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Capstone-Projekt: Coral Reef Cleanup

Wir stellen vor: die Coral Reef Cleanup Challenge 

Jedes Jahr verschmutzen 8 bis 12 Millionen Tonnen schädlicher Kunststoffabfälle die Ozeane auf der ganzen Welt. In dieser Herausforderung programmierst du den VR-Roboter, um das Korallenriff zu reinigen und den Ozean zu einem gesünderen und sichereren Lebensraum für das Meeresleben zu machen. 

Sehen Sie sich das Video unten an, um mehr über die Coral Reef Cleanup Challenge zu erfahren.

Herausforderungsdetails

  • Der VR-Roboter ist mit einem Solarladegerät und einem Akku ausgestattet. 
  • Die Akkuladung dauert nur wenige Minuten. Sie müssen so viel Müll wie möglich sammeln, bevor der Akku vollständig entladen wird.
  • Der Roboter darf nicht mit dem Korallenriff kollidieren. Wenn dies der Fall ist, endet die Mission sofort.
  • Der VR-Roboter ist auch mit einem Abstandssensor, einem Augensensor, einem Stoßstangensensor und einem Positionssensor ausgestattet.
  • Sobald der Akku leer ist, stoppt der VR-Roboter seine Bewegung und die Gesamtmenge des gesammelten Mülls wird angezeigt.

 

Dieses Challenge-Dokument enthält wichtige Details zur Coral Reef Cleanup Challenge.

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Verfügbare Ressourcen

Herausforderungsrubrik

Die Leistung Ihres Teams wird anhand einer Rubrik bewertet, die die folgenden Kategorien enthält: Planung und Brainstorming, Pseudocodierung, Programmierung und Ausführung, Teamarbeit und Zusammenarbeit sowie Missionserfolg.

Korallenriff-Reinigungs-Challenge-Rubrik

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Nachfolgend finden Sie eine Zusammenfassung jeder Kategorie sowie einen Überblick über beispielhafte Arbeiten in jeder Kategorie.

Ein Symbol eines Bleistifts, der Notizen auf ein Blatt Papier schreibt, die auf die Planung hinweisen.

Planung und Brainstorming

Ein solider Plan ist unerlässlich, um den VR-Roboter erfolgreich zu codieren, um so viel Müll wie möglich vom Meeresboden zu entfernen.

Beispielhafte Planung und Brainstorming:

  • Ergibt eine Liste mit mehreren innovativen, umfassenden Ideen zur Lösung der Herausforderung.
  • Zeigt, dass die Gruppe gemeinsam die Vor- und Nachteile jeder Idee besprochen hat.
  • Spiegelt die unterschiedlichen Perspektiven aller Teammitglieder wider.

Ein Symbol einer Aufzählungsliste, die Pseudocoding anzeigt.

Pseudocodierung

Pseudocoding ist der Prozess, bei dem Ihre Ideen zum Aufräumen von Müll mit dem VR-Roboter in menschenlesbare Schritte zerlegt werden, bevor Sie mit dem Programmieren beginnen. 

Beispielhafte Pseudocodierung umfasst:

  • Mit vielen Funktionen des VR-Roboters, damit er sein volles Potenzial ausschöpfen kann.
  • Gründliche und effiziente Wegeplanung.
  • Detaillierte Kommentare.
  • Schritte, die in logischer Reihenfolge sind.
     

Ein Symbol für die Umrisse von Codeblöcken, die das Erstellen und Testen eines Projekts anzeigen.

Codierung und Ausführung

Die Kategorie Codierung und Ausführung bewertet den Erfolg Ihres Codierungsprojekts.

Beispielhafte Codierung und Ausführung bedeutet das Projekt:

  • Reinigt so viel Müll wie möglich vom Meeresboden.
  • Ist hocheffizient.
  • Enthält Kommentare für jeden Abschnitt.
  • Wurde gründlich getestet.
     

Ein Symbol von drei Personen mit einer glühenden Glühbirne darüber, die auf Teamarbeit und Zusammenarbeit hinweist.

Teamarbeit und Zusammenarbeit

Teamarbeit und Zusammenarbeit ist, wie gut Ihr Team kommuniziert und zusammenarbeitet.

