Tanári eszköztár
-
A szakasz célja
A Play szekció célja, hogy a hallgatók gyakorolhassák a programozást a Drive Forward and Reverse és a Turning STEM Labs-ban bevezetett kódblokkokkal, hogy a robotot egy adott úton hajtsák. Ez a rész arra a specifikusságra összpontosít, amelyre szükség van egy ötletnek egy robot számára tettekre való átültetéséhez, és arra, hogy miben különböznek a robot cselekvései az emberi cselekvésektől. Egy adott forgatókönyv felhasználásával a tanulók kódot készítenek, és gyakorlatba ültetik tanulásukat, miközben problémamegoldásban, térbeli érvelésben és számítástechnikai gondolkodásban vesznek részt.
Áttekintés
A tanulókat megkérjük, hogy hozzanak létre egy projektet egy olyan forgatókönyvhöz, amelyben egy robotot használnak egy iskolai munkához: a nap végén összegyűjtik az újrahasznosítást az osztálytermekből. Ennek elérése érdekében a hallgatók:
-
Dolgozzon együtt csoportokban, hogy gondolkodjon és tervezzen utat egy elképzelt „újrahasznosító robot” utazásához.
-
A korábban megtanult blokkok segítségével alakítsa át az útvonalukat meghatározott kódolási lépésekké.
-
Indítsa el projektjét, és értékelje, hogy a kódolásuk megfelel-e a kívánt eredménynek.
Programozási specifikusság – A tervezés munkába állítása
Az emberek képesek olvasni környezetüket szenzoros információk, döntések, következtetések és emlékek kombinációjával, amelyek mindegyike lehetővé teszi számunkra, hogy mentális térképeket készítsünk, amelyek nagyrészt minőségiek (leíráson, nem pedig mérésen alapulnak). A robotok azonban csak akkor tudják pontosan megtenni, amit Ön mond nekik – és csak akkor tudják helyesen –, ha konkrét, mennyiségi (mérhető) utasításokat kapnak. Ezek az utasítások robotviselkedéseket hoznak létre: a robotok működési módjait, amelyek az alapvetőtől az összetettig terjednek, attól függően, hogy a robot hogyan épül fel vagy programozott.
Szakértő követőként az útmutatásokat minél részletesebbek, a robot annál jobban tudja elérni a célját. Ennek megvalósításához Önnek, mint programozónak, egy tervet kell készítenie, amely tartalmazza az irányokat méréssel. Ezek a mérésen alapuló utasítások olyan tervezetet készítenek, amelyet a robot követnie kell.
Képzeljen el egy robotsegítő forgatókönyvet...
A robotok segíthetnek az embereknek hatékonyabb és egyszerűbb munkát végezni. Például képzeljünk el egy iskolát, ahol minden délután valakinek be kell jönnie az összes osztályterembe, hogy összegyűjtse az újrahasznosítást. Míg egy diák vagy egy tanár megteheti ezt, ez elveszi az időt, hogy mással foglalkozhasson. Tervet és projektet fogunk készíteni, hogy egy „Újrahasznosító Robot” el tudja látni ezt a feladatot helyettünk. A robot több osztályterembe utazik, majd egy meghatározott helyre viszi az újrahasznosítást, és visszatér a kezdetekhez.
Hol kezdjem? Hogyan indul a tervezési folyamat…
Amikor az építészeket felkérik, hogy építsenek egy új épületet, nem veszik fel a kalapácsot, és nem kezdenek el dörömbölni. Mielőtt egy vállalkozó vagy építőmunkás átvenne egy szerszámot, az építészek sok időt és energiát fordítanak az épület terveinek elkészítésére. Gondolniuk kell a terekre, valamint arra, hogyan kapcsolódnak egymáshoz és hogyan kapcsolódnak egymáshoz. Ezt a fajta gondolkodást térbeli érvelésnek nevezik.
Először is, az építészeknek tudniuk kell, hogy mi az épület célja, és hogyan fogják használni – a funkcionalitást. Aztán elgondolkodnak azon, hogy milyen sok-sok különböző módon érhetik el ezt a funkciót, és hogyan nézhet ki. Az építészek vázlatokat, listákat és tervezési terveket készítenek, amelyekről úgy gondolják, hogy működhetnek. Együttműködnek másokkal, akik részt vesznek az épületben, és ezeket a terveket felülvizsgálják, és végül tervrajzokká alakulnak – azok a konkrét, mért irányok, amelyeket az adott épület megépítéséhez fognak használni.
