Robotloop recyclen
Teacher Toolbox
-
Het doel van deze sectie
Het doel van de Play-sectie is dat studenten programmeren oefenen met codeblokken die zijn geïntroduceerd in de Drive Forward en Reverse and Turning STEM Labs, om de robot langs een bepaald pad te rijden. Deze sectie richt zich op de specificiteit die nodig is bij het vertalen van een idee naar actie voor een robot, en hoe robotacties verschillen van menselijke acties. Met behulp van een bepaald scenario zullen studenten code maken en hun leren in daden omzetten terwijl ze zich bezighouden met het oplossen van problemen, ruimtelijk redeneren en computationeel denken.
Overzicht
Studenten zullen worden gevraagd om een project te maken voor een scenario waarin een robot wordt gebruikt om te helpen bij een baan in een school: het verzamelen van de recycling aan het einde van de dag in klaslokalen. Om dit te bereiken, zullen studenten:
-
Werk samen in groepen om een pad te bedenken en te ontwerpen voor een ingebeelde "recyclingrobot" om te reizen.
-
Vertaal hun pad naar specifieke coderingsstappen met behulp van de blokken die ze eerder hebben geleerd.
-
Breng hun project in actie en evalueer of hun codering overeenkomt met het gewenste resultaat.

Programmeringsspecificiteit - Een ontwerp aan het werk zetten
Mensen zijn in staat om hun omgeving te lezen met behulp van een combinatie van sensorische informatie, beslissingen, gevolgtrekkingen en herinneringen, die ons allemaal in staat stellen om mentale kaarten te maken die grotendeels kwalitatief zijn (op basis van beschrijving, in plaats van meting). Robots kunnen echter alleen precies doen wat je ze vertelt te doen - en kunnen het alleen correct doen - als ze specifieke, kwantitatieve (meetbare) instructies krijgen. Deze instructies creëren robotgedrag: de manieren waarop robots handelen, die variëren van eenvoudig tot complex, afhankelijk van hoe de robot is gebouwd of geprogrammeerd.
Als deskundige richtingvolgers, hoe gedetailleerder je aanwijzingen, hoe beter de robot in staat zal zijn om je doel te bereiken. Om dit te bereiken, moet u als programmeur een plan ontwerpen met aanwijzingen met metingen. Deze op metingen gebaseerde aanwijzingen creëren een blauwdruk voor je robot om te volgen.
Stel je een Robot Helper-scenario voor...
Robots kunnen mensen helpen om taken efficiënter en gemakkelijker uit te voeren. Stel je bijvoorbeeld een school voor waar elke middag iemand naar alle klaslokalen moet komen om de recycling in te zamelen. Hoewel een student of een leraar dit zou kunnen doen, zou dat de tijd wegnemen dat ze iets anders zouden kunnen doen. We gaan een plan ontwerpen en een project maken, zodat een "recyclingrobot" deze taak voor ons op zich kan nemen. De robot zal naar meerdere klaslokalen reizen, vervolgens de recycling naar een specifieke locatie brengen en teruggaan naar het begin.

Waar te beginnen? Hoe het ontwerpproces begint…
Wanneer architecten wordt gevraagd om een nieuw gebouw te bouwen, pakken ze geen hamer op en beginnen ze weg te bonzen. Voordat een gereedschap ooit door een aannemer of bouwvakker wordt opgepakt, besteden de architecten veel tijd en energie aan het maken van de plannen voor het gebouw. Ze moeten nadenken over ruimtes en hoe ze met elkaar verbonden zijn en zich tot elkaar verhouden. Dit soort denken heet ruimtelijk redeneren.
Ten eerste moeten architecten weten wat het doel van het gebouw is en hoe het zal worden gebruikt - de functionaliteit. Dan denken ze na over de vele, vele verschillende manieren waarop ze die functionaliteit zouden kunnen bereiken, en hoe het eruit zou kunnen zien. Architecten maken schetsen, lijsten en ontwerpplannen waarvan ze denken dat ze zouden kunnen werken. Ze werken samen met anderen die bij het gebouw betrokken zijn en die plannen worden herzien en uiteindelijk omgezet in blauwdrukken - de specifieke, afgemeten richtingen die zullen worden gebruikt om dat specifieke gebouw te bouwen.
Wanneer je begint na te denken over een ontwerpplan voor een robot, begin je op ongeveer dezelfde manier. Eerst moet je de functionaliteit kennen - wat wil je dat de robot doet? In dit geval willen we dat de robot ons helpt bij het inzamelen van recycling. Het moet door de school reizen en dingen ophalen, dus je moet nadenken over de ruimtes waarin het zal reizen en hoe die gangen en kamers met elkaar verbonden zijn. Vervolgens kunnen we nadenken over de vele manieren om een pad rond je school in kaart te brengen - met behulp van schetsen of lijsten om je ideeën te laten zien, helpen we anderen waarmee je werkt om je denken te zien en beter te begrijpen. Je groep kan ideeën uit verschillende plannen nemen en ze samenvoegen tot één plan. Wanneer je groep vervolgens een ontwerpplan besluit, kun je de blauwdruk maken - de specifieke instructies die je wilt dat de robot volgt.
Docententoolbox
- denkroutines voor
steigers
Als leerlingen meer hulp nodig hebben bij het begrijpen van gedrag, herinner ze eraan dat de robots alleen precies kunnen doen wat jij hen vertelt te doen, en het alleen correct kunnen doen, als ze specifieke, kwantitatieve (meetbare) instructies krijgen. Hier zijn enkele voorbeelden van taken:
-
Denk na over de routebeschrijving die je een vriend hebt gegeven tijdens het gedeelte Verkennen. Als je door de gang loopt, hoe snel ga je dan?
-
Waar navigeer je naar? Zoek je oriëntatiepunten, zoals het klaslokaal van een bepaalde leraar of een waterfontein?
-
Als je hetzelfde pad zou bewandelen met je ogen dicht, zou je het dan kunnen doen?
Het doel van deze oefeningen is om studenten te helpen het verschil tussen menselijke en robotprocessen te begrijpen. Mensen zijn vaak meer kwalitatief, terwijl robots inherent kwantitatief zijn. Het is belangrijk om studenten te begeleiden bij het denken in kwantitatieve stappen, zowel voor het ontwerp van de kaart als voor de programmering van het project.
Motiveer discussie
V: Het ontwerpen van een plan vereist dat je nadenkt over ruimtes en hoe ze met jou en met elkaar verbonden zijn. Dit heet ruimtelijk redeneren of ruimtelijk denken. Wat zijn enkele andere gebieden en taken die je doet waarbij je ruimtelijk redeneren moet gebruiken om iets te laten gebeuren?
A: Studenten kunnen verschillende antwoorden geven, met als overkoepelend idee dat dit iets is wat we regelmatig doen, we verfijnen het gewoon voor programmeringsdoeleinden. Als studenten ooit hun slaapkamerverlichting hebben uitgeschakeld en door het geheugen door hun kamer naar hun bed moesten navigeren, gebruiken ze ruimtelijk redeneren. U kunt verwijzen naar iets als Google Maps, dat u veel details en specificiteit vertelt om ervoor te zorgen dat u het pad volgt dat het heeft uitgestippeld.
V: Brainstorm over enkele strategieën voor het samen ontwerpen en tekenen van een plan of kaart. Denk na over de manieren waarop de individuele rollen van het team zullen worden gebruikt om dit effectief en efficiënt te doen.
A: Studenten kunnen terugvallen op gezamenlijke besluitvormingsstrategieën en taken toewijzen aan specifieke rollen binnen de groep.
Breid je leerproces uit
- Schaalmodellering
Laat studentengroepen voor een wiskunde-uitbreidingsactiviteit de afstand tussen een paar aangrenzende klaslokalen meten. Probeer dan te kijken of er een gemeenschappelijke factor is die je kunt verkleinen door een daadwerkelijk schaalmodel te maken, etc. Vraag studenten: "Wat zou je nodig hebben om de parameters te vermenigvuldigen met om dit robotpad in onze school te laten werken?"