Skip to main content
Teacher Portal

Souvislosti

Jednotka Červeného robota používá příběh Červené Karkulky jako prostředek k představení kódovacích konceptů sekvence, výběru a iterace – stavebních kamenů algoritmu. Studenti prozkoumají sekvenci v laboratoři 1 kódováním svého malého červeného robota, aby mohli jet do domu babičky pomocí různých sekvencí karet Drive Coder. V laboratoři 2 prozkoumají výběr pomocí karty kodéru „Drive till object“ a očního senzoru, aby robot řídil, dokud není detekován objekt. V laboratoři 3 budou studenti stavět na svých projektech a přidávat podmíněné pomocí karet kodéru „If red“, „Else“ a „End if“. Poté prozkoumají iteraci pomocí karty „Přejít na začátek“ a vytvoří „Algoritmus detekce vlků“. 

Co je to algoritmus?

Algoritmy vám umožňují kódovat robota pro autonomní rozhodování v reakci na data z jeho prostředí. Algoritmus je přesná sada pokynů, která používá sekvenci, výběr a iteraci (nebo smyčky), aby umožnila vašemu robotu dokončit náročnější úkoly, i když se prostředí změní. 

  • Sekvence je pořadí, ve kterém jsou příkazy prováděny, jeden po druhém. Kdykoli studenti kódují robota 123, seřadí karty kodéru ve správném pořadí, aby dosáhli svého cíle.
  • Výběr se týká použití dat senzorů k rozhodnutí v rámci projektu. K tomu dochází, když studenti kódují robota 123, aby použil data z očního senzoru, jako to dělají v laboratořích 2 s kartou kodéru „Drive till object“ a v laboratoři 3, když kódují robota, aby provedl různé chování na základě barvy detekovaného objektu. 
  • Iterace je opakování chování v projektu. Studenti vytvoří „smyčku“ (nebo iteraci) ve svých projektech, když přidají kartu kodéru „Přejít na začátek“, aby svůj projekt zopakovali, jak to dělají v laboratoři 3.

Sekvence - Jak se v této jednotce používá sekvenování?

Sekvence je pořadí, ve kterém jsou karty kodéru prováděny v projektu. Karty kodéru začínají vložením karty v horní části kodéru a poté se postupně pohybují dolů. 

V této animaci můžete vidět, jak projekt začíná kartou „When start 123“ v horní části kodéru, poté je každá karta kodéru spuštěna v pořadí shora dolů. Robot 123 pohání dopředu čtyři mezery na poli 123. Zelená zvýrazňovací funkce na levé straně kodéru označuje, která jednotlivá karta kodéru je v daném okamžiku spuštěna. To může studentům poskytnout okamžitou zpětnou vazbu k propojení chování robota 123 se specifickými kartami kodéru.

Kroky pro plánování a sekvenování kodérových karet v projektu

  1. Nejprve identifikujte cíl - co je třeba udělat? Například od začátku dojeď k babičce.

    Pohled shora dolů na pole 123 se dvěma svisle připevněnými dlaždicemi. Robot 123 je uprostřed čtverce na spodní dlaždici a čelí výkresu modrého domu na vzdáleném konci druhé dlaždice.

  2. Poté rozeberte kroky potřebné k dosažení cíle a identifikujte karty kodéru potřebné k dosažení těchto kroků. Zde budete muset postoupit o čtyři kroky dopředu, abyste se dostali k domu babičky. Toho lze dosáhnout pomocí čtyř karet „Drive 1“.Stejné nastavení pole jako předtím, ale nyní jsou čísla 1, 2, 3 a 4 zapsána ve středovém sloupci čtverců mezi robotem 123 a domem. Šipka ukazuje doprava, kde jsou vidět čtyři karty jednotky 1.
  3. Dále naplánujte sekvenci projektu rozložením kodérových karet na stůl. Jakmile jste spokojeni s jejich projektovým plánem, vložte karty kodéru do kodéru od shora dolů.Kodér s již přidaným následujícím projektem: při spuštění 123, jednotka 1, jednotka 1, jednotka 1. Ruka může být viděna, jak zasouvá čtvrtou kartu Drive 1 do dalšího slotu na kodéru.
  4. Vyberte „Start“ pro otestování projektu a zjistěte, zda robot 123 dosáhne cíle uvedeného v prvním kroku.Kodér s vloženým následujícím projektem: při spuštění 123, jednotka 1, jednotka 1, jednotka 1, jednotka 1. Kolem zelené počáteční šipky v horní části kodéru je červený rámeček.