Amikor elkezdesz gondolkodni egy robot tervezési tervén, nagyjából ugyanígy fogsz kezdeni. Először is ismernie kell a funkciókat – mit szeretne a robottól? Ebben az esetben azt szeretnénk, ha a robot segítene az újrahasznosítás összegyűjtésében. Körbe kell utaznia az iskolában, és fel kell szednie a dolgokat, ezért gondolnia kell, hogy milyen terekben fog utazni, és hogyan kapcsolódnak egymáshoz a folyosók és a szobák. Ezután elgondolkodhatunk azon, hogy milyen sokféle módon lehet feltérképezni egy utat az iskolája körül – ha vázlatokat vagy listákat használunk ötleteinek bemutatására, az segít másoknak, akikkel együtt dolgozik, hogy lássák és jobban megértsék a gondolkodását. A csoportja több tervből is átveszi az ötleteket, és összeállíthatja azokat. Ezután, amikor a csoport a tervezési terv mellett dönt, elkészítheti a tervrajzot – azokat a konkrét utasításokat, amelyeket a robotnak követnie kell.
Tanári eszköztár
-
Állványozási gondolkodási rutinok
Ha a tanulóknak több segítségre van szükségük a viselkedés megértéséhez, emlékeztesse őket, a robotok csak pontosan azt tudják megtenni, amit Ön mond nekik, és csak akkor tudják helyesen, ha konkrét, mennyiségi (mérhető) utasításokat kapnak. Íme néhány példa a feladatokra:
-
Gondoljon arra, milyen útbaigazítást adott egy barátjának a Felfedezés szakaszban. Amikor sétálsz a folyosón, milyen gyorsan mész?
-
Mi alapján navigálsz? Keresi a tereptárgyakat, például egy bizonyos tanári osztálytermet vagy egy szökőkutat?
-
Ha csukott szemmel járná ugyanazt az utat, megtenné?
E gyakorlatok célja, hogy a tanulók megértsék az emberi és a robotfolyamatok közötti különbséget. Az emberek gyakran minőségibbek, míg a robotok eredendően mennyiségiek. Mind a térkép tervezése, mind a projekt programozása során fontos lesz a hallgatókat kvantitatív lépésekben való gondolkodásban irányítani.
Motiválja a beszélgetést
K: A terv megtervezéséhez át kell gondolnia a tereket, és azt, hogy ezek hogyan kapcsolódnak Önhöz és egymáshoz. Ezt hívják térbeli gondolkodásnak vagy térbeli gondolkodásnak. Milyen más területeket és feladatokat végez, ahol térbeli érvelést kell használnia, hogy valami megtörténjen?
A: A hallgatók sokféle választ adhatnak, az az átfogó gondolat, hogy ezt rendszeresen csináljuk, csak programozási célból finomítjuk. Ha a tanulók valaha is lekapcsolták a hálószobájuk világítását, és emlékezetből kellett átmenniük a szobájukon az ágyukba, akkor térbeli érvelést alkalmaznak. Hivatkozhat valamire, például a Google Térképre, amely sok részletet és pontosságot közöl, hogy biztosan kövesse az általa kijelölt utat.
K: Agyaljon ki néhány stratégiát egy terv vagy térkép közös megtervezéséhez és megrajzolásához. Gondolja át, hogy a csapat egyéni szerepköreit milyen módon kívánja hasznosítani annak érdekében, hogy ezt hatékonyan és eredményesen tegyék.
A: A tanulók visszautalhatnak az együttműködésen alapuló döntéshozatali stratégiákra, valamint a csoporton belül meghatározott szerepekhez rendelhetnek feladatokat.
Bővítse tanulását
A matematikai bővítési tevékenységhez a tanulócsoportok ténylegesen mérjék meg a távolságot néhány szomszédos osztályterem között. Ezután próbálja meg megnézni, hogy van-e olyan közös tényező, amellyel csökkentheti a tényleges méretarányos modellt stb. Kérdezd meg a tanulókat: „Mivel kell megszorozni a paramétereket ahhoz, hogy ez a robotút működjön iskolánkban?”