Nachdem Sie sich das Video angesehen und gemeinsam Lernziele erstellt haben, können Sie AI Vision mit dem VEX AIM Coding Robot erkunden!
Sie werden vier Erkundungen durchführen, um Ihr Verständnis für die effektivere Nutzung des AI Vision-Sensors zu entwickeln. Durch diese Erkundungen werden Sie beginnen, die folgenden Fragen zu beantworten:
- Wie weit und breit kann der AI Vision-Sensor des Roboters sehen?
- Wie wirkt sich Licht auf die KI-Sicht des Roboters aus?
- Was erkennt die KI-Vision des Roboters?
- Beeinflusst die Oberfläche, auf der sich der Roboter befindet, die KI-Vision?
Bei jeder dieser Erkundungen beginnen Sie mit der Formulierung einer Hypothese zum Thema AI Vision. Anschließend werden Sie durch den Prozess des Testens seiner Fähigkeiten und Grenzen geführt. Sobald Sie Daten gesammelt haben, werden Sie über Ihre Hypothese nachdenken.
Nachdem Sie sich das Video angesehen und gemeinsam Lernziele erstellt haben, können Sie AI Vision mit dem VEX AIM Coding Robot erkunden!
Sie werden vier Erkundungen durchführen, um Ihr Verständnis für die effektivere Nutzung des AI Vision-Sensors zu entwickeln. Durch diese Erkundungen werden Sie beginnen, die folgenden Fragen zu beantworten:
- Wie weit und breit kann der AI Vision-Sensor des Roboters sehen?
- Wie wirkt sich Licht auf die KI-Sicht des Roboters aus?
- Was erkennt die KI-Vision des Roboters?
- Beeinflusst die Oberfläche, auf der sich der Roboter befindet, die KI-Vision?
Bei jeder dieser Erkundungen beginnen Sie mit der Formulierung einer Hypothese zum Thema AI Vision. Anschließend werden Sie durch den Prozess des Testens seiner Fähigkeiten und Grenzen geführt. Sobald Sie Daten gesammelt haben, werden Sie über Ihre Hypothese nachdenken.
In dieser Lektion führen die Schüler vier kurze Erkundungen durch, die ihnen dabei helfen sollen, ein grundlegendes Verständnis für die Funktionsweise von AI Vision zu entwickeln. Jede Untersuchung sollte etwa 15 Minuten dauern und kann in beliebiger Reihenfolge durchgeführt werden.
Machen Sie die Schüler mit dem Format dieser Lektion vertraut.
- Erklären Sie, dass die Gruppen mithilfe der wissenschaftlichen Methode vier Untersuchungen zum Thema AI Vision durchführen werden. Bei jeder Erkundung sehen sich die Schüler ein Video an, stellen eine Hypothese auf, führen eine Aktivität durch und denken über ihre gesammelten Daten nach. Aufgabenkarten leiten jeden Teil der Erkundung.
- Nachdem eine Hypothese aufgestellt wurde, entwerfen und führen die Gruppen Tests durch. Falls die Schüler Hilfe benötigen, stehen im Video oder auf der Aufgabenkarte Beispielvariablen oder -faktoren zur Verfügung.
- Sobald alle Gruppen die vier Erkundungen abgeschlossen haben, kommen sie zusammen, um ihre Gedanken zur KI-Vision auszutauschen und ihre gemeinsamen Erkenntnisse zu dokumentieren. Sie sollten ihre Aufgabenkarten und Tagebuchnotizen für diese Diskussion aufbewahren.
Stellen Sie vor Beginn sicher, dass die Schüler die Erwartungen im Hinblick auf die Durchführung der Erkundungen verstehen. Sie können gleichzeitig als Stationen durchgeführt werden, die die Schüler abwechselnd durchlaufen, oder Sie können die ganze Klasse jeweils eine Erkundung durchführen lassen. Zu den Erwartungen, die Sie möglicherweise stellen möchten, gehören:
- Studentenrollen für Teilnahme und Zusammenarbeit.
- So bereinigen oder setzen Sie die Erkundungen zurück.
- Wenn Sie die Erkundungen als Stationen implementieren, die abwechselnd durchlaufen werden, achten Sie darauf, dass die Schüler Folgendes verstehen:
- So wissen sie, dass es Zeit ist, zur nächsten Station zu gehen.
- In welcher Reihenfolge sie die Erkundungen durchführen sollten.
Wie weit und breit kann der AI Vision-Sensor des Roboters sehen?
Bei dieser Erkundung bestimmen Sie das Sichtfeld des Sensors – zuerst für Fässer, dann für AprilTags. Sichtfeld (FOV) oder Sichtwinkel, bezieht sich darauf, wie viel von der Umgebung der AI Vision-Sensor zu einem bestimmten Zeitpunkt erfassen kann. Es wird als Winkel in Grad gemessen. Dieser wird als Winkel in Grad gemessen.
Sehen Sie sich das Video unten an, um zu erfahren, wie Sie diese Erkundung abschließen.
Verwenden Sie diese Aufgabenkarten, um Ihre Vorhersage aufzuzeichnen, die Aktivität abzuschließen, zu diskutieren und zu reflektieren.
Bei dieser Erkundung bestimmen Sie das Sichtfeld des Sensors – zuerst für Fässer, dann für AprilTags. Sichtfeld (FOV) oder Sichtwinkel, bezieht sich darauf, wie viel von der Umgebung der AI Vision-Sensor zu einem bestimmten Zeitpunkt erfassen kann. Es wird als Winkel in Grad gemessen. Dieser wird als Winkel in Grad gemessen.
Sehen Sie sich das Video unten an, um zu erfahren, wie Sie diese Erkundung abschließen.
Verwenden Sie diese Aufgabenkarten, um Ihre Vorhersage aufzuzeichnen, die Aktivität abzuschließen, zu diskutieren und zu reflektieren.
Bei dieser Untersuchung ermitteln die Schüler das Sichtfeld des AI Vision Sensors, indem sie testen, wie weit und wie breit AI Vision Fässer und AprilTags erkennen kann.
Stellen Sie sicher, dass die Schüler über die erforderlichen Materialien verfügen, um das Sichtfeldzu markieren. Verteilen Sie zuerst die Aufgabenkarte (Google / .docx / .pdf) zum Thema „Sichtfeld – Fässer“. Sie können Papier und Stifte, ein Feld und Klebeband oder feucht abwischbare Marker, Diagrammpapier und Marker wie im Video gezeigt oder eine beliebige Kombination verwenden, die für Sie und Ihre Schüler am besten geeignet ist. Während dieser Erkundung müssen sie den Winkel ihres Sichtfelds messen und benötigen einen Winkelmesser.
Wenn die Schüler ihre Winkelmessungen mitteilen, erwarten Sie Zahlen bei 73° mit einer Spanne von 2 Grad in beide Richtungen. Dieser Wert wurde in einer kontrollierten Umgebung mit einer weißen Oberfläche und heller Beleuchtung aufgezeichnet. In Ihrem Klassenzimmer können die Ergebnisse möglicherweise leicht abweichen. Wenn Gruppen außerhalb des erwarteten Bereichs liegen, fordern Sie sie auf, ihren Testprozess zu überprüfen, um sicherzustellen, dass sie die Verfahren korrekt befolgen.
Sobald die Schüler ihr Sichtfeld mit einem Fass fertiggestellt haben, verteilen Sie die Aufgabenkarte „Sichtfeld – AprilTags“ (Google / .docx / .pdf). Gruppen sollten klar zwischen den beiden Sichtfeldern unterscheiden. Weitere Ideen zur Umsetzung dieser Aktivität mit den Ihnen zur Verfügung stehenden Materialien erhalten Sie in der PD+ Community.
Gehen Sie im Raum umher, während die Schüler diese Aktivität erledigen. Stellen Sie den Schülern Fragen wie:
- Was fällt Ihnen bei der Erkennung des Objekts auf, wenn Sie es vom Roboter weg bewegen?
- Stimmen Ihre Daten mit Ihrer Hypothese überein? Was entdecken Sie über das Sichtfeld von AI Vision?
