Recycler l'exécution du robot
Boîte à outils de l'enseignant
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Le but de cette section
L'objectif de la section Play est que les élèves s'entraînent à la programmation avec des blocs de code introduits dans les laboratoires Drive Forward et Reverse and Turning STEM, afin de conduire le robot le long d'un chemin particulier. Cette section se concentre sur la spécificité nécessaire pour traduire une idée en action pour un robot, et sur la façon dont les actions du robot diffèrent des actions humaines. À l'aide d'un scénario donné, les élèves créeront du code et mettront leur apprentissage en action lorsqu'ils s'engageront dans la résolution de problèmes, le raisonnement spatial et la pensée computationnelle.
Vue d'ensemble
Les élèves seront invités à créer un projet pour un scénario où un robot est utilisé pour aider à un travail dans une école : collecter le recyclage dans les salles de classe à la fin de la journée. Pour ce faire, les élèves devront :
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Travaillez en collaboration en groupes pour réfléchir et concevoir un chemin pour un « robot de recyclage » imaginé pour voyager.
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Traduisez leur chemin en étapes de codage spécifiques en utilisant les blocs qu'ils ont précédemment appris.
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Mettez leur projet en action et évaluez si leur codage correspond au résultat souhaité.
Spécificité de la programmation - Mettre une conception au travail
Les humains sont capables de lire leur environnement en utilisant une combinaison d'informations sensorielles, de décisions, d'inférences et de souvenirs, qui nous permettent de créer des cartes mentales largement qualitatives (basées sur la description plutôt que sur la mesure). Cependant, les robots ne peuvent faire exactement ce que vous leur dites de faire - et ne peuvent le faire correctement - que s'ils reçoivent des instructions spécifiques et quantitatives (mesurables). Ces instructions créent des comportements de robot : les façons dont les robots agissent, qui vont de basique à complexe, en fonction de la façon dont le robot est construit ou programmé.
En tant que suiveurs de direction experts, plus vos directions sont détaillées, mieux le robot sera en mesure d'atteindre votre objectif. Pour ce faire, vous, en tant que programmeur, devez concevoir un plan qui comprend des directions avec des mesures. Ces instructions basées sur la mesure créent un plan que votre robot doit suivre.
Imaginez un scénario d'aide robotique...
Les robots peuvent aider les humains à faire leur travail plus efficacement et plus facilement. Par exemple, imaginez une école où chaque après-midi, quelqu'un doit venir dans toutes les salles de classe pour collecter le recyclage. Bien qu'un élève ou un enseignant puisse le faire, cela lui enlèverait du temps pour faire autre chose. Nous allons concevoir un plan et créer un projet afin qu'un « robot de recyclage » puisse assumer cette tâche pour nous. Le robot se rendra dans plusieurs salles de classe, puis amènera le recyclage à un endroit spécifique et reviendra au début.
Par où commencer ? Comment le processus de conception commence…
Lorsque les architectes sont invités à construire un nouveau bâtiment, ils ne prennent pas un marteau et commencent à frapper. Avant qu'un outil ne soit pris en charge par un entrepreneur ou un ouvrier du bâtiment, les architectes consacrent beaucoup de temps et d'énergie à la création des plans du bâtiment. Ils doivent penser aux espaces et à la façon dont ils se connectent et se rapportent les uns aux autres. Ce type de pensée s'appelle le raisonnement spatial. Tout d'
abord, les architectes doivent savoir quel est le but du bâtiment et comment il va être utilisé - la fonctionnalité. Ensuite, ils réfléchissent aux nombreuses façons dont ils pourraient réaliser cette fonctionnalité et à ce à quoi elle pourrait ressembler. Les architectes créent des croquis, des listes et des plans de conception qui, selon eux, pourraient fonctionner. Ils travaillent avec d'autres personnes impliquées dans le bâtiment, et ces plans sont révisés, et finissent par se transformer en plans - les directions spécifiques et mesurées qui seront utilisées pour construire ce bâtiment particulier.
