Ανακύκλωση Ρομπότ Τρέξιμο
Εργαλειοθήκη Εκπαιδευτικού
-
Ο Σκοπός αυτής της Ενότητας
Στόχος της ενότητας «Παιχνίδι» είναι οι μαθητές να εξασκηθούν στον προγραμματισμό με μπλοκ κώδικα που εισάγονται στα Εργαστήρια STEM «Οδήγηση Εμπρός και Αντίστροφα» και «Στροφή», προκειμένου να οδηγήσουν το ρομπότ κατά μήκος μιας συγκεκριμένης διαδρομής. Αυτή η ενότητα εστιάζει στην εξειδίκευση που απαιτείται για τη μετατροπή μιας ιδέας σε δράση για ένα ρομπότ, και στο πώς οι ενέργειες των ρομπότ διαφέρουν από τις ανθρώπινες ενέργειες. Χρησιμοποιώντας ένα δεδομένο σενάριο, οι μαθητές θα δημιουργήσουν κώδικα και θα εφαρμόσουν τη μάθησή τους στην πράξη καθώς ασχολούνται με την επίλυση προβλημάτων, τη χωρική συλλογιστική και την υπολογιστική σκέψη.
Επισκόπηση
Οι μαθητές θα κληθούν να δημιουργήσουν ένα έργο για ένα σενάριο όπου ένα ρομπότ χρησιμοποιείται για να βοηθήσει σε μια εργασία σε ένα σχολείο: τη συλλογή των ανακυκλώσιμων υλικών από τις τάξεις στο τέλος της ημέρας. Για να το πετύχουν αυτό, οι μαθητές θα:
-
Συνεργαστείτε σε ομάδες για να σκεφτείτε και να σχεδιάσετε μια διαδρομή για να διανύσει ένα φανταστικό «ρομπότ ανακύκλωσης».
-
Μεταφράστε την πορεία τους σε συγκεκριμένα βήματα κωδικοποίησης χρησιμοποιώντας τα μπλοκ που έχουν μάθει προηγουμένως.
-
Θέστε το έργο τους σε εφαρμογή και αξιολογήστε εάν ο κώδικας τους ταιριάζει με το επιθυμητό αποτέλεσμα.

Ειδικότητα Προγραμματισμού—Πώς να εφαρμόσετε ένα σχέδιο
Οι άνθρωποι είναι σε θέση να διαβάζουν το περιβάλλον τους χρησιμοποιώντας έναν συνδυασμό αισθητηριακών πληροφοριών, αποφάσεων, συμπερασμάτων και αναμνήσεων, τα οποία μας επιτρέπουν να δημιουργούμε νοητικούς χάρτες που είναι σε μεγάλο βαθμό ποιοτικοί (βασισμένοι στην περιγραφή και όχι στη μέτρηση). Ωστόσο, τα ρομπότ μπορούν να κάνουν ακριβώς αυτό που τους λέτε να κάνουν —και μπορούν να το κάνουν σωστά— μόνο εάν τους δοθούν συγκεκριμένες, ποσοτικές (μετρήσιμες) οδηγίες. Αυτές οι οδηγίες δημιουργούν συμπεριφορές ρομπότ: τους τρόπους με τους οποίους ενεργούν τα ρομπότ, οι οποίοι κυμαίνονται από απλούς έως πολύπλοκους, ανάλογα με τον τρόπο κατασκευής ή προγραμματισμού του ρομπότ.
Ως έμπειροι ακόλουθοι οδηγιών, όσο πιο λεπτομερείς είναι οι οδηγίες σας, τόσο καλύτερα θα είναι σε θέση το ρομπότ να επιτύχει τον στόχο σας. Για να το πετύχετε αυτό, εσείς, ως προγραμματιστής, πρέπει να σχεδιάσετε ένα σχέδιο που να περιλαμβάνει οδηγίες με μετρήσεις. Αυτές οι οδηγίες που βασίζονται σε μετρήσεις δημιουργούν ένα σχέδιο που πρέπει να ακολουθήσει το ρομπότ σας.
Φανταστείτε ένα σενάριο βοηθού ρομπότ...
Τα ρομπότ μπορούν να βοηθήσουν τους ανθρώπους να κάνουν εργασίες πιο αποτελεσματικά και εύκολα. Για παράδειγμα, φανταστείτε ένα σχολείο όπου κάθε απόγευμα κάποιος πρέπει να έρχεται σε όλες τις τάξεις για να μαζεύει τα ανακυκλώσιμα υλικά. Ενώ ένας μαθητής ή ένας δάσκαλος θα μπορούσε να το κάνει αυτό, αυτό θα του αφαιρούσε χρόνο που θα μπορούσε να κάνει κάτι άλλο. Θα σχεδιάσουμε ένα σχέδιο και θα δημιουργήσουμε ένα έργο, ώστε ένα «Ρομπότ Ανακύκλωσης» να αναλάβει αυτό το έργο για εμάς. Το ρομπότ θα ταξιδέψει σε πολλές τάξεις, στη συνέχεια θα μεταφέρει την ανακύκλωση σε μια συγκεκριμένη τοποθεσία και θα επιστρέψει στην αρχή.

Από πού να ξεκινήσω; Πώς ξεκινά η διαδικασία σχεδιασμού…
Όταν οι αρχιτέκτονες καλούνται να χτίσουν ένα νέο κτίριο, δεν παίρνουν ένα σφυρί και αρχίζουν να χτυπούν. Πριν καν ένας εργολάβος ή ένας εργάτης οικοδομών παραλάβει ένα εργαλείο, οι αρχιτέκτονες αφιερώνουν πολύ χρόνο και ενέργεια στη δημιουργία των σχεδίων για το κτίριο. Πρέπει να σκεφτούν τους χώρους και πώς συνδέονται και σχετίζονται μεταξύ τους. Αυτό το είδος σκέψης ονομάζεται χωρική συλλογιστική.
Πρώτον, οι αρχιτέκτονες πρέπει να γνωρίζουν ποιος είναι ο σκοπός του κτιρίου και πώς θα χρησιμοποιηθεί—τη λειτουργικότητα. Στη συνέχεια, σκέφτονται τους πολλούς, πολλούς διαφορετικούς τρόπους με τους οποίους θα μπορούσαν να επιτύχουν αυτή τη λειτουργικότητα και πώς θα μπορούσε να μοιάζει. Οι αρχιτέκτονες δημιουργούν σκίτσα, λίστες και σχέδια σχεδιασμού που πιστεύουν ότι θα μπορούσαν να λειτουργήσουν. Συνεργάζονται με άλλους που εμπλέκονται στην κατασκευή και αυτά τα σχέδια αναθεωρούνται και τελικά μετατρέπονται σε σχεδιαγράμματα - τις συγκεκριμένες, μετρημένες οδηγίες που θα χρησιμοποιηθούν για την κατασκευή του συγκεκριμένου κτιρίου.
Όταν αρχίσετε να σκέφτεστε ένα σχέδιο σχεδιασμού για ένα ρομπότ, θα ξεκινήσετε με τον ίδιο τρόπο. Καταρχάς, πρέπει να γνωρίζετε τη λειτουργικότητα—τι θέλετε να κάνει το ρομπότ; Σε αυτήν την περίπτωση, θέλουμε το ρομπότ να μας βοηθήσει να συλλέξουμε ανακυκλώσιμα υλικά. Πρέπει να ταξιδεύει μέσα στο σχολείο και να μαζεύει πράγματα, οπότε πρέπει να σκεφτείτε τους χώρους στους οποίους θα ταξιδέψει και πώς αυτοί οι διάδρομοι και τα δωμάτια συνδέονται μεταξύ τους. Στη συνέχεια, μπορούμε να σκεφτούμε τους πολλούς τρόπους με τους οποίους μπορείτε να χαρτογραφήσετε μια διαδρομή γύρω από το σχολείο σας — η χρήση σκίτσων ή λιστών για να δείξετε τις ιδέες σας βοηθά τους άλλους με τους οποίους συνεργάζεστε να δουν και να κατανοήσουν καλύτερα τον τρόπο σκέψης σας. Η ομάδα σας μπορεί να πάρει ιδέες από διάφορα σχέδια και να τις συνδυάσει σε ένα. Στη συνέχεια, όταν η ομάδα σας αποφασίσει για ένα σχέδιο σχεδιασμού, μπορείτε να δημιουργήσετε το προσχέδιο—τις συγκεκριμένες οδηγίες που θέλετε να ακολουθήσει το ρομπότ.
Εργαλειοθήκη Δασκάλου
-
Ρουτίνες Σκέψης με Σκαλωσιές
Εάν οι μαθητές χρειάζονται περισσότερη βοήθεια για να κατανοήσουν συμπεριφορές, υπενθυμίστε τους ότι τα ρομπότ μπορούν να κάνουν μόνο ακριβώς αυτό που τους λέτε να κάνουν και μπορούν να το κάνουν σωστά μόνο εάν τους δοθούν συγκεκριμένες, ποσοτικές (μετρήσιμες) οδηγίες. Ακολουθούν ορισμένα παραδείγματα εργασιών:
-
Σκεφτείτε τις οδηγίες που δώσατε σε έναν φίλο στην ενότητα Εξερεύνηση. Όταν περπατάς στο διάδρομο, πόσο γρήγορα πηγαίνεις;
-
Με τι πλοηγείστε; Ψάχνετε για ορόσημα, όπως την τάξη ενός συγκεκριμένου δασκάλου ή ένα σιντριβάνι;
-
Αν έπρεπε να διανύσετε το ίδιο μονοπάτι με κλειστά μάτια, θα μπορούσατε να το κάνετε;
Στόχος αυτών των ασκήσεων είναι να βοηθήσουν τους μαθητές να κατανοήσουν τη διαφορά μεταξύ των ανθρώπινων και των ρομποτικών διεργασιών. Οι άνθρωποι είναι συχνά πιο ποιοτικοί, ενώ τα ρομπότ είναι εγγενώς ποσοτικά. Θα είναι σημαντικό να καθοδηγηθούν οι μαθητές στη σκέψη σε ποσοτικά βήματα τόσο για τον σχεδιασμό του χάρτη όσο και για τον προγραμματισμό του έργου.
Παρακινήστε τη συζήτηση
Ε: Ο σχεδιασμός ενός σχεδίου απαιτεί να σκεφτείτε τους χώρους και πώς συνδέονται με εσάς και μεταξύ τους. Αυτό ονομάζεται χωρική συλλογιστική ή χωρική σκέψη. Σε ποιους άλλους τομείς και εργασίες αναλαμβάνετε την εκτέλεση, όπου πρέπει να χρησιμοποιήσετε χωρική συλλογιστική για να πετύχετε κάτι;
A: Οι μαθητές μπορούν να δώσουν μια ποικιλία απαντήσεων, με την κυρίαρχη ιδέα να είναι ότι αυτό είναι κάτι που κάνουμε σε τακτική βάση, απλώς το βελτιώνουμε για τους σκοπούς του προγραμματισμού. Αν οι μαθητές έχουν σβήσει ποτέ το φως του υπνοδωματίου τους και έπρεπε να πλοηγηθούν από μνήμης στο δωμάτιό τους μέχρι το κρεβάτι τους, τότε χρησιμοποιούν χωρική συλλογιστική. Μπορείτε να ανατρέξετε σε κάτι όπως οι Χάρτες Google, το οποίο σας λέει πολλές λεπτομέρειες και λεπτομέρειες για να βεβαιωθείτε ότι ακολουθείτε την πορεία που έχει χαράξει.
Ε: Σκεφτείτε μαζί μερικές στρατηγικές για το σχεδιασμό και τη σχεδίαση ενός σχεδίου ή χάρτη. Σκεφτείτε τους τρόπους με τους οποίους θα αξιοποιηθούν οι ατομικοί ρόλοι της ομάδας, προκειμένου να γίνει αυτό αποτελεσματικά και αποδοτικά.
A: Οι μαθητές μπορούν να ανατρέξουν σε στρατηγικές συνεργατικής λήψης αποφάσεων, καθώς και στην ανάθεση εργασιών σε συγκεκριμένους ρόλους εντός της ομάδας.
Επεκτείνετε τη Μάθησή σας
-
Μοντελοποίηση σε Κλίμακα
Για μια δραστηριότητα επέκτασης στα μαθηματικά, ζητήστε από ομάδες μαθητών να μετρήσουν την απόσταση μεταξύ μερικών γειτονικών τάξεων. Στη συνέχεια, προσπαθήστε να δείτε αν υπάρχει κάποιος κοινός παράγοντας κατά τον οποίο μπορείτε να μειώσετε την τιμή για να δημιουργήσετε ένα πραγματικό μοντέλο σε κλίμακα, κ.λπ. Ρωτήστε τους μαθητές: «Με τι θα χρειαστείτε για να πολλαπλασιάσετε τις παραμέτρους ώστε να λειτουργήσει αυτή η διαδρομή ρομπότ στο σχολείο μας;»