- Gibt es einen Unterschied zwischen dem Sichtfeld beim Erkennen eines Fasses und eines AprilTag? Warum ist das Ihrer Meinung nach so?
Wie wirkt sich Licht auf die KI-Sicht des Roboters aus?
In dieser Erkundung werden Sie feststellen, wie sich die unterschiedlichen Lichtverhältnisse auf AI Vision auswirken.
Sehen Sie sich das Video unten an, um zu erfahren, wie Sie diese Erkundung abschließen.
Verwenden Sie diese Aufgabenkarte (Google / .docx / .pdf), um Sie durch die Erkundung einschließlich der Schritte Hypothesen, Datenerfassung, Diskussion und Reflexion zu führen.
In dieser Erkundung werden Sie feststellen, wie sich die unterschiedlichen Lichtverhältnisse auf AI Vision auswirken.
Sehen Sie sich das Video unten an, um zu erfahren, wie Sie diese Erkundung abschließen.
Verwenden Sie diese Aufgabenkarte (Google / .docx / .pdf), um Sie durch die Erkundung einschließlich der Schritte Hypothesen, Datenerfassung, Diskussion und Reflexion zu führen.
In dieser Untersuchung werden die Schüler feststellen, wie sich unterschiedliche Lichtverhältnisse auf das KI-Sehen auswirken.
Stellen Sie sicher, dass die Schüler über die erforderlichen Materialien verfügen, um die Beleuchtung rund um den Roboter anzupassen. Verteilen Sie zuerst die Aufgabenkarte (Google / .docx / .pdf). Die Beleuchtung kann durch Ändern der Lichtquelle (Klassenzimmerbeleuchtung, Fenster, Taschenlampen), der Farbe der Beleuchtung (warm, hell, farbig), der Helligkeit (Abdecken des Roboters, um ihn abzudunkeln, Hinzufügen von mehr Licht) oder durch andere Ideen modifiziert werden. Wenn die Schüler Hilfe bei der Entscheidung brauchen, welche Faktoren getestet werden sollen, geben Sie ihnen eine kleinere Liste mit möglichen Faktoren.
Während die Schüler jede Variable testen, sollten sie Folgendes aufzeichnen: den geänderten Beleuchtungsfaktor, die Position des Fasses, ob es erkannt wird und ob AI Vision seine Farbe richtig identifiziert.
Gehen Sie im Raum umher, während die Schüler diese Erkundung abschließen. Stellen Sie den Schülern Fragen wie:
- Welchen Einfluss hat die Beleuchtung auf die Erkennung des Fasses, wenn es sich in der Nähe des Roboters befindet? Wenn es weiter weg ist?
- Welche Beleuchtungsvariable hatte den größten Einfluss auf die Erkennung? Warum glauben Sie, dass es so große Auswirkungen hatte?
- Wie beeinflusst Licht das Sehvermögen? Stimmen die Faktoren, die die KI-Vision beeinflussen, mit unserer Vision als Menschen überein oder unterscheiden sie sich davon?
Was wird von der KI-Vision des Roboters erkannt?
In dieser Erkundung untersuchen Sie, welche Alltagsgegenstände vom AI Vision-Sensor als klassifizierte Objekte wie Fässer und Sportbälle erkannt werden.
Sehen Sie sich das Video unten an, um mehr darüber zu erfahren, wie Sie diese Erkundung abschließen.
Verwenden Sie diese Aufgabenkarte (Google / .docx / .pdf), um Sie durch die Erkundung einschließlich der Schritte Hypothesen, Datenerfassung, Diskussion und Reflexion zu führen.
In dieser Erkundung untersuchen Sie, welche Alltagsgegenstände vom AI Vision-Sensor als klassifizierte Objekte wie Fässer und Sportbälle erkannt werden.
Sehen Sie sich das Video unten an, um mehr darüber zu erfahren, wie Sie diese Erkundung abschließen.
Verwenden Sie diese Aufgabenkarte (Google / .docx / .pdf), um Sie durch die Erkundung einschließlich der Schritte Hypothesen, Datenerfassung, Diskussion und Reflexion zu führen.
