Robot di riciclo in funzione
Teacher Toolbox
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Lo scopo di questa sezione
L'obiettivo della sezione Play è che gli studenti si esercitino nella programmazione con blocchi di codice introdotti nei Drive Forward e Reverse e Turning STEM Labs, al fine di guidare il robot lungo un percorso particolare. Questa sezione si concentra sulla specificità necessaria per tradurre un'idea in azione per un robot e su come le azioni del robot differiscono dalle azioni umane. Utilizzando un determinato scenario, gli studenti creeranno codice e metteranno in atto il loro apprendimento mentre si impegnano nella risoluzione dei problemi, nel ragionamento spaziale e nel pensiero computazionale.
Panoramica
Agli studenti verrà chiesto di creare un progetto per uno scenario in cui un robot viene
utilizzato per aiutare con un lavoro in una scuola: raccogliere il riciclaggio dalle
aule alla fine della giornata. A tal fine, gli studenti:
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Lavora in modo collaborativo in gruppi per pensare e progettare un percorso per far viaggiare un immaginario "robot riciclatore".
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Tradurre il loro percorso in passaggi di codifica specifici utilizzando i blocchi che hanno appreso in precedenza.
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Metti in atto il loro progetto e valuta se la loro codifica corrisponde al risultato desiderato.
Specificità della programmazione: mettere al lavoro un progetto
Gli esseri umani sono in grado di leggere il loro ambiente utilizzando una combinazione
di informazioni sensoriali, decisioni, inferenze e ricordi, che ci consentono di creare
mappe mentali che sono in gran parte qualitative (basate sulla descrizione, piuttosto
che sulla misurazione). Tuttavia, i robot possono fare esattamente ciò che dici loro di
fare - e possono farlo correttamente - solo se ricevono istruzioni specifiche e
quantitative (misurabili). Queste istruzioni creano comportamenti robotici: i modi in
cui i robot agiscono, che vanno da semplici a complessi, a seconda di come il robot è
costruito o programmato.
Come seguaci esperti della direzione, più dettagliate
sono le tue indicazioni, meglio il robot sarà in grado di raggiungere il tuo obiettivo.
A tal fine, tu, in qualità di programmatore, devi progettare un piano che includa
indicazioni con misurazione. Queste indicazioni basate su misurazioni creano un progetto
da seguire per il tuo robot.
Immagina uno scenario di aiuto
robot...
I robot possono aiutare gli esseri umani a svolgere i lavori in
modo più efficiente e semplice. Ad esempio, immagina una scuola in cui ogni pomeriggio
qualcuno deve venire in tutte le aule per raccogliere il riciclaggio. Mentre uno
studente o un insegnante potrebbero farlo, ciò porterebbe via del tempo in cui
potrebbero fare qualcos' altro. Progetteremo un piano e creeremo un progetto in modo che
un "Robot di riciclaggio" possa assumersi questo compito per noi. Il robot viaggerà in
più aule, quindi porterà il riciclaggio in una posizione specifica e tornerà all'inizio.
Da dove cominciare? Come inizia il processo di progettazione…
Quando agli architetti viene chiesto di costruire un nuovo edificio, non raccolgono
un martello e iniziano a sbattere via. Prima che uno strumento venga ritirato da un
appaltatore o da un operaio edile, gli architetti dedicano molto tempo ed energie
alla creazione dei piani per l'edificio. Devono pensare agli spazi e a come si
connettono e si relazionano tra loro. Questo tipo di pensiero si chiama ragionamento
spaziale.
In primo luogo, gli architetti devono sapere qual è lo scopo
dell'edificio e come verrà utilizzato: la funzionalità. Poi pensano ai molti, molti
modi diversi in cui potrebbero ottenere quella funzionalità e a come potrebbe
apparire. Gli architetti creano schizzi, elenchi e piani di progettazione che
ritengono possano funzionare. Lavorano con altre persone coinvolte nell'edificio e
quei piani vengono rivisti e alla fine si trasformano in progetti: le direzioni
specifiche e misurate che verranno utilizzate per costruire quel particolare
edificio.
Quando inizi a pensare a un piano di progettazione per un robot,
inizierai più o meno allo stesso modo. Innanzitutto, devi conoscere la funzionalità:
cosa vuoi che faccia il robot? In questo caso, vogliamo che il robot ci aiuti a
raccogliere il riciclaggio. Deve viaggiare per la scuola e raccogliere le cose,
quindi devi pensare agli spazi in cui viaggerà e a come quei corridoi e quelle
stanze si collegano tra loro. Successivamente, possiamo pensare ai molti modi per
tracciare un percorso intorno alla tua scuola: usare schizzi o elenchi per mostrare
le tue idee aiuta gli altri con cui lavori a vedere e comprendere meglio il tuo
pensiero. Il tuo gruppo potrebbe prendere idee da diversi piani e metterli insieme
in uno. Quindi, quando il tuo gruppo decide un piano di progettazione, puoi creare
il progetto, le istruzioni specifiche che desideri che il robot segua.
Cassetta degli attrezzi per insegnanti
- Routine
di pensiero sulle impalcature
Se gli studenti hanno bisogno di più aiuto per comprendere i comportamenti, ricorda loro che i robot possono fare esattamente ciò che dici loro di fare e possono farlo correttamente solo se ricevono istruzioni specifiche e quantitative (misurabili). Ecco alcuni esempi di attività:
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Pensa alle indicazioni che hai dato a un amico durante la sezione Esplora. Quando cammini lungo il corridoio, a che velocità vai?
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In base a cosa navighi? Cerchi punti di riferimento, come l'aula di un insegnante o una fontana d'acqua?
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Se dovessi percorrere lo stesso percorso con gli occhi chiusi, potresti farlo?
L'obiettivo di questi esercizi è aiutare gli studenti a comprendere la differenza tra processi umani e robotici. Gli esseri umani sono spesso più qualitativi, mentre i robot sono intrinsecamente quantitativi. Sarà importante guidare gli studenti nel pensare in step quantitativi sia per la progettazione della mappa che per la programmazione del progetto.
Motiva la discussione
D: La progettazione di un piano richiede di pensare agli spazi e al modo in cui si connettono tra loro. Questo si chiama ragionamento spaziale o pensiero spaziale. Quali sono alcune altre aree e compiti che svolgi in cui devi usare il ragionamento spaziale per far accadere qualcosa?
R: Gli studenti possono dare una varietà di risposte, con l'idea generale che questo è qualcosa che facciamo regolarmente, lo stiamo solo perfezionando ai fini della programmazione. Se gli studenti hanno mai spento la luce della loro camera da letto e hanno dovuto navigare attraverso la loro stanza fino al loro letto a memoria, stanno usando il ragionamento spaziale. Puoi fare riferimento a qualcosa come Google Maps che ti dice molti dettagli e specificità per assicurarti di seguire il percorso che ha stabilito.
D: Fai un brainstorming su alcune strategie per progettare e disegnare insieme un piano o una mappa. Pensa ai modi in cui i ruoli individuali del team verranno utilizzati per farlo in modo efficace ed efficiente.
R: Gli studenti possono fare riferimento a strategie decisionali collaborative, nonché assegnare compiti a ruoli specifici all'interno del gruppo.
Estendi il tuo apprendimento
- Modellazione in
scala
Per un'attività di estensione della matematica, chiedi ai gruppi di studenti di misurare effettivamente la distanza tra alcune aule vicine. Quindi prova a vedere se c'è un fattore comune che puoi ridurre per creare un modello in scala reale, ecc. Chiedi agli studenti: "Di cosa avresti bisogno per moltiplicare i parametri affinché questo percorso robotico funzioni nella nostra scuola?"