vielfältigeren Farben sind im Vergleich zum EV3 auch ein paar neue Steine dabei. Das Highlight stellt zweifelsfrei die große Technikplatte (11 mal 19 Noppen) dar. Auch neu sind die Busits.

Die Motoren des SPIKE™ Prime

Dreh- und Angelpunkt eines Roboters sind die Motoren. Ohne sie könnte sich SPIKE™ nicht bewegen. LEGO® Educations neuestes Familienmitglied bringt gleich drei davon mit: zwei kleine, die jedoch bei LEGO® mittlere Motoren genannt werden, und einen großen Motor.

Das Drehmoment der kleinen Motoren liegt bei 3.5 Ncm und sie erreichen eine Drehgeschwindigkeit von 135 Umdrehungen/min. Der große Motor hat ein Drehmoment von 8 Ncm und erreicht eine Drehgeschwindigkeit von 175 Umdrehungen/min. Außerdem haben die neuen Motoren einen eingebauten Encoder, der die absolute Motorposition angibt.

Die Kabel, mit denen die Motoren am Smart-Hub angeschlossen werden, sind fest an den Motoren verbaut und haben eine Länge von 25cm. Sie sind dünner und daher deutlich flexibler als die alten Kabel beim EV3 oder NXT. Dadurch müssen sie nicht so stark geknickt werden, um sie an die gewünschte Position zu verlegen.  Die neuen Kabel-Clips dienen dazu, zu lange Kabel am Roboter zu befestigen. Durch die feste Länge der Kabel und die fehlende Möglichkeit zur Verlängerung (oder Verkürzung) stößt man beim Bau größerer Roboter allerdings irgendwann leider auf durch die Kabellänge festgelegte Grenzen.

Der Smart-Hub

Werfen wir nun einen detaillierteren Blick auf die elektrischen Komponenten des SPIKE™ Prime. Den Anfang macht der Smart-Hub. Der Hauptbaustein kommt in weiß und gelb daher. Laut brothers-brick.de hat LEGO® Education gelb gewählt, um den originalen RCX-Hub zu ehren. Der Smart-Hub ist 8,5 cm lang (11 Noppen), 5,5 cm breit ( 7 Noppen) und misst eine Höhe von 3,2 cm (4 Noppen). An der rechten und linken Seite befinden sich je drei IO-Ports – macht somit insgesamt sechs Anschlüsse für Motoren und Sensoren. Ähnlich wie beim WeDo 2.0 ist es auch beim SPIKE™ egal, ob ihr an einem Port einen Motor oder einen Sensor anschließt, solange im Programmcode später der richtige angesprochen wird.

Die Ports gleichen mechanisch denen des WeDo 2.0, der ja ebenfalls von LEGO® Education entwickelt wurde. Die ähneln aber auch denen im von LEGO® Home entwickelten Boost, denen des PowerdUp und des neuen Control+ von LEGO® Technic. Nutzbar werden die Ports aber wahrscheinlich nicht untereinander sein.

Was gibt es noch am Hub zu entdecken? Vorne befinden sich ein Lautsprecher, hinten eine Status-LED für den Akku und eine Micro-USB-Buchse, über die der SPIKE™ geladen wird. Wir hoffen, dass diese länger durchhält als die Mini-USB-Buchse des EV3, welche wir für mehrere unserer Kund*innen schon tauschen mussten. Immerhin sind die Durchschnittswerte für Steckzyklen doppelt so hoch, denn im Allgemeinen sollten Anschlüsse mit USB 2.0 Mini 5.000 Steckzyklen gewährleisten, während Anschlüsse mit USB2.0 Micro mindestens 10.000 Steckzyklen durchhalten. Ob dies für Roboter, die täglich in AGs oder bei Wettbewerben im Einsatz sind, ausreicht, wird die Zukunft zeigen.

Oben auf dem SPIKE™ Prime finden sich vier Tasten: Eine für die Bluetooth-Verbindung, zwei Pfeiltasten und eine Art Haupttaste in der Mitte, welche den Roboter ein- und ausschaltet und Aktionen bestätigt. Eingebaut in diese Mitteltaste ist eine RGB-LED, also eine LED, welche die Farben wechseln kann. Zur Auswahl im späteren Programm stehen hier sechs Farben: rot, gelb, grün, blau, weiß und lila. Daneben gibt es noch schwarz – aber das zählen wir nicht zu den Farben, denn es ist einfach nur die ausgeschaltete LED.

