Exploração de Laboratório STEM Aberto: Design
Caixa de Ferramentas do Professor
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Esboço da Atividade
Esta exploração permitirá que os alunos apliquem os comportamentos básicos de programação que aprenderam para criar um comportamento complexo de conduzir um caminho especificado. Clique num dos seguintes links para o esboço desta atividade (Google Doc/.docx/.pdf). -
Funções de Exploração dos Alunos
Organize os alunos em grupos antes de iniciar a exploração. Os alunos podem ser organizados em grupos de dois a quatro alunos ao participar da exploração. Cada aluno deve assumir 1 (ou mais) funções. As funções das experiências são: Construtor, Programador, Motorista e Gravador. Para obter mais informações sobre funções, dicas de colaboração e rubricas, clique em um dos links a seguir (Google Doc/.docx/.pdf).
O Construtor em cada grupo deve obter o hardware necessário. O Gravador deve obter o caderno de engenharia do grupo. O Programador deve abrir o VEXcode IQ.
| Quantidade | Materiais necessários |
|---|---|
| 1 |
Robô Piloto Automático |
| 1 |
Bateria do Robô Carregado |
| 1 |
VEXcode IQ |
| 1 |
Cabo USB (se estiver usando um computador) |
| 1 |
Caderno de Engenharia |
| 1 |
Papel grande para mapeamento |
| 1 |
Marcadores |
| 1 por grupo |
Bloco para usar como obstáculo (opcional) |
Caixa de Ferramentas para Professores
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Design
O objetivo deste laboratório STEM é aplicar o drive for e turn for blocks para resolver um problema do mundo real. Para atingir esse objetivo, os alunos devem projetar um caminho para o robô percorrer.
- Divida a turma em seus grupos - cada membro do grupo deve escolher pelo menos 1 função para cumprir para a experiência.
- Como turma, revise rapidamente o problema e os requisitos, diretrizes e unidades que vocês definiram juntos.
- Dê aos alunos de 5 a 10 minutos para esboçar um caminho projetado para o robô viajar em seus cadernos de engenharia.
- À medida que cada grupo conclui um projeto, você deve verificá-lo para garantir que ele atenda aos requisitos necessários e esteja pronto para ser transferido para papel grande.
- Transfira o mapa para papel grande para o robô viajar. (Use réguas e certifique-se de fazer medições no mapa que correspondam às unidades/parâmetros acordados.)
- À medida que cada grupo completa o mapa em grande escala, você deve verificá-lo para ter certeza de que ele atende aos requisitos e está pronto para a codificação.
Antes de os alunos começarem a programar, eles precisarão decidir e esboçar um design que atenda aos requisitos listados acima (e quaisquer requisitos adicionais do professor). Durante a fase de design, caminhe para garantir que cada membro do grupo esteja envolvido nesse processo e trabalhando nas funções do grupo. Observe quaisquer problemas de solução de problemas durante o processo de design que possam ser corrigidos antecipadamente, para que os alunos escrevam um programa bem-sucedido.
Por exemplo:
O que estará no seu projeto?
Você criará um plano, ou modelo, para o seu robô de reciclagem e, em seguida, criará um projeto para executá-lo. Embora o seu robô não ande pela sua escola, criar um plano em menor escala ainda requer precisão. Para fazer isso, cada plano e projeto deve incluir o seguinte:
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Sua sala de aula é "base", onde ela vai sair e voltar para
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O robô deve entrar e sair de 3 salas de aula
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O projeto deve incluir os quatro comandos: avançar, inverter, virar à esquerda e virar à direita. (Um projeto bem-sucedido incluirá vários desses comandos.)
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Um indicador de que a reciclagem foi recolhida (ou seja, O LED de toque acende; aguarde 3 segundos; etc.)
Quando o seu grupo está trabalhando no seu plano de design em conjunto, o Construtor e o Gravador devem certificar-se de que todos esses requisitos estão sendo atendidos pelo caminho que você projeta.
