Exploration de laboratoire STEM à bout ouvert : conception
Boîte à outils de l'enseignant
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Aperçu de l'activité
Cette exploration permettra aux élèves d'appliquer les comportements de programmation de base qu'ils ont appris pour créer un comportement complexe de conduite d'un chemin spécifié. Cliquez sur l'un des liens suivants pour obtenir les grandes lignes de cette activité (Google Doc/.docx/.pdf). -
Rôles d'exploration des élèves
Organisez les élèves en groupes avant de commencer l'exploration. Les élèves peuvent être organisés en groupes de deux à quatre élèves lorsqu'ils participent à l'exploration. Chaque élève doit assumer 1 (ou plus) rôle. Les rôles pour les expériences sont : Constructeur, Programmeur, Chauffeur et Enregistreur. Pour plus d'informations sur les rôles et les conseils et rubriques de collaboration, cliquez sur l' un des liens suivants (Google Doc/.docx/.pdf).
Le constructeur de chaque groupe doit obtenir le matériel requis. L'enregistreur doit obtenir le cahier d'ingénierie du groupe. Le programmeur doit ouvrir VEXcode IQ.
| Quantité | Matériel nécessaire |
|---|---|
| 1 |
Robot pilote automatique |
| 1 |
Batterie de robot chargée |
| 1 |
VEXcode IQ |
| 1 |
Câble USB (si vous utilisez un ordinateur) |
| 1 |
Carnet d'ingénierie |
| 1 |
Papier volumineux pour la cartographie |
| 1 |
Marqueurs |
| 1 par groupe |
Bloc à utiliser comme obstacle (facultatif) |
Boîte à outils de l'enseignant
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Conception
Le but de ce laboratoire STEM est d'appliquer l' entraînement et de tourner les blocs pour résoudre un problème du monde réel. Pour atteindre cet objectif, les élèves doivent concevoir un chemin de déplacement pour le robot.
- Divisez la classe en groupes - chaque membre du groupe doit choisir au moins un rôle à remplir pour l'expérience.
- En tant que classe, passez rapidement en revue le problème et les exigences, les directives et les unités que vous avez définies ensemble.
- Donnez aux élèves 5 à 10 minutes pour esquisser un chemin conçu pour que le robot puisse voyager dans leurs cahiers d'ingénierie.
- Au fur et à mesure que chaque groupe termine une conception, vous devez la vérifier pour vous assurer qu'elle répond aux exigences nécessaires et qu'elle est prête à être transférée sur du papier volumineux.
- Transférez la carte sur un grand papier pour que le robot puisse voyager. (Utilisez des règles et assurez-vous de faire des mesures sur la carte qui correspondent aux unités/paramètres convenus.)
- Au fur et à mesure que chaque groupe complète la carte à grande échelle, vous devez la vérifier pour vous assurer qu'elle répond aux exigences et qu'elle est prête pour le codage.
Avant de commencer la programmation, les élèves devront décider et esquisser une conception qui répond aux exigences énumérées ci-dessus (et à toute exigence supplémentaire de l'enseignant). Pendant la phase de conception, faites le tour pour vous assurer que chaque membre du groupe est engagé dans ce processus et travaille dans les rôles du groupe. Notez tous les problèmes de dépannage pendant le processus de conception qui peuvent être résolus tôt, afin que les étudiants puissent écrire un programme réussi.
Par exemple :
Qu'y aura-t-il dans votre projet ?
Vous allez créer un plan, ou un plan, pour votre robot de recyclage, puis créer un projet pour l'exécuter. Bien que votre robot ne fera pas vraiment le tour de votre école, la création d'un plan à plus petite échelle nécessite toujours de la précision. Pour ce faire, chaque plan et projet doit inclure les éléments suivants :
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Votre salle de classe est votre « base d'attache », où elle partira et retournera
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Le robot doit entrer et sortir de 3 salles de classe
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Le projet doit inclure les quatre commandes : avancer, reculer, tourner à gauche et tourner à droite. (Un projet réussi comprendra plusieurs de chacune de ces commandes.)
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Un indicateur que le recyclage a été ramassé (c.-à-d. La LED tactile s'allume ; attendez 3 secondes ; etc.)
Lorsque votre groupe travaille ensemble sur votre plan de conception, le constructeur et l'enregistreur doivent s'assurer que toutes ces exigences sont satisfaites par le chemin que vous concevez.