Höhepunkt ist die LED-MATRIX oben auf dem Smart-Hub. Mit ihr lassen sich eigene Symbole erschaffen; für die 5. – 8. Klasse können damit interessante Aufgaben durchgespielt werden, welche es vom Calliope bzw. MicroBit schon gibt.

Betriebssystem

Auf dem Smart-Hub läuft MicroPython Embedded OS. MicroPython haben wir euch für den EV3 bereits vorgestellt. Der SPIKE™ läuft jedoch selbst mit MicroPython, während der EV3 ein Linux-basiertes Betriebssystem besitzt. Wir gehen davon aus, dass LEGO® zukünftig auch für den SPIKE™ die Möglichkeit bieten wird, ihn in MicroPython zu programmieren.
Ein Vorteil von MicroPyton Embedded OS als Betriebssystem ist die Boot-Zeit: In unserem Test brauchte der SPIKE™ zum Hochfahren nur sechs Sekunden.

SPIKE™ unter Strom

Der SPIKE™ Prime braucht natürlich wie jeder Roboter Strom. Diesen liefert der im Basis-Set enthaltene Akku. Er besitzt eine Kapazität von 2100 mAh. Der Akku wird auf der Rückseite des Smart-Hub eingesetzt und mithilfe des beiliegenden USB-Kabels über den Smart-Hub aufgeladen. Ein USB-Ladegerät ist allerdings nicht mitgeliefert. Die Status-LED neben der USB-Buchse leuchtet rot, wenn der Akku geladen wird und grün, wenn er voll ist.

Der Akku ist unserer Meinung nach ein eindeutiger Makel des SPIKE™ Prime, denn er ist, anders als beim WeDo oder EV3, nicht durch Batterien ersetzbar. So gibt es z.B. während langer Sessions nicht die Möglichkeit, auf Batterien zu wechseln. Darüber hinaus ist der Akku auch nur durch den Hub aufladbar. Ist er leer, muss der SPIKE™ Prime also erstmal an die Steckdose. Eine Ladeschale gibt es nicht und einen weiteren SPIKE™-Hub als Ladestation umzufunktionieren, ist nicht zielführend. Wir hoffen, dass LEGO® hier noch nachbessert. Ein weiterer Punkt, den wir als störend empfinden ist, dass der SPIKE™ Prime sich nicht ausschalten lässt, während er auflädt.

Sensoren

Der SPIKE™ Prime bringt vier Sensoren mit: Kraftmesser, Ultraschallsensor, Farbsensor und Gyrosensor. Die Kabel sind wie bei den Motoren fest an den Sensoren verbaut.

Kraftmesser

Der Kraftmesser ist, wenn man so möchte, ein weiterentwickelter Berührungssensor. Er kann nicht nur wiedergeben, ob er gedrückt wurde, sondern auch wie stark. Dabei kann er Kräfte bis 10 N messen. Das entspricht einem Gewicht von 1 kg, das man auf den Sensor legen würde. Allerdings soll der Sensor eine Genauigkeit von nur 0,65 N haben, was für eher ungenaue Werte spricht. Eine Waage lässt sich damit also wohl nicht genau betreiben. Neben den vom EV3 bekannten Status „gedrückt“ und „losgelassen“ ist ein weiterer Status „hart gedrückt“ hinzugekommen. Dieser wird angezeigt, wenn die aufgewendete Kraft den Schwellenwert von 6 N überschreitet. Die Berührungserkennung findet statt, wenn der Sensor zwischen 0 und 2 mm eingedrückt wird, die Kraftmessung im Bereich von 2-8 mm.

Ultraschall

Der Ultraschallsensor zur Abstandsmessung hat eine kleine Besonderheit zu bieten: Er hat vier halbkreisförmige, weiß leuchtende LED-Segmente, die alle separat angesteuert werden können. Seine maximale Reichweite liegt bei zwei Metern.

