Noten
3+ (ab 8 Jahren)
Zeit
40 Minuten pro Labor
Grundlegende Frage(n) der Einheit
- Was ist ein Roboterarm?
- Wie funktioniert ein Roboterarm?
Einheitenverständnis
Die folgenden Konzepte werden in dieser Einheit behandelt:
- So funktioniert ein Roboterarm.
- So verwenden Sie einen Roboterarm, um eine Aufgabe zu erledigen.
Laborzusammenfassung
Klicken Sie auf die folgenden Registerkarten, um eine Zusammenfassung dessen zu erhalten, was die Studierenden in jedem Labor tun und lernen werden.
Labor 1 - Roboterarm
Hauptfokusfrage: Wie verhält sich ein Roboterarm zu einem menschlichen Arm?
In diesem Labor wird das Konzept eines Roboterarms vorgestellt, indem es mit dem menschlichen Arm in Beziehung gesetzt wird. Die Schüler werden gebeten, über die Teile eines menschlichen Arms nachzudenken und diese mit dem Zusammenbau eines Roboterarms in Verbindung zu bringen. Anschließend bauen die Schüler den ersten Teil des Roboterarms.
Die Schüler werden das, was gebaut wurde, mit einem Teil des menschlichen Arms in Verbindung bringen und fragen, was sonst noch hinzugefügt werden muss, um daraus einen vollständigen Roboterarm zu machen. Anschließend schließen die Schüler den Bau des Roboterarms ab.
Als nächstes diskutieren die Schüler, wofür der Roboterarm verwendet werden könnte, experimentieren mit dem Bewegen einer Scheibe und schreiben die Schritte auf, die zum Bewegen einer Scheibe erforderlich sind. Zum Abschluss des Labors probieren die Lehrer die Schritte einer Gruppe aus, um zu sehen, ob sie funktionieren.
Labor 2 - Motorisierter Roboterarm
Hauptfokusfrage: Wie kann ein Motor den Roboterarm nützlicher machen?
Stellen Sie die Vorteile der Motorisierung vor, indem Sie darüber sprechen, dass der Mensch Grenzen in seiner Kraft und Ausdauer hat. Die Schüler passen ihren Roboterarm an, indem sie Motoren und Schalter hinzufügen, um die Bewegung des Arms zu steuern.
Die Schüler verwenden die Motoren, um eine Scheibe zu bewegen, und schreiben detaillierte Anweisungen, um den Prozess in einzelne Schritte zu zerlegen. Anschließend tauschen die Schüler mit einer anderen Gruppe die Richtung und versuchen, dieser zu folgen, um die Aufgabe des Bewegens einer Scheibe zu erfüllen. Sie werden die Anweisungen überarbeiten, um sie präziser zu machen.
Labor 3 - Verwendung des Elektromagneten
Hauptfokusfrage: Wie kann ich einen Roboterarm mithilfe von Code steuern?
Stellen Sie das Konzept der Codierung des Roboterarms vor, indem Sie die Schüler nach einer Möglichkeit fragen, wie sie den Roboterarm steuern können, ohne ihn zu berühren. Die Schüler passen ihren Roboterarm an, um ein Gehirn und einen Elektromagneten hinzuzufügen.
Die Schüler verwenden VEXcode GO, um die Bewegung des Roboterarms zu steuern und zu versuchen, ihn in jedes der vier Quadranten der Kachel zu bewegen.
Die Schüler werden den Roboterarm so programmieren, dass er eine Scheibe mithilfe des Elektromagneten an eine neue Stelle auf der Kachel bewegt.
Labor 4 - Verwendung des Augensensors
Hauptfokusfrage: Wie hilft ein Augensensor dem Roboterarm?
Stellen Sie den Augensensor vor, indem Sie an einer Diskussion darüber teilnehmen, wie Menschen und Roboter Dinge sehen. Vergleichen Sie den Augensensor mit einem menschlichen Auge. Stellen Sie das Konzept einer Bedingung vor und erfahren Sie, wie eine Bedingung bei der Codierung dabei hilft, zu bestimmen, was mit den Daten eines Sensors zu tun ist.
Die Schüler werden den Roboterarm so programmieren, dass er mithilfe des <Eye found object> Blocks eine Scheibe erkennt und bewegt, um festzustellen, ob sich etwas vor dem Augensensor befindet. In der Spielpause bespricht der Lehrer, wie man dem Roboterarm sagt, was er mit dem aufgesammelten Gegenstand tun soll.
Anschließend programmieren die Schüler den Roboterarm so, dass er sowohl den Armmotor als auch den Basismotor nutzt, um die Scheibe an einen neuen Ort zu bewegen. Während des „Teilen“-Teils besprechen die Schüler, welche Bedingung sie verwendet haben und wie der Augensensor den Roboterarm nützlicher gemacht hat.
Labor 5 - Entscheidungen treffen
Hauptfokusfrage: Wie kann ein Roboterarm eine Entscheidung treffen?
Den Schülern wird die Idee der robotergestützten Entscheidungsfindung anhand von Aufgaben im täglichen Leben vorgestellt. Woher wissen Sie, wie man Materialien im Klassenzimmer verstaut? Oder deine Kleidung zu Hause? Sprechen Sie darüber, wie Menschen denken, um Objekte zu sortieren, Roboter aber Mustern folgen, um Entscheidungen zu treffen. Wie können wir den Roboterarm so programmieren, dass er eine Entscheidung trifft?
Die Schüler programmieren den Roboterarm, um anhand der Farbe eine farbige Scheibe zu identifizieren und an einen bestimmten Ort zu bewegen. In der Spielpause versuchen die Schüler anhand des Codes die „Lieblingsfarbe“ des Roboterarms zu erraten. Dann werden testen, ob sie Recht haben.
Anschließend codieren die Schüler den Roboterarm, damit dieser alle drei farbigen Scheiben erkennt und sortiert und basierend auf der Farbe an bestimmte Positionen verschiebt. Die Schüler besprechen andere Objekte, die der Roboterarm sortieren könnte, und stellen Verbindungen zu realen Robotern her (z. B. Palettierung basierend auf Produkt, Sensoren, ähnlichen Formen/Aussehen).
Einheitenstandards
Einheitsstandards werden in jedem Labor innerhalb der Einheit behandelt.
Internationale Gesellschaft für Technologie in der Bildung (ISTE)
ISTE - (7) Innovativer Designer - 7c: Die Studierenden leisten einen konstruktiven Beitrag zu Projektteams, indem sie verschiedene Rollen und Verantwortlichkeiten übernehmen, um effektiv auf ein gemeinsames Ziel hinzuarbeiten.
So wird der Standard erreicht: In jedem Labor der Einheit füllen die Studenten die Checkliste „Roboterrollen und -routinen“ aus, um ihre verschiedenen Rollen zu identifizieren und diese Parameter einzuhalten, um effektiv auf die Erstellung eines funktionsfähigen Builds hinzuarbeiten. Die Studierenden arbeiten auch mit ihren Projektteams zusammen, um die in den Spielabschnitten jedes Labors beschriebenen Aktivitäten durchzuführen. Am Ende jedes Labors im Abschnitt „Teilen“ reflektieren die Schüler ihre Effektivität als Team und ihre Fähigkeit zur Zusammenarbeit.