Zestaw narzędzi dla nauczyciela
-
Cel tej sekcji
Celem sekcji Zabawa jest przećwiczenie przez uczniów programowania za pomocą bloków kodu wprowadzonych w laboratoriach Drive Forward i Reverse oraz Turning STEM w celu prowadzenia robota po określonej ścieżce. W tej sekcji skupiono się na specyfice potrzebnej do przełożenia pomysłu na działanie dla robota oraz na tym, jak działania robota różnią się od działań człowieka. Korzystając z danego scenariusza, uczniowie utworzą kod i wcielą zdobytą wiedzę w życie, angażując się w rozwiązywanie problemów, rozumowanie przestrzenne i myślenie obliczeniowe.
Przegląd
Uczniowie zostaną poproszeni o stworzenie projektu na podstawie scenariusza, w którym robot jest używany do pomocy w pracy w szkole: zbierania śmieci z klas na koniec dnia. Aby to osiągnąć, uczniowie będą:
-
Pracujcie wspólnie w grupach, aby przemyśleć i zaprojektować ścieżkę podróżowania wyimaginowanego „robota recyklingowego”.
-
Przetłumacz ich ścieżkę na konkretne etapy kodowania, korzystając z poznanych wcześniej bloków.
-
Wprowadź swój projekt w życie i oceń, czy kodowanie odpowiada pożądanemu wynikowi.
Specyfika programowania — wdrażanie projektu
Ludzie potrafią czytać swoje otoczenie, korzystając z kombinacji informacji zmysłowych, decyzji, wniosków i wspomnień, co pozwala nam tworzyć mapy mentalne, które są w dużej mierze jakościowe (oparte na opisie, a nie na pomiarach). Jednak roboty mogą wykonać dokładnie to, co im każesz – i mogą to zrobić poprawnie – tylko wtedy, gdy otrzymają konkretne, ilościowe (mierzalne) instrukcje. Instrukcje te tworzą zachowania robotów: sposoby działania robotów, od podstawowych do złożonych, w zależności od tego, jak robot jest zbudowany lub zaprogramowany.
Jako ekspert podążający za wskazówkami, im bardziej szczegółowe są Twoje wskazówki, tym lepiej robot będzie w stanie osiągnąć swój cel. Aby to osiągnąć, jako programista musisz zaprojektować plan zawierający wskazówki z pomiarami. Te oparte na pomiarach wskazówki tworzą plan, którego może przestrzegać Twój robot.
Wyobraź sobie scenariusz robota-pomocnika...
Roboty mogą pomóc ludziom w wydajniejszym i łatwiejszym wykonywaniu pracy. Wyobraźmy sobie na przykład szkołę, w której każdego popołudnia ktoś musi przychodzić do wszystkich klas, aby odebrać odpady makulaturowe. Chociaż uczeń lub nauczyciel mógłby to zrobić, zabrałoby to czas, który mogliby zająć się czymś innym. Zamierzamy opracować plan i stworzyć projekt, aby „Robot Recyklingowy” mógł podjąć się tego zadania za nas. Robot pojedzie do wielu sal lekcyjnych, następnie przeniesie recykling w określone miejsce i wróci na początek.
Gdzie zacząć? Jak rozpoczyna się proces projektowania…
Kiedy architekci proszeni są o zbudowanie nowego budynku, nie chwytają za młotek i nie zaczynają walić. Zanim wykonawca lub pracownik budowlany odbierze narzędzie, architekci spędzają dużo czasu i energii na tworzeniu planów budynku. Muszą myśleć o przestrzeniach oraz o tym, jak się łączą i wpływają na siebie nawzajem. Ten rodzaj myślenia nazywa się rozumowaniem przestrzennym.
Po pierwsze, architekci muszą wiedzieć, jakie jest przeznaczenie budynku i jak będzie on używany – czyli funkcjonalność. Następnie zastanawiają się, na wiele, wiele różnych sposobów osiągnięcia tej funkcjonalności i jak mogłaby ona wyglądać. Architekci tworzą szkice, listy i plany projektowe, które ich zdaniem mogą się sprawdzić. Współpracują z innymi osobami zaangażowanymi w budowę, a plany te są weryfikowane i ostatecznie przekształcają się w plany — konkretne, wymierzone wskazówki, które zostaną wykorzystane do budowy konkretnego budynku.
