Open ended STEM-laboratoriumverkenning: ontwerp
Teacher Toolbox
-
Activity Outline
Deze verkenning stelt studenten in staat om de basisprogrammeergedragingen die ze hebben geleerd toe te passen om een complex gedrag van het besturen van een gespecificeerd pad te creëren. Klik op een van de volgende links voor het overzicht van deze activiteit (Google Doc/.docx/.pdf). -
Verkenningsrollen van studenten
Organiseer de studenten in groepen voordat ze aan de verkenning beginnen. Studenten kunnen worden georganiseerd in groepen van twee tot vier studenten wanneer ze deelnemen aan de verkenning. Elke leerling dient 1 (of meerdere) rollen op zich te nemen. De rollen voor ervaringen zijn: bouwer, programmeur, bestuurder en recorder. Klik voor meer informatie over rollen en samenwerkingstips en rubrieken op een van de volgende links (Google Doc/.docx/.pdf).
De Builder in elke groep moet de benodigde hardware krijgen. De recorder moet het technische notitieboek van de groep krijgen. De programmeur moet VEXcode IQ openen.
| Aantal | Benodigde materialen |
|---|---|
| 1 |
Autopilot Robot |
| 1 |
Opgeladen robotbatterij |
| 1 |
VEXcode IQ |
| 1 |
USB-kabel (bij gebruik van een computer) |
| 1 |
Technisch notitieboekje |
| 1 |
Groot papier voor het in kaart brengen |
| 1 |
Markeringen |
| 1 per groep |
Blok om als obstakel te gebruiken (optioneel) |
Teacher Toolbox
-
Ontwerp
Het doel van dit STEM-LAB is om de aandrijving voor en draai voor blokken toe te passen om een echt probleem op te lossen. Om dit doel te bereiken, moeten de leerlingen een pad ontwerpen voor de robot om te reizen.
- Verdeel de klas in hun groepen - elk lid van de groep moet ten minste één rol kiezen om te vervullen voor de ervaring.
- Bekijk als klas snel het probleem en de vereisten, richtlijnen en eenheden die je samen hebt gedefinieerd.
- Geef de leerlingen 5–10 minuten om een ontworpen pad te schetsen voor de robot om te reizen in hun technische notitieboeken.
- Naarmate elke groep een ontwerp voltooit, moet je het controleren om er zeker van te zijn dat het aan de noodzakelijke vereisten voldoet en klaar is om op groot papier te worden overgebracht.
- Breng de kaart over op groot papier voor de robot om op te reizen. (Gebruik linialen en zorg ervoor dat u metingen op de kaart uitvoert die overeenkomen met de overeengekomen eenheden/parameters.)
- Terwijl elke groep de grootschalige kaart voltooit, moet je deze controleren om er zeker van te zijn dat deze aan de vereisten voldoet en klaar is om te coderen.
Voordat de studenten beginnen met programmeren, moeten ze een ontwerp bepalen en schetsen dat voldoet aan de bovenstaande vereisten (en eventuele aanvullende lerarenvereisten). Loop tijdens de ontwerpfase rond om ervoor te zorgen dat elk lid van de groep bij dit proces betrokken is en binnen de rollen in de groep werkt. Let op eventuele problemen tijdens het ontwerpproces die vroegtijdig kunnen worden opgelost, zodat studenten een succesvol programma kunnen schrijven.
Bijvoorbeeld:
Wat zal er in uw project zitten?
Je maakt een plan of blauwdruk voor je Recycle Robot en maakt vervolgens een project om het uit te voeren. Hoewel je robot niet echt rond je school zal gaan, vereist het maken van een plan op een kleinere schaal nog steeds precisie. Om dit te doen, moet elk plan en project het volgende bevatten:
-
Je klaslokaal is "thuisbasis", waar het zal vertrekken en terugkeren naar
-
De robot moet 3 klaslokalen binnenkomen en verlaten
-
Het project moet de vier opdrachten bevatten: vooruitrijden, achteruitrijden, linksaf slaan en rechtsaf slaan. (Een succesvol project zal verschillende van elk van deze commando's bevatten.)
-
Een indicator dat recycling is opgepakt (d.w.z. Aanraaklampje gaat branden; wacht 3 seconden; enz.)
Wanneer je groep samen aan je ontwerpplan werkt, moeten de bouwer en recorder ervoor zorgen dat aan al deze vereisten wordt voldaan door het pad dat je ontwerpt.
