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Lehrer-Tipps-Symbol Lehrertipps - Zweck dieser Aktivität

Die Programmierung sich wiederholender Verhaltensweisen kann durch die Verwendung von Wiederholungs- oder Endlosschleifen erreicht werden. Kurz gesagt, Wiederholungsblöcke ermöglichen es dem Programmierer, eine bestimmte Anzahl von Wiederholungsblöcken in seiner Schleife einzustellen. Der ewige Block wiederholt die Blöcke in seiner Schleife für immer oder bis das Projekt gestoppt wird. In dieser Aktivität lernen die Schüler beides kennen.

Weitere Informationen zur Programmierung mit Repeat- oder Forever-Schleifen finden Sie in den Hilfeinformationen in VEXcode V5.

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

  • Sehen Sie sich das Tutorial-Video Using Loops an.

  • Erkunden Sie das Beispielprojekt Repeating Actions (No Gyro).

  • Vergleichen und kontrastieren Sie zwischen Forever- und Repeat-Blöcken.

  • Schließe die Squared Loops-Herausforderung ab, bei der die Schüler aufgefordert werden, den Greiferbot in einem Quadrat zu bewegen und Greifer und Arm vor jedem Zug zu betätigen.

Der V5-Clawbot ist einsatzbereit!

Sie können die Hilfeinformationen in VEXcode V5 verwenden,  um mehr über die Blöcke zu erfahren. Eine Anleitung zur Verwendung der Hilfefunktion finden Sie im Tutorial Verwenden der Hilfe.

Lehrer-Tipps-Symbol Lehrertipps

Wenn der Schüler VEXcode V5 zum ersten Mal verwendet, kann er auch die Tutorials in der Symbolleiste sehen, um andere grundlegende Fähigkeiten zu erlernen.

Erforderliches Material:
Menge Benötigtes Material
1

VEX V5 Classroom Starter Kit (mit aktueller Firmware)
1

VEXcode V5 (neueste Version, Windows, MacOS, Chromebook)
1

Technisches Notizbuch
1

Loops verwenden (Tutorial)
 
1

Wiederholungsaktionen (kein Gyro) Beispielprojekt
 

Schritt 1:  Beginnen wir mit der Programmierung mit Schleifen.

  • Sehen Sie sich zunächst das Tutorial-Video Using Loops an.

  • Öffnen Sie das Beispielprojekt Repeating Actions (No Gyro).

    Vorlagensymbol für Wiederholungsaktionen (kein Gyro), das veranschaulicht, welches Vorlagenprojekt für diese Aktivität ausgewählt werden soll.

  • Zeigen Sie das geöffnete Beispielprojekt an.

    Beispielprojekt im VEXcode V5 Workspace. Auf der linken Seite hat das Projekt einen Startblock mit einem angehängten Wiederholungsblock, der auf 4 Wiederholungen eingestellt ist. Innerhalb der Schleife befindet sich ein Drive For-Block, der für 300 mm vorwärts eingestellt ist, und ein Turn For-Block, der für 90 Grad nach rechts eingestellt ist. Auf der rechten Seite steht: "Dieses Programm fährt einen Roboter in einem 300x300mm großen Quadrat, indem es die Befehle Drive Forward und Turn 4 Mal wiederholt".

Gehen Sie wie folgt in Ihrem technischen Notizbuch vor.

  1. Sagen Sie voraus, was der Clawbot für das Projekt tun wird. Erklären Sie mehr als die Tatsache, dass sich das Projekt wiederholt.

    Was wiederholt sich? Was macht der Clawbot?

  2. Schreiben Sie Ihre Vorhersage, aber teilen Sie das kurze Projekt nicht in mehr als zwei Teile.

Lehrer-Toolbox-Symbol Lehrer-Toolbox - Antworten

  1. Bei diesem Projekt fährt der Roboter 300 Millimeter vorwärts und dreht sich dann 4 Mal um 90 Grad nach rechts, um ein Quadrat zu vervollständigen. Anstatt die gleichen 2 Blöcke 4-mal zu verwenden, reduziert der Wiederholungsblock die gleichen Aktionen wie 8 Blöcke - in 3 Blöcke. Der Wiederholungsblock wiederholt die Aktionen des Vorwärtsfahrens und dann des Drehens.

  2. Die Vorhersage könnte einfach lauten: "Der Clawbot bewegt sich in einem Quadrat." Dies wäre eine prägnante Möglichkeit, die wiederholten Bewegungen des Klauenbots einzufangen, ohne dass es an Kontext mangelt.

Die Engineering-Notizbücher der Studierenden können einzeln (Google Doc / .docx / .pdf) oder im Team (Google Doc / .docx / .pdf) gepflegt und bewertet werden. Die vorherigen Links bieten für jeden Ansatz eine andere Rubrik. Wann immer eine Rubrik in die Bildungsplanung aufgenommen wird, ist es empfehlenswert, die Rubrik zu erklären oder den Schülern zumindest Kopien zu geben, bevor die Aktivität beginnt.

Schritt 2: Führen Sie das Projekt aus und beobachten Sie den Roboter.

Zwei Codeausschnitte nebeneinander zeigen den Unterschied im Anwendungsfall zwischen einer Endlosschleife (links) und einer Wiederholungsschleife (rechts). Auf der linken Seite befindet sich ein Kommentar mit der Aufschrift "Using sensor input to determine when to turn" (Verwenden des Sensoreingangs, um zu bestimmen, wann gedreht werden soll) mit einem "für immer" -Block mit einem "wenn dann" Wenn die Stoßstange gedrückt wird, dreht sich der Roboter um 90 Grad nach rechts, sonst fährt er vorwärts. Auf der rechten Seite lautet der Kommentar "Verwenden Sie einen festen Abstand, um zu bestimmen, wann Sie drehen müssen", wobei eine Wiederholungsschleife auf 4 eingestellt ist, um den Roboter in einem 300-mm-Quadrat zu fahren.

Schauen Sie sich das Projekt Repeating Actions (No Gyro) (Wiederholungsaktionen (kein Kreisel)) (rechts) noch einmal an. Dieses Projekt wiederholt das Vorwärts- und dann das Wendeverhalten viermal. Ein Wiederholungsblock wird verwendet, wenn Sie eine Reihe von Verhaltensweisen für eine bestimmte Anzahl von Malen verwenden möchten. Wenn der Wiederholungsblock durch einen ewigen  Block ersetzt wird, würde der Roboter das Vorwärts- und dann das Drehverhalten für immer wiederholen.

Im Projekt auf der linken Seite wird der Eingang eines Sensors verwendet, um zu bestimmen, wann mit dem Abbiegen begonnen werden soll. Das Projekt auf der rechten Seite verwendet einen festen Antriebsstrangabstand, um zu bestimmen, wann mit dem Abbiegen begonnen werden soll.

Um den Eingang eines Sensors kontinuierlich zu überprüfen, wird ein if/ else-Block zusammen mit einem forever-Block verwendet. Im Projekt auf der linken Seite dreht sich der Roboter nach rechts, wenn der BumperH-Sensor gedrückt wird, andernfalls fährt der Roboter für immer vorwärts, wenn der BumperH-Sensor nicht gedrückt wird. Um den Wert des BumperH-Sensors kontinuierlich zu überprüfen, befindet sich der If/ Then-Block innerhalb eines Forever-Blocks .

Das obige Projekt auf der linken Seite ist ein praktischer Anwendungsfall einer Struktur, die sich für immer wiederholt - mit immer Blöcken und wenn/dann Blöcken zusammen. Stellen Sie sich eine selbstfahrende Kehrmaschine vor, die weiter vorwärts fährt, bis sie gegen eine Wand oder ein Objekt läuft, und sich dann dreht, bevor sie weiterfährt.

Erweitern Sie Ihr Lernsymbol Erweitern Sie Ihr Lernen

Um die Verwendung von Schleifen mit Bedingungen weiter zu erforschen, erstellen Sie das Beispielprojekt Floor Sweeper in VEXcode V5.

VEXcode V5-Projekt mit einem When Started-Block und einem Forever-Block. Im Inneren des Forever-Blocks befindet sich ein Repeat until-Block mit der Bedingung, dass Bumper8 gedrückt ist, und ein Drive forward-Block im Inneren. Als nächstes folgt ein Stopp-Antriebsblock mit einer Drehung für den Block nach rechts für 90 plus eine zufällige Auswahl von 0 bis 90 Grad.

  • Beginnen Sie damit, dass die Schüler die Stoßstangenschalter montieren und verkabeln.