Farbsensor

Der Farbsensor des SPIKE™ Prime kann acht Farben erkennen. Neben rot, grün, gelb, blau, schwarz und weiß auch das Blau der SPIKE™-Motoren und das Lila der Technikteile. Außerdem gibt es die Funktion, den Farbsensor als Lichtsensor zu nutzen. Dazu misst er die Intensität von reflektiertem weißem Licht oder von Umgebungslicht.

Gyrosensor

Diesen Sensor haben wir nicht etwa vergessen zu fotografieren – er ist im smarten Hub verbaut. Dies erleichtert ungemein das Anbringen sowie das Hinlegen auf einer geraden Fläche. Der Drehsensor ist zudem ein 6-Achsen-Gyroskop; man kann damit also die Drehung in x-, y- und z-Ebene messen. In der Fachsprache, die manche von euch von unseren Drohnen kennen, spricht man von „Rollen“, „Nicken“ und „Gieren“. Das Beste: Der Sensor zeigt in unserem Test keinerlei Anzeichen von Drifting-Problemen. Er funktioniert vergleichbar gut wie der Drehsensor in modernen Smartphones.

Sensoren von Dritten

Dass Drittanbieter eigene Sensoren für den SPIKE™ entwickeln, soll laut LEGO® Education eigentlich möglich sein. Zum Marktstart werden bisher jedoch keine angeboten, was wir schade finden.

Zubehör: Das Ergänzungsset

Das Erweiterungsset beinhaltet 603 LEGO®-Bausteine und ist aktuell für 117,81€ erhältlich. Neu hierbei: Im Vergleich zum Starterset sind vier größere Reifen und Zahnradkränze vorhanden. Die großen Reifen sind mit 87,6 cm Durchmesser größer als die für den EV3 häufig genutzten alten Motorrad-Reifen, die nur einen Durchmesser von 81,6 cm haben. In der Bildergalerie unten findet ihr ein Foto mit einem neuen großen Reifen im Vergleich mit einem alten Motorrad-Reifen und eins im Vergleich mit einem kleinen Reifen aus dem SPIKE™-Basis-Set. Der Aufbau der großen Reifen ist genauso wie bei den kleineren Reifen im SPIKE™ Prime Basis-Set. Außerdem kommen mit dem Ergänzungsset ein großer Motor und ein Farbsensor hinzu. Wie schon eingangs erwähnt, kommt dieses Set ohne Kunststoffbox daher. Für diejenigen unter euch, die sich eine Kunststoffbox wünschen, gibt es jedoch Abhilfe: LEGO® Education hat die kleinen Boxen vom WeDo 2.0 und die schwarzen Boxen vom EV3 nun auch als Leerboxen ins Sortiment aufgenommen. Die gelbe Box des SPIKE™ Prime gibt es so jedoch (bisher) leider nicht zu kaufen.

Nun habt ihr schon einmal einen Einblick in die Hardware des Spike™ Prime bekommen. Im zweiten Teil unseres Tests beschäftigen wir uns dann mit der Software und der Programmierung des Sets.

Autor*innen: Felix Krawczyk, Meike Volkmer, Sarah Fleuren, Vera Straetmanns

Quellen: LEGO® Education, The Brothers Brick

Im ersten Teil unseres SPIKE™ Prime-Tests haben wir uns die Hardware des neuen Roboters aus dem Hause LEGO® Education genauer angesehen. Im zweiten Teil geht es nun um die Software und die Programmierung.

Die Software

Die Software des SPIKE™ Prime ist sehr stark angelehnt an die neue Software „EV3 CLASSROOM“. Der SPIKE™ wird in Scratch programmiert. Diese grafische Sprache wurde am MIT (Massachusetts Institute of Technology) entwickelt und erfreut sich großer Beliebtheit. Die Software gibt es für Windows 10, macOS, ipad OS, Android und Chromebooks und sie ist auf allen Plattformen kostenlos. Wer auch ohne einen SPIKE™ mal reinschauen möchte, kann sie hier herunterladen:

LEGO® Education
App Store
Google Play Store

Die Software wurde für den SPIKE™ neu entwickelt. Sie ist in der PC- und Tablet-Version nahezu identisch. Ein Hauptmenü zeigt, wo es langgeht.

Das Hauptmenü bringt euch zu den vier Untermenüs: „Erste Schritte“, „Projekte“, „Lerneinheiten“ und „Bauanleitungen“. Oben im Fenster findet ihr auch eine Leiste, die all diese Untermenüs ebenfalls beinhaltet. Es ist also egal, wohin ihr zur Auswahl klickt. Oben rechts in der Ecke befindet sich ein Zahnrad, welches ein Einstellungsmenü öffnet. Hier gibt es Einstellungen wie „Sprache“ oder „Löschen aller Lehrinhalte“.

Ganz links in der Leiste findet ihr den Reiter „Erste Schritte“. Hier werden Neulinge, die noch keinen Roboter oder Mikrocontroller in den Händen hatten, langsam an die Technik herangeführt.

Unter dem Reiter „Bauen“ findet ihr eine Vielzahl an Bauanleitungen. Es sind jetzt schon ziemlich viele und in Zukunft werden es wahrscheinlich noch mehr. Darum verweisen wir hierzu auf die LEGO® Website.

Was unter dem Reiter „Lerneinheiten“ geboten wird, schauen wir uns im dritten Teil unseres Tests genauer an.

Updates

Die Software des SPIKE™ Prime erhält natürlich auch Updates. Diese müssen auf dem Smart-Hub installiert werden – ohne die Installation des aktuellen Updates kann man ihn nicht verwenden. Dazu muss der SPIKE™ per USB-Kabel an einen Computer angeschlossen werden. Das ist sinnvoll, denn ein Update über Bluetooth herunterzuladen, würde sehr viel Strom verbrauchen. Möchte man den SPIKE™ aber zum Beispiel im Unterricht einsetzen und ist erstmal gezwungen, ein Update zu installieren, um ihn benutzen zu können, kann das die Unterrichtsplanung ziemlich durcheinander werfen bzw. behindern.
Nachdem das Update durchgeführt wurde, muss der Smart-Hub außerdem neu benannt werden.

Die Programmierung

Starten wir nun ein neues Projekt. Zuerst öffnet sich eine leere Programmieroberfläche. Wie ihr auf den Bildern (links die Programmieroberfläche auf dem iPad, rechts auf dem PC) im Vergleich sehen könnt, hat es LEGO® geschafft, plattformübergreifend eine identische Oberfläche zu kreieren.

In der SPIKE™ Prime-App seht ihr an der linken Seite einen Farbcode für die verschiedenen Arten von Programmierblöcken: „Motoren“, „Bewegung“, „Licht“, „Soundeffekte“, „Ereignisse“, „Steuerung“, „Sensoren“, „Operatoren“, „Variablen“ und „Eigene Blöcke“. Damit aber nicht genug: Unten links in der Ecke kann man noch weitere Arten von Programmierblöcken hinzufügen. Aktuell gibt es hier als Auswahlmöglichkeiten: „Wetter“, „Weitere Motorblöcke“, „Weitere Bewegungsblöcke“ und „Musik“. Fügt sie aber nur mit Bedacht hinzu, denn aktuell haben wir noch keine Möglichkeit gefunden, diese wieder zu entfernen. Wenn ihr wisst, wie das geht, schreibt es uns doch in die Kommentare.

Programme, die ihr in der App erstellt, werden automatisch gespeichert. Das hat Vor- und Nachteile. Als Vorteil sehen wir es an, sich zuerst einmal um nichts kümmern zu müssen: Die Programme sind da und man macht einfach dort weiter, wo man aufgehört hat. Auf Windows werden die Programme unter den eigenen Dokumenten abgelegt. Von dort aus kann man diese zwar verschieben, eine Kopie bleibt jedoch in den Dokumenten. Sie wird aber nicht mehr genutzt. Das Ganze ist unnötig kompliziert für diejenigen unter euch, die z.B. an Wettbewerben teilnehmen und häufiger Programme mit Teammitgliedern austauschen. Da wäre das klassische „Speichern unter“ eine hilfreiche Ergänzung.

Ein Punkt, der uns an der Programmieroberfläche stört, ist die nicht einstellbare Breite der Blockleiste. Dies führt nämlich dazu, dass zu lange Blöcke einfach abgeschnitten werden. Um diese Blöcke in ganzer Länge angezeigt zu bekommen, muss man mit der Maus über den jeweiligen Block fahren, bzw. am Tablet den Finger darauf halten. Wer sich einen Überblick über die vorhandenen Blöcke verschaffen will, muss sich also alle Blöcke mindestens einmal in voller Länge anschauen und dann im Kopf behalten.

