Φόντο

Σε αυτήν την ενότητα κωδικοποίησης, οι μαθητές θα εξερευνήσουν την επαναληπτική διαδικασία σχεδιασμού. Οι μαθητές θα εξερευνήσουν πώς να λύσουν το πραγματικό πρόβλημα της ρύπανσης των ωκεανών δημιουργώντας μια επέκταση από το VEX GO Kit που θα συλλέγει σκουπίδια. Κάθε μάθημα σε αυτήν την ενότητα ολοκληρώνεται με την ανάλυση των δυνατών και αδύναμων σημείων της επέκτασης και με ιδέες για βελτίωση για τον επόμενο σχεδιασμό τους.

Τι είναι η Μεγάλη Ζώνη Σκουπιδιών του Ειρηνικού;

Η Μεγάλη Ζώνη Σκουπιδιών του Ειρηνικού είναι μια μάζα σκουπιδιών που αυξάνεται καθημερινά. Η περιοχή επιπλέει κάπου στον Ειρηνικό Ωκεανό μεταξύ Χαβάης και Καλιφόρνιας και εκτιμάται ότι εκτείνεται σε μια περιοχή διπλάσια από το μέγεθος του Τέξας. Τα σκουπίδια επιπλέουν σε μια συμπαγή μάζα από πλαστικό, μέταλλο και άλλα υλικά, με χαλαρά συντρίμμια να επιπλέουν πέρα ​​από την περίμετρο. Σε αυτήν την ενότητα, οι μαθητές καλούνται να δημιουργήσουν μια επέκταση για το ρομπότ Code Base τους, η οποία θα βοηθήσει στην απομάκρυνση των περιμετρικών συντριμμιών από τη Μεγάλη Σκουπιδότοπο του Ειρηνικού.

Η Διαδικασία Σχεδιασμού Μηχανικής

Οι μαθητές θα χρησιμοποιήσουν τη Διαδικασία Σχεδιασμού Μηχανικής (EDP) για να σχεδιάσουν και να κατασκευάσουν ένα εξάρτημα για το ρομπότ Code Base τους. Το EDP είναι μια σειρά από βήματα που χρησιμοποιούν οι μηχανικοί για να βρουν λύσεις σε προβλήματα. Συχνά, η λύση περιλαμβάνει τον σχεδιασμό ενός προϊόντος που πληροί ορισμένα κριτήρια ή επιτελεί μια συγκεκριμένη εργασία.

Το EDP μπορεί να αναλυθεί στα ακόλουθα βήματα: ΟΡΙΣΜΟΣ → ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΛΥΣΕΩΝ → ΒΕΛΤΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ.

• Ο ορισμός προβλημάτων μηχανικής περιλαμβάνει τη διατύπωση του προβλήματος που πρέπει να λυθεί όσο το δυνατόν σαφέστερα όσον αφορά τα κριτήρια επιτυχίας και τους περιορισμούς ή τα όρια.
• Σχεδιασμός λύσεων σε προβλήματα μηχανικής ξεκινά με τη δημιουργία ενός αριθμού διαφορετικών πιθανών λύσεων και στη συνέχεια αξιολογεί τις πιθανές λύσεις για να διαπιστωθεί ποιες ανταποκρίνονται καλύτερα στα κριτήρια και τους περιορισμούς του προβλήματος.
• Βελτιστοποίηση της λύσης σχεδιασμού περιλαμβάνει μια διαδικασία κατά την οποία οι λύσεις δοκιμάζονται και βελτιώνονται συστηματικά και ο τελικός σχεδιασμός βελτιώνεται αντικαθιστώντας λιγότερο σημαντικά χαρακτηριστικά με εκείνα που είναι πιο σημαντικά.

Η EDP είναι κυκλική ή επαναληπτική στη φύση της. Είναι μια διαδικασία κατασκευής, δοκιμής και ανάλυσης, καθώς και βελτίωσης ενός προϊόντος ή μιας διαδικασίας. Με βάση τα αποτελέσματα των δοκιμών, δημιουργούνται νέες επαναλήψεις και συνεχίζουν να τροποποιούνται μέχρι η ομάδα σχεδιασμού να μείνει ικανοποιημένη με τα αποτελέσματα.

Σε αυτήν την Ενότητα, οι μαθητές θα χρησιμοποιήσουν το EDP για να ονειρευτούν, να σχεδιάσουν και να κατασκευάσουν ένα άρμα παρέλασης. Μετά από μια αρχική κατασκευή, οι ομάδες θα δοκιμάσουν και θα βελτιώσουν τον βασικό τους σχεδιασμό ώστε να πληρούν τα κριτήρια και τους περιορισμούς σχεδιασμού. Αυτή είναι η ίδια Διαδικασία Σχεδιασμού Μηχανικής που καλύπτεται από τα Επιστημονικά Πρότυπα Επόμενης Γενιάς (NGSS).

