Sfondo

In questa unità di codifica, gli studenti esploreranno il processo di progettazione iterativa. Gli studenti esploreranno come risolvere il vero problema dell'inquinamento degli oceani creando un'estensione del kit VEX GO che raccoglierà la spazzatura. Ogni lezione di questa unità termina con l'analisi dei punti di forza e di debolezza dell'estensione e delle idee per migliorarla per la progettazione successiva.

Cos'è la Grande Macchia di Immondizia del Pacifico?

Il Great Pacific Garbage Patch è una massa di rifiuti che cresce ogni giorno. La zona galleggia da qualche parte nell’Oceano Pacifico tra le Hawaii e la California e si stima che si estenda su un’area due volte più grande del Texas. La spazzatura galleggia in una massa solida di plastica, metallo e altri materiali con detriti sciolti che galleggiano oltre il perimetro. In questa unità gli studenti vengono sfidati a creare un'estensione per il loro robot Code Base che aiuterà a eliminare i detriti perimetrali dalla Great Pacific Garbage Patch.

Il processo di progettazione ingegneristica

Gli studenti utilizzeranno il processo di progettazione ingegneristica (EDP) per progettare e costruire un accessorio per il loro robot Code Base. L'EDP è una serie di passaggi che gli ingegneri utilizzano per trovare soluzioni ai problemi. Spesso la soluzione prevede la progettazione di un prodotto che soddisfi determinati criteri o svolga un determinato compito.

L'EDP può essere suddiviso nei seguenti passaggi: DEFINIZIONE → SVILUPPO SOLUZIONI → OTTIMIZZAZIONE.

• Definire i problemi di ingegneria implica definire il problema da risolvere nel modo più chiaro possibile in termini di criteri di successo e vincoli o limiti.
• La progettazione di soluzioni a problemi di ingegneria inizia con la generazione di diverse soluzioni possibili, quindi la valutazione delle soluzioni potenziali per vedere quali soddisfano meglio i criteri e i vincoli del problema.
• L'ottimizzazione della soluzione progettuale implica un processo in cui le soluzioni vengono sistematicamente testate e perfezionate e il progetto finale viene migliorato scambiando caratteristiche meno importanti con quelle che sono più importanti.

L’EDP è di natura ciclica o iterativa. L' È un processo di creazione, test, analisi e perfezionamento di un prodotto o processo. Sulla base dei risultati dei test, vengono create nuove iterazioni e continuano a essere modificate finché il team di progettazione non è soddisfatto dei risultati.

In questa unità, gli studenti utilizzeranno l'EDP per immaginare, pianificare e costruire un carro da parata. Dopo una costruzione iniziale, i gruppi testeranno e miglioreranno il progetto di base per soddisfare i criteri e i vincoli di progettazione. Questo è lo stesso processo di progettazione ingegneristica coperto dai Next Generation Science Standards (NGSS).

Sequenziamento

La sequenza è l'ordine specifico in cui i comportamenti vengono eseguiti. Un'azione o un evento porta all'azione ordinata successiva in una sequenza. La sequenza è importante affinché gli studenti possano codificare correttamente i loro robot.

Per dire a un robot in modo esatto e preciso come muoversi, sono necessari sia la scomposizione che il sequenziamento. Innanzitutto, il problema, ad esempio come navigare in un labirinto, verrà scomposto in incrementi e comportamenti più piccoli. Quindi, una volta identificati, questi comportamenti devono essere organizzati nella sequenza corretta. Questo è importante perché il robot si muoverà solo esattamente nel modo in cui è stato codificato.

Gli studenti codificheranno la loro Code Base per spostarsi nell'area della sfida e raccogliere oggetti. Dovranno sequenziare i comandi nel loro progetto in modo che la loro Code Base si muova avanti, indietro, a sinistra e a destra nell'ordine corretto per navigare nell'area della sfida.

1. Andare avanti
2. Girare a destra
3. Andare avanti

Decomposizione

La scomposizione prevede la scomposizione di un problema complesso in comportamenti più gestibili e più facili da comprendere. Scomporre il problema in parti più piccole significa che ogni parte può essere esaminata più nel dettaglio e risolta con maggiore facilità. Ad esempio, se uno studente vuole che il suo robot si muova in un quadrato, dovrà suddividerlo in comandi più piccoli. È importante che gli studenti facciano pratica per perfezionare il processo di suddivisione, poiché all'inizio potrebbero non suddividere i comandi in componenti più piccoli:

Cos'è lo pseudocodice?

Lo pseudocodice è una notazione abbreviata per la codifica che combina descrizioni verbali e scritte del codice.

Spesso, gli studenti possono "indovinare e verificare" il modo in cui trovano una soluzione. Ciò, tuttavia, non porta loro a costruire una comprensione concettuale dei concetti di programmazione. La scrittura dello pseudocodice aiuta gli studenti ad andare oltre la comprensione superficiale della programmazione, verso una comprensione più concettuale. Lo pseudocodice richiede che gli studenti pensino concettualmente alla loro soluzione di programmazione prima di iniziare a programmare. Gli insegnanti dovrebbero discutere lo pseudocodice con gli studenti chiedendo agli studenti:

1. Cosa vogliono che il loro progetto realizzi?
2. Come suddividerai l'intenzione o l'obiettivo del progetto in brevi dichiarazioni specifiche?

In questo esempio, se agli studenti venisse chiesto di creare uno pseudocodice per far sì che il robot si muova in avanti, rilevi un muro, giri a destra e poi vada di nuovo in avanti, sarebbe il seguente:

1. Guidare il robot in avanti finché non si trova a 50 mm di distanza da una parete
2. Ferma il robot
3. Ruota il robot di 90 gradi
4. Ferma il robot
5. Avanzare di 600 mm

Una volta creato uno pseudocodice, gli studenti creeranno quindi il codice di programmazione per istruire il robot su come completare con successo ogni passaggio del loro pseudocodice.

Cosa sono i comportamenti dei robot?

I “comportamenti” sono un modo molto conveniente per parlare di cosa sta facendo il robot e cosa deve fare. Andare avanti, fermarsi, voltarsi, cercare un ostacolo: questi sono tutti comportamenti.

Quando gli studenti iniziano il compito di codificare, dovrebbero anche iniziare a pensare alle azioni del robot in termini di comportamenti. Quando gli studenti programmano, dovrebbero seguire questi passaggi:

• Formulare un piano affinché il robot esegua l'azione desiderata.
• Identificare i comportamenti all'interno del piano e cercare di ridurli il più possibile.
• Traduci quel piano in un progetto che il robot può seguire.

Il piano sarà semplicemente la sequenza di comportamenti che il robot dovrà seguire, e il progetto saranno proprio quei comportamenti tradotti in VEXcode GO.

Suddividere i compiti in comportamenti più piccoli e poi costruire soluzioni con tali comportamenti è un'abilità che può essere applicata a molti argomenti diversi.

Cos'è VEXcode GO?

VEXcode GO è un ambiente di codifica utilizzato per comunicare con i robot VEX GO. Gli studenti utilizzano l'interfaccia drag and drop per creare progetti VEXcode GO che controllano le azioni dei loro robot. Lo scopo di ciascun blocco può essere identificato utilizzando segnali visivi come il colore e l'etichetta.

In questa unità verranno utilizzati i seguenti blocchi VEXcode GO:

[Drive for] -  sposta la trasmissione in avanti o all'indietro per una determinata distanza. Scegli in quale direzione si sposterà la trasmissione e imposta la distanza in cui si sposterà inserendo un valore nell'ovale.

[Turn for] -  ruota la trasmissione a sinistra o a destra per un determinato numero di gradi. Scegli la direzione in cui girerà la trasmissione e imposta la distanza in cui si sposterà inserendo un numero di gradi nell'ovale.

[Commento] - consente ai programmatori di scrivere informazioni per aiutare a descrivere il loro progetto. I commenti non modificano il progetto o i blocchi che lo circondano.

Per iniziare a utilizzare VEXcode GO nella tua classe, scarica l'app VEX Classroom sul dispositivo di un insegnante, quindi segui i passaggi nell'articolo Utilizzo dell'app VEX Classroom per scoprire come aggiornare il firmware GO Brain, rinominare e individuare GO Brains e monitora le batterie di GO Brains nella tua classe. Per ulteriori informazioni su VEXcode GO, visitare la sezione VEXcode GO della Libreria VEX.