Zusätzlich erschwert wird das ganze dadurch, dass manche Blöcke bis zum Abschneiden genau gleich aussehen. Gerade für Einsteiger*innen ist es so sehr schwierig, sich zu merken, welche Blöcke es gibt und wo sie zu finden sind. Sich stumpf die Position zu merken, sollte unserer Meinung nach nicht die Lösung sein. Das ganze Problem könnte einfach durch die Möglichkeit behoben werden, den Auswahlbereich der Blöcke per Maus oder Finger in der Breite zu verändern, sodass Blöcke in voller Länge angezeigt werden könnten.

Ein weiteres unschönes Detail ist, dass der oberste Block in der verlängerten Ansicht sowohl in der PC- als auch in der Tablet-App unter die Verbindungsanzeige des SPIKE™ glitscht. Wir hoffen auf baldige Updates, die beide Probleme beheben und halten euch darüber natürlich auf den Laufenden.

Mit den Blöcken programmieren

Die große Neuerung in der Programmierung, die die SPIKE™ Prime-App in die LEGO®-Welt bringt ist, dass der Code nun von oben nach unten programmiert wird. Dadurch ähnelt die Struktur deutlich mehr einem textuellen Programmcode. Das aus dem textuellen Programmieren bekannte Einrücken von Codebereichen wird auch hier schon durch umklammernde Blöcke, wie z.B. bei Schleifen, angedeutet.

Schauen wir uns die neun Hauptkategorien einmal der Reihe nach an.

Motoren

Über die Blöcke im Reiter „Motoren“ kann ein Motor einzeln angesprochen werden. Dabei gibt es aber keine kombinierten Blöcke, über die alle Parameter gleichzeitig gesetzt werden können. Erst muss also die Geschwindigkeit mit dem „Geschwindigkeit auf <X> % einstellen“-Block initialisiert werden. Danach können die Motoren mit den anderen Blöcken für eine definierte Anzahl Umdrehungen, Grad oder Zeit programmiert werden. Dieses Vorgehen ist sehr nah an der professionellen Programmierung von Mikrocontrollern, erhöht aber gleichzeitig die Schwierigkeit (wenn auch nur geringfügig).

Bewegung

Unter „Bewegung“ finden sich kombinierte Fahrten, die mit zwei Motoren ausgeführt werden. Auch hier müssen die Parameter vorher eingestellt werden. Neben der Geschwindigkeit und den IO-Anschlüssen, an denen die Motoren angeschlossen werden sollen, ist auch die Radumdrehung vorher zu definieren. Die Radumdrehung ist wichtig, weil man darüber dem Roboter hinterher im Programmcode eine Strecke in Zentimetern zuweisen kann, nach dem Schema: „Fahre 10 cm gerade aus“.

Licht

Unter dem Reiter „Licht“ kann die 5×5 LED-Matrix angesteuert werden. Des Weiteren finden sich hier sowohl die Farb-LED der Mitteltaste als auch die vier LED-Segmente des Ultraschallsensors wieder.

Soundeffekte

Im Reiter „Soundeffekte“ gibt es über 186 Tondateien, die von PC oder Tablet abgespielt werden können. Darunter sind z.B. das Miauen einer Katze oder eine Polizeisirene. Töne, die vom SPIKE™ abgespielt werden, werden hier als Pieptöne ausgegeben.

Ereignisse

Den nächsten Reiter „Ereignisse“ gab es so bisher noch nicht bei den LEGO®-Robotern. Hier finden sich Auslöser wieder, die während der Laufzeit des Programms ein Event auslösen, wenn eine vorher definierte Bedingung gegeben ist. Damit ist eine Parallelität einfacher zu programmieren. Das einfachste Ereignis ist „Wenn Programm startet“. Da die Programmierung mit dieser Art von Blöcken etwas schwieriger ist, werden wir euch das in einem späteren Artikel mal genauer erklären.

Steuerung

Unter den Steuerungsblöcken finden sich Mechanismen wie „Warten“, „Wenn-Dann-Abfragen“ oder „Schleifen“ wieder.