Pokud chcete změnit svůj projekt, jednoduše vyjměte karty kodéru z kodéru, uspořádejte karty a vložte je zpět do kodéru, abyste aktualizovali svůj projekt.

Výběr - Co je senzor?

Senzor je v podstatě zařízení, které pomáhá robotovi porozumět okolnímu světu. Dělá to shromažďováním a vykazováním údajů o svém prostředí, které pak mohou být použity v projektu k rozhodování robota nebo k provádění určitých chování. Tuto sekvenci lze považovat za smyčku rozhodování Sense → Think → Act.

Grafika smyslovosti, myšlení, jednání rozhodovací smyčky. Na náměstí nahoře je nápis „sense: sens the environment“. Šipka ukazuje na další čtverec, který zní „think: make decisions based on sensor data from environment“. Šipka ukazuje na třetí čtverec, který zní: „jednat: provádět rozhodnutí" a má šipku směřující zpět na smyslový čtverec.

Robot 123 používá senzory ke shromažďování dat ze svého okolí (Sense), rozhodování na základě těchto informací (Think) a přeměně těchto informací na pokyny pro chování (Act).

V této jednotce studenti naprogramují robota 123, aby detekoval vlka na cestě k domu babičky. Studenti projektu vytvoří rozhodovací smyčku Sense → Think → Act, protože oční senzor „detekuje“ přítomnost objektu („vlk“), poté „přemýšlí“ nebo se rozhodne zastavit jízdu, když je objekt detekován, a pak robot 123 bude jednat a přestane se pohybovat vpřed.

Co je to oční senzor?

Oční senzor na robotu 123 je umístěn na přední straně pod bílou šipkou. Oční senzor lze použít k detekci přítomnosti nebo nepřítomnosti objektu, stejně jako jeho barvy nebo úrovně jasu.

Šipka směřující k otvoru pro oční senzor na přední straně robota 123.

V této jednotce bude oční senzor použit k detekci, kdy je objekt (babiččin dům nebo vlk) přítomen v cestě robota 123. Poloha očního senzoru na robotu 123 znamená, že může detekovat pouze objekty přímo před ním. Mějte to na paměti, když umisťujete svých 123 robotů a vlků se svými studenty tak, aby materiály připravovaly studenty na úspěch.

Stejné rozložení dlaždic jako dříve s robotem 123 ve středním spodním čtverci na poli. Vlčí výřez je umístěn ve stejném sloupci na poli. Zelená šipka ukazuje, že vlk je ve správné poloze. Druhé rozložení je zobrazeno vpravo s vlkem v jiném sloupci na dlaždicích než u robota. Nad polem je červené x, které ukazuje, že vlk je v nesprávné poloze.

Další informace o tom, jak kódovat oční senzor s kodérem, naleznete v článku Kódování očního senzoru VEX 123 pomocí knihovny Coder VEX.

Jak funguje karta kodéru „Drive until object“?

Karta kodéru „Drive until object“ používá data z očního senzoru k tomu, aby se robotický pohon 123 pohyboval vpřed, dokud oční senzor nehlásí, že je detekován objekt. Když je detekován objekt, robot 123 přestane řídit.

Jednotka do karty kodéru objektu.

To je užitečné v případě projektu, kdy přesná poloha objektu nebo překážky není známa nebo ji nelze naplánovat. V této jednotce studenti nejprve použijí kartu kodéru „Drive till object“, aby zjistili, že robot 123 může úspěšně přijet do domu babičky se stejným projektem bez ohledu na to, kde začíná svou cestu. 

Vlevo jsou dvě kodérské karty: při startu 123 a jízdě do objektu. Vpravo jsou dvě pole s rozvržením jednotky. Robot 123 je na různých místech na obou polích s červenou šipkou kreslící čáru mezi robotem a domem, což naznačuje, že s těmito kodérovými kartami nezáleží na tom, kde robot začíná, vždy skončí v domě.

Jak fungují karty kodéru „Pokud červená“, „Jiný“ a „Konec, pokud“ dohromady?

Tyto kodérové karty lze použít k vytvoření projektu, kde robot používá data o detekované barvě pro rozhodnutí a provádí různé chování na základě detekované barvy. 

V laboratoři 3 studenti použijí barvu detekovaného objektu ke kódování robota 123, aby vystrašili červeného vlka nebo zazvonili u dveří babiččina domu. Ta je strukturována pomocí karet kodéru „If red“, „Else“ a „End if“. Tyto karty společně vytvářejí podmíněný výrok. Podmíněný příkaz se používá k provedení konkrétní sekvence pokynů, pokud je podmínka splněna (reporting TRUE), a další sada pokynů, pokud podmínka splněna NENÍ (reporting FALSE), čímž se „rozvětví“ tok projektu. Při spuštění projektu bude provedena pouze jedna větev podmíněného příkazu, což způsobí, že se robot rozhodne. V laboratoři 3 je podmínkou, která se kontroluje, podmínka, že je červená (karta kodéru „If red“). Zjištěný objekt bude buď hlášen jako červený (TRUE), nebo jako nečervený (FALSE).

123 robotů přímo před vlkem na hřišti. Vpravo je kodér zobrazen s projektem, který zní: při startu 123 jeďte do objektu, pokud je červený, hrajte na troubu, jinak hrajte na zvonek, ukončete pokud. Zelená šipka ukazuje z červené karty If na kartu Play TRUNK. Text vedle šipky čte senzor "očí detekuje červenou (TRUE)." Červená šipka ukazuje z if červené karty na kartu hracího zvonku. Text vedle šipky čte, že oční senzor nerozpozná červenou (false).
Projektový tok podmíněného příkazu

Výše uvedený obrázek ukazuje rozhodovací proces a jak větvení pracuje s projektem. "End if" se používá k ukončení podmíněného prohlášení a signalizuje, že rozhodovací část projektu je dokončena - to je konec rozhodovacího procesu if. Jakékoli příkazy přidané po této kartě budou dokončeny po provedení rozhodnutí.

Grafika popisující průběh projektu a rozhodnutí učiněná při spuštění projektu ve výše uvedeném kodéru. Jeďte, dokud nebude mít objekt šipku níže ukazující na červenou kartu if. Pod, pokud je červená, se větví průtok. Vlevo, pokud ano, objekt je červený, pak se hraje zatroubení. Vpravo, pokud ne, běží větev else a přehrává se zvuk zvonku. Obě větve se na konci karty sbíhají.

Tato animace zobrazuje projekt z laboratoře 3. Podívejte se na zvýraznění na kodéru, abyste zjistili, jak se tok projektu pohybuje při rozhodování.

Iterace - Jak funguje karta kodéru „Přejít na začátek“? 

Karta kodéru „Přejít na začátek“ vytvoří věčnou smyčku, což způsobí, že se projekt vrátí na kartu kodéru „Při spuštění 123“ a opakuje chování v pořadí navždy, dokud se projekt nezastaví.

To je užitečné v projektu, který způsobuje, že robot neustále opakuje stejné chování nebo dělá stejné rozhodnutí znovu a znovu. V laboratoři 3 je po detekci objektu a rozhodnutí umístěna karta kodéru „Přejít na začátek“. Tím se toto rozhodování opakuje znovu a znovu, čímž se vytváří projekt a algoritmus.Kodér zobrazující stejný projekt jako předtím s přidanou startovní kartou v dolní části. Červená šipka ukazující z této nové karty na kartu When start 123 je vidět vpravo.

Strategie pro výuku s kodérem v této jednotce

Kodér nabízí studentům a učitelům příležitost snadno a hmatatelně se zapojit a sdílet kód během činností laboratoře. 

Podpora předčtenářů nebo raných čtenářů — Karty kodéru jsou navrženy tak, aby podporovaly předčtenáře nebo rané čtenáře, pomocí ikon, které představují slova samotné karty, takže studenti mohou v podstatě číst obrázky, pokud ještě nemohou číst slova. Povzbuzujte studenty, aby používali tyto obrázky ikon, které jim pomohou při práci na jejich projektech. Posilte to odkazem na obrázky na kartách Coder, když je pojmenováváte se studenty, jako například „Karta When start 123 Coder, ta se zelenou šipkou, jde vždy první.“ 

Tři kodérské karty s ikonami na pravé straně karet jsou označeny červenými rámečky, aby ukázaly, jak ikona pomáhá studentům pochopit, co každá karta dělá.
Obrázky na kartách kodéru

Snadná kontrola a sdílení kódu — Jakmile jsou karty kodéru vloženy do kodéru, studenti mohou zvednout svůj kodér, aby ukázali svůj kód, stejně jako by drželi tabuli s matematickým řešením. Tuto strategii používejte během skupinové výuky jako prostředek ke kontrole přesnosti studentů před zahájením jejich projektů. Můžete rychle a snadno zjistit, zda jsou použity správné karty kodéru, zda jsou vloženy ve správném pořadí, a ujistěte se, že nejsou vzhůru nohama nebo dozadu. Při kontrole se skupinami, abyste usnadnili nezávislou aktivitu, se podívejte na kodéry a karty kodérů, abyste zkontrolovali pokrok. 

Další informace o používání kodéru jako výukového nástroje naleznete v tomto článku v knihovně VEX.

Jaké kodérové karty potřebujete?

Karty kodéru představují 123 příkazů robota, které jsou vloženy do kodéru a použity ke kódování robota 123. Níže je uveden seznam hlavních kodérových karet použitých během této jednotky. Podrobnější informace o organizaci a distribuci karet kodéru studentům naleznete v části Nastavení prostředí v souhrnu v každé laboratoři.

Karta kodéru Chování Příklad
Při spuštění 123 kodérové karty. Spustí projekt po stisknutí tlačítka „Start“ na kodéru.  
Pohon 1 kodérové karty. 123 Robot pojede dopředu o 1 délku robota. To se rovná 1 čtverci na poli 123. 123 robot na jedné 123 dlaždici se šipkou ukazující, že se robot posune o jeden krok vpřed.
Karta kodéru jednotky 2. 123 Robot bude pohánět dopředu 2 délky robota. To se rovná 2 čtvercům na poli 123. 123 robot na jedné 123 dlaždici se šipkou ukazující, že se robot posune o dva kroky dopředu.
Karta kodéru jednotky 4. 123 Robot posune dopředu 4 délky robota. To se rovná 4 čtvercům na poli 123. 123 robot na dvou 123 dlaždicích se šipkou ukazující, že se robot posune o čtyři kroky dopředu.
Jezděte až do karty kodéru objektu. 123 Robot pojede dopředu, dokud oční senzor nezjistí objekt.  123 robot na dvou 123 dlaždicích s červenou šipkou ukazující na vlka na dlaždici, což znamená, že robot bude řídit, dokud nebude objekt detekován.
Pokud je červená kodérská karta. Používá oční senzor ke kontrole, zda je detekována červená barva.  
Jiná kodérská karta. Používá se společně s kartou kodéru „If“. Karta kodéru „Else“ spustí karty kodéru pod „Else“, pokud není splněna podmínka karty kodéru „If“.  
Ukončit, pokud je karta kodéru. Ukončí sekvenci 'If' a 'Else' kodérových karet  
Přejděte na spuštění karty kodéru. Kodér se vrátí zpět na kartu kodéru „Při spuštění 123“ a bude pokračovat v běhu projektu.  

Nabídněte studentům další kodérské karty z kategorií Vzhledy nebo Zvuky, aby rozšířili své projekty a odehnali vlka ve hře část 2 laboratoře 2. Úplný seznam karet kodéru a jejich chování naleznete v článku VEX Coder Card Reference Guide VEX Library.

Řešení problémů s očním senzorem v laboratoři 3

Pokud váš projekt v laboratoři 3 neprobíhá podle plánu, problém může spočívat ve způsobu, jakým oční senzor detekuje objekty a jejich barvy ve vaší třídě. Před řešením problémů s očním senzorem může být užitečné trochu porozumět tomu, jak funguje, pokud jde o detekci barev. 

Oční senzor detekuje „hodnotu odstínu“, která se zarovnává s barvou, nikoli konkrétně s „barvou“. Existuje mnoho odstínů červené, modré a zelené a každý má svou vlastní hodnotu odstínu. Barvy, které jsou hlášeny jako detekované senzorem, jsou ve skutečnosti rozsahy hodnoty odstínu, které korelují s „červenou“, „modrou“ nebo „zelenou“. Oční senzor detekuje hodnotu odstínu objektu před ním, a pokud tato hodnota spadá do rozsahu zarovnaného na „červenou“, „modrou“ nebo „zelenou“, pak je barva vykázána jako taková.  

Existuje několik strategií řešení problémů, které můžete také zkusit, aby projekt fungoval tak, jak bylo zamýšleno.

  • Nastavte okolní světlo - Oční senzor na robotu 123 je citlivý na světlo. Pokud je okolní světlo v místnosti tmavé nebo vyzařuje žlutý odstín, může to ovlivnit barevné hodnoty očního senzoru. Zkuste přesunout nastavení do světlejšího prostoru ve třídě nebo rozsvítit další světla, abyste zjistili, zda to robotovi pomůže rozpoznat barvy přesněji.
  • Otestujte detekci barev pomocí jiného robota 123 - Hodnoty „červená“, „zelená“ a „modrá“, které detekuje senzor očí, jsou  zarovnány s hodnotami červeného, zeleného a modrého odstínu 123 robotů. Nahraďte červeného vlka červeným robotem 123 a spusťte projekt. Pokud projekt nyní běží podle plánu, ujistěte se, že barva Vlka je stejná nebo podobná červenému odstínu robota 123. 
  • Otestujte detekci barev pomocí aplikace Učebna - Se zapnutým robotem 123 otevřete aplikaci Učebna, vyberte robota, kterého testujete, a vyberte „Zobrazit informace o zařízení“. Při otevřených informacích o zařízení je prvním senzorem zobrazujícím data oční senzor. Oční senzor hlásí barvu, kterou senzor detekuje (červená, modrá, zelená nebo N/A), a hodnotu odstínu detekuje ve stupních. Umístěte robota 123 před červeného vlka a podívejte se, jaká barva a hodnota odstínu jsou hlášeny v aplikaci Učebna. 
    • Pokud hlášená barva není „červená“, nejprve vyměňte červeného vlka za červeného robota 123 a zjistěte, zda robot hlásí červenou barvu. Pokud ano, upravte barvu červeného vlka tak, aby lépe odpovídala červenému robotu, a použijte údaje z aplikace Učebna, které vám v tomto procesu pomohou. 
    • Můžete také zkusit upravit okolní osvětlení ve třídě, abyste zjistili, zda to také pomůže přesnějšímu čtení barev. 
    • Další informace naleznete v článku Řešení potíží s robotem 123 v aplikaci Učebna.
  • Další kroky a informace k řešení potíží naleznete v článku Řešení potíží se senzory VEX 123.
<  Zpět Návrat do laboratoří Další  >