Beispielhafte Teamarbeit und Zusammenarbeit bedeutet:

  • Die Teammitglieder unterstützen sich aktiv gegenseitig.
  • Alle Teammitglieder tragen zur Diskussion bei und spielen eine Rolle bei der Lösung der Herausforderung.
  • Die Kommunikation ist kontinuierlich, klar und produktiv.

Ein Symbol eines Award-Abzeichens, das den erfolgreichen Abschluss einer Mission anzeigt.

Missionserfolg

In dieser Kategorie geht es darum, wie Ihre Gruppe Ihr Codierungsprojekt für den VR-Roboter optimiert hat, um Müll zu sammeln.

Beispielhafter Missionserfolg bedeutet:

  • Es wurde viel Müll gesammelt, einschließlich schwer zugänglicher Teile.
  • Eine fortgeschrittene Strategie zum Sammeln von Müll ist offensichtlich.
  • Das VEXcode-Projekt ist so optimiert, dass es eine effiziente Pfadplanung und Entscheidungsfindung umfasst. 

Phase 1: Planung

Die Coral Reef Cleanup Challenge kann in einem dreiphasigen Prozess gelöst werden. Die erste Phase ist die Planung. Das Ziel dieser Phase ist eine Liste mit mehreren Ideen, mit denen Sie den VR-Roboter codieren könnten, um so viel Müll wie möglich zu entsorgen.

  • Überprüfen Sie das Challenge-Dokument mit Ihrem Team. Stellen Sie sicher, dass jeder die Ziele und Anforderungen der Herausforderung vollständig versteht, bevor Sie Ideen brainstormen. Wenn Sie Fragen zur Herausforderung haben, fragen Sie andere Gruppen oder Ihren Lehrer.
  • Arbeiten Sie mit Ihrem Team zusammen, um eine Liste mit mehreren Ideen für die Programmierung des VR-Roboters zu erstellen, um so viel Müll wie möglich zu beseitigen. Notieren Sie Ihre Ideen, damit Sie sie später ansehen können.
  • Schränken Sie die Liste Ihres Teams auf die wichtigsten Ideen ein.
  • Die Planung und das Brainstorming Ihres Teams werden dahingehend bewertet, wie gut Sie zusammenarbeiten, um eine detaillierte Liste kreativer Lösungen zu erstellen.

Es wird eine Beispielnotizbuchseite mit aufgelisteten Ideen angezeigt. Es gibt mehrere Farben und Skizzen sowie kräuselige Linien, die auf das Schreiben hinweisen. Pfeile, Durchkreuzungen und Highlights zeigen den iterativen Charakter der Planungsphase.

Wenn deine Gruppe fertig ist, melde dich bei deinem Lehrer, indem du deine Ideenliste teilst. Fahren Sie nicht mit der nächsten Phase fort, bis Ihr Lehrer Ihre Ideen genehmigt hat. 

Phase 2: Pseudocodierung

Nachdem Ihr Plan von Ihrem Lehrer überprüft wurde, ist die nächste Phase die Pseudocodierung.

  • Beginnen Sie mit der Aufzeichnung der übergeordneten Schritte, die erforderlich sind, um die Herausforderung in einer für Menschen lesbaren Sprache zu lösen. 
    • Diese Schritte sollten zu den Kommentaren in Ihrem Codierungsprojekt werden.
  • Unterteilen Sie Ihre übergeordneten Schritte in die einzelnen Verhaltensweisen, die der VR-Roboter ausführen muss, um so viel Müll wie möglich zu beseitigen.
  • Ihre Pseudocodierung wird danach ausgewertet, wie klar sie geschrieben ist, ob die Schritte detailliert und in der richtigen Reihenfolge sind und ob Sie mehrere der Hauptfunktionen des VR-Roboters verwenden (z. B. die Verwaltung der Akkulaufzeit).

