Ανοιχτού Τύπου Εργαστήριο STEM Εξερεύνηση: Σχεδιασμός
Εργαλειοθήκη Δασκάλου
-
Περίγραμμα Δραστηριότητας
Αυτή η εξερεύνηση θα επιτρέψει στους μαθητές να εφαρμόσουν τις βασικές συμπεριφορές προγραμματισμού που έχουν μάθει για να δημιουργήσουν μια σύνθετη συμπεριφορά οδήγησης μιας συγκεκριμένης διαδρομής. Κάντε κλικ σε έναν από τους ακόλουθους συνδέσμους για το περίγραμμα αυτής της δραστηριότητας (Google Doc/.docx/.pdf). -
Ρόλοι Εξερεύνησης των Μαθητών
Οργανώστε τους μαθητές σε ομάδες πριν ξεκινήσετε την εξερεύνηση. Οι μαθητές μπορούν να οργανωθούν σε ομάδες των δύο έως τεσσάρων μαθητών όταν συμμετέχουν στην εξερεύνηση. Κάθε μαθητής θα πρέπει να αναλάβει 1 (ή περισσότερους) ρόλους. Οι ρόλοι για τις εμπειρίες είναι: Δημιουργός, Προγραμματιστής, Οδηγός και Καταγραφέας. Για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με τους ρόλους και τις συμβουλές και τις ρουμπρίκες συνεργασίας, κάντε κλικ σε έναν από τους ακόλουθους συνδέσμους (Google Doc/.docx/.pdf).
Ο Κατασκευαστής σε κάθε ομάδα θα πρέπει να προμηθευτεί τον απαιτούμενο εξοπλισμό. Ο Καταγραφέας θα πρέπει να πάρει το σημειωματάριο μηχανικής της ομάδας. Ο προγραμματιστής θα πρέπει να ανοίξει το VEXcode IQ.
| Ποσότητα | Απαιτούμενα υλικά |
|---|---|
| 1 |
Ρομπότ αυτόματου πιλότου |
| 1 |
Φορτισμένη μπαταρία ρομπότ |
| 1 |
VEXcode IQ |
| 1 |
Καλώδιο USB (αν χρησιμοποιείτε υπολογιστή) |
| 1 |
Σημειωματάριο Μηχανικής |
| 1 |
Μεγάλο χαρτί για χαρτογράφηση |
| 1 |
Δείκτες |
| 1 ανά ομάδα |
Μπλοκ για χρήση ως εμπόδιο (προαιρετικό) |
Εργαλειοθήκη Δασκάλου
-
Σχεδιασμός
Ο στόχος αυτού του εργαστηρίου STEM είναι να εφαρμοστεί η κίνηση για και η στροφή για μπλοκ για την επίλυση ενός πραγματικού προβλήματος. Για να επιτευχθεί αυτός ο στόχος, οι μαθητές πρέπει να σχεδιάσουν μια διαδρομή για να ταξιδέψει το ρομπότ.
- Χωρίστε την τάξη σε ομάδες—κάθε μέλος της ομάδας θα πρέπει να επιλέξει τουλάχιστον 1 ρόλο για την εμπειρία.
- Ως τάξη, επανεξετάστε γρήγορα το πρόβλημα και τις απαιτήσεις, τις οδηγίες και τις ενότητες που έχετε ορίσει μαζί.
- Δώστε στους μαθητές 5-10 λεπτά για να σχεδιάσουν μια σχεδιασμένη διαδρομή για να ακολουθήσει το ρομπότ στα σημειωματάρια μηχανικής τους.
- Καθώς κάθε ομάδα ολοκληρώνει ένα σχέδιο, θα πρέπει να το ελέγχετε για να βεβαιωθείτε ότι πληροί τις απαραίτητες προϋποθέσεις και ότι είναι έτοιμο για μεταφορά σε μεγάλο χαρτί.
- Μεταφέρετε τον χάρτη σε μεγάλο χαρτί για να ταξιδέψει το ρομπότ. (Χρησιμοποιήστε χάρακες και φροντίστε να κάνετε μετρήσεις στον χάρτη που ταιριάζουν με τις συμφωνημένες μονάδες/παραμέτρους.)
- Καθώς κάθε ομάδα ολοκληρώνει τον χάρτη μεγάλης κλίμακας, θα πρέπει να τον ελέγχετε για να βεβαιωθείτε ότι πληροί τις απαιτήσεις και είναι έτοιμος για κωδικοποίηση.
Πριν ξεκινήσουν οι μαθητές τον προγραμματισμό, θα πρέπει να αποφασίσουν και να σχεδιάσουν ένα σχέδιο που να πληροί τις απαιτήσεις που αναφέρονται παραπάνω (και τυχόν πρόσθετες απαιτήσεις του εκπαιδευτικού). Κατά τη φάση σχεδιασμού, κάντε μια βόλτα για να βεβαιωθείτε ότι κάθε μέλος της ομάδας συμμετέχει σε αυτήν τη διαδικασία και εργάζεται στο πλαίσιο των ρόλων της ομάδας. Σημειώστε τυχόν προβλήματα αντιμετώπισης προβλημάτων κατά τη διάρκεια της διαδικασίας σχεδιασμού που μπορούν να διορθωθούν νωρίς, προκειμένου οι μαθητές να γράψουν ένα επιτυχημένο πρόγραμμα.
Για παράδειγμα:
Τι θα περιλαμβάνει το έργο σας;
Θα δημιουργήσετε ένα σχέδιο ή προσχέδιο για το Ρομπότ Ανακύκλωσης και στη συνέχεια θα δημιουργήσετε ένα έργο για να το εκτελέσετε. Ενώ το ρομπότ σας δεν θα κινείται πραγματικά γύρω από το σχολείο σας, η δημιουργία ενός σχεδίου σε μικρότερη κλίμακα απαιτεί ακρίβεια. Για να γίνει αυτό, κάθε σχέδιο και έργο θα πρέπει να περιλαμβάνει τα ακόλουθα:
-
Η τάξη σας είναι η «βάση», από όπου θα φεύγει και θα επιστρέφει
-
Το ρομπότ πρέπει να εισέρχεται και να εξέρχεται από 3 αίθουσες διδασκαλίας
-
Το έργο πρέπει να περιλαμβάνει τις τέσσερις εντολές: κίνηση προς τα εμπρός, κίνηση προς τα πίσω, στροφή αριστερά και στροφή δεξιά. (Ένα επιτυχημένο έργο θα περιλαμβάνει αρκετές από καθεμία από αυτές τις εντολές.)
-
Μια ένδειξη ότι έχει γίνει ανακύκλωση (δηλ. Η λυχνία LED αφής ανάβει, περιμένετε 3 δευτερόλεπτα, κ.λπ.)
Όταν η ομάδα σας εργάζεται μαζί στο σχέδιο σχεδιασμού σας, ο Δημιουργός και ο Καταγραφέας θα πρέπει να βεβαιωθούν ότι όλες αυτές οι απαιτήσεις πληρούνται από τη διαδρομή που σχεδιάζετε.
Συμβουλές για τους Δασκάλους
-
Πόσο μακριά είναι αυτό;—Ορισμός αποστάσεων από κοινού
Αν ψάχνετε έναν τρόπο να βελτιστοποιήσετε τη διαδικασία σχεδιασμού, ο ορισμός ορισμένων παραμέτρων με τους μαθητές μπορεί να σας βοηθήσει.Για παράδειγμα:
-
Είσοδος/έξοδος από τάξη = 8 ίντσες/203 χιλιοστά
-
Μικρός διάδρομος = 12 ίντσες/305 χιλιοστά
-
Μακρύς διάδρομος = 24 ίντσες/610 χιλιοστά
Αυτό όχι μόνο θα δώσει ένα παράδειγμα του είδους της απαιτούμενης εξειδίκευσης, αλλά θα βοηθήσει επίσης στην ευκολότερη προώθηση της φάσης σχεδιασμού και στην αποφυγή σύγχυσης των μαθητών σχετικά με τις μετρήσεις. Μπορείτε να κάνετε καταιγισμό ιδεών για αυτά εκ των προτέρων ή μαζί με την τάξη, εάν το επιτρέπει ο χρόνος. (Κάντε κλικ σε έναν από τους ακόλουθους συνδέσμους για ένα διάγραμμα με τις «προτεινόμενες μονάδες παραμέτρων» (Google Doc/.docx/.pdf).) Κρατήστε τα ορατά για εύκολη αναφορά από τους μαθητές καθώς εργάζονται.
-
-
Επισήμανση Ρόλων στην Δράση
Ενώ κάθε μαθητής της ομάδας θα πρέπει να συμμετέχει στον σχεδιασμό, ο Καταγραφέας θα πρέπει να έχει το τελικό προσχέδιο του σχεδίου για την ομάδα. Καθώς οι μαθητές εργάζονται, ίσως θελήσετε να επισημάνετε τα δυνατά σημεία του καταγραφέα στην εκπόνηση ακριβών σχεδίων σχεδιασμού και να ρωτήσετε άλλα μέλη της ομάδας πώς μπορούν να βοηθήσουν, στο πλαίσιο των ρόλων τους. Για παράδειγμα, ο Κατασκευαστής και ο Προγραμματιστής μπορεί να θέλουν να επισημάνουν και να παρακολουθούν τις μετρήσεις και τα βήματα που έχει σχεδιάσει ο Καταγραφέας, ενώ ο Οδηγός θα σκεφτεί την κατευθυντικότητα και τις γωνίες στροφής.
Συμβουλές για Δασκάλους
-
Κάντε Ερωτήσεις για να Δώσετε Ανατροφοδότηση
Όταν οι μαθητές επικοινωνούν μαζί σας σχετικά με τους χάρτες τους, προσπαθήστε να διατυπώσετε τα σχόλιά σας με τη μορφή ερώτησης αντί να δώσετε μια λύση. Ρωτώντας πράγματα όπως «Έχετε μόνο δύο στάσεις, πού μπορείτε να προσθέσετε μια τρίτη;» ή «Πώς κινείται το ρομπότ σας γύρω από το εμπόδιο;» ή «Προς ποια κατεύθυνση κινείται το ρομπότ εδώ;» δίνεται η δυνατότητα στους μαθητές να εξασκήσουν δεξιότητες κριτικής σκέψης και να διατηρήσουν την αυτονομία τους έναντι της επίλυσης προβλημάτων.
Βήμα 1: Σχεδιάστε μια λύση—Χωρική σκέψη στην πράξη
Τώρα που γνωρίζετε τις απαιτήσεις και τις παραμέτρους, σχεδιάστε έναν χάρτη στο σημειωματάριο μηχανικής σας για να δείξετε τις τρεις στάσεις που θα κάνει το ρομπότ σας για να παραλάβει τα ανακυκλώσιμα υλικά από το σχολείο.
- Φροντίστε να σημειώσετε τα σημεία έναρξης και λήξης και να επισημάνετε τις τάξεις ή τους χώρους που είναι σημαντικοί.
- Χρησιμοποιήστε βέλη για να δείξετε την κατεύθυνση και τη σειρά με την οποία θα κινηθεί το ρομπότ.
- Χρησιμοποιήστε το παράδειγμα σκίτσου ως οδηγό. Να θυμάστε ότι αυτό είναι ένα σχέδιο, επομένως δεν χρειάζεται να είναι ακριβές, αλλά ίσως θελήσετε να προσθέσετε σημειώσεις ή υπενθυμίσεις για τον εαυτό σας για να σας βοηθήσουν όταν ξεκινήσετε να γράφετε κώδικα.
- Επικοινωνήστε με τον καθηγητή σας όταν έχετε έναν ολοκληρωμένο χάρτη στο τετράδιό σας. Το Recorder θα πρέπει να έχει την τελική έκδοση για να τη μοιραστεί με τον καθηγητή και πάνω σε αυτήν να βασίσει τον μεγάλο χάρτη σας.
- Όταν ο δάσκαλός σας εγκρίνει τον σκιτσαρισμένο χάρτη σας, χρησιμοποιήστε το μεγάλο χαρτί, τους μαρκαδόρους και τους χάρακες για να μεταφέρετε αυτόν τον χάρτη σε μεγαλύτερη κλίμακα, στην οποία μπορεί να κινηθεί το ρομπότ. Θυμηθείτε να μετρήσετε τις αποστάσεις που σχεδιάζετε ώστε να ταιριάζουν με τις παραμέτρους και τις μονάδες που αναφέρονται. Με αυτόν τον τρόπο, ο κώδικά σας θα ταιριάζει με τον χάρτη σας, για να βοηθήσει το ρομπότ σας να οδηγήσει με επιτυχία.
Παρακινήστε τη συζήτηση
-
Διατυπώστε τη σκέψη σας
Ε: Σκεφτείτε το σχέδιο που κάνατε, γιατί επιλέξατε να μετακινηθείτε σε μέρη με αυτή τη σειρά; Ποιους παράγοντες λάβατε υπόψη σας όταν κάνατε τις επιλογές σας σχετικά με το πού θα πάτε; (Οι μαθητές μπορούν να απαντήσουν σε αυτό γραπτώς στο τετράδιο μηχανικής τους ή απλώς σε προφορική συζήτηση, εάν το επιτρέπει ο χρόνος.)
A: Οι απαντήσεις θα ποικίλλουν, αλλά μπορεί να περιλαμβάνουν πράγματα όπως ποιος θα έχει τα περισσότερα ή τα λιγότερα να ανακτήσει, πώς να αποφύγει εντελώς το εμπόδιο, τι θα έκανε τον συντομότερο κώδικα, κ.λπ.
Ε: Γιατί πιστεύετε ότι η ύπαρξη μιας συνεπούς κλίμακας είναι σημαντική για τη μεταφορά του σχεδίου σας από το σημειωματάριό σας σε ένα μεγαλύτερο φύλλο εργασίας;
A: Η κλίμακα είναι σημαντική για να μεταφέρουμε ένα μικρό σχέδιο σε έναν μεγαλύτερο χώρο. Μια συνεπής κλίμακα θα διατηρήσει όλους τους χώρους ισότιμα τοποθετημένους μεταξύ τους.