Инструментарий учителя
этого раздела
Цель раздела «Игра» — дать учащимся попрактиковаться в программировании с использованием кодовых блоков, представленных в лабораториях STEM «Движение вперед и назад» и «Поворот», чтобы вести робота по определенному пути. В этом разделе основное внимание уделяется специфике, необходимой для воплощения идеи в действие для робота, а также тому, чем действия робота отличаются от действий человека. Используя заданный сценарий, учащиеся будут создавать код и применять свои знания на практике, занимаясь решением проблем, пространственным мышлением и вычислительным мышлением.
Обзор
Учащимся будет предложено создать проект для сценария, в котором робот используется для выполнения работы в школе: сбор мусора из классов в конце дня. Для этого учащиеся будут:
-
Работайте совместно в группах, чтобы продумать и спроектировать путь для воображаемого «робота-переработчика отходов».
-
Преобразуйте их путь в конкретные этапы кодирования, используя ранее изученные блоки.
-
Приведите свой проект в действие и оцените, соответствует ли его код желаемому результату.
Специфика программирования: как заставить проект работать
Люди способны читать окружающую среду, используя комбинацию сенсорной информации, решений, умозаключений и воспоминаний, и все это позволяет нам создавать мысленные карты, которые в основном носят качественный характер (основаны на описании, а не на измерениях). Однако роботы могут делать именно то, что вы им говорите, и могут делать это правильно только в том случае, если им даны конкретные количественные (измеримые) инструкции. Эти инструкции определяют поведение робота: способы его действия, которые варьируются от базовых до сложных, в зависимости от того, как робот сконструирован или запрограммирован.
Как опытные последователи направлