Sfondo
Progettisti, ingegneri e informatici creano soluzioni che risolvono problemi ogni giorno. In questa unità dedicata al carro allegorico, gli studenti utilizzeranno il processo di progettazione ingegneristica per risolvere un problema autentico. Gli studenti impareranno come progettare, costruire e codificare un carro da parata robotico autonomo in grado di muoversi attraverso un labirinto che riproduce gli ostacoli reali presenti sul percorso di una parata.
Cos'è un carro allegorico?
Una parata è un gruppo grande o piccolo di persone che marciano insieme, spesso vestite in costume, seguite da bande musicali e carri allegorici. Un carro da parata è una piattaforma decorata, costruita su un veicolo o trainata da uno. Le sfilate si svolgono spesso in occasione di festività o per onorare qualcuno e solitamente sono una sorta di celebrazione.
Iterazione
L'iterazione è definita come l'atto o il processo di ripetizione. Ai nostri fini, l'iterazione è il ciclo di progettazione sistematico e ciclico in cui i prodotti vengono pianificati, costruiti, testati e migliorati finché non risolvono efficacemente un problema di ingegneria. L'iterazione è la parte dell'EDP in cui i prodotti vengono prototipati, testati, perfezionati e nuovamente prototipati finché non soddisfano i criteri stabiliti dal team di progettazione. Iterare significa migliorare la progettazione del prodotto.
In questa unità, gli studenti daranno vita al primo progetto del loro carro allegorico, discuteranno sul progetto e su come migliorarlo. Apporteranno modifiche, testeranno e perfezioneranno nuovamente, ripetendo questo ciclo o iterando, finché non saranno soddisfatti del progetto e questo non soddisferà i requisiti.
Il processo di progettazione ingegneristica
Gli studenti utilizzeranno il processo di progettazione ingegneristica (EDP) per progettare e costruire un carro allegorico. L'EDP è una serie di passaggi che gli ingegneri seguono per trovare soluzioni ai problemi. Spesso la soluzione consiste nel progettare un prodotto che soddisfi determinati criteri o svolga un determinato compito.
L'EDP può essere suddiviso nei seguenti passaggi: DEFINIZIONE → SVILUPPO SOLUZIONI → OTTIMIZZAZIONE.
- La definizione dei problemi di ingegneria implica la definizione del problema da risolvere nel modo più chiaro possibile in termini di criteri di successo, vincoli o limiti.
- La progettazione di soluzioni ai problemi di ingegneria inizia con la generazione di un certo numero di diverse possibili soluzioni, quindi valuta le potenziali soluzioni 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 sostituendo le caratteristiche meno importanti con quelle più importanti.
L'EDP è di natura ciclica o iterativa . Si tratta di un processo di creazione, test, analisi e perfezionamento di un prodotto o processo. Sulla base dei risultati dei test, vengono create nuove iterazioni, che continuano a essere modificate finché il team di progettazione non è soddisfatto dei risultati.
In questa unità, gli studenti utilizzeranno l'EDP per ideare, progettare e costruire un carro da parata robotico. Dopo una fase iniziale di progettazione, i gruppi testeranno e miglioreranno il progetto del loro galleggiante per soddisfare i criteri e i vincoli progettuali.
Che cosa è lo pseudocodice?
Lo pseudocodice è una notazione abbreviata per la codifica che combina descrizioni verbali e scritte del codice.
Spesso gli studenti riescono a "indovinare e verificare" il modo in cui trovano la soluzione. Ciò, tuttavia, non si traduce in una comprensione concettuale dei concetti di codifica. La scrittura di pseudocodice aiuta gli studenti ad andare oltre la comprensione superficiale della codifica, per arrivare a una comprensione più concettuale. Lo pseudocodice richiede che gli studenti riflettano concettualmente sulla loro soluzione di codifica prima di iniziare a programmare. Gli insegnanti dovrebbero discutere lo pseudocodice con gli studenti chiedendo loro:
- Cosa vogliono realizzare con il loro progetto?
