Designer, ingegneri e informatici creano soluzioni che risolvono i problemi ogni giorno. In questa unità Parade Float, gli studenti utilizzeranno il processo di progettazione ingegneristica per risolvere un problema autentico. Gli studenti esploreranno come progettare, costruire e codificare un carro da parata robotico autonomo per navigare attraverso un labirinto che imita gli ostacoli del mondo reale di un percorso di parata.
Cos'è un carro da parata?
Una parata è un gruppo grande o piccolo di persone che camminano insieme e sono 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 dietro di esso. Le sfilate si tengono spesso durante un giorno festivo o per onorare qualcuno e di solito sono una celebrazione di qualche tipo.
Iterazione
L'iterazione è definita come l'atto o il processo di ripetizione. Per i nostri scopi, l'iterazione è il ciclo di progettazione ciclico e sistematico in cui i prodotti vengono pianificati, costruiti, testati e migliorati fino a quando non risolvono efficacemente un problema ingegneristico. 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, si impegneranno in una discussione sul design e su come migliorarlo. Apporteranno modifiche, testeranno e perfezioneranno nuovamente, ripetendo questo ciclo o iterando, finché non saranno soddisfatti del design e questo soddisferà i requisiti del progetto.
Il processo di progettazione ingegneristica
Gli studenti utilizzeranno il processo di progettazione ingegneristica (EDP) per progettare e costruire un carro da parata. L'EDP è una serie di passaggi che gli ingegneri seguono 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 ideare, pianificare e costruire un carro da parata robotico. Dopo una costruzione iniziale, i gruppi testeranno e miglioreranno il design del galleggiante per soddisfare i criteri e i vincoli di progettazione.
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 li porta a costruire una comprensione concettuale dei concetti di codifica. La scrittura dello pseudocodice aiuta gli studenti ad andare oltre la comprensione superficiale della codifica, verso una comprensione più concettuale. Lo pseudocodice richiede che gli studenti pensino concettualmente alla loro soluzione di codifica prima di iniziare a programmare. Gli insegnanti dovrebbero discutere lo pseudocodice con gli studenti chiedendo agli studenti:
- Cosa vogliono che il loro progetto realizzi?
- 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:
- Guidare il robot in avanti finché non si trova a 50 mm di distanza da una parete
- Ferma il robot
- Ruota il robot di 90 gradi
- Ferma il robot
- Avanzare di 600 mm
Una volta creato uno pseudocodice, gli studenti creeranno quindi il codice per istruire il robot su come completare con successo ogni passaggio del loro pseudocodice.
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:
| Muoversi in una suddivisione quadrata 1 | Muoversi secondo una suddivisione quadrata 2 | Muoversi secondo una suddivisione quadrata 3 |
|---|---|---|
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Sequenziamento
La sequenza è l'ordine specifico in cui i comportamenti vengono eseguiti in un algoritmo o in una serie di istruzioni. 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 il loro carro da parata per muoversi attraverso un labirinto da parata. Dovranno mettere in sequenza i comandi nel loro progetto in modo che il loro carro si muova avanti, indietro, a sinistra e a destra nell'ordine corretto per navigare nel labirinto della parata.
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 comeil 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.
[Wait] : attende un periodo di tempo specifico prima di passare al blocco successivo.
[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.
[Spin for] - farà girare un motore in una data direzione per una data distanza da dove si trova attualmente.
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Per impostazione predefinita, gli altri blocchi attenderanno finché il motore non avrà finito di muoversi. Puoi selezionare la freccia per espandere "e non aspettare": questo farà sì che altri blocchi continuino a funzionare mentre il motore o il gruppo di motori si sposta.
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 Robotics VEX.