Skip to main content

STEM-Labor
Zu tun oder nicht zu tun

Lehrerportal

Symbol für die Lehrer-Toolbox Lehrer-Toolbox - Der Zweck dieser Aktivität

Auf der vorherigen Seite programmierte der Schüler den Arm so, dass er sich mithilfe der Brain Up-Taste nach oben dreht. Diese Seite baut auf dem vorherigen Projekt auf und programmiert den Arm auch so, dass er sich mit der Brain Down-Taste nach unten dreht.

Diese Aktivität führt die Schüler in die Programmierung mit [If then else] Blöcken sowie in die Verwendung von Sensor- und Operatorblöcken ein, um den Roboter prüfen zu lassen, ob die Brain Up- oder Down-Tasten gedrückt sind. Wenn die Brain Up-Taste gedrückt wird, wird der Arm des Clawbot angehoben. Wenn die Brain Down-Taste gedrückt wird, senkt sich der Arm des Clawbot. Dies baut auf der vorherigen Aktivität auf und bildet auch die Grundlage für die User Interface Challenge im Abschnitt „Rethink“.

Für die User Interface Challenge müssen die Schüler ihren Clawbot so programmieren, dass er den Arm hebt, senkt, die Klaue öffnet und schließt – alles über Tasten am IQ Robot Brain.

Weitere Informationen zu den Blöcken [If then], [If then else], <Brain button gedrückt>oder [Spin] finden Sie in den Hilfeinformationen in VEXcode IQ. Für weitere Informationen zu diesem integrierten Hilfetool klicken Sie hier .

Im Folgenden finden Sie einen Überblick darüber, was Ihre Schüler in dieser Aktivität tun werden:

  • Verwenden Sie das vorhandene ArmUp2, um das bereitgestellte Projekt ArmUpDown zu erstellen und vorherzusagen, was das Projekt bewirken wird.

  • Sehen Sie sich ein Flussdiagramm an, um den Ablauf der Blöcke im Projekt zu erläutern.

  • Verfeinern Sie ihre Erklärungen zur Funktionsweise des ArmUpDown -Projekts.

  • Sehen Sie sich das Tutorial-Video If Then Else Blocks “ an.

  • Bearbeiten Sie ihr Projekt, indem Sie [Wenn, dann sonst] Blöcke verwenden.

  • Halten Sie an und diskutieren Sie: Die Schüler reflektieren ihre Vorhersagen darüber, was der Clawbot im Rahmen des Projekts tun wird, im Vergleich zu ihren tatsächlichen Beobachtungen.

  • Programmieren Sie die Klaue anhand der gleichen Projektskizze wie beim Programmieren des Arms.

Benötigte Materialien:
Menge Benötigte Materialien
1

VEX IQ Super Kit

1

VEXcode IQ

1

Technisches Notizbuch

1

Clawbot-Vorlage (Antriebsstrang).

Symbol für die Lehrer-Toolbox Lehrer-Toolbox

Vorschläge zu Unterrichtsstrategien für diesen Abschnitt finden Sie in der Spalte „Lieferung“ des „To Do, or Not to Do Pacing Guide“ (Google / .docx / .pdf).

Der Clawbot-Arm ist bereit, sich auf und ab zu bewegen!

Diese Aktivität vermittelt Ihnen die Werkzeuge, um Ihren Roboter mit bedingtem Verhalten zu programmieren.
Der Block [Wenn, dann sonst] steht im Mittelpunkt der Aktivität, es werden jedoch auch andere Sensoren-, Steuerungs- und Bedienerblöcke verwendet.

Sie können die Hilfeinformationen in VEXcode IQ verwenden, um mehr über die Blöcke zu erfahren. Eine Anleitung zur Verwendung der Funktion Hilfe finden Sie im Tutorial „Hilfe verwenden“.

Symbol „Tipps für Lehrer“. Tipps für Lehrer

Wenn der Schüler VEXcode IQ zum ersten Mal verwendet, kann er sich auch die Tutorials in der Symbolleiste ansehen, um weitere Grundkenntnisse zu erlernen.

Schritt 1: Programmierung, um den Arm nach unten zu bewegen.

Auf der vorherigen Seite haben Sie den Arm des Clawbots so programmiert, dass er sich nach oben dreht, wenn die Brain Up-Taste gedrückt wird. Aber wie wäre es, auch den Arm zu senken? Schauen wir uns zunächst das vorherige ArmUp2-Projekt noch einmal an.

Wäre es möglich, denselben [Wenn dann] Block zum Hochdrehen des Arms zu verwenden, um ihn auch herunterzudrehen? Lass es uns versuchen! Erstellen Sie das folgende Projekt, indem Sie Ihr bereits vorhandenes ArmUp2-Projekt bearbeiten.