Lorsque vous commencerez à penser à un plan de conception pour un robot, vous commencerez de la même manière. Tout d'abord, vous devez connaître la fonctionnalité - que voulez-vous que le robot fasse ? Dans ce cas, nous voulons que le robot nous aide à collecter le recyclage. Il doit se déplacer dans l'école et ramasser des choses, vous devez donc penser aux espaces dans lesquels il va se déplacer et à la façon dont ces couloirs et ces pièces se connectent les uns aux autres. Ensuite, nous pouvons réfléchir aux nombreuses façons de tracer un chemin autour de votre école - en utilisant des croquis ou des listes pour montrer vos idées, cela aide les autres avec qui vous travaillez à voir et à mieux comprendre votre pensée. Votre groupe peut prendre des idées de plusieurs plans et les regrouper en un seul. Ensuite, lorsque votre groupe décide d'un plan de conception, vous pouvez créer le plan - les instructions spécifiques que vous souhaitez que le robot suive.
Boîte à outils de l'enseignant
- Routines de réflexion sur l'
échafaudage
Si les élèves ont besoin de plus d'aide pour comprendre les comportements, rappelez-leur que les robots ne peuvent faire exactement ce que vous leur dites de faire, et ne peuvent le faire correctement, que s'ils reçoivent des instructions spécifiques et quantitatives (mesurables). Voici quelques exemples de tâches :
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Pensez aux instructions que vous avez données à un ami dans la section Explorer. Quand vous marchez dans le couloir, à quelle vitesse allez-vous ?
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Par quoi naviguez-vous ? Cherchez-vous des points de repère, comme la salle de classe d'un certain enseignant ou une fontaine à eau ?
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Si vous deviez parcourir ce même chemin les yeux fermés, pourriez-vous le faire ?
L'objectif de ces exercices est d'aider les élèves à comprendre la différence entre les processus humains et robotiques. Les humains sont souvent plus qualitatifs, tandis que les robots sont intrinsèquement quantitatifs. Il sera important de guider les étudiants dans la réflexion en étapes quantitatives à la fois pour la conception de la carte et la programmation du projet.
Motiver la discussion
Q : La conception d'un plan vous oblige à penser aux espaces et à la façon dont ils se connectent à vous et les uns aux autres. C'est ce qu'on appelle le raisonnement spatial ou la pensée spatiale. Quels sont les autres domaines et tâches dans lesquels vous devez utiliser le raisonnement spatial pour que quelque chose se produise ?
R : Les étudiants peuvent donner une variété de réponses, l'idée générale étant que c'est quelque chose que nous faisons régulièrement, nous l'affinons simplement à des fins de programmation. Si les étudiants ont déjà éteint la lumière de leur chambre et ont dû naviguer de mémoire dans leur chambre jusqu'à leur lit, ils utilisent le raisonnement spatial. Vous pouvez faire référence à quelque chose comme Google Maps qui vous donne beaucoup de détails et de spécificité pour vous assurer que vous suivez le chemin qu'il a tracé.
Q : Réfléchissez à quelques stratégies pour concevoir et dessiner un plan ou une carte ensemble. Réfléchissez à la manière dont les rôles individuels de l'équipe seront utilisés afin de le faire de manière efficace et efficiente.
R : Les élèves peuvent se référer à des stratégies de prise de décision collaborative, ainsi qu'attribuer des tâches à des rôles spécifiques au sein du groupe.
Étendez votre apprentissage
- Modélisation
d'échelle
Pour une activité de vulgarisation mathématique, demandez à des groupes d'étudiants de mesurer la distance entre quelques salles de classe voisines. Ensuite, essayez de voir s'il existe un facteur commun que vous pouvez réduire pour créer un modèle à l'échelle réelle, etc. Demandez aux élèves : « De quoi auriez-vous besoin pour multiplier les paramètres pour que ce robot fonctionne dans notre école ? »