Skip to main content

Laboratorní průzkum s otevřeným koncem STEM: Design

Ikona panelu nástrojů pro učitele Sada nástrojů pro učitele

  • Osnova aktivity
    Tento průzkum umožní studentům aplikovat základní programovací chování, které se naučili vytvářet složité chování při jízdě po zadané cestě. Klikněte na jeden z následujících odkazů pro přehled této aktivity (Google Doc/.docx/.pdf).

  • Studentské průzkumné role Před zahájením průzkumu
    uspořádejte studenty do skupin. Studenti mohou být při účasti na průzkumu organizováni do skupin po dvou až čtyřech studentech. Každý student by měl převzít 1 (nebo více) rolí. Role pro zážitky jsou: Builder, Programmer, Driver a Recorder. Pro více informací o rolích a tipech spolupráce a rubrice klikněte na jeden z následujících odkazů (Google Doc/.docx/.pdf).

Tvůrce v každé skupině by měl získat požadovaný hardware. Záznamník by měl získat technický zápisník skupiny. Programátor by měl otevřít VEXcode IQ.

Požadované materiály:
Množství Potřebný materiál
1

Autopilot Robot
1

Nabitá baterie robota
1

VEXcode IQ
1

USB kabel (pokud používáte počítač)
1

Technický poznámkový blok
1

Velký papír pro mapování
1

Značky
1 na skupinu

Blok pro použití jako překážka (volitelné)

Ikona panelu nástrojů pro učitele Sada nástrojů pro učitele - design

Cílem této laboratoře STEM je aplikovat pohon a otáčet bloky, aby se vyřešil problém reálného světa. K dosažení tohoto cíle musí studenti navrhnout cestu, po které bude robot cestovat.

  • Rozdělte třídu do skupin - každý člen skupiny by si měl vybrat alespoň jednu roli, kterou bude pro zážitek plnit.
  • Jako třída si rychle přečtěte problém a požadavky, pokyny a jednotky, které jste společně definovali.
  • Dejte studentům 5–10 minut, aby načrtli navrženou cestu, po které bude robot cestovat ve svých technických poznámkových blocích.
  • Když každá skupina dokončí návrh, měli byste jej zkontrolovat, abyste se ujistili, že splňuje potřebné požadavky a je připravena k přenosu na velký papír.
  • Přeneste mapu na velký papír, aby mohl robot cestovat. (Použijte pravítka a nezapomeňte provést měření na mapě, která odpovídají dohodnutým jednotkám/parametrům.)
  • Když každá skupina dokončuje mapu ve velkém měřítku, měli byste ji zkontrolovat, abyste se ujistili, že splňuje požadavky a je připravena ke kódování.

Než studenti začnou programovat, budou se muset rozhodnout a načrtnout návrh, který splňuje výše uvedené požadavky (a případné další požadavky na učitele). Během fáze návrhu se projděte, abyste zajistili, že každý člen skupiny je zapojen do tohoto procesu a pracuje v rámci rolí ve skupině. Všimněte si jakýchkoli problémů s řešením problémů během procesu návrhu, které lze vyřešit brzy, aby studenti mohli napsat úspěšný program.

Například:

Ukázka náčrtu mapy s kroky. V horní části diagramu se nachází Příklad: Mapa náčrtu bez překážky. Na levé straně je nakreslena mapa. Na pravé straně je uvedeno 13 kroků. Kroky zněly: 1. Jeď dopředu směrem k Art Room, 2. Odbočte doleva, 3. Vjeď do Art Room, 4. Zapněte indikátor, 5. Jízda vzad směrem ke třídě, 6. Odbočte doprava, 7. Jízda vpřed do učebny, 8. Zapněte indikátor, 9. Jízda vzad směrem ke kanceláři, 10. Odbočte doprava, 11. Vpřed do kanceláře, 12. Zapněte indikátor, 13. Jeďte dozadu do koncového bodu.

Co bude ve vašem projektu?

Vytvoříte plán nebo plán pro svého recyklačního robota a poté vytvoříte projekt, který jej provede. I když váš robot nebude ve skutečnosti chodit po vaší škole, vytvoření plánu v menším měřítku stále vyžaduje přesnost. Za tímto účelem by měl každý plán a projekt obsahovat následující:

  • Vaše třída je „domovskou základnou“, kam bude odcházet a vracet se

  • Robot musí vstoupit a opustit 3 učebny

  • Projekt musí obsahovat čtyři příkazy: vpřed, vzad, doleva a doprava. (Úspěšný projekt bude obsahovat několik z každého z těchto příkazů.)

  • Indikátor, že recyklace byla vyzvednuta (tj. Dotyková LED DIODA se rozsvítí; počkejte 3 sekundy; atd.)

Když vaše skupina pracuje na vašem plánu návrhu společně, tvůrce a záznamník by se měli ujistit, že všechny tyto požadavky jsou splněny cestou, kterou navrhujete.