In dieser Erkundung untersuchen die Schüler, wie verschiedene Objekte verwendet werden können, um den AI Vision-Sensor auszutricksen. Sie werden Hypothesen darüber aufstellen, was die AI Vision als Fracht, AprilTags oder einen anderen Roboter melden wird, diese Hypothesen dann testen und ihre Daten aufzeichnen.
Stellen Sie sicher, dass die Schüler über die erforderlichen Materialien verfügen, um die KI-Visionauszutricksen. Verteilen Sie zuerst die Aufgabenkarte (Google / .docx / .pdf). Für diese Erkundung können zahlreiche Materialien verwendet werden, beispielsweise der One-Stick-Controller, Rekonstruktionen von Objekten aus Bastelpapier, Ausdrucke von Elementen wie Fässern oder andere Objekte aus dem Klassenzimmer. Ermutigen Sie die Schüler, zunächst nach Objekten im Klassenzimmer zu suchen, bei denen die Wahrscheinlichkeit am größten ist, dass sie entdeckt werden, bevor sie brandneue Objekte erstellen.
Ermutigen Sie die Schüler, für diese Erkundung das AI Vision Utility zu verwenden. Während des Tests können die Schüler das Trickobjekt sehen und gleichzeitig sehen, was vom AI Vision Sensor gemeldet wird.
Gehen Sie im Raum umher, während die Schüler diese Erkundung abschließen. Stellen Sie den Schülern Fragen wie:
- Welche Muster erkennen Sie bei den Objekten, die als Sportbälle und -fässer erkannt werden? Warum ist das Ihrer Meinung nach so?
- Gibt es ein Objekt, das häufiger erkannt wird als andere? (z. B. Sportball, orangefarbenes Fass, blaues Fass)
- Gibt es in Ihren Daten einen Unterschied zwischen den Trickobjekten, wenn sie näher oder weiter vom Roboter entfernt sind? Warum ist das Ihrer Meinung nach so?
Beeinflusst die Oberfläche, auf der sich der Roboter befindet, die KI-Vision?
Bei dieser Untersuchung testen Sie, ob die Oberfläche, auf der sich der Roboter befindet, die KI-Vision beeinflusst. Sehen Sie sich das Video unten an, um mehr darüber zu erfahren, wie Sie diese Erkundung abschließen.
Verwenden Sie diese Aufgabenkarte (Google / .docx / .pdf), um Sie durch die Erkundung einschließlich der Schritte Hypothesen, Datenerfassung, Diskussion und Reflexion zu führen.
Bei dieser Untersuchung testen Sie, ob die Oberfläche, auf der sich der Roboter befindet, die KI-Vision beeinflusst. Sehen Sie sich das Video unten an, um mehr darüber zu erfahren, wie Sie diese Erkundung abschließen.
Verwenden Sie diese Aufgabenkarte (Google / .docx / .pdf), um Sie durch die Erkundung einschließlich der Schritte Hypothesen, Datenerfassung, Diskussion und Reflexion zu führen.
Bei dieser Erkundung untersuchen die Schüler, wie sich die Oberfläche, auf der sich der Roboter befindet, auf die Daten von AI Vision auswirkt. Sie werden Hypothesen über die Wirkung (oder das Fehlen einer Wirkung) der Oberfläche auf die Objekterkennung aufstellen, dann ihre Ideen testen und die Ergebnisse aufzeichnen.
Stellen Sie sicher, dass die Schüler über die erforderlichen Materialien verfügen, um verschiedene Oberflächen zu testen. Verteilen Sie zuerst die Aufgabenkarte (Google / .docx / .pdf). Bei dieser Erkundung können zahlreiche Optionen zum Einsatz kommen, darunter: Teppich (in verschiedenen Farben und Stärken), Linoleumfliesen, Steinböden, Holzböden, Tischplatten, Spiegel usw. Stellen Sie sicher, dass die Schüler wissen, wo im Klassenzimmer sie diese Oberflächen finden und testen können.
Ermutigen Sie die Schüler, während dieser Erkundung das AI Vision Utility zu verwenden. Während die Schüler Tests durchführen, können sie die unterschiedlichen Oberflächen sehen und gleichzeitig sehen, was von der KI-Vision des Roboters gemeldet wird.
Gehen Sie im Raum umher, während die Schüler diese Erkundung abschließen. Stellen Sie den Schülern Fragen wie:
- Worin unterscheiden sich die von Ihnen getesteten Oberflächen? (Farbe, Größe, Reflektivität usw.).
- Welche Muster erkennen Sie in Ihren Daten, wenn Sie die verschiedenen Oberflächen testen? Warum ist das Ihrer Meinung nach so?
Einpacken
Nachdem Sie die vier Erkundungen abgeschlossen haben, ist es an der Zeit, als Klasse Schlussfolgerungen zu ziehen!
Bevor Sie mit dieser Diskussion in der ganzen Klasse beginnen, stellen Sie sicher, dass Sie die Schlussfolgerungen Ihrer Gruppe zu jeder der vier oben während der Erkundungen gestellten Fragen klar darlegen können.
Fühlen Sie sich festgefahren? Schreiben Sie Ihre Schlussfolgerungen in Ihr Tagebuch und verwenden Sie dabei diesen Satzanfang: ______________________ verursacht ______________________ weil ______________________.
Besprechen Sie die Schlussfolgerungen Ihrer Gruppe, damit Sie zu einem Konsens der gesamten Klasse gelangen.
Nachdem Sie die vier Erkundungen abgeschlossen haben, ist es an der Zeit, als Klasse Schlussfolgerungen zu ziehen!
Bevor Sie mit dieser Diskussion in der ganzen Klasse beginnen, stellen Sie sicher, dass Sie die Schlussfolgerungen Ihrer Gruppe zu jeder der vier oben während der Erkundungen gestellten Fragen klar darlegen können.
Fühlen Sie sich festgefahren? Schreiben Sie Ihre Schlussfolgerungen in Ihr Tagebuch und verwenden Sie dabei diesen Satzanfang: ______________________ verursacht ______________________ weil ______________________.
Besprechen Sie die Schlussfolgerungen Ihrer Gruppe, damit Sie zu einem Konsens der gesamten Klasse gelangen.
Leiten Sie die Schüler dazu an, ihre Entdeckungen in einer Diskussion mit der gesamten Klasse zu teilen. Die Schüler sollten ihre Tagebücher und Aufgabenkarten als Referenz verwenden. Ziel der Diskussion ist es, basierend auf den Gruppenschlussfolgerungen aus den Untersuchungen ein gemeinsames Verständnis der Faktoren zu entwickeln, die die KI-Vision des Roboters beeinflussen. Nutzen Sie diese Erkenntnisse, um ein gemeinsames Artefakt zu erstellen, auf das die Schüler beim Codieren mit AI Vision-Daten in zukünftigen Unterrichtsstunden zurückgreifen können. Mögliche Artefakte sind:
- Ein Ankerdiagramm
- Ein Schwarzes Brett
- Konzeptkarte
- Ein freigegebenes Dokument, auf das die Studierenden digital zugreifen oder das sie zu ihren Journalen hinzufügen können
Nehmen Sie sich jeweils eine Erkundung vor und ermutigen Sie die Gruppen, die Schlussfolgerungen auszutauschen und ihre Behauptungen mit Beweisen aus den Erkundungen zu untermauern. Stellen Sie dann weitere Fragen, um das Verständnis der Schüler zu vertiefen. Dazu könnten Dinge gehören wie:
- Welche Daten hat Ihre Gruppe gesammelt, um diese Schlussfolgerung zu stützen?
- Wie ist diese Schlussfolgerung im Vergleich zu Ihrer Hypothese?
Lassen Sie Gruppen, denen es schwerfällt, ihre Schlussfolgerungen zu artikulieren, den bereitgestellten Satzanfang zur Untermauerung ihrer Behauptungen verwenden.
Wählen Sie Weiter > , um zur letzten Aktivität in dieser Einheit zu gelangen.