خلفية

في وحدة الترميز هذه، سوف يستكشف الطلاب عملية التصميم التكراري. سوف يستكشف الطلاب كيفية حل المشكلة الأصلية لتلوث المحيطات من خلال إنشاء امتداد من مجموعة VEX GO Kit التي ستقوم بجمع النفايات. ينتهي كل درس في هذه الوحدة بتحليل نقاط القوة والضعف في بناء الامتداد وأفكار لتحسين التصميم التالي.

ما هي رقعة القمامة الكبرى في المحيط الهادئ؟

إن رقعة القمامة الكبرى في المحيط الهادئ عبارة عن كتلة من القمامة تنمو كل يوم. تطفو الرقعة في مكان ما في المحيط الهادئ بين هاواي وكاليفورنيا، ومن المقدر أن تمتد على مساحة تبلغ ضعف مساحة ولاية تكساس. تطفو القمامة في كتلة صلبة واحدة من البلاستيك والمعدن والمواد الأخرى مع حطام سائب يطفو خارج المحيط. يواجه الطلاب تحديًا في هذه الوحدة لإنشاء امتداد لروبوت Code Base الخاص بهم والذي سيساعد في إزالة الحطام المحيط من منطقة القمامة الكبرى في المحيط الهادئ.

عملية التصميم الهندسي

سيستخدم الطلاب عملية التصميم الهندسي (EDP) لتصميم وبناء مرفق لروبوت Code Base الخاص بهم. إن EDP عبارة عن سلسلة من الخطوات التي يستخدمها المهندسون للتوصل إلى حلول للمشكلات. في كثير من الأحيان، يتضمن الحل تصميم منتج يلبي معايير معينة أو ينجز مهمة معينة.

يمكن تقسيم EDP إلى الخطوات التالية: التحديد → تطوير الحلول → الأمثل.

• تعريف المشكلات الهندسية يتضمن تحديد المشكلة التي سيتم حلها بأكبر قدر ممكن من الوضوح من حيث معايير النجاح، والقيود أو الحدود.
• تصميم حلول للمشكلات الهندسية يبدأ بتوليد عدد من الحلول الممكنة المختلفة، ثم تقييم الحلول المحتملة لمعرفة أي منها يلبي معايير وقيود المشكلة على أفضل وجه.
• تحسين حل التصميم يتضمن عملية يتم فيها اختبار الحلول وتحسينها بشكل منهجي وتحسين التصميم النهائي من خلال استبدال الميزات الأقل أهمية بتلك الأكثر أهمية.

EDP ​​دوري أو تكراري بطبيعته. إنها عملية صنع واختبار وتحليل وصقل منتج أو عملية. واستنادًا إلى نتائج الاختبار، يتم إنشاء تكرارات جديدة، ويستمر تعديلها حتى يصبح فريق التصميم راضيًا عن النتائج.

في هذه الوحدة، سيستخدم الطلاب برنامج EDP للحلم والتخطيط وبناء عربة العرض. بعد البناء الأولي، ستقوم المجموعات باختبار وتحسين تصميمها الأساسي للوفاء بمعايير وقيود التصميم. وهذه هي نفس عملية التصميم الهندسي التي تغطيها معايير الجيل القادم للعلوم (NGSS).

التسلسل

التسلسل هو الترتيب المحدد الذي يتم تنفيذ السلوكيات به. يؤدي الإجراء أو الحدث إلى الإجراء المرتب التالي في تسلسل. يعد التسلسل أمرًا مهمًا حتى يتمكن الطلاب من ترميز الروبوتات الخاصة بهم بشكل صحيح.

من أجل إخبار الروبوت بكيفية التحرك بدقة ودقة، هناك حاجة إلى كل من التحلل والتسلسل. أولاً، سيتم تقسيم المشكلة، مثل كيفية التنقل في متاهة، إلى زيادات وسلوكيات أصغر. وبعد ذلك، بمجرد تحديد هذه السلوكيات، يجب تنظيمها في التسلسل الصحيح. وهذا أمر مهم، لأن الروبوت لن يتحرك إلا وفقًا لما تم ترميزه تمامًا.

سيقوم الطلاب بترميز قاعدة التعليمات البرمجية الخاصة بهم للتنقل في منطقة التحدي وجمع الأشياء. سيحتاجون إلى تسلسل الأوامر في مشروعهم بحيث تتحرك قاعدة التعليمات البرمجية الخاصة بهم للأمام والخلف واليسار واليمين بالترتيب الصحيح للتنقل في منطقة التحدي.

1. تقدم إلى الأمام
2. انعطف يمينا
3. تقدم إلى الأمام

تقسيم

يتضمن التحلل تقسيم المشكلة المعقدة إلى سلوكيات تكون أكثر قابلية للإدارة وأسهل للفهم. إن تقسيم المشكلة إلى أجزاء أصغر يعني أنه يمكن فحص كل جزء بمزيد من التفصيل وحله بسهولة أكبر. على سبيل المثال، إذا أراد الطالب أن يتحرك الروبوت الخاص به في مربع، فسيحتاج إلى تقسيمه إلى أوامر أصغر. يعد تحسين عملية التقسيم أمرًا مهمًا للطلاب للتدرب عليه، حيث قد لا يقومون بتقسيم الأوامر إلى مكونات أصغر في البداية:

ما هو الكود الزائف؟

الكود الكاذب هو تدوين مختصر للتشفير يجمع بين الأوصاف اللفظية والمكتوبة للتعليمات البرمجية.

