إعادة تدوير روبوت التشغيل

صندوق أدوات المعلم - الغرض من هذا القسم

الهدف من قسم اللعب هو أن يتدرب الطلاب على البرمجة باستخدام كتل التعليمات البرمجية المقدمة في Drive Forward و Reverse و Turning STEM Labs، من أجل قيادة الروبوت على طول مسار معين. يركز هذا القسم على الخصوصية اللازمة لترجمة فكرة إلى عمل للروبوت، وكيف تختلف أفعال الروبوت عن أفعال الإنسان. باستخدام سيناريو معين، سيقوم الطلاب بإنشاء التعليمات البرمجية ووضع تعلمهم موضع التنفيذ أثناء مشاركتهم في حل المشكلات والتفكير المكاني والتفكير الحسابي.

نظرة عامة سيُطلب من
الطلاب إنشاء مشروع لسيناريو يتم فيه استخدام روبوت للمساعدة في وظيفة في مدرسة: جمع إعادة التدوير من الفصول الدراسية في نهاية اليوم. من أجل تحقيق ذلك، سيقوم الطلاب بما يلي:

العمل بشكل تعاوني في مجموعات للتفكير وتصميم مسار "روبوت إعادة التدوير" المتخيل للسفر.
ترجمة مسارهم إلى خطوات ترميز محددة باستخدام الكتل التي تعلموها سابقًا.
ضع مشروعهم موضع التنفيذ وقيّم ما إذا كان ترميزهم يتطابق مع النتيجة المرجوة.

صورة ظلية لرأس بمسار منقط متعرج من العينين عبر الدماغ إلى وجهة تحمل علامة X، والتي تحتوي على عدسة مكبرة فوقها، لتوضيح الفكرة وراء عملية التصميم.

خصوصية البرمجة - وضع تصميم للعمل

البشر قادرون على قراءة بيئتهم باستخدام مزيج من المعلومات الحسية والقرارات والاستدلالات والذكريات، وكلها تسمح لنا بإنشاء خرائط ذهنية نوعية إلى حد كبير (بناءً على الوصف بدلاً من القياس). ومع ذلك، لا يمكن للروبوتات أن تفعل ما تطلبه منها بالضبط - ولا يمكنها أن تفعل ذلك بشكل صحيح - إلا إذا تم إعطاؤها تعليمات كمية محددة (قابلة للقياس). تخلق هذه التعليمات سلوكيات الروبوت: الطرق التي تعمل بها الروبوتات، والتي تتراوح من الأساسية إلى المعقدة، اعتمادًا على كيفية بناء الروبوت أو برمجته.

بصفتك متابعًا خبيرًا في التوجيه، كلما كانت توجيهاتك أكثر تفصيلاً، كان الروبوت قادرًا على تحقيق هدفك بشكل أفضل. من أجل تحقيق ذلك، يجب عليك، بصفتك المبرمج، تصميم خطة تتضمن توجيهات مع القياس. تنشئ هذه التوجيهات القائمة على القياس مخططًا يتبعه الروبوت الخاص بك.

تخيل سيناريو مساعد الروبوت... يمكن أن تساعد
الروبوتات البشر على القيام بالمهام بشكل أكثر كفاءة وسهولة. على سبيل المثال، تخيل مدرسة حيث يتعين على شخص ما أن يأتي بعد ظهر كل يوم إلى جميع الفصول الدراسية لجمع إعادة التدوير. في حين أن الطالب أو المعلم يمكنه القيام بذلك، فإن ذلك سيأخذ من الوقت الذي يمكن أن يفعل فيه شيئًا آخر. سنقوم بتصميم خطة وإنشاء مشروع حتى يتمكن "روبوت إعادة التدوير" من تولي هذه المهمة نيابة عنا. سيسافر الروبوت إلى فصول دراسية متعددة، ثم يأخذ عملية إعادة التدوير إلى موقع محدد، ويعود إلى البداية.

شخص يرسم ويدون ملاحظات حول تصميم في دفتر ملاحظات، باستخدام الرسوم البيانية والحسابات والكلمات لتدوين أفكاره.

من أين أبدأ ؟ كيف تبدأ عملية التصميم…

عندما يُطلب من المهندسين المعماريين بناء مبنى جديد، فإنهم لا يلتقطون مطرقة ويبدأون في الضرب. قبل أن يتم التقاط الأداة من قبل مقاول أو عامل بناء، يقضي المهندسون المعماريون الكثير من الوقت والطاقة في إنشاء خطط للمبنى. عليهم التفكير في المساحات وكيفية اتصالهم وارتباطهم ببعضهم البعض. ويسمى هذا النوع من التفكير بالمنطق المكاني.

