Achtergrond
De Find the Bug! STEM Lab Unit biedt jou en je studenten een manier om over projecten te praten en ze op te lossen wanneer de 123 Robot niet doet wat de bedoeling was. Studenten leren over het concept van een bug in hun code en doorlopen een foutopsporingsproces om de bug in verschillende projecten te identificeren, te vinden en op te lossen. Dit foutopsporingsproces geeft studenten strategieën om problemen zelf op te lossen terwijl ze coderingsuitdagingen tegenkomen met de 123 Robot.
Wat is een bug?
Een bug is een fout in een coderingsproject waardoor de robot gedragingen anders uitvoert dan bedoeld. Hoe ontstaan bugs? Om een robot een actie te laten uitvoeren, wordt een programmeertaal of een set regels gebruikt waarin symbolen acties voorstellen. In deze Unit zijn de Coder- en Coderkaarten de programmeertaal voor de 123 Robot. Elke Coder-kaart is een opdracht, die overeenkomt met een robotgedrag dat wordt gedefinieerd door de programmeertaal. Een 'Drive 1' Coderkaart (opdracht) zorgt er bijvoorbeeld voor dat de 123 Robot 1 stap vooruit gaat (gedrag).
Als die Coder-kaarten niet precies nauwkeurig zijn (bijvoorbeeld linksaf in plaats van rechtsaf), zal het robotgedrag niet aan onze verwachting voldoen. Om het gedrag van de 123 Robot te veranderen, veranderen we de commando's, of Coder-kaarten, die in ons project zitten. Terwijl studenten praten over bugs en foutopsporing in het hele apparaat, help je hen om de verbinding op te bouwen tussen het gedrag van de robot en de Coder-kaartopdrachten die deel uitmaken van de programmeertaal.
Robots doen alleen precies wat we zeggen dat ze moeten doen, dus onze code moet nauwkeurig en accuraat zijn. Een zorgvuldige projectplanning kan bugs helpen voorkomen, maar debuggen is een veel voorkomend onderdeel van codering en er zijn bugs te verwachten. Studenten zullen hun project zelden helemaal correct krijgen bij de eerste poging, dus het vinden en oplossen van bugs zal een frequente leerervaring zijn als studenten hun 123 Robots coderen om verschillende dingen te doen.
Om te bepalen of er al dan niet een bug bestaat in een project, moeten studenten weten wat het doel van het project is, zodat ze het beoogde gedrag kunnen vergelijken met het werkelijke gedrag van de robot wanneer het project wordt uitgevoerd. In de Zoek een bug! STEM Lab Unit, animaties van het beoogde gedrag van de 123 Robot kunnen worden gebruikt om dit gedeelde doel met studenten vast te stellen. Ze kunnen kijken hoe de robot hoort te bewegen, dan dat pad op hun eigen tegel traceren of het pad hardop uitspreken. Als je even de tijd neemt om het doel van het project te bekijken voordat je met het foutopsporingsproces begint, zorg je ervoor dat studenten allemaal op één lijn zitten over wat de robot zou moeten doen, zodat ze gemakkelijk kunnen identificeren of het gedrag anders is.
Hoe debug je een project?
Debuggen is het proces van het identificeren, vinden en oplossen van een bug in een project om ervoor te zorgen dat de 123 Robot zich gedraagt zoals bedoeld. Met een duidelijk idee van het doel van het project kunnen studenten een proces in drie stappen volgen om te identificeren dat er onverwacht gedrag plaatsvindt, de coderkaart (en) in het project vinden die dat onverwachte gedrag veroorzaken en de code repareren om een andere coderkaart (en) te gebruiken om de robot zich te laten gedragen zoals bedoeld.
Hoe ziet dit eruit in een klaslokaal? Met je studenten wil je eerst het doel van het project herhalen voordat studenten hun code met de 123 Robot uitvoeren om er zeker van te zijn dat ze weten wat het beoogde gedrag is.
- Identificeren – Om de bug te identificeren, moeten studenten de 123 Robot bekijken terwijl het project wordt uitgevoerd. Wanneer ze de robot op een andere manier zien bewegen dan ze hadden verwacht, kunnen ze hun groep of de leraar waarschuwen dat er een bug is. Studenten moeten dan uitleggen wat er mis is gegaan – zoals 'de robot moet naar links draaien', maar hij draaide naar rechts; of 'hij hoeft maar 1 stap te rijden, maar hij reed 2'. Zorg ervoor dat alle leden van de groep het eens zijn over wat het probleem is, voordat ze doorgaan naar de volgende stap in het proces.