Tips voor docenten
-
Hoe ver is dat?- Samen afstanden definiëren
Als je op zoek bent naar een manier om het ontwerpproces te stroomlijnen, kan het helpen om samen met de studenten een aantal parameters te definiëren.Bijvoorbeeld:
-
Een klaslokaal binnengaan/verlaten = 203 mm
-
Korte gang = 305 mm/12 inch
-
Lange gang = 24 inch/610 mm
Dit geeft niet alleen een voorbeeld van het soort specificiteit dat nodig is, maar helpt ook om de ontwerpfase gemakkelijker vooruit te helpen en verwarring bij de student over metingen te voorkomen. Je kunt hier van tevoren over brainstormen, of samen met de klas als de tijd het toelaat. (Klik op een van de volgende links voor een grafiek met "voorgestelde parametereenheden" (Google Doc/.docx/.pdf).) Houd deze zichtbaar voor eenvoudige referentie voor studenten terwijl ze werken.
-
-
Markeer rollen in actie
Terwijl elke student in de groep moet deelnemen aan de planning, moet de recorder de definitieve versie van het ontwerp voor de groep hebben. Als studenten aan het werk zijn, wil je misschien wijzen op de sterke punten van de recorder bij het maken van nauwkeurige ontwerpplannen en andere leden van het team vragen hoe ze kunnen helpen, binnen hun rollen. De bouwer en programmeur willen bijvoorbeeld de metingen en stappen die de recorder heeft getekend labelen en bijhouden, terwijl de bestuurder nadenkt over de richting en draaihoeken.
Tips voor docenten
-
Stel vragen om feedback te geven
Wanneer studenten bij je inchecken over hun kaarten, probeer dan je feedback in de vorm van een vraag in te kaderen, in plaats van een oplossing te geven. Door dingen te vragen als: "Je hebt maar twee stops, waar kun je een derde toevoegen?" of "Hoe gaat je robot om het obstakel heen?" of "In welke richting reist de robot hierheen?" stellen de studenten in staat om kritisch denkvermogen te oefenen en om keuzevrijheid te behouden bij het oplossen van problemen.
Stap 1: Breng een oplossing-ruimtelijk denken in actie in kaart
Nu je de vereisten en parameters kent, schets je een kaart in je technische notitieboekje om de drie stops te laten zien die je robot zal maken om recycling in de school op te halen.
- Markeer het begin- en eindpunt en label de klaslokalen of plaatsen die belangrijk zijn.
- Gebruik de pijlen om de richting en volgorde aan te geven waarin de robot zal rijden.
- Gebruik de voorbeeldschets als leidraad. Vergeet niet dat dit een plan is, dus het hoeft niet precies te zijn, maar misschien wil je notities of herinneringen voor jezelf toevoegen om te helpen wanneer je begint met coderen.
- Neem contact op met je leraar als je een ingevulde kaart in je notitieboek hebt. De recorder moet de definitieve versie hebben om met de leraar te delen en om je grote kaart op te baseren.
- Wanneer je leraar je schetskaart goedkeurt, gebruik je het grote papier, de stiften en linialen om die kaart over te brengen naar een grotere schaal waarop de robot kan rijden. Vergeet niet om de afstanden te meten die u tekent om overeen te komen met de besproken parameters en eenheden. Op die manier komt je code overeen met je kaart, zodat je robot succesvol kan rijden.
Motiveer discussie
-
articuleer je denken
V: Denk na over het plan dat je hebt gemaakt, waarom heb je ervoor gekozen om naar plaatsen in die volgorde te verhuizen? Met welke factoren hebt u rekening gehouden bij het maken van uw keuzes over waar te gaan? (Studenten kunnen dit schriftelijk beantwoorden in hun technische notitieboekje, of gewoon in een mondelinge discussie, als de tijd het toelaat.)
A: Antwoorden zullen variëren, maar kunnen dingen omvatten zoals wie het meest of het minst te halen heeft, hoe het obstakel volledig te vermijden, wat de kortste code zou maken, enz.
V: Waarom denk je dat een consistente schaal belangrijk is om je plan van je notitieboek naar een groter papier te verplaatsen?
A: Schaal is belangrijk om een klein plan over te brengen naar een grotere ruimte. Een consistente schaal houdt alle ruimtes gelijk ten opzichte van elkaar.