Sensoren

Der Reiter „Sensoren“ ist quasi selbsterklärend. Hier finden sich Blöcke wieder, die einen aktuellen Sensorwert ausgeben.

Operatoren

Unter „Operatoren“ sind mathematische Verrechnungen und Boole´sche Operatoren zu finden.

Variablen

Mit den Blöcken unter „Variablen“ schließlich kann man eigene Zahlenvariablen erstellen, sie auf verschiedene Werte setzen oder inkrementieren. Als Clou gibt es außerdem am rechten Rand einen Überwachungsmonitor, auf dem ihr sehen könnt, welchen Wert eine Variable zur Laufzeit gerade hat. Leider gibt es keine Logischen/Booleschen Variablen.

Erweiterungen

Wie bereits weiter oben erwähnt, gibt es noch Erweiterungsblöcke, die man nachträglich hinzufügen kann. Von der aktuellen Auswahl benötigen zwei Erweiterungen („Wetter-Assistent“ und „Musik“) eine Internetverbindung, weil sie online Daten oder Cloud-Dienste nutzen. Dies ist in der Übersichtsansicht durch ein kleines WLAN-Symbol gekennzeichnet.

Auf die Form kommt es an

Die neun Hauptkategorien an Blöcken unterscheiden sich alle durch ihre Farbe voneinander. Viel wichtiger ist jedoch die Form einzelner Blöcke. Denn diese gibt an, was für ein Datentyp hinter einem Befehl steckt: Zahlen werden in runde Formen eingesetzt, logische Werte in langgezogene Sechsecke. Somit ist klar, was wohin passt. Leider ist die Umgebung nicht wirklich 100%ig typsicher: Zahlenwerte können auch als Sounddatei, Motor-Port oder LED-Matrix eingesetzt werden. Wir denken, dass im Hintergrund diese Werte eventuell auf Zahlen gemappt werden (A=0 B=1 usw.). Trotzdem ist es ein wenig verwirrend, warum man zum Beispiel „Motoranschluss 5“ eingeben kann, obwohl die Ports immer auf Buchstaben hören.

Wie kommt das Programm auf den Spike™?

Um fertige Programme auf dem Roboter zu testen, gibt es zwei Möglichkeiten: Download, also das Herunterladen auf den SPIKE™ Prime, oder Streaming.

Der große Unterschied ist dabei, dass der SPIKE™ beim Streaming eine permanente Verbindung zum PC oder Tablet benötigt. Dafür werden die Werte von Variablen zur Laufzeit des Programms angezeigt. Beim Download hingegen hat man 20 Programmplätze zur Verfügung, benannt von 0-19. Diese wählt man in der App mit dem Pfeilbuttons aus. Auf dem SPIKE™ kann man dann die 20 Programmslots mit den Pfeiltasten auswählen und das entsprechende Programm mit der Mitteltaste starten.

Nachdem wir uns nun mit Hard- und Software des SPIKE™ Prime beschäftigt haben, stellen wir euch im dritten Teil unseres Tests das Lehrmaterial etwas vor und bewerten die Schultauglichkeit des Sets.

Autor*innen: Felix Krawczyk, Meike Volkmer, Sarah Fleuren, Vera Straetmanns

Quellen: LEGO® Education, The Brothers Brick

Im zweiten Teil unseres ausführlichen Tests des SPIKE™ Prime haben wir uns die Software des Sets angesehen. Im dritten Teil möchten wir nun noch etwas genauer betrachten, wie gut der Roboter für die Schule geeignet ist. Außerdem liefern wir unser Gesamtfazit.

Aufgaben

Wie wir in der Vorstellung der SPIKE™ Prime-App im zweiten Teil unseres Tests schon beschrieben haben, beinhaltet die App den Bereich „Lerneinheiten“. Dahinter verbergen sich verschiedene Unterrichtseinheiten, die Lehrkräfte mit dem SPIKE™ Prime durchführen können. Sie gliedern sich in vier thematische Bereiche:

1. „Erfinderteam“ (en: Invention Squad)
   Hierbei dreht sich alles um Konstruktion und Design und wie beides von einer Problemstellung beeinflusst wird.
2. „Unternehmensgründung“ (en: Kickstart a Business)
   In diesem Bereich sollen Schüler*innen Problemlösungen entwickeln, die von einem Computer ausgeführt werden können. Zu den Lernzielen gehört es, Fehler in der Konstruktion des Roboters oder in der Programmierung zu erkennen und zu beheben.
3. „Alltagshelfer“ (en: Life Hacks)
   Der dritte Bereich beschäftigt sich damit, wie Daten dargestellt und manipuliert werden können. Beispiele kommen hier aus dem Alltag. So soll unter anderem ein aktueller Wetterbericht aus Cloud-Daten erstellt werden.
4. „Wettbewerbsvorbereitung“ (en: Competition Ready)
   Dieser Bereich ist für diejenigen unter euch interessant, die planen, an einem Wettbewerb wie der World Robotic Olympiad (WRO) oder der FIRST LEGO® League (FLL) teilzunehmen. Hier lernt ihr, die Qualität eures Codes zu steigern, um euren Roboter noch präziser zu bewegen.

SPIKE™ Prime im Unterricht

Alle Lerneinheiten thematisieren leicht unterschiedliche Schwerpunkte in der Verwendung des Roboters und bieten viele Möglichkeiten für Schüler*innen, den Roboter zu verstehen und sich mit dessen Programmierung auseinanderzusetzen. Als generelle Schwerpunkte der Lerneinheiten werden die Bereiche Maschinenbau und Informatik angegeben. Die Themenbereiche beziehen sich weitestgehend auf den Alltag, um einen Realitätsbezug für die Schüler*innen zu schaffen. Gleichzeitig sollen sie einen Einblick in die Arbeitswelt mit Robotern gewinnen und sich gegebenenfalls dafür begeistern. In jedem Bereich gibt es sowohl Aufgaben für Einsteiger*innen als auch welche für Fortgeschrittene. Außerdem ist jeweils angegeben, wie viel Zeit die Einheit in Anspruch nimmt. Die Dauer reicht von 30 bis über 120 Minuten. Darüber, inwiefern diese Zeiten realistisch sind, konnten wir bisher noch keine Erfahrungen sammeln.

Für die meisten Aufgaben reicht der Inhalt des SPIKE™ Prime Basis-Sets. Das Ergänzungsset wird bisher nur für das erweiterte Fahrgestell genutzt. Dieses ist allerdings notwendig, um mit dem SPIKE™ an den genannten Wettbewerben teilnehmen zu können. Die Info, ob das Ergänzungsset für eine Aufgabe benötigt wird und ob andere Materialien erforderlich sind, findet ihr unter dem „MEHR“-Pfeil. Klickt man darauf, öffnet sich eine detailreichere Übersicht zur gewählten Aufgabe. Manche Aufgaben benötigen eine Papiervorlage, die man vorher ausdrucken muss, andere nutzen Alltagsgegenstände wie Plastikflaschen.

Schule und SPIKE™

Vorteile für Schüler*innen

Der SPIKE™ Prime soll Schüler*innen anregen, sich kreativ mit Problemen auseinanderzusetzen und dabei mit ihren Mitschüler*innen in einen Austausch zu kommen. Sie sollen individuell je nach Fähigkeiten und Fertigkeiten gefördert werden. Die Aufgaben stellen dabei immer einen Bezug zu realen Problemen dar. Wir finden dieses Konzept sehr gut, da es Robotik und Informatik als praktische Hilfsmittel zur Lösung solcher Probleme darstellt.

Der SPIKE™ Prime an sich ist sehr einfach und robust gehalten, was Einsteiger*innen einen leichten Beginn ermöglichen soll. Gleichzeitig bietet er aber auch viele spannende Programmier-Möglichkeiten für Fortgeschrittene. So kann ein Leistungsniveau für jede*n gefunden werden. Das minimiert die Gefahr, Teile der Schüler*innen einer Klasse oder AG zu unter- oder überfordern, bringt aber auch eine größere Inhomogenität mit sich.

Vorteile für Lehrkräfte

Lehrer*innen können den Einstieg eigenständig je nach Erfahrungen und Wissensstand der Schüler*innen gestalten. Sollten hierbei Schwierigkeiten oder Fragen auftreten, bietet LEGO® auf der offiziellen Website von LEGO® Education Möglichkeiten zur Unterrichtsgestaltung und Hilfestellungen an. Nach der Einführung sollen sich die Lehrkräfte weitestgehend zurücknehmen, um den Schüler*innen Freiraum für eigene Kreativität und Problemlösungsstrategien zu geben.

Unsere Meinung zum Lehrmaterial

Die Aufgaben wirken auf uns gut durchdacht. Der Alltagsbezug entspricht unseren Vorstellungen von guten Aufgaben. Ein Titel wie „Gründe ein StartUp“ mag zwar auf den ersten Blick nicht als geeignet für eine Zielgruppe in den Kassenstufen 5-8 erscheinen, die Aufgaben dahinter sind jedoch keineswegs kompliziert und unserer Meinung nach manchmal vielleicht sogar eher etwas zu einfach. Das hat aber den Vorteil, dass Neulinge (sowohl unter den Lehrkräften als auch unter den Schüler*innen) einen gut nachvollziehbaren Schritt-für-Schritt-Einstieg bekommen. Die Tipps zu den Bereichen Bauen und Programmieren bieten den Lehrkräften eine visuelle und kleinschrittige Hilfestellung zur Bewältigung der Aufgaben.

Trotzdem sollten sich Lehrer*innen vor dem ersten Einsatz des SPIKE™ Prime im Unterricht selbst schon mit dem Roboter vertraut gemacht haben, denn manches ist einfacher zu verstehen und auch zu vermitteln, wenn man die grundlegende Informationstechnik kennt. Um das Material des SPIKE™ Prime nutzen zu können, muss man aber nicht schon tief in die Welt des Programmierens vorgedrungen sein – die Basics dürften reichen. Diese können sich Lehrkräfte aber in relativ kurzer Zeit aneignen. Wir empfinden das Unterrichtsmaterial daher durchaus geeignet, um es auch als Lehrkraft ohne viele Vorkenntnisse zu nutzen. Allerdings hätten wir uns zusätzlich zu den Tipps noch einen Hinweis auf mögliche Fehlerquellen gewünscht, auf die sich eine Lehrkraft vorbereiten könnte.

Fazit

Der SPIKE™ Prime hat uns im Test überzeugt. Er ist ein guter Roboter, um Schüler*innen Programmieren und Mechanik näherzubringen, auch wenn der Preis sehr hoch ist. Durch die unbegrenzten Möglichkeiten, LEGO®-Steine zu kombinieren, fördert das Set die Kreativität und gibt einem die Möglichkeit, seinen Wunschroboter zu bauen und diesem dann mit Programmiercode Bewegungen einzuprogrammieren.

Trotzdem hat sich natürlich seit 2013, dem Jahr, in dem der EV3 auf den Markt kam, viel getan und auch die Konkurrenz hat nicht geschlafen. Man muss also auch einen Blick nach links und rechts werfen, um den SPIKE™ richtig einordnen zu können. Dabei zeigt sich, wo die LEGO®-Schöpfung ihre Stärken hat: Der Roboter funktioniert einwandfrei, die Software lässt keine Fragen offen, zum Release zeigen sich – wenn überhaupt – nur optische Makel und das umfangreiche Lehrmaterial ist von Anfang an in vielen Sprachen erhältlich. Neue Roboter auf diesem Niveau sehen wir nach wie vor selten.

Die größte Konkurrenz kommt aktuell tatsächlich aus dem Haus LEGO® selbst und zwar in Form des LEGO® Mindstorms® EV3. LEGO® positioniert den SPIKE™ so, dass er WEDO und EV3 ergänzen und nicht ersetzen soll. Über die Dauer des Tests hinweg haben wir uns trotzdem immer wieder selbst dabei erwischt, den SPIKE™ mit dem EV3 zu vergleichen und müssen sagen, dass der EV3 trotz veralteter Technik durchaus mit dem neuem Roboter mithalten kann und in manchen punkten sogar besser abschneidet: Die Motoren des Älteren sind schneller, der Akku separat aufladbar und die Kabel länger und verlängerbar. Das sind durchaus relevante Unterschiede, aber im Endeffekt muss jede*r selbst entscheiden, welche Punkte ihm oder ihr am wichtigsten sind.

Autor*innen: Felix Krawczyk, Meike Volkmer, Sarah Fleuren, Vera Straetmanns

Quellen: LEGO® Education, The Brothers Brick