Dicas para Professores
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Quão longe é isso?-Definindo Distâncias Juntos
Se você está procurando uma maneira de agilizar o processo de design, definir alguns parâmetros com os alunos pode ajudar.Por exemplo:
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Entrar/sair de uma sala de aula = 203 mm (8 polegadas)
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Corredor curto = 12 polegadas/305 mm
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Corredor longo = 24 polegadas/610 mm
Isso não apenas dará um exemplo do tipo de especificidade necessária, mas também ajudará a avançar a fase de design com mais rapidez e evitar a confusão dos alunos sobre as medições. Você pode fazer um brainstorming com antecedência ou junto com a turma, se o tempo permitir. (Clique em um dos links a seguir para obter um gráfico de "unidades de parâmetros sugeridas" (Google Doc/.docx/.pdf).) Mantenha-os visíveis para fácil referência para os alunos enquanto trabalham.
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Destacar Funções em Ação
Embora todos os alunos do grupo devam participar do planejamento, o Registrador deve ter o rascunho final do design para o grupo. À medida que os alunos trabalham, você pode apontar os pontos fortes do gravador ao fazer planos de design precisos e perguntar a outros membros da equipe como eles podem ajudar, dentro de suas funções. Por exemplo, o Construtor e o Programador podem querer rotular e acompanhar as medições e etapas que o Gravador desenhou, enquanto o Motorista pensará na direcionalidade e nos ângulos de giro.
Dicas para Professores
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Faça Perguntas para Dar Feedback
Quando os alunos entrarem em contacto consigo sobre os seus mapas, tente enquadrar o seu feedback na forma de uma pergunta, em vez de dar uma solução. Perguntar coisas como: "Você só tem duas paradas, onde pode adicionar uma terceira?" ou "Como seu robô contorna o obstáculo?" ou "Em que direção o robô está viajando aqui?" permite que os alunos pratiquem habilidades de pensamento crítico e mantenham a agência sobre a resolução de problemas.
Etapa 1: Mapeie uma Solução - Pensamento Espacial em Ação
Agora que você conhece os requisitos e parâmetros, esboce um mapa no seu caderno de engenharia para mostrar as três paradas que o seu robô fará para pegar a reciclagem na escola.
- Certifique-se de marcar os pontos inicial e final e rotular as salas de aula ou lugares que são importantes.
- Use as setas para mostrar a direção e a ordem em que o robô se deslocará.
- Use o esboço de exemplo como um guia. Lembre-se de que este é um plano, por isso não precisa ser exato, mas você pode querer adicionar notas ou lembretes para si mesmo para ajudar quando começar a programar.
- Fale com o seu professor quando tiver um mapa completo no seu bloco de notas. O Gravador deve ter a versão final para compartilhar com o professor e para basear seu mapa grande.
- Quando seu professor aprovar seu mapa esboçado, use o papel grande, marcadores e réguas para transferir esse mapa para uma escala maior em que o robô possa dirigir. Lembre-se de medir as distâncias que você desenha para corresponder aos parâmetros e unidades discutidos. Dessa forma, o seu código corresponderá ao seu mapa, para ajudar o seu robô a conduzir com sucesso.
Motivar a Discussão
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Articular o Seu Pensamento
P: Pense no plano que fez, porque escolheu mudar para lugares nessa ordem? Que fatores considerou ao fazer as suas escolhas sobre para onde ir? (Os alunos podem responder a isso por escrito em seu caderno de engenharia ou apenas em uma discussão verbal, se o tempo permitir.)
R: As respostas variam, mas podem incluir coisas como quem teria mais ou menos para recuperar, como evitar completamente o obstáculo, o que faria o código mais curto, etc.
P: Por que você acha que ter uma escala consistente é importante para mover o seu plano do seu caderno para um papel maior?
R: A escala é importante para pegar um plano pequeno e transferi-lo para um espaço maior. Uma escala consistente manterá todos os espaços igualmente colocados em relação uns aos outros.