Ein handgeschriebenes Diagramm und ein Pseudocode, um den VR-Roboter dazu zu bringen, Müll aufzuheben. Das Diagramm zeigt einen Roboter in der Startposition mit einem Richtungspfad, der die Bewegung nach vorne, eine Kurve nach rechts und dann wieder nach vorne anzeigt. Unterhalb des Diagramms lautet der Pseudocode: "Start. 1. Fahre zum ersten Stück Müll. a. Vorwärts fahren. 2. Fahre zum nächsten Stück Müll. a. Rechts abbiegen. b. Fahren Sie vorwärts." Die Schritte sind deutlich gekennzeichnet und entsprechen der im Diagramm dargestellten Bahn des Roboters.

Wenn deine Gruppe fertig ist, melde dich bei deinem Lehrer, indem du deinen Pseudocode teilst. Fahren Sie nicht mit der nächsten Phase fort, bis Ihr Lehrer sie genehmigt hat. 

Phase 3: Bauen und Testen

Die nächste Phase des Prozesses besteht darin, Ihr Projekt aufzubauen und zu testen.

  • Verwenden Sie Ihren Pseudocode, um jedes Verhalten zu erstellen und zu testen, das der VR-Roboter ausführen muss, um so viel Müll wie möglich zu beseitigen.
  • Testen Sie, wie Sie gehen! Versuchen Sie nicht, das gesamte Projekt auf einmal zu erstellen, bevor Sie es testen. Dies erleichtert die Fehlerbehebung.
  • Wiederholen Sie Ihr Projekt häufig, um die Menge an Müll zu erhöhen, die der VR-Roboter bereinigen kann. 
    • Verfeinern Sie Ihren Plan und Pseudocode nach Bedarf, um Ihre Fähigkeit zur Reinigung des Meeresbodens zu verbessern.
  • Die Codierung und Ausführung Ihres Teams wird danach bewertet, wie viel Müll der VR-Roboter mit so wenigen Fehlern und so vielen Optimierungen wie möglich aufräumt. 

Ein Beispiel-VEXcode-VR-Programm beginnt mit einem" Block "beim Start, gefolgt von einem Kommentarblock, der zum ersten Papierkorb "fährt," und einem Block, um 800 mm vorwärts zu fahren. Der nächste Kommentar lautet Drive to the next piece of trash with blocks to turn right for 90 degrees and drive forward for 700 mm. Auf der rechten Seite wird ein grünes Häkchensymbol angezeigt, das auf eine erfolgreiche Befehlsvalidierung oder einen erfolgreichen Abschluss hinweist.

Abschließende Überprüfung

Sobald Ihr Team den VR-Roboter so programmiert hat, dass er so viel Müll wie möglich sammelt, treffen Sie sich mit Ihrem Lehrer, um Ihren Fortschritt in allen Phasen der Herausforderung zu überprüfen. Sie werden die Rubrik zusammen ausfüllen. Es bewertet die Planung, den Pseudocode, das Codierungsprojekt, die Zusammenarbeit und den Missionserfolg Ihres Teams.

Korallenriff-Reinigungs-Challenge-Rubrik

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Zusammenfassung Reflexion

Sobald du die Coral Reef Cleanup Challenge abgeschlossen hast, ist es an der Zeit, über deinen Prozess und deine Fortschritte nachzudenken. Beantworten Sie zunächst die folgenden Fragen in Ihrem technischen Notizbuch. Treffen Sie sich dann wieder als Team, um Ihre Antworten miteinander zu teilen und zu besprechen.

  1. Wie viele Kilogramm Müll konntest du bei der Challenge einsammeln? Welche Maßnahmen oder Entscheidungen haben Ihrer Meinung nach zu diesem Ergebnis beigetragen? Welche Verbesserungen könnten Sie an Ihrem Projekt vornehmen?
  2. Welche Rolle haben Sie in Ihrer Gruppe bei der Lösung der Herausforderung gespielt? Welche Beiträge haben Sie geleistet, die Ihrem Team bei der Lösung der Herausforderung geholfen haben? Was könntest du tun, um ein besseres Gruppenmitglied zu sein?
  3. Was haben Sie darüber gelernt , wie Sie bei der Lösung dieser Herausforderung gelernt haben? 
  4. Wie könnten Sie das Wissen und die Fähigkeiten, die Sie aus dieser Herausforderung gewonnen haben, anwenden, um Probleme in der Zukunft zu lösen?
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