Recyklujte běh robota
Sada nástrojů pro učitele
-
Účel této části
Cílem sekce Play je, aby studenti procvičili programování s bloky kódu zavedenými v laboratořích Drive Forward a Reverse a Turning STEM Labs, aby mohli řídit robota po určité cestě. Tato část se zaměřuje na specifičnost potřebnou při převádění nápadu do akce pro robota a na to, jak se činnosti robota liší od lidských činností. Pomocí daného scénáře studenti vytvoří kód a uvedou své učení do praxe, protože se zabývají řešením problémů, prostorovým uvažováním a výpočetním myšlením.
Přehled
Studenti budou požádáni, aby vytvořili projekt pro scénář, kde je robot použit k pomoci s prací ve škole: sběr recyklace ze tříd na konci dne. Za tímto účelem budou studenti:
-
Spolupracujte ve skupinách, abyste vymysleli a navrhli cestu pro imaginárního „recyklačního robota“, který bude cestovat.
-
Přeložte jejich cestu do konkrétních kódovacích kroků pomocí bloků, které se dříve naučili.
-
Uveďte jejich projekt do praxe a zhodnoťte, zda jejich kódování odpovídá požadovanému výsledku.
Programování Specifičnost-Provedení návrhu do práce
Lidé jsou schopni číst své prostředí pomocí kombinace senzorických informací, rozhodnutí, závěrů a vzpomínek, což nám umožňuje vytvářet mentální mapy, které jsou do značné míry kvalitativní (založené spíše na popisu než na měření). Roboti však mohou dělat přesně to, co jim řeknete - a mohou to udělat správně - pouze tehdy, pokud dostanou konkrétní, kvantitativní (měřitelné) pokyny. Tyto pokyny vytvářejí chování robota: způsoby, jakými roboti jednají, od základních až po složité, v závislosti na tom, jak je
robot postaven nebo naprogramován. Čím podrobnější jsou vaše pokyny, tím lépe bude robot schopen dosáhnout vašeho cíle. Abyste toho dosáhli, musíte jako programátor navrhnout plán, který obsahuje směry s měřením. Tyto pokyny založené na měření vytvářejí plán, který má váš robot následovat.
Představte si scénář robotického pomocníka...
Roboti mohou lidem pomoci dělat práci efektivněji a snadněji. Představte si například školu, kde každé odpoledne musí někdo přijít do všech tříd, aby vyzvedl recyklaci. Zatímco student nebo učitel by to mohl udělat, to by mu vzalo čas, kdy by mohl dělat něco jiného. Chystáme se navrhnout plán a vytvořit projekt, aby „Recyklační robot“ mohl převzít tento úkol za nás. Robot bude cestovat do více učeben, pak vezme recyklaci na konkrétní místo a vrátí se na začátek.
Kde začít? Jak začíná proces navrhování…
Když jsou architekti požádáni, aby postavili novou budovu, nezvednou kladivo a nezačnou bouchat. Než si nástroj vyzvedne dodavatel nebo stavební dělník, architekti stráví spoustu času a energie vytvářením plánů budovy. Musí přemýšlet o prostorech a o tom, jak se vzájemně propojují a vztahují. Tomuto způsobu myšlení se říká prostorové uvažování.
Za prvé, architekti potřebují vědět, jaký je účel budovy a jak se bude používat - funkčnost. Pak přemýšlejí o mnoha, mnoha různých způsobech, jak by mohli této funkce dosáhnout, a o tom, jak by mohla vypadat. Architekti vytvářejí náčrty, seznamy a návrhové plány, o kterých si myslí, že by mohly fungovat. Spolupracují s ostatními, kteří se na budově podílejí, a tyto plány se revidují a nakonec se změní na plány - konkrétní, změřené směry, které budou použity k vybudování konkrétní budovy.
Když začnete přemýšlet o konstrukčním plánu pro robota, začnete v podstatě stejným způsobem. Nejprve musíte znát funkčnost - co chcete, aby robot dělal? V tomto případě chceme, aby nám robot pomohl se sběrem recyklace. Musí cestovat po škole a sbírat věci, takže musíte přemýšlet o prostorech, ve kterých se bude pohybovat, a o tom, jak jsou tyto chodby a pokoje vzájemně propojeny. Dále můžeme přemýšlet o mnoha způsobech, jak mapovat cestu kolem vaší školy - pomocí náčrtků nebo seznamů, které ukazují vaše nápady, pomáháte ostatním, se kterými pracujete, vidět a lépe porozumět vašemu myšlení. Vaše skupina může vzít nápady z několika plánů a spojit je do jednoho. Poté, když se vaše skupina rozhodne pro návrh plánu, můžete vytvořit plán - konkrétní pokyny, které má robot následovat.
Sada nástrojů pro učitele
- Rutiny myšlení
lešení
Pokud studenti potřebují více pomoci s porozuměním chování, připomeňte jim, že roboti mohou dělat přesně to, co jim řeknete, a mohou to udělat správně, pouze pokud dostanou konkrétní, kvantitativní (měřitelné) pokyny. Zde je několik příkladů úkolů:
-
Zamyslete se nad pokyny, které jste dali příteli během sekce Prozkoumat. Když jdete po chodbě, jak rychle jedete?
-
Podle čeho navigujete? Hledáte orientační body, jako je třída určitého učitele nebo vodní fontána?
-
Pokud byste šli stejnou cestou se zavřenýma očima, dokázali byste to?
Cílem těchto cvičení je pomoci studentům pochopit rozdíl mezi lidskými a robotickými procesy. Lidé jsou často kvalitativnější, zatímco roboti jsou ze své podstaty kvantitativní. Bude důležité vést studenty v myšlení v kvantitativních krocích jak pro návrh mapy, tak pro programování projektu.
Motivovat diskusi
Otázka: Návrh plánu vyžaduje, abyste přemýšleli o prostorech a o tom, jak se k vám a k sobě navzájem připojují. Tomu se říká prostorové uvažování nebo prostorové myšlení. Jaké jsou některé další oblasti a úkoly, kde musíte použít prostorové uvažování, aby se něco stalo?
Odpověď: Studenti mohou dát různé odpovědi, přičemž zastřešující myšlenkou je, že je to něco, co děláme pravidelně, jen to vylepšujeme pro účely programování. Pokud studenti někdy zhasli světlo v ložnici a museli přejít přes pokoj do postele pomocí paměti, používají prostorové uvažování. Můžete odkazovat na něco, jako jsou Mapy Google, které vám řeknou spoustu podrobností a specifičnosti, abyste se ujistili, že sledujete cestu, kterou stanovila.
Otázka: Brainstormujte některé strategie pro společné navrhování a kreslení plánu nebo mapy. Přemýšlejte o způsobech, jakými budou jednotlivé role týmu využívány, aby to bylo efektivní a efektivní.
Odpověď: Studenti se mohou vrátit ke strategiím kolaborativního rozhodování, stejně jako k přiřazování úkolů konkrétním rolím ve skupině.
Rozšiřte své učení
-
škálování modelování
Pro činnost rozšíření matematiky nechte studentské skupiny skutečně změřit vzdálenost mezi několika sousedními učebnami. Poté se pokuste zjistit, zda existuje společný faktor, který můžete snížit, abyste vytvořili skutečný model měřítka atd. Zeptejte se studentů: „Čím byste potřebovali vynásobit parametry pro tuto cestu robota k práci v naší škole?“