  • Speichern Sie das Projekt als ArmUpDown. Wenn Schüler Hilfe beim Speichern des Projekts benötigen, lesen Sie das Tutorial zum Benennen und Speichern.

  • Stellen Sie sicher, dass der Projektname ArmUpDown jetzt im Fenster in der Mitte der Symbolleiste angezeigt wird.

  • Sagen Sie in Ihrem technischen Notizbuch voraus, was der Clawbot im Rahmen des Projekts tun wird. Erklären Sie das Verhalten des Benutzers und des Clawbots.

  • Testen Sie, ob Ihre Vorhersage darüber, was der Clawbot im Projekt tun soll, richtig ist.

    • Laden Sie das Projekt auf Slot 3 auf dem Clawbot herunter und führen Sie es dann aus.

    • Hilfe beim Herunterladen und Ausführen eines Projekts finden Sie im Tutorial in VEXcode IQ, in dem erklärt wird, wie Sie ein Projekt herunterladen und ausführen.
      Laden Sie ein Projekt-Tutorial herunter und führen Sie es aus

  • Überprüfen Sie Ihre Erläuterungen zum Projekt und fügen Sie Notizen hinzu, um sie bei Bedarf zu korrigieren.

Symbol für die Lehrer-Toolbox Lehrer-Toolbox

Das oben von den Schülern erstellte Projekt wird funktionieren. Wenn die Brain-Up-Taste gedrückt wird, dreht sich der Arm nach oben, und wenn die Brain-Down-Taste gedrückt wird, dreht sich der Arm nach unten. Obwohl das Projekt so funktioniert, wie es ist, ist es nicht optimal geschrieben. Es könnte einen Fall geben, in dem beide Bedingungen gleichzeitig wahr sein können. Beachten Sie außerdem, dass sich der Arm weiter nach oben dreht, da zunächst die Brain-Up-Taste gedrückt gehalten wird und dann auch die Brain-Down-Taste gedrückt gehalten wird. Diese Aktion wird nicht beendet, bis die Brain Up-Taste losgelassen wird. Daher wird das Projekt im nächsten Schritt neu geschrieben, um einen [If then else] Block einzuschließen, um diese potenziellen Probleme zu vermeiden.

Symbol für die Lehrer-Toolbox Lehrer-Toolbox - Halten Sie an und diskutieren Sie

Nachdem die Schüler das Projekt nun getestet haben, fragen Sie sie, wie ihre Vorhersagen mit ihren Beobachtungen verglichen werden. Fördern Sie die Diskussion, indem Sie die folgenden Fragen stellen:

  • Entsprach Ihre Vorhersage Ihrer Beobachtung?

  • Was scheint in dem Projekt zu passieren?

  • Werden die Bedingungen für das Drücken der Auf- und Ab-Tasten nur einmal überprüft?

  • Glauben Sie, dass das Projekt neu organisiert werden könnte, um effizienter zu laufen?

Schritt 2: Den Projektablauf verstehen.

Im vorherigen Schritt hat das Projekt den Arm angehoben und abgesenkt. Da jedoch zuerst die Brain Up-Taste gedrückt wird, dreht sich der Arm weiter nach oben, wenn die Brain Up-Taste gedrückt gehalten wird und dann auch die Brain Down-Taste gedrückt wird, da diese Aktion erst dann stoppt, wenn die Brain Up-Taste gedrückt wird es ist veröffentlicht worden. Sehen Sie sich das folgende Flussdiagramm an, das den Projektablauf erläutert.

Somit kann das Projekt die [If then]-Blöcke durch [If then else] -Blöcke ersetzen, sodass jeweils nur eine Instanz wahr sein kann.

Sehen Sie sich das folgende Tutorial-Video zu [If then else] Blöcken an:

Schauen Sie sich zunächst das If-Then-Else Tutorial-Video in VEXcode IQ an.

If-Then-Else-Tutorial

Durch die Verwendung von [Wenn, dann sonst]-Blöcken entfällt auch die Notwendigkeit der [Warten bis]-Blöcke, da sich der Arm weiter nach oben dreht, bis die Brain Up-Taste losgelassen wird. Dies liegt daran, dass der „else“-Teil von [If then else] erst dann erreicht wird, wenn die Bedingung der Brain Up-Schaltfläche falsch (freigegeben) ist.

Der Block [Forever] ermöglicht die kontinuierliche Überprüfung der ersten Bedingung.

Lassen Sie uns untersuchen, wie Sie das Projekt ändern, indem Sie [If then else] -Blöcke hinzufügen. Der Armmotor dreht sich nun weiter, bis die Brain Up-Taste nicht mehr gedrückt (losgelassen) wird. Aufgrund des [Forever] -Blocks wird diese Bedingung solange geprüft, bis sie falsch ist.