- Als er meerdere bugs in het project zitten, begin dan met de eerste die zich voordoet. Volg het foutopsporingsproces afzonderlijk voor elke bug die wordt gevonden.
- Zoeken – Vervolgens moeten de studenten naar hun project kijken om erachter te komen welke coderingskaart het onverwachte gedrag veroorzaakt. Studenten kunnen de pictogrammen op de Coder-kaarten lezen of gebruiken om te zoeken naar sleutelwoorden zoals 'links' of 'rechts', of cijfers zoals '1' of '2' om de bug in het project snel te identificeren. Mogelijk moeten ze het project uitvoeren om de bug te vinden – herinner studenten eraan dat de Coder-kaart die op de 123 Robot wordt uitgevoerd, wordt gemarkeerd met een groen lampje op de Coder.
- De Step-knop op de Coder is een handig hulpmiddel om de bug in het project te vinden, omdat het studenten in staat stelt de uitvoering van het project te vertragen, zodat de 123 Robot elke Coder-kaart één voor één uitvoert, met elke druk op de Step-knop. Op deze manier kunnen studenten gemakkelijker zien welke coderingskaart wordt uitgevoerd wanneer het onverwachte gedrag zich voordoet, zodat ze de bug in het project kunnen vinden. In Lab 2 gebruiken studenten de knop Stap als onderdeel van het foutopsporingsproces. Zie dit STEM-bibliotheekartikel voor meer informatie over het doorlopen van een project met de coder.
- Fix – Ten slotte moeten de studenten het project oplossen door de afgeluisterde Coder-kaart te vervangen door een kaart die het beoogde gedrag zal veroorzaken. Als de robot bijvoorbeeld naar rechts moet draaien in plaats van naar links, moet de 'Turn right' -kaart de 'Turn left' -coderkaart in het project vervangen. Zodra de oplossing op zijn plaats is, moeten studenten het project opnieuw uitvoeren en de robot en Coder in de gaten houden om te zien of ze de bug correct hebben opgelost. Herhaal indien nodig het proces van debuggen.
Het is belangrijk om te onthouden dat studenten de bug mogelijk niet correct oplossen bij de eerste poging, en dit is oké. Debuggen is een probleemoplossend proces dat ze zullen uitvoeren wanneer ze hun robots coderen, dus het moet iets worden waar studenten zich op hun gemak bij voelen, met groeiende onafhankelijkheid.
Visuele aanwijzingen ingebouwd in VEX 123 om foutopsporing te ondersteunen
Er zijn functies ingebouwd in VEX 123 om visuele feedback te geven terwijl studenten hun projecten bouwen en uitvoeren. Wanneer u de aanraakknoppen gebruikt, geeft de knop 'Start' de kleur weer van de knop die wordt ingedrukt, om aan te geven dat de opdracht is ingevoerd. Bij gebruik van de Coder kan de markeerfunctie waardevolle feedback geven over hoe het project wordt uitgevoerd. Wanneer een project van begin tot eind wordt uitgevoerd met behulp van de knop 'Start', zal de markering groen oplichten naast de coderingskaart die wordt uitgevoerd door de 123-robot, zoals weergegeven in de onderstaande animatie. Deze extra visuele aanwijzing kan studenten helpen om het gedrag van de robot op een concrete manier te verbinden met het Coder-kaartcommando in de programmeertaal.
Bij gebruik van de knop 'Stap', zoals in Lab 2, wordt het project met één coderingskaart tegelijk uitgevoerd. De markering blijft groen gloeien naast de coderkaart die wordt uitgevoerd en gloeit vervolgens geel naast de volgende coderkaart die in het project moet worden uitgevoerd, zoals weergegeven in de onderstaande animatie.
De toevoeging van de gele markering om aan te geven welke Coder-kaart de volgende is, biedt niet alleen een waardevolle visuele aanwijzing voor studenten, maar ook een mogelijkheid voor voorspelling en gesprek. Tijdens het doorlopen van een project kunnen studenten even de tijd nemen om te voorspellen welk gedrag de 123 Robot zal doen voordat elke Coder-kaart wordt uitgevoerd. Terwijl ze naar het gedrag van de robot kijken, kunnen ze het werkelijke gedrag vergelijken met hun verwachte gedrag en kunnen ze samen debuggen. Als studenten verschillende voorspellingen hebben, kan dit een waardevol leermoment zijn als ze praten over waarom ze denken dat bepaald gedrag zal optreden en hoe dat gedrag verbonden is met de Coder-kaarten in het project.
Stimuleer een positieve klascultuur rond foutopsporing
Het hebben van een bredere klascultuur die fouten als productief en niet als bestraffend beschouwt, is ongelooflijk belangrijk als we willen dat studenten echt betrokken zijn bij het testen van projecten en het foutopsporingsproces. Als ze fouten proberen te verbergen of bang zijn om hun logica met anderen te bespreken, zal het foutopsporingsproces veel moeilijker en minder nuttig zijn om te leren. Bugs in een coderingsproject zijn een geweldige kans om te leren, om zelf aan de slag te gaan met het oplossen van problemen en om met anderen samen te werken aan een gedeeld doel. Zelden zullen studenten een heel project de eerste keer correct coderen, dus debuggen maakt deel uit van het iteratieve karakter van coderen voor iedereen die informatica leert. 
Er zijn veel manieren om dit te doen, van het vieren van fouten met dingen als een "Bug Museum" of "Bug Hall of Fame"1 waar studenten en docenten projectfouten en hun oplossingen voor iedereen plaatsen om over na te denken. Leraren hebben studenten beloond voor het vinden van bugs door plastic insectenspeelgoed uit te delen telkens wanneer een bug aan de klas werd ‘aangekondigd’, waardoor debuggen niet alleen noodzakelijk, maar ook leuk is! Je kunt studenten hun eigen knipsels van papieren bugs laten tekenen of kleuren om te gebruiken als een indicator dat ze een bug in hun project hebben. Op deze manier kunnen studentengroepen je een visuele aanwijzing geven dat ze debuggen, zonder andere studenten verbaal te storen. Het maakt niet uit hoe je ervoor kiest om een bug aan te kondigen, het belangrijkste is om de vondst te vieren en de hardnekkige probleemoplossing te benadrukken die studenten in staat stelde om het op te lossen!
Het foutopsporingsproces in de Zoek de bug! STEM Lab Unit kan worden gebruikt met elke coderingsmethode – Touch, Coder of VEXcode 123. VEX 123 Printables kunnen een handig hulpmiddel zijn voor studenten om te gebruiken terwijl ze hun project debuggen. Bij het coderen met Touch-knoppen kan het bijvoorbeeld handig zijn voor studenten om de printables voor projectplanning en bewegingsplanning in kleur te gebruiken, zodat ze een visuele weergave van hun Touch-project hebben om te bekijken wanneer ze de bug in hun code proberen te vinden. Bovendien kunnen de afdrukbare aanraakknoppen een handig hulpmiddel zijn voor het plannen of repareren van een project, omdat ze een tastbaar item geven om te manipuleren terwijl studenten erachter komen hoe ze hun project kunnen repareren. Zie de pagina Alternatieve coderingsmethoden in het overzicht van de eenheid voor meer informatie over het aanpassen van deze eenheid voor andere coderingsmethoden.
Welke coderingskaarten heb je nodig?
Hieronder vindt u een lijst met de belangrijkste coderingskaarten die tijdens dit apparaat worden gebruikt. Andere coderingskaarten die nodig zijn om het apparaat te voltooien, worden na de tabel vermeld. Zie het gedeelte Omgevingsinstellingen van de Samenvatting in elk Lab voor meer gedetailleerde informatie over het organiseren en distribueren van Coder-kaarten aan uw studenten.
| Kaart | Gedrag | Voorbeeld |
|---|---|---|
 |
Start het project wanneer de knop ‘Start’ op de Coder wordt ingedrukt. | |
 |
123 Robot rijdt 1 robotlengte vooruit, of 1 vierkant op het 123 Veld. |  |
 |
123 Robot rijdt 2 robotlengtes vooruit, of 2 vierkanten op het 123-veld. |  |
 |
123 Robot zal 90 graden naar links draaien. |  |
 |
123 Robot zal 90 graden naar rechts draaien. |  |
Extra Coder-kaarten uit de categorieën Beweging, Geluid of Uiterlijk kunnen worden gebruikt om studenten extra foutopsporingsmogelijkheden te bieden tijdens de Labs. Voor een volledige lijst van coderkaarten en hun gedrag, zie het VEX Coder Card Reference Guide-artikel in de STEM-bibliotheek.
Strategieën voor het lesgeven met de coder in deze eenheid
De Coder biedt studenten en docenten de mogelijkheid om tijdens de activiteiten van een Lab gemakkelijk en tastbaar met code om te gaan en deze te delen.
Ondersteunende pre of vroege lezers — Coderingskaarten zijn ontworpen om pre-readers of vroege lezers te ondersteunen, met behulp van pictogrammen om de woorden van de kaart zelf weer te geven, zodat studenten de afbeeldingen in wezen kunnen lezen, als ze de woorden nog niet kunnen lezen. Moedig studenten aan om deze pictogramafbeeldingen te gebruiken om hen te helpen bij het bouwen en debuggen van hun projecten. Versterk dit door te verwijzen naar de afbeeldingen op de Coder-kaarten wanneer je ze met studenten benoemt, zoals "De When start 123 Coder-kaart, degene met de groene pijl, gaat altijd eerst."
Gebruik de Coder zoals u een whiteboard zou gebruiken — Zodra Coder-kaarten in de Coder zijn geladen, kunnen studenten hun Coder omhoog houden om hun code te tonen, net zoals ze een whiteboard met een wiskundige oplossing erop omhoog zouden houden. Tijdens de Find the Bug! STEM Lab Unit, deze strategie kan worden gebruikt als een middel om te controleren of studenten de afgeluisterde code voor elke foutopsporingsactiviteit nauwkeurig opnieuw hebben gemaakt. U kunt snel en eenvoudig zien of de juiste coderingskaarten worden gebruikt, of ze in de juiste volgorde zijn geplaatst en of ze niet ondersteboven of achterstevoren liggen. Je kunt de nummers op elke sleuf gebruiken om de aandacht van studenten te vestigen op een bepaald deel van hun code, door dingen te zeggen als "Controleer sleuf nummer 2 om er zeker van te zijn dat je Coder-kaart helemaal is geplaatst".
Problemen oplossen met de coder
Coderen met de Coder- en Coderkaarten vereist onvermijdelijk enige probleemoplossing en foutopsporing. Hoewel dit een waardevol onderdeel van het leerproces is, zijn hier enkele oplossingen voor de meest voorkomende problemen die u in dit onderdeel kunt tegenkomen:
-
De Coder-kaarten vallen uit bij het verplaatsen van de Coder — Wanneer studenten hun Coder-kaarten omhoog houden met Coder-kaarten erin, herinner ze er dan aan om het rechtop te houden en niet om het zijwaarts te kantelen. Als de Coder-kaarten naar rechts (of de open kant van de Coder) worden gekanteld, kunnen ze eruit vallen. Aangezien links en rechts niet altijd betrouwbaar zijn voor jonge studenten, moedig ze dan ook aan om de Coder in geen enkele richting te kantelen.
Coderkaarten vallen uit bij het verplaatsen van de Coder -
Een coderingskaart is verkeerd georiënteerd — Herinner studenten eraan om ervoor te zorgen dat hun coderingskaarten in de juiste richting zijn geplaatst - met de woorden en afbeeldingen tegenover hen en de afbeeldingen aan de rechterkant (of open kant) van de coder. Als de kaarten ondersteboven of achterstevoren liggen, laat de leerlingen ze eruit trekken en in de juiste richting terugplaatsen.
Coderingskaart verkeerd georiënteerd -
Een coderingskaartsleuf geeft een rood lampje weer tijdens het draaien — Als er een rood indicatielampje naast een coderingskaart verschijnt, mag de coderingskaart niet volledig in de sleuf worden gestoken. Herinner studenten eraan om de Coder-kaarten helemaal naar binnen te duwen, of om ze eruit te halen en ze opnieuw te plaatsen als dit gebeurt. Bekijk de onderstaande animatie om hier een voorbeeld van te zien.
Videobestand
Zie het artikel De VEX 123 Coder Knowledge Base gebruiken voor meer informatie over het gebruik van de Coder.