Conseils à l'enseignant
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Quelle est la distance ?-Définir les distances ensemble
Si vous cherchez un moyen de rationaliser le processus de conception, définir certains paramètres avec les étudiants peut vous aider.Par exemple :
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Entrer/sortir d'une salle de classe = 8 pouces/203 mm
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Couloir court = 12 pouces/305 mm
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Couloir long = 24 pouces/610 mm
Cela donnera non seulement un exemple du type de spécificité nécessaire, mais aidera également à faire avancer plus facilement la phase de conception et à éviter la confusion des élèves sur les mesures. Vous pouvez faire un remue-méninges à l'avance, ou avec la classe si le temps le permet. (Cliquez sur l'un des liens suivants pour obtenir un tableau des « unités de paramètres suggérées » (Google Doc/.docx/.pdf).) Gardez-les visibles pour une référence facile pour les étudiants pendant qu'ils travaillent.
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Mettre en évidence les rôles en action
Alors que chaque élève du groupe devrait participer à la planification, l'enregistreur devrait avoir la version finale de la conception pour le groupe. Au fur et à mesure que les élèves travaillent, vous voudrez peut-être souligner les forces de l'enregistreur dans l'élaboration de plans de conception précis et demander aux autres membres de l'équipe comment ils peuvent aider, dans le cadre de leurs rôles. Par exemple, le constructeur et le programmeur peuvent vouloir étiqueter et suivre les mesures et les étapes que l'enregistreur a dessinées, tandis que le conducteur réfléchira à la directionnalité et aux angles de braquage.
Conseils à l'enseignant
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Posez des questions pour donner votre avis
Lorsque les élèves vous contactent au sujet de leurs cartes, essayez de formuler vos commentaires sous la forme d'une question, au lieu de donner une solution. Demander des choses comme : « Vous n'avez que deux arrêts, où pouvez-vous en ajouter un troisième ? » ou « Comment votre robot contourne-t-il l'obstacle ? » ou « Dans quelle direction le robot se déplace-t-il ici ? » permet aux élèves de pratiquer des compétences de pensée critique et de maintenir l'agence plutôt que la résolution de problèmes.
Étape 1 : Définir une solution - La pensée spatiale en action
Maintenant que vous connaissez les exigences et les paramètres, dessinez une carte dans votre cahier d'ingénierie pour montrer les trois arrêts que votre robot fera pour ramasser le recyclage à l'école.
- Assurez-vous de marquer les points de départ et d'arrivée, et d'étiqueter les salles de classe ou les lieux qui sont importants.
- Utilisez les flèches pour indiquer la direction et l'ordre de déplacement du robot.
- Utilisez l'exemple de croquis comme guide. N'oubliez pas qu'il s'agit d'un plan, il n'a donc pas besoin d'être exact, mais vous pouvez ajouter des notes ou des rappels pour vous aider lorsque vous commencez à coder.
- Renseignez-vous auprès de votre enseignant lorsque vous avez une carte complète dans votre cahier. L'enregistreur doit avoir la version finale à partager avec l'enseignant et à partir de laquelle vous pouvez baser votre grande carte.
- Lorsque votre professeur approuve votre carte esquissée, utilisez le grand papier, les marqueurs et les règles pour transférer cette carte à une plus grande échelle sur laquelle le robot peut conduire. N'oubliez pas de mesurer les distances que vous tracez pour correspondre aux paramètres et aux unités discutés. De cette façon, votre code correspondra à votre carte, pour aider votre robot à conduire avec succès.
Motiver la discussion
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Articuler votre pensée
Q : Pensez au plan que vous avez fait, pourquoi avez-vous choisi de déménager dans des endroits dans cet ordre ? Quels facteurs avez-vous pris en compte lorsque vous avez fait vos choix quant à l'endroit où aller ? (Les élèves peuvent répondre à cette question par écrit dans leur cahier d'ingénierie, ou simplement lors d'une discussion verbale, si le temps le permet.)
R : Les réponses varient, mais peuvent inclure des éléments tels que qui aurait le plus ou le moins à récupérer, comment éviter complètement l'obstacle, quel serait le code le plus court, etc.
Q : Pourquoi pensez-vous qu'il est important d'avoir une échelle cohérente pour faire passer votre plan de votre ordinateur portable à un papier plus grand ?
R : L' échelle est importante pour prendre un petit plan et le transférer dans un espace plus grand. Une échelle cohérente maintiendra tous les espaces également placés les uns par rapport aux autres.