في كثير من الأحيان، يمكن للطلاب "التخمين والتحقق" من طريقهم لإيجاد الحل. ومع ذلك، فإن هذا لا يؤدي إلى بناء فهم مفاهيمي لمفاهيم البرمجة. تساعد كتابة الكود الكاذب الطلاب على تجاوز فهم المستوى السطحي للبرمجة، إلى فهم أكثر مفاهيمية. يتطلب الكود الكاذب أن يفكر الطلاب بشكل مفاهيمي حول حل البرمجة الخاص بهم قبل أن يبدأوا البرمجة. يجب على المعلمين مناقشة الكود الزائف مع الطلاب من خلال سؤال الطلاب:

1. ماذا يريدون أن يحقق مشروعهم؟
2. كيف ستقوم بتقسيم نية أو هدف المشروع إلى عبارات محددة وقصيرة؟

في هذا المثال، إذا طُلب من الطلاب إنشاء رمز زائف لرغبة الروبوت في التحرك للأمام، واكتشاف جدار، والانعطاف يمينًا، ثم التحرك للأمام مرة أخرى، فسيكون كما يلي:

1. قم بقيادة الروبوت للأمام حتى يصبح على بعد 50 ملم من الحائط
2. أوقف الروبوت
3. أدر الروبوت 90 درجة
4. أوقف الروبوت
5. دفع إلى الأمام 600 ملم

بمجرد إنشاء الكود الكاذب، سيقوم الطلاب بعد ذلك بإنشاء كود البرمجة لإرشاد الروبوت حول كيفية إكمال كل خطوة من الكود الكاذب الخاص بهم بنجاح.

ما هي سلوكيات الروبوت؟

"السلوكيات" هي طريقة مريحة جدًا للحديث عما يفعله الروبوت، وما يجب عليه فعله. المضي قدمًا، والتوقف، والالتفاف، والبحث عن عائق - هذه كلها سلوكيات.

عندما يبدأ الطلاب مهمة البرمجة، يجب عليهم أيضًا البدء في التفكير في تصرفات الروبوت من حيث السلوكيات. عندما يقوم الطلاب بالبرمجة، يجب عليهم اتباع الخطوات التالية:

• قم بصياغة خطة للروبوت للقيام بالإجراء المطلوب.
• حدد السلوكيات الموجودة في الخطة وحاول أن تجعل السلوكيات صغيرة قدر الإمكان.
• قم بترجمة تلك الخطة إلى مشروع يمكن للروبوت أن يتبعه.

ستكون الخطة ببساطة عبارة عن تسلسل السلوكيات التي يجب على الروبوت اتباعها، وسيكون المشروع مجرد تلك السلوكيات المترجمة إلى VEXcode GO.

يعد تقسيم المهام إلى سلوكيات أصغر ومن ثم بناء الحلول لهذه السلوكيات مهارة يمكن تطبيقها على العديد من المواضيع المختلفة.

ما هو VEXcode GO؟

VEXcode GO هي بيئة برمجة تُستخدم للتواصل مع روبوتات VEX GO. يستخدم الطلاب واجهة السحب والإفلات لإنشاء مشاريع VEXcode GO التي تتحكم في تصرفات الروبوتات الخاصة بهم. يمكن تحديد غرض كل كتلة باستخدام إشارات مرئية مثل الشكلواللون والملصق.

سيتم استخدام كتل VEXcode GO التالية في هذه الوحدة:

[Drive for] -  يحرك مجموعة نقل الحركة إما للأمام أو للخلف لمسافة معينة. اختر الاتجاه الذي سيتحرك فيه نظام نقل الحركة، وحدد مدى تحركه عن طريق إدخال قيمة في الشكل البيضاوي.

[اتجه إلى] -  يؤدي إلى تدوير مجموعة نقل الحركة إلى اليسار أو اليمين لعدد معين من الدرجات. اختر الاتجاه الذي سيتجه إليه نظام نقل الحركة، وحدد مدى تحركه عن طريق إدخال عدد من الدرجات في الشكل البيضاوي.

[تعليق] - يسمح للمبرمجين بكتابة معلومات للمساعدة في وصف مشروعهم. التعليقات لا تغير المشروع أو الكتل المحيطة به.

للبدء في استخدام VEXcode GO في الفصل الدراسي الخاص بك، قم بتنزيل تطبيق VEX Classroom على جهاز المعلم، ثم اتبع الخطوات الواردة في المقالة استخدام تطبيق VEX Classroom لمعرفة كيفية تحديث البرنامج الثابت لـ GO Brain، وإعادة تسمية GO Brains وتحديد موقعه، و مراقبة بطاريات GO Brains في الفصل الدراسي الخاص بك. لمزيد من المعلومات حول VEXcode GO، قم بزيارة القسم VEXcode GO من مكتبة VEX.