Sobald die Bedingung der Schaltfläche „Brain Up“ falsch ist, fährt das Projekt mit dem nächsten Block fort, der darin besteht, die Bedingung zu überprüfen, wenn die Schaltfläche „Brain Down“ gedrückt wird. Wenn die Bedingung, dass die Brain Down-Taste gedrückt wurde, zutrifft, dreht sich der Arm nach oben. Aufgrund des Blocks [Forever] wird diese Bedingung erneut überprüft, bis sie falsch ist.

Sobald die Bedingung der Schaltfläche „Brain Up“ falsch ist, wird das Projekt mit dem nächsten Block fortgesetzt, dem Block [Motor stoppen] . Daher stoppt der Armmotor nur, wenn beide Bedingungen falsch sind (keine Taste gedrückt).

Symbol „Diskussion motivieren“. Diskussion motivieren

F: Wie verläuft der Projektablauf, wenn der Zustand der gedrückten Brain Up-Taste FALSCH (freigegeben) ist?
A: Wenn die Bedingung falsch ist, prüft der Projektablauf weiterhin den Zustand der gedrückten Brain Down-Taste.

F: Was ist der Zweck der [Wenn, dann sonst] Blöcke im obigen Projekt?
A: Durch die Verwendung der [If then else]-Blöcke kann jeweils nur eine Instanz wahr sein. Daher können die Schaltflächen „Brain Up“ und „Brain Down“ nicht gleichzeitig wahr sein, wenn die Blöcke „[If then else] verwendet werden, da die zweite Bedingung des Drückens der Schaltfläche „Brain Down“ nicht einmal eine Option wäre, es sei denn, die erste Bedingung des Das Drücken der Brain Up-Taste war falsch. Der andere Zweck besteht darin, die Programmiereffizienz zu verbessern.

F: Wie verläuft der Projektablauf, wenn beide Bedingungen für das Drücken der Auf- und Ab-Tasten falsch sind?
A: Wenn beide Bedingungen falsch sind, wird der Projektfluss bis zum Block [Motor stoppen] fortgesetzt, bevor er an die Spitze des Stapels zurückkehrt und sich für immer wiederholt.

Schritt 3: Programmierung mit [Wenn, dann sonst] Blöcken.

Lassen Sie uns die [If then else] -Blöcke verwenden:

  • Fügen Sie die [If then else] Blöcke zu Ihrem ArmUpDown-Projekt hinzu, sodass Ihr Projekt wie folgt aussieht:

  • Speichern Sie das Projekt als ArmUpDown2. Wenn Schüler Hilfe beim Speichern des Projekts benötigen, lesen Sie das Tutorial zum Benennen und Speichern.

  • Laden Sie das Projekt auf Slot 4 auf dem Clawbot herunter und führen Sie es dann aus.

  • Hilfe beim Herunterladen und Ausführen eines Projekts finden Sie im Tutorial in VEXcode IQ, in dem erklärt wird, Sie ein Projekt herunterladen und ausführen.
    Laden Sie ein Projekt-Tutorial herunter und führen Sie es aus

  • Testen Sie, ob sich der Arm jetzt nach oben dreht, wenn die Brain-Up-Taste gedrückt wird, und nach unten, wenn die Brain-Down-Taste gedrückt wird.

  • Stellen Sie sicher, dass der Armmotor stoppt, wenn die Brain Up- und Down-Tasten nicht gedrückt (losgelassen) werden.

  • Schreiben Sie Ihre Beobachtungen darüber, wie sich der Clawbot vor und nach dem Hinzufügen der Wenn-dann-Sonst-Blöcke zu Ihrem Projekt verhält, in Ihr technisches Notizbuch.

Symbol für die Lehrer-Toolbox Lehrer-Toolbox - Halten Sie an und diskutieren Sie

Nachdem die Schüler das Projekt vor und nach dem Hinzufügen des Blocks „[If then else] getestet haben, besprechen Sie mit den Schülern, wie sich der Arm dadurch weiter drehen kann, bis die Brain Up-Taste losgelassen wird. Bitten Sie die Schüler, ihre Beobachtungen aus ihren technischen Notizbüchern mitzuteilen. Regen Sie eine Diskussion an, indem Sie die folgenden Fragen stellen:

  • Sehen Sie, dass sich der Clawbot bei der Verwendung der [If then else] Blöcke anders verhält als nur bei der Verwendung der [If then else] Blöcke?

  • Warum ist Programmeffizienz Ihrer Meinung nach wichtig?

  • Wird die Bedingung der Brain Up-Schaltfläche nur einmal im Projekt überprüft?