  • Bitten Sie die Schüler, das Beispielprojekt Clawbot (Drivetrain 2-motor, No Gyro) zu öffnen.

    Das Beispielprojektsymbol lautet unten "Clawbot (Antriebsstrang zwei Motoren, kein Kreisel)", um anzuzeigen, welche Vorlage für dieses Projekt ausgewählt werden soll.

  • Bitten Sie die Schüler, das oben genannte Projekt zu erstellen.

  • Lassen Sie die Schüler das Projekt als Bodenkehrer speichern.

    Projektdialogfeld in der VEXcode V5-Symbolleiste. Slot 1 ist ausgewählt und der Projektname lautet „Bodenkehrmaschine“.

  • Wenn die Schüler Hilfe beim Speichern des Projekts benötigen, lesen Sie das Tutorial Benennen und Speichern.

    VEXcode V5 Symbolleiste mit einem roten Pfeil, der die Schaltfläche Tutorials rechts neben dem Dateimenü aufruft.

     

Wenn die Schüler Hilfe bei einem der Blöcke benötigen, verweisen Sie sie auf die  Hilfeinformationen oder das Tutorial.

Bitten Sie die Schüler, das Projekt herunterzuladen und auszuführen , um zu beobachten, wie sich der Roboter bewegt. Beginnen Sie dann eine Unterrichtsdiskussion und bitten Sie die Schüler, zu erklären, warum der Block für immer anstelle eines Wiederholungsblocks verwendet wurde.

Die Schüler sollten beachten, dass ein ewiger Block verwendet wird, da dieses Projekt kontinuierlich überprüft, ob der Stoßfängerschalter gedrückt wird.

Schritt 3: Die Squared Loops-Herausforderung!

Skizzierter Weg der Bewegung des Roboters, der ein grünes Quadrat mit Pfeilen zeigt, die eine Bewegung gegen den Uhrzeigersinn in einem Quadrat anzeigen. An jeder Ecke befindet sich ein doppelseitiger orangefarbener Pfeil, der eine Bewegung an diesem Punkt des Pfades anzeigt.

  • Lassen Sie Ihren Clawbot in einem Quadrat fahren.
  • Vor jeder Umdrehung muss die Klaue geöffnet und geschlossen und der Arm angehoben und abgesenkt werden.
  • Der Clawbot kann nicht mehr als einmal entlang einer Seite des Platzes fahren.
  • Sie können das Beispielprojekt Repeating Actions (No Gyro) als Ausgangspunkt verwenden, es jedoch als SquaredLoops speichern , bevor Sie Änderungen vornehmen.

Dialogfeld Projektname in der VEXcode IQ-Symbolleiste. Slot 1 ist ausgewählt und der Projektname lautet Squared Loops.

Planen Sie in Ihrem technischen Notizbuch Folgendes:

  • Planen Sie Ihre Lösung und prognostizieren Sie, was der Clawbot für jeden Block in Ihrem Projekt tun wird.
  • Laden Sie Ihr Projekt herunter und führen Sie es aus, um es zu testen, bevor Sie es einreichen.
  • Nehmen Sie bei Bedarf Änderungen am Projekt vor und notieren Sie sich, was während des Tests geändert wurde.

 

Lehrer-Toolbox-Symbol Lehrer-Toolbox - Lösung

Das Folgende ist eine mögliche Lösung für die Squared Loops Challenge:

VEXcode V5-Probenlösung mit einem Wenn gestartet-Block und einem Wiederholungsblock, der auf 4 gesetzt ist. Es gibt 6 Blöcke innerhalb des Wiederholungsblocks, die in der Reihenfolge lauten: Fahren Sie 300 mm vorwärts, drehen Sie den Klauenmotor um 70 Grad, drehen Sie den Armmotor um 360 Grad, drehen Sie den Klauenmotor um 70 Grad, drehen Sie den Armmotor um 360 Grad, drehen Sie ihn um 90 Grad nach rechts.

Sie können den Studierenden eine Programmierrubrik  zur Bewertung ihrer Projekte zur Verfügung stellen. Klicken Sie auf einen der folgenden Links (Google Doc / .docx / .pdf)
Die technischen Notizbücher der Schüler können einzeln (Google Doc / .docx / .pdf) oder im Team (Google Doc / .docx / .pdf) gepflegt und bewertet werden.

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