Αλληλούχιση

Η ακολουθία είναι η συγκεκριμένη σειρά με την οποία εκτελούνται οι συμπεριφορές. Μια ενέργεια ή ένα συμβάν οδηγεί στην επόμενη διατεταγμένη ενέργεια σε μια ακολουθία. Η αλληλουχία είναι σημαντική, ώστε οι μαθητές να μπορούν να κωδικοποιήσουν σωστά τα ρομπότ τους.

Για να πούμε σε ένα ρομπότ ακριβώς και με ακρίβεια πώς να κινηθεί, απαιτούνται τόσο η αποσύνθεση όσο και η αλληλούχιση. Καταρχάς, το πρόβλημα, όπως το πώς να πλοηγηθεί κανείς σε έναν λαβύρινθο, θα αναλυθεί σε μικρότερα βήματα και συμπεριφορές. Στη συνέχεια, μόλις εντοπιστούν αυτές οι συμπεριφορές, πρέπει να οργανωθούν στη σωστή σειρά. Αυτό είναι σημαντικό, επειδή το ρομπότ θα κινείται μόνο ακριβώς όπως έχει προγραμματιστεί.

Οι μαθητές θα κωδικοποιήσουν τη Βάση Κώδικα τους για να κινούνται στην περιοχή πρόκλησης και να συλλέγουν αντικείμενα. Θα πρέπει να ακολουθήσουν τις εντολές στο έργο τους έτσι ώστε η βάση κώδικα να κινείται προς τα εμπρός, προς τα πίσω, αριστερά και δεξιά με τη σωστή σειρά για να πλοηγηθούν στην περιοχή πρόκλησης.

1. Προχωρήστε μπροστά
2. Στρίψτε δεξιά
3. Προχωρήστε μπροστά

Αποσύνθεση

Η αποσύνθεση περιλαμβάνει την ανάλυση ενός σύνθετου προβλήματος σε συμπεριφορές που είναι πιο διαχειρίσιμες και πιο εύκολα κατανοητές. Η ανάλυση του προβλήματος σε μικρότερα μέρη σημαίνει ότι κάθε μέρος μπορεί να εξεταστεί λεπτομερέστερα και να λυθεί με μεγαλύτερη ευκολία. Για παράδειγμα, αν ένας μαθητής θέλει το ρομπότ του να κινείται σε τετράγωνο, θα πρέπει να το χωρίσει σε μικρότερες εντολές. Η βελτίωση της διαδικασίας ανάλυσης είναι σημαντική για να εξασκηθούν οι μαθητές, καθώς μπορεί να μην αναλύσουν τις εντολές σε μικρότερα στοιχεία στην αρχή:

Τι είναι ο Ψευδοκώδικας;

Ο ψευδοκώδικας είναι μια συντομογραφία για την κωδικοποίηση που συνδυάζει λεκτικές και γραπτές περιγραφές κώδικα.

Συχνά, οι μαθητές μπορούν να «μαντέψουν και να ελέγξουν» τον τρόπο με τον οποίο θα βρουν μια λύση. Αυτό, ωστόσο, δεν τους οδηγεί στο να οικοδομήσουν μια εννοιολογική κατανόηση των εννοιών του προγραμματισμού. Η συγγραφή ψευδοκώδικα βοηθά τους μαθητές να προχωρήσουν πέρα ​​από μια επιφανειακή κατανόηση του προγραμματισμού, σε μια πιο εννοιολογική κατανόηση. Ο ψευδοκώδικας απαιτεί από τους μαθητές να σκεφτούν εννοιολογικά την προγραμματιστική τους λύση πριν ξεκινήσουν τον προγραμματισμό. Οι εκπαιδευτικοί θα πρέπει να συζητήσουν τον ψευδοκώδικα με τους μαθητές ρωτώντας τους:

1. Τι θέλουν να πετύχει το έργο τους;
2. Πώς θα αναλύσετε την πρόθεση ή τον στόχο του έργου σε σύντομες και συγκεκριμένες δηλώσεις;

Σε αυτό το παράδειγμα, αν ζητηθεί από τους μαθητές να δημιουργήσουν έναν ψευδοκώδικα που να θέλει το ρομπότ να κινηθεί προς τα εμπρός, να εντοπίσει έναν τοίχο, να στρίψει δεξιά και στη συνέχεια να κινηθεί ξανά προς τα εμπρός, αυτός θα ήταν ο εξής:

1. Οδηγήστε το ρομπότ προς τα εμπρός μέχρι να απέχει 50 mm από έναν τοίχο
2. Σταματήστε το ρομπότ
3. Γυρίστε το ρομπότ κατά 90 μοίρες
4. Σταματήστε το ρομπότ
5. Οδηγήστε προς τα εμπρός 600 mm

Μόλις δημιουργηθεί ένας ψευδοκώδικας, οι μαθητές θα δημιουργήσουν τον κώδικα προγραμματισμού για να καθοδηγήσουν το ρομπότ σχετικά με τον τρόπο επιτυχούς ολοκλήρωσης κάθε βήματος του ψευδοκώδικά τους.

Τι είναι οι συμπεριφορές των ρομπότ;

Οι «συμπεριφορές» είναι ένας πολύ βολικός τρόπος για να μιλήσουμε για το τι κάνει το ρομπότ και τι πρέπει να κάνει. Το να προχωράς μπροστά, να σταματάς, να στρίβεις, να ψάχνεις για ένα εμπόδιο — όλα αυτά είναι συμπεριφορές.

Καθώς οι μαθητές ξεκινούν την εργασία του προγραμματισμού, θα πρέπει επίσης να αρχίσουν να σκέφτονται τις ενέργειες του ρομπότ όσον αφορά τις συμπεριφορές. Όταν οι μαθητές γράφουν κώδικα, θα πρέπει να ακολουθούν τα εξής βήματα:

• Διαμορφώστε ένα σχέδιο για το ρομπότ ώστε να εκτελέσει την επιθυμητή ενέργεια.
• Προσδιορίστε τις συμπεριφορές εντός του σχεδίου και προσπαθήστε να τις περιορίσετε όσο το δυνατόν περισσότερο.
• Μεταφράστε αυτό το σχέδιο σε ένα έργο που μπορεί να ακολουθήσει το ρομπότ.

Το σχέδιο θα είναι απλώς η ακολουθία συμπεριφορών που πρέπει να ακολουθήσει το ρομπότ και το έργο θα είναι απλώς αυτές οι συμπεριφορές μεταφρασμένες στο VEXcode GO.

Η ανάλυση των εργασιών σε μικρότερες συμπεριφορές και στη συνέχεια η δημιουργία λύσεων με αυτές τις συμπεριφορές είναι μια δεξιότητα που μπορεί να εφαρμοστεί σε πολλά διαφορετικά θέματα.

Τι είναι το VEXcode GO;

Το VEXcode GO είναι ένα περιβάλλον κωδικοποίησης που χρησιμοποιείται για την επικοινωνία με τα ρομπότ VEX GO. Οι μαθητές χρησιμοποιούν τη διεπαφή μεταφοράς και απόθεσης για να δημιουργήσουν έργα VEXcode GO που ελέγχουν τις ενέργειες των ρομπότ τους. Ο σκοπός κάθε μπλοκ μπορεί να αναγνωριστεί χρησιμοποιώντας οπτικές ενδείξεις όπως το σχήμα ,χρώμα και την ετικέτα του.

Τα ακόλουθα μπλοκ VEXcode GO θα χρησιμοποιηθούν σε αυτήν την Ενότητα:

[Οδήγηση για] - κινεί το σύστημα μετάδοσης κίνησης είτε προς τα εμπρός είτε προς τα πίσω για μια δεδομένη απόσταση. Επιλέξτε την κατεύθυνση προς την οποία θα κινηθεί το σύστημα μετάδοσης κίνησης και ορίστε την απόσταση εισάγοντας μια τιμή στο οβάλ.

[Στροφή για] - περιστρέφει το σύστημα μετάδοσης κίνησης αριστερά ή δεξιά για έναν δεδομένο αριθμό μοιρών. Επιλέξτε την κατεύθυνση προς την οποία θα στρίψει το σύστημα μετάδοσης κίνησης και ορίστε την απόσταση που θα έχει εισάγοντας έναν αριθμό μοιρών στο οβάλ.

[Σχόλιο] - επιτρέπει στους προγραμματιστές να γράφουν πληροφορίες που θα βοηθήσουν στην περιγραφή του έργου τους. Τα σχόλια δεν αλλάζουν το έργο ή τα μπλοκ που το περιβάλλουν.

Για να ξεκινήσετε να χρησιμοποιείτε το VEXcode GO στην τάξη σας, κατεβάστε την εφαρμογή VEX Classroom στη συσκευή ενός δασκάλου και, στη συνέχεια, ακολουθήστε τα βήματα στο άρθρο Χρήση της εφαρμογής VEX Classroom για να μάθετε πώς να ενημερώνετε το υλικολογισμικό του GO Brain, να μετονομάζετε και να εντοπίζετε το GO Brains και να παρακολουθείτε τις μπαταρίες του GO Brains στην τάξη σας. Για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με το VEXcode GO, επισκεφθείτε την ενότητα του VEXcode GO της Βιβλιοθήκης VEX.