Bevor Sie beginnen
Wesentliche Frage: Wie interagieren Roboter mit ihrer Umgebung?
Verständnis der Einheit:
- Ein Sensor ist ein Gerät, das Daten über die Umgebung des Sensors sammelt und meldet.
- Durch die Codierung von Robotern zur Interpretation von Sensordaten können Roboter ihre Aktionen an sich ändernde oder unerwartete Bedingungen anpassen.
- Der AI Vision Sensor des VEX AIM Coding Robot erkennt und meldet Daten zu Objekten wie Fässern, Sportbällen und AprilTags.
- Makroblöcke in VEXcode AIM kombinieren mehrere Verhaltensweisen in einem einzigen Block, um komplexe Aufgaben auszuführen.
Standardausrichtung
Verband der Informatiklehrer (CSTA)
- 1B-CS-02: Modellieren Sie, wie Computer-Hardware und -Software als System zusammenarbeiten, um Aufgaben zu erledigen.
- 1B-DA-07: Verwenden Sie Daten, um Ursache-Wirkungs-Beziehungen hervorzuheben oder vorzuschlagen, Ergebnisse vorherzusagen oder eine Idee zu kommunizieren.
- 1B-AP-08: Vergleichen und verfeinern Sie mehrere Algorithmen für dieselbe Aufgabe und bestimmen Sie, welcher am besten geeignet ist.
- 1B-AP-10: Erstellen Sie Programme, die Sequenzen, Ereignisse, Schleifen und Bedingungen enthalten.
- 2-CS-02: Entwerfen Sie Projekte, die Hardware- und Softwarekomponenten kombinieren, um Daten zu sammeln und auszutauschen.
- 2-AP-15: Holen Sie Feedback von Teammitgliedern und Benutzern ein und berücksichtigen Sie es, um eine Lösung zu verfeinern, die den Benutzeranforderungen entspricht.
- 2-AP-19: Dokumentieren Sie Programme, um sie leichter verfolgen, testen und debuggen zu können.
- 3A-AP-22: Entwerfen und entwickeln Sie rechnergestützte Artefakte in Teamrollen mithilfe kollaborativer Tools.
- 3B-AP-09: Implementieren Sie einen Algorithmus der künstlichen Intelligenz, um ein Spiel gegen einen menschlichen Gegner zu spielen oder ein Problem zu lösen.
Benötigte Materialien (pro Gruppe):
- VEX AIM-Codierungsroboter
- One-Stick-Controller
- 2 Orangenfässer
- 2 blaue Fässer
- 2 Sportbälle
- AprilTag ID 0
- AIM-Feld (4 Kacheln und 8 Wände)
Weitere Informationen zu den in dieser Einheit verwendeten Makroblöcken finden Sie diesem Abschnitt der VEX AIM API.
Um mehr über das Unterrichten von KI-Konzepten mit VEX zu erfahren, besuchen Sie teachai.vex.com.
Empfohlene Dauer für diese Einheit: 6-9 Sitzungen
Obwohl das Tempo von Klasse zu Klasse unterschiedlich ist, kann Ihnen die empfohlene Zeiteinteilung dabei helfen, effektiv zu planen. Eine „Sitzung“ dauert ungefähr 45–50 Minuten. Sie kennen Ihre Schüler am besten. Passen Sie daher die Zeitplanung nach Bedarf an, um den Bedürfnissen Ihrer Schüler in Ihrem Umfeld bestmöglich gerecht zu werden.
- Einführung: 1 Sitzung
- Lektion 1: 1-2 Sitzungen
- Erkunden eines Beispielprojekts: 1 Sitzung
- Lektion 2: 1-2 Sitzungen
- Einheitliche Herausforderung: 2–3 Sitzungen
In dieser Einheit lernen Sie den AI Vision-Sensor des VEX AIM Coding Robot kennen. Sie erfahren, wie Ihr Roboter mithilfe des Sensors auf Veränderungen in seiner Umgebung, beispielsweise unterschiedliche Objekte oder neue Positionen, reagieren und sich anpassen kann. Sie verwenden AI Vision, um den Roboter so zu programmieren, dass er Fässer aufhebt und abliefert und zufällig auf dem Feld verteilte Sportbälle kickt. Am Ende der Einheit nehmen Sie an einer zeitgesteuerten Herausforderung teil, bei der Sie Sportbälle sammeln und zwei Tore schießen müssen!
Sehen Sie sich das Video unten an, um den Roboter zu sehen:
- Sammeln Sie Sportbälle von überall auf dem Feld ein.
- Erzielen Sie Tore von überall auf dem Spielfeld.
Nachdem Sie das Video angesehen haben, werden Sie in der Klasse darüber diskutieren. Notieren Sie Ihre Antworten auf die folgenden Fragen in Ihrem Tagebuch, um Ihre Gedanken zur Vorbereitung der Diskussion zu ordnen:
- Wie kann der Roboter Ihrer Meinung nach die Sportbälle finden, selbst wenn sie ihre Position ändern?
- Wie könnte der KI-Vision-Sensor Ihrem Roboter Ihrer Meinung nach dabei helfen, sich präzise und genau zu bewegen?
- Was sehen Sie im Video, das Ihre Ideen unterstützt?
- Welche Fragen haben Sie zum Codieren mit dem AI Vision Sensor?