Die technischen Notizbücher der Studierenden können einzeln (Google / .docx / .pdf) oder im Team (Google / .docx / .pdf) gepflegt und bewertet werden. Die vorherigen Links bieten für jeden Ansatz eine andere Rubrik. Wann immer eine Rubrik in die Bildungsplanung einbezogen wird, empfiehlt es sich, die Rubrik vor Beginn der Aktivität zu erklären oder den Schülern zumindest Kopien zu geben.

Symbol für die Lehrer-Toolbox Lehrer-Toolbox

Die Schüler sehen möglicherweise keinen großen Unterschied im Verhalten ihres Clawbots zwischen der Verwendung der [Wenn, dann, sonst] Blöcke und der [Wenn, dann] Blöcke. Wenn die Schüler physisch keinen großen Unterschied erkennen können, moderieren Sie eine Diskussion über die Effizienz der Programmierung und darüber, wie die Vereinfachung eines Projekts dazu führen kann, dass weniger Blöcke verwendet werden. Durch die Verwendung weniger Blöcke in einem Projekt kann die Anzahl potenzieller Fehler verringert werden.

Schritt 4: Programmieren der Klaue.

Im vorherigen Schritt wurde das Projekt optimiert, um durch die Verwendung von [If then else] Blöcken effizienter zu laufen. Im vorherigen Beispiel wurde der Arm mithilfe der Brain Up- und Down-Tasten manipuliert.

Mit der exakt gleichen Projektskizze kann auch die Klaue manipuliert werden.

  • Überprüfen Sie das ArmUpDown2-Projekt und ändern Sie die [Spin] -Blöcke mithilfe des Dropdown-Menüs in ClawMotor anstelle von ArmMotor.

    Stellen Sie mithilfe der Dropdown-Menüs sicher, dass die Schaltfläche „Brain Up“ die Klaue „öffnet“ und die Schaltfläche „Brain Down“ die Klaue „schließt“.

  • Speichern Sie das Projekt als ClawUpDown. Wenn Schüler Hilfe beim Speichern des Projekts benötigen, lesen Sie das Tutorial zum Benennen und Speichern.

  • Laden Sie das Projekt auf Slot 1 auf dem Clawbot herunter und führen Sie es dann aus.

  • Hilfe beim Herunterladen und Ausführen eines Projekts finden Sie im Tutorial in VEXcode IQ, in dem erklärt wird, Sie ein Projekt herunterladen und ausführen.
    Laden Sie ein Projekt-Tutorial herunter und führen Sie es aus

  • Testen Sie, ob sich die Klaue jetzt öffnet, wenn die Brain-Up-Taste gedrückt wird, und schließt, wenn die Brain-Down-Taste gedrückt wird.

  • Stellen Sie sicher, dass der Klauenmotor stoppt, wenn die Brain Up- und Down-Tasten nicht gedrückt (losgelassen) werden.

  • Schreiben Sie Ihre Beobachtungen darüber, wie sich der Clawbot vor und nach dem Hinzufügen der Wenn-dann-Sonst-Blöcke zu Ihrem Projekt verhält, in Ihr technisches Notizbuch.

Symbol für die Lehrer-Toolbox Lehrer-Toolbox

Da die Schüler nun über die Fähigkeit verfügen, den Arm und die Klaue mithilfe von Knöpfen zu manipulieren, bitten Sie die Schüler, darüber nachzudenken, wie sie alle vier Aktionen im selben Projekt ausführen können (Arm hoch, Arm runter, Klaue öffnen und Klaue schließen).
Die Schüler nutzen einen weiteren [Wenn, dann, sonst] Block im Abschnitt „Umdenken“, damit ihr Roboter alle vier Aktionen ausführen kann.

Symbol „Erweitern Sie Ihr Lernen“. Erweitern Sie Ihr Lernen Setzen den Motorstoppblock

Wenn Schüler ihren Roboter so programmieren, dass er den Arm hebt und senkt, könnte das Gewicht der Klaue dazu führen, dass der Arm nach unten driftet.
In diesem Fall kann der Block [Motorstopp einstellen] verwendet werden, damit der Arm nicht aufgrund der Schwerkraft und des Gewichts der Klaue herunterfällt. Dieser Block kann zu Beginn des Projekts verwendet werden und wird für den Rest des Projekts auf alle zukünftigen Motorblöcke angewendet.

Die eingestellte Motorstoppsperre hat drei Einstellungen:

  • Bremse bewirkt, dass der Motor sofort stoppt.

  • Coast lässt den Motor langsam bis zum Stillstand drehen.

  • Hold bewirkt, dass der Motor sofort stoppt und ihn bei Bewegung in seine Stoppposition zurückbringt.