أولاً، يحتاج المهندسون المعماريون إلى معرفة الغرض من المبنى، وكيف سيتم استخدامه - الوظيفة. ثم يفكرون في العديد والعديد من الطرق المختلفة التي يمكنهم من خلالها تحقيق هذه الوظيفة، وكيف يمكن أن تبدو. ينشئ المهندسون المعماريون رسومات وقوائم وخطط تصميم يعتقدون أنها قد تنجح. إنهم يعملون مع الآخرين المشاركين في المبنى، ويتم مراجعة هذه الخطط، وتتحول في النهاية إلى مخططات - التوجيهات المحددة والمقاسة التي سيتم استخدامها لبناء هذا المبنى بالذات.

عندما تبدأ في التفكير في خطة تصميم للروبوت، ستبدأ بنفس الطريقة إلى حد كبير. أولاً، عليك أن تعرف الوظيفة - ماذا تريد أن يفعل الروبوت ؟ في هذه الحالة، نريد أن يساعدنا الروبوت في جمع مواد إعادة التدوير. يجب أن تتنقل في جميع أنحاء المدرسة، وتلتقط الأشياء، لذلك تحتاج إلى التفكير في المساحات التي ستنتقل فيها وكيف تتصل هذه الممرات والغرف ببعضها البعض. بعد ذلك، يمكننا التفكير في الطرق العديدة لرسم مسار حول مدرستك - باستخدام الرسومات أو القوائم لإظهار أفكارك تساعد الآخرين الذين تعمل معهم على رؤية تفكيرك وفهمه بشكل أفضل. قد تأخذ مجموعتك أفكارًا من عدة خطط وتضعها معًا في خطة واحدة. بعد ذلك، عندما تقرر مجموعتك خطة التصميم، يمكنك إنشاء المخطط - التعليمات المحددة التي تريد أن يتبعها الروبوت.

صندوق أدوات المعلم - روتين التفكير في السقالات

إذا احتاج الطلاب إلى مزيد من المساعدة في فهم السلوكيات، فذكرهم أن الروبوتات يمكنها فقط القيام بما تخبرهم به بالضبط، ولا يمكنها القيام بذلك بشكل صحيح إلا إذا تم إعطاؤهم تعليمات كمية محددة (قابلة للقياس). فيما يلي بعض الأمثلة على المهام:

فكر في التوجيهات التي قدمتها لصديق خلال قسم الاستكشاف. عندما تمشي في الردهة، ما مدى سرعتك ؟
ما الذي تتنقل من خلاله ؟ هل تبحث عن معالم، مثل فصل مدرس معين، أو نافورة مياه ؟
إذا كنت ستسلك نفس الطريق وعيناك مغلقتان، فهل يمكنك فعل ذلك ؟

الهدف من هذه التمارين هو مساعدة الطلاب على فهم الفرق بين العمليات البشرية والروبوتية. غالبًا ما يكون البشر أكثر جودة، في حين أن الروبوتات كمية بطبيعتها. سيكون من المهم توجيه الطلاب في التفكير بخطوات كمية لكل من تصميم الخريطة وبرمجة المشروع.

تحفيز المناقشة

س: تصميم خطة يتطلب منك التفكير في المساحات وكيفية اتصالها بك وببعضها البعض. وهذا ما يسمى بالمنطق المكاني أو التفكير المكاني. ما هي بعض المجالات والمهام الأخرى التي تقوم بها حيث يتعين عليك استخدام المنطق المكاني لتحقيق شيء ما ؟

ج: يمكن للطلاب تقديم مجموعة متنوعة من الإجابات، مع كون الفكرة الشاملة هي أن هذا شيء نقوم به بشكل منتظم، فنحن نقوم فقط بتنقيحه لأغراض البرمجة. إذا كان الطلاب قد أطفأوا ضوء غرفة نومهم واضطروا إلى التنقل عبر غرفتهم إلى سريرهم عن طريق الذاكرة، فإنهم يستخدمون التفكير المكاني. يمكنك الرجوع إلى شيء مثل خرائط Google التي تخبرك بالكثير من التفاصيل والخصوصية للتأكد من اتباع المسار الذي حددته.

س: تبادل الأفكار حول بعض الاستراتيجيات لتصميم ورسم خطة أو خريطة معًا. فكر في الطرق التي سيتم بها استخدام الأدوار الفردية للفريق من أجل القيام بذلك بفعالية وكفاءة.

ج: يمكن للطلاب الرجوع إلى استراتيجيات صنع القرار التعاونية، بالإضافة إلى تعيين المهام لأدوار محددة داخل المجموعة.

توسيع نطاق تعلمك - نمذجة المقاييس

بالنسبة لنشاط ملحق الرياضيات، اطلب من مجموعات الطلاب قياس المسافة بين عدد قليل من الفصول الدراسية المجاورة. ثم حاول معرفة ما إذا كان هناك عامل مشترك يمكنك تقليله لإنشاء نموذج مقياس فعلي، وما إلى ذلك. اسأل الطلاب، "ما الذي ستحتاجه لمضاعفة المعلمات من أجل أن يعمل مسار الروبوت هذا في مدرستنا ؟"

< خلف العودة إلى المختبرات التالي >