- Welche Fähigkeiten und Kenntnisse müssen Sie entwickeln, um die Herausforderung zu meistern?
Nachdem Sie das Video angesehen haben, werden Sie in der Klasse darüber diskutieren. Notieren Sie Ihre Antworten auf die folgenden Fragen in Ihrem Tagebuch, um Ihre Gedanken zur Vorbereitung der Diskussion zu ordnen:
- Wie kann der Roboter Ihrer Meinung nach die Sportbälle finden, selbst wenn sie ihre Position ändern?
- Wie könnte der KI-Vision-Sensor Ihrem Roboter Ihrer Meinung nach dabei helfen, sich präzise und genau zu bewegen?
- Was sehen Sie im Video, das Ihre Ideen unterstützt?
- Welche Fragen haben Sie zum Codieren mit dem AI Vision Sensor?
- Welche Fähigkeiten und Kenntnisse müssen Sie entwickeln, um die Herausforderung zu meistern?
Nachdem die Schüler das Video angesehen haben, folgen Sie dem festgelegten Verfahren, um eine Diskussion mit der gesamten Klasse zu ermöglichen, um die Beobachtungen der Schüler zu erfahren und sie auf die gemeinsame Entwicklung von Lernzielen für die Einheit vorzubereiten.
Helfen Sie den Schülern als Nächstes, eine Verbindung zur realen Welt mit den Inhalten dieser Einheit herzustellen und ihr Vorwissen mithilfe der folgenden Aufforderung zu nutzen:
Was sind einige Beispiele für Sensoren, die Sie im Alltag sehen? Welche Arten von Informationen erfassen diese Sensoren? Wie helfen sie Maschinen oder Menschen, auf veränderte Bedingungen zu reagieren? Die Studierenden können Folgendes vorschlagen:
- Automatische Türen in Geschäften, die sich öffnen, wenn sie eine Bewegung erkennen.
- Rauchmelder, die Rauch erkennen und uns vor Feuer warnen.
- Thermostate, die Temperaturänderungen erkennen, um für ein angenehmes Raumklima zu sorgen.
- Autos, die Rückfahrkameras oder Parksensoren verwenden, um dem Fahrer beim Ausweichen vor Hindernissen zu helfen.
- Telefone, die die Bildschirmhelligkeit automatisch an die Umgebungshelligkeit anpassen.
Gemeinsame Entwicklung von Lernzielen
Nachdem Sie sich das Video angesehen haben, wissen Sie, dass Sie den Roboter so programmieren werden, dass er mithilfe des AI Vision Sensors mit Objekten in seiner Umgebung interagiert, auch wenn der Roboter oder die Objekte ihre Position ändern. Überlegen Sie, was Sie wissen und können müssen, um dies zu erreichen. Sie erstellen gemeinsam mit Ihrer Gruppe und Ihrem Lehrer Lernziele, sodass Sie ein gemeinsames Verständnis Ihrer Lernziele für diese Einheit haben.
Halten Sie Ihre Lernziele in Ihrem Tagebuch fest. Sie werden später in der Einheit auf diese Lernziele zurückkommen, um über Ihren Fortschritt nachzudenken und zukünftiges Lernen zu planen.
Nachdem Sie sich das Video angesehen haben, wissen Sie, dass Sie den Roboter so programmieren werden, dass er mithilfe des AI Vision Sensors mit Objekten in seiner Umgebung interagiert, auch wenn der Roboter oder die Objekte ihre Position ändern. Überlegen Sie, was Sie wissen und können müssen, um dies zu erreichen. Sie erstellen gemeinsam mit Ihrer Gruppe und Ihrem Lehrer Lernziele, sodass Sie ein gemeinsames Verständnis Ihrer Lernziele für diese Einheit haben.
Halten Sie Ihre Lernziele in Ihrem Tagebuch fest. Sie werden später in der Einheit auf diese Lernziele zurückkommen, um über Ihren Fortschritt nachzudenken und zukünftiges Lernen zu planen.
Führen Sie die Schüler als ganze Klasse durch den Prozess der gemeinsamen Entwicklung von Lernzielen.
- Überlegen Sie gemeinsam mit den Schülern, was sie wissen müssen, um die im obigen Video gezeigten Aktivitäten abzuschließen. Formulieren Sie diese als „Ich kann“-Aussagen.
- Beispiele für „Ich kann“-Aussagen für diese Einheit sind:
- Ich kann den Roboter so programmieren, dass er einen Sportball von einer beliebigen Stelle auf dem Spielfeld aufhebt, auch wenn sich seine Position ändert.
- Ich kann den AI Vision Sensor verwenden, um auf ein Tor zu zielen und den Ball hindurchzuschießen.
- Beispiele für „Ich kann“-Aussagen für diese Einheit sind:
- Erstellen Sie gemeinsam Lernziele auf Grundlage dieser Liste.
Weitere Hinweise zum gemeinsamen Erstellen von Lernzielen mit Ihren Schülern finden Sie diesem VEX-Bibliotheksartikel. Gehen Sie dann weiter und erfahren Sie mehr über die gemeinsame Erstellung von Lernzielen mit dieser Lektion aus einer VEX PD+ Masterclass.
Wählen Sie Weiter > , um mit der Codierung Ihres Roboters für die Verwendung von Sensor-Feedback zu beginnen.