Ikona Tipy pro učitele Tipy pro učitele

  • Jak je to daleko?- Definování vzdáleností společně
    Pokud hledáte způsob, jak zefektivnit proces návrhu, může vám pomoci definování některých parametrů se studenty.

    Například:

    • Vstup/výstup z učebny = 8 palců/203 mm

    • Krátká chodba = 12 palců/305 mm

    • Dlouhá chodba = 24 palců/610 mm

    To nejenže poskytne příklad potřebné specifičnosti, ale také pomůže snadněji posunout fázi návrhu vpřed a vyhnout se zmatkům studentů ohledně měření. Můžete je vymyslet předem nebo společně s třídou, pokud to čas dovolí. (Kliknutím na jeden z následujících odkazů zobrazíte graf „navrhovaných jednotek parametrů“ (Google Doc/.docx/.pdf).) Udržujte je viditelné pro snadnou orientaci studentů při práci.

  • Zvýrazněte role v akci
    Zatímco každý student ve skupině by se měl podílet na plánování, rekordér by měl mít konečný návrh návrhu pro skupinu. Jak studenti pracují, možná budete chtít poukázat na silné stránky rekordéru při vytváření přesných návrhových plánů a zeptat se ostatních členů týmu, jak mohou pomoci v rámci svých rolí. Tvůrce a programátor mohou například chtít označit a sledovat měření a kroky, které rekordér nakreslil, zatímco řidič bude přemýšlet o směrovosti a úhlech otáčení.

Ikona Tipy pro učitele Tipy pro učitele - ptejte se na zpětnou vazbu

Když se s vámi studenti informují o svých mapách, pokuste se zformulovat zpětnou vazbu ve formě otázky, místo toho, abyste poskytli řešení. Ptát se na věci jako: „Máte jen dvě zastávky, kde můžete přidat třetí?“ nebo „Jak váš robot obchází překážku?“ nebo „Jakým směrem se sem robot pohybuje?“ umožňuje studentům procvičit si dovednosti kritického myšlení a udržet si schopnost jednat při řešení problémů. 

Krok 1:  Zmapujte řešení - prostorové myšlení v akci

Nyní, když znáte požadavky a parametry, načrtněte mapu ve svém technickém notebooku, abyste ukázali tři zastávky, které váš robot udělá, aby vyzvedl recyklaci ve škole.

  • Nezapomeňte označit počáteční a koncové body a označit učebny nebo místa, která jsou důležitá.
  • Pomocí šipek zobrazte směr a pořadí pohybu robota.
  • Použijte příklad náčrtu jako vodítko. Nezapomeňte, že se jedná o plán, takže nemusí být přesný, ale možná budete chtít přidat poznámky nebo připomenutí, které vám pomohou, když začnete kódovat.
  • Až budete mít dokončenou mapu v poznámkovém bloku, zeptejte se svého učitele. Záznamník by měl mít konečnou verzi, o kterou se bude moci podělit s učitelem a z níž bude vycházet vaše velká mapa.
  • Když váš učitel schválí vaši nakreslenou mapu, použijte velký papír, značky a pravítka k přenesení mapy do většího měřítka, po kterém může robot jezdit. Nezapomeňte změřit vzdálenosti, které nakreslíte, aby odpovídaly diskutovaným parametrům a jednotkám. Kód se tak bude shodovat s mapou, aby robot mohl úspěšně řídit.

Načrtněte mapu zobrazující plán cesty recyklačního robota. Start je v dolní části mapy, se směrovými šipkami k Art Room, nahoře a vlevo. Šipky pokračují do učebny, doprava a mírně nad, pak šipky pokračují dolů a doprava do kanceláře a přímo vlevo od kanceláře až do konce.

Ikona Motivovat diskusi Motivujte diskusi - formulujte své myšlení

Otázka: Zamyslete se nad plánem, který jste si vytvořili, proč jste se rozhodli přestěhovat na místa v tomto pořadí? Jaké faktory jste zvažovali při rozhodování o tom, kam se vydat? (Studenti na to mohou odpovědět písemně ve svém technickém zápisníku, nebo jen ve slovní diskusi, pokud to čas dovolí.)

Odpověď: Odpovědi se budou lišit, ale mohou zahrnovat věci jako kdo by měl nejvíce nebo nejméně získat, jak se zcela vyhnout překážce, co by vytvořilo nejkratší kód atd.

Otázka: Proč si myslíte, že konzistentní měřítko je důležité pro přesun vašeho plánu z notebooku na větší papír?

Odpověď: Měřítko je důležité, abyste mohli vzít malý plán a přenést jej do většího prostoru. Konzistentní měřítko zachová všechny prostory stejně umístěné ve vztahu k sobě.

<  Zpět Návrat do laboratoří Další  >