- Come intendi scomporre l'intenzione o l'obiettivo del progetto in dichiarazioni brevi e 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 si muova di nuovo in avanti, il codice sarebbe il seguente:
- Guidare il robot in avanti fino a quando non si trova a 50 mm di distanza da un muro
- Fermare il robot
- Girare il robot di 90 gradi
- Fermare il robot
- Avanzamento di 600 mm
Una volta creato uno pseudocodice, gli studenti dovranno creare il codice per istruire il robot su come completare con successo ogni passaggio del loro pseudocodice.
Decomposizione
La decomposizione consiste nello scomporre un problema complesso in comportamenti più gestibili e facili da comprendere. Suddividendo il problema in parti più piccole, ogni parte può essere esaminata più in dettaglio e risolta con maggiore facilità. Ad esempio, se uno studente vuole che il suo robot si muova in un quadrato, dovrà scomporre il comando in comandi più piccoli. Per gli studenti è importante perfezionare il processo di scomposizione, perché all'inizio potrebbero non riuscire a scomporre i comandi in componenti più piccole:
| Muoviti in una ripartizione quadrata 1 | Muoviti in una ripartizione quadrata 2 | Muoviti in una ripartizione quadrata 3 |
|---|---|---|
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Sequenziamento
Il sequenziamento è l'ordine specifico in cui i comportamenti vengono eseguiti in un algoritmo o in un insieme di istruzioni. Un'azione o un evento conduce alla successiva azione ordinata in una sequenza. Il sequenziamento è importante affinché gli studenti possano programmare correttamente i loro robot.
Per dire a un robot esattamente e precisamente come muoversi, sono necessarie sia la scomposizione che il sequenziamento. Innanzitutto, il problema, ad esempio come muoversi in un labirinto, verrà scomposto in incrementi e comportamenti più piccoli. Una volta identificati, questi comportamenti devono essere organizzati nella sequenza corretta. Questo è importante perché il robot si muoverà esattamente come previsto dal codice.
Gli studenti programmeranno il loro carro allegorico in modo che si muova attraverso un labirinto. Dovranno mettere in sequenza i comandi nel loro progetto in modo che il loro carro si muova avanti, indietro, a sinistra e a destra nel giusto ordine per orientarsi nel labirinto della parata.
Che 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. Ogni lo scopo del blocco può essere identificato utilizzando segnali visivi come its forma, colore ed etichetta.
In questa unità verranno utilizzati i seguenti blocchi GO VEXcode:
[Guida per] - sposta la trasmissione in avanti o indietro per una distanza data. Scegli la direzione in cui si muoverà la trasmissione e imposta la distanza immettendo un valore nell'ovale.
[Gira per] - ruota la trasmissione a sinistra o a destra per un dato 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.
[Attendi] - Attende un periodo di tempo specifico prima di passare al blocco successivo.
[Commento] - consente ai programmatori di scrivere informazioni utili a descrivere il loro progetto. I commenti non modificano il progetto o i blocchi che lo circondano.
[Gira per] - farà girare un motore in una data direzione per una data distanza dalla posizione attuale.
- Per impostazione predefinita, gli altri blocchi attenderanno che il motore abbia terminato il movimento. Puoi selezionare la freccia per espandere "e non aspettare": questo farà sì che gli altri blocchi continuino a funzionare mentre il Motore o il Gruppo Motore si muove.
Per iniziare a utilizzare VEXcode GO nella tua classe, scarica l'app VEX Classroom sul dispositivo di un insegnante, quindi seguire i passaggi in Utilizzando l'app VEX Classroom articolo per sapere come aggiornare GO Firmware Brain, rinomina e individua GO Brains e monitora le batterie di GO Brains nella tua classe. Per ulteriori informazioni su VEXcode GO, visitare il Sezione VEXcode GO della Libreria VEX Robotics VEX.