Kiedy zaczniesz myśleć o planie projektu robota, zaczniesz w podobny sposób. Po pierwsze, musisz znać funkcjonalność – co chcesz, aby robot robił? W tym przypadku chcemy, żeby robot pomógł nam w zbiórce surowców wtórnych. Musi podróżować po szkole i podnosić rzeczy, więc musisz pomyśleć o przestrzeniach, w których będzie podróżował oraz o tym, jak te korytarze i pokoje łączą się ze sobą. Następnie możemy pomyśleć o wielu sposobach wytyczenia ścieżki wokół szkoły — użycie szkiców lub list do pokazania swoich pomysłów pomoże innym osobom, z którymi pracujesz, zobaczyć i lepiej zrozumieć Twój sposób myślenia. Twoja grupa może czerpać pomysły z kilku planów i łączyć je w jeden. Następnie, gdy grupa zdecyduje się na plan projektu, możesz stworzyć plan — szczegółowe instrukcje, których ma przestrzegać robot.
Zestaw narzędzi dla nauczyciela
-
Rusztowania, procedury myślenia
Jeśli uczniowie potrzebują dodatkowej pomocy w zrozumieniu zachowań, przypomnij im, że roboty mogą zrobić dokładnie to, co im każesz, i mogą to zrobić poprawnie tylko wtedy, gdy otrzymają konkretne, ilościowe (mierzalne) instrukcje. Oto kilka przykładów zadań:
-
Pomyśl o wskazówkach, które dałeś znajomemu w sekcji Eksploruj. Kiedy idziesz korytarzem, jak szybko idziesz?
-
Czym się poruszasz? Czy szukasz punktów orientacyjnych, takich jak sala pewnego nauczyciela lub fontanna?
-
Gdybyś miał podróżować tą samą ścieżką z zamkniętymi oczami, czy dałbyś radę?
Celem tych ćwiczeń jest pomoc uczniom w zrozumieniu różnicy pomiędzy procesami człowieka i robota. Ludzie są często bardziej jakościowi, podczas gdy roboty są z natury ilościowe. Ważne będzie poprowadzenie uczniów w myśleniu etapami ilościowymi, zarówno przy projektowaniu mapy, jak i programowaniu projektu.
Motywuj dyskusję
P: Projektowanie planu wymaga przemyślenia przestrzeni i tego, jak łączą się one z Tobą i ze sobą. Nazywa się to rozumowaniem przestrzennym lub myśleniem przestrzennym. Jakie inne obszary i zadania wykonujesz, w których musisz użyć rozumowania przestrzennego, aby coś się wydarzyło?
A: Uczniowie mogą udzielać różnych odpowiedzi, przy czym nadrzędną ideą jest to, że robimy to regularnie, a jedynie udoskonalamy to na potrzeby programowania. Jeśli uczniowie kiedykolwiek zgasili światło w sypialni i musieli za pomocą pamięci przejść przez pokój do łóżka, posługiwali się rozumowaniem przestrzennym. Możesz odwołać się do czegoś takiego jak Mapy Google, które podają wiele szczegółów i szczegółów, aby mieć pewność, że podążasz wyznaczoną ścieżką.
P: Przeprowadźcie burzę mózgów na temat strategii projektowania i wspólnego rysowania planu lub mapy. Zastanów się, w jaki sposób poszczególne role zespołu zostaną wykorzystane, aby zrobić to skutecznie i wydajnie.
A: Uczniowie potrafią odwołać się do strategii wspólnego podejmowania decyzji, a także przydzielania zadań konkretnym rolom w grupie.
Rozszerz swoją naukę Modelowanie w
W przypadku zajęć rozszerzonych z matematyki poproś grupy uczniów o zmierzenie odległości między kilkoma sąsiadującymi salami lekcyjnymi. Następnie spróbuj sprawdzić, czy istnieje wspólny czynnik, który można zmniejszyć, aby utworzyć rzeczywisty model w skali itp. Zapytaj uczniów: „Przez co musielibyście pomnożyć parametry, aby ta ścieżka robota działała w naszej szkole?”