개방형 STEM 실험실 탐험: 디자인
교사 도구 상자
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활동 개요
이 탐색을 통해 학생들은 학습한 기본 프로그래밍 동작을 적용하여 지정된 경로를 운전하는 복잡한 동작을 만들 수 있습니다. 이 활동의 개요를 보려면 다음 링크 중 하나를 클릭하십시오 (Google 문서/.docx/.pdf). -
학생들의 탐구 역할 탐구를 시작하기 전에 학생들을 그룹으로
구성합니다. 학생들은 탐험에 참여할 때 2 ~ 4명의 학생으로 그룹을 구성할 수 있습니다. 각 학생은 1개 (또는 그 이상) 의 역할을 맡아야 합니다. 트립의 역할은 빌더, 프로그래머, 드라이버, 레코더입니다. 역할 및 협업 팁과 채점표에 대한 자세한 내용을 보려면 다음 링크 (Google Doc/.docx/.pdf) 중 하나를 클릭하세요.
각 그룹의 Builder는 필요한 하드웨어를 가져와야 합니다. 레코더는 그룹의 엔지니어링 노트북을 가져와야 합니다. 프로그래머는 VEXcode IQ를 열어야 합니다.
| 수량 | 필요한 재료 |
|---|---|
| 1 |
자동조종로봇 |
| 1 |
충전된 로봇 배터리 |
| 1 |
VEXcode IQ |
| 1 |
USB 케이블 (컴퓨터를 사용하는 경우) |
| 1 |
엔지니어링 노트 |
| 1 |
매핑용 대형 용지 |
| 1 |
마커 |
| 그룹당 1개 |
장애물로 사용할 블록 (선택 사항) |
교사 도구 상자
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디자인
이 STEM 랩의 목표는 실제 문제를 해결하기 위해 드라이브를 적용하고 블록을 돌리는 것입니다. 이 목표를 달성하기 위해 학생들은 로봇이 이동할 수 있는 경로를 설계해야 합니다.
- 교육생을 그룹으로 나눕니다. 그룹의 각 구성원은 체험에서 수행할 역할을 하나 이상 선택해야 합니다.
- 교육생은 문제와 함께 정의한 요구 사항, 지침 및 단위를 빠르게 검토합니다.
- 학생들에게 5 ~ 10분 동안 공학 공책에 로봇이 이동할 수 있도록 설계된 경로를 스케치하도록 합니다.
- 각 그룹이 설계를 완료하면 필요한 요구 사항을 충족하고 큰 용지로 옮길 준비가 되었는지 확인해야 합니다.
- 로봇이 이동할 수 있도록 지도를 큰 종이로 옮깁니다. (눈금자를 사용하고 합의된 단위/매개 변수와 일치하는 지도에서 측정해야 합니다.)
- 각 그룹이 대규모 맵을 완료하면 요구 사항을 충족하고 코딩할 준비가 되었는지 확인해야 합니다.
학생들이 프로그래밍을 시작하기 전에 위에 나열된 요구 사항 (및 추가 교사 요구 사항) 을 충족하는 디자인을 결정하고 스케치해야 합니다. 설계 단계에서 그룹의 각 구성원이 이 프로세스에 참여하고 그룹의 역할 내에서 작업하는지 확인합니다. 학생들이 성공적인 프로그램을 작성할 수 있도록 설계 과정에서 조기에 해결할 수 있는 문제 해결 문제를 기록합니다.
예:
프로젝트에 무엇이 포함되나요?
재활용 로봇에 대한 계획 또는 청사진을 만든 다음 실행할 프로젝트를 만듭니다. 로봇이 실제로 학교를 돌아다니지는 않지만, 더 작은 규모로 계획을 세우려면 여전히 정밀도가 필요합니다. 이를 위해 각 계획과 프로젝트에는 다음이 포함되어야 합니다.
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귀하의 교실은 "본거지" 이며, 그곳을 떠나서
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로봇은 3번 교실을 출입해야 합니다.
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프로젝트에는 앞으로 구동, 역주행, 좌회전, 우회전의 네 가지 명령이 포함되어야 합니다. (성공적인 프로젝트에는 이러한 각 명령의 몇 가지가 포함됩니다.)
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재활용이 수거되었음을 나타내는 표시기 (예: 터치 LED 켜짐, 3초 기다림 등)
그룹이 함께 설계 계획을 수립할 때 Builder와 Recorder는 이러한 모든 요구 사항이 설계 경로에 의해 충족되는지 확인해야 합니다.
교사 팁
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얼마나 멀까요? -함께 거리 정의 설계 프로세스를 간소화하는 방법을 찾고
있다면 학생들과 함께 몇 가지 매개 변수를 정의하는 것이 도움이 될 수 있습니다.예를 들면 다음과 같습니다.
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교실 입장/퇴장 = 8인치/203mm
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짧은 복도 = 305mm/12인치
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긴 복도 = 610mm/24인치
이는 필요한 특수성의 예시를 제공할 뿐만 아니라 설계 단계를 보다 쉽게 진행하고 측정에 대한 학생의 혼란을 피하는 데 도움이 될 것입니다. 미리 브레인스토밍을 진행하거나, 시간이 된다면 함께 브레인스토밍을 진행할 수 있습니다. ("제안된 매개 변수 단위" 차트를 보려면 다음 링크 중 하나를 클릭하십시오 (Google Doc/.docx/.pdf).) 학생들이 작업할 때 쉽게 참조할 수 있도록 이 내용을 눈에 띄게 유지한다.
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활동 중인 역할 강조 그룹의 모든 학생이 계획에 참여해야
하지만, 레코더는 그룹에 대한 디자인의 최종 초안을 가져야 합니다. 학생들이 작업할 때 정확한 설계 계획을 세우는 데 있어 녹음기의 강점을 지적하고 다른 팀원들에게 역할 내에서 어떻게 도울 수 있는지 물어보는 것이 좋다. 예를 들어, 빌더와 프로그래머는 레코더가 그린 측정값과 단계를 레이블링하고 추적하는 반면, 드라이버는 방향성과 회전 각도에 대해 생각할 수 있습니다.
교사 팁
- 피드백을 제공하기 위해
질문하기
학생들이 지도에 대해 확인할 때, 해결책을 제시하는 대신 질문의 형태로 피드백을 구성해 본다. "두 정거장밖에 없는데 어디에서 세 번째 정거장을 추가할 수 있습니까?" 또는 "로봇이 장애물을 어떻게 돌고 있습니까?" 또는 "로봇이 어떤 방향으로 여행하고 있습니까?" 와 같은 질문을 하면 학생들은 비판적 사고 기술을 연습하고 문제 해결보다 선택의지를 유지할 수 있습니다.
1단계 : 실천에 나서는 해결책-공간적 사고 계획하기
이제 요구 사항과 매개 변수를 알았으므로 엔지니어링 노트에 지도를 스케치하여 로봇이 학교에서 재활용품을 픽업하기 위해 세 가지 정지를 표시하십시오.
- 시작점과 끝점을 표시하고 중요한 교실이나 장소에 라벨을 붙이십시오.
- 화살표를 사용하여 로봇이 이동할 방향과 순서를 표시합니다.
- 예시 스케치를 가이드로 사용하세요. 이것은 계획이므로 정확할 필요는 없지만 코딩을 시작할 때 도움이 되도록 메모나 미리 알림을 추가하는 것이 좋습니다.
- 노트에 완성된 지도가 있을 때 선생님과 상의하세요. 레코더에는 교사와 공유하고 대형 지도를 기반으로 할 최종 버전이 있어야 합니다.
- 교사가 스케치된 지도를 승인하면 큰 종이, 마커 및 눈금자를 사용하여 해당 지도를 로봇이 운전할 수 있는 더 큰 스케일로 옮깁니다. 논의된 매개변수 및 단위와 일치하도록 그리는 거리를 측정하는 것을 잊지 마십시오. 이렇게 하면 코드가 지도와 일치하여 로봇이 성공적으로 운행하는 데 도움이 됩니다.
토론에 동기를 부여하세요
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생각을 명확하게 표현하세요
질문: 어떤 계획을 세웠는지 생각해 보세요. 왜 그 순서대로 장소로 이동하기로 선택하셨나요? 어디로 가야 할지 선택할 때 어떤 요인을 고려했습니까? (학생들은 공학 공책에 서면으로 답변하거나 시간이 있다면 구두 토론으로 답변할 수 있습니다.)
답변: 답변은 다양하지만, 누가 가장 많이 또는 최소한으로 검색할 것인지, 장애물을 완전히 피하는 방법, 가장 짧은 코드를 만드는 방법 등이 포함될 수 있습니다.
질문: 전자 필기장에서 더 큰 용지로 계획을 이동하는 데 일관된 척도가 중요한 이유는 무엇이라고 생각하십니까?
답변: 작은 계획을 세우고 더 큰 공간으로 옮기기 위해서는 규모가 중요합니다. 일관된 스케일은 모든 공간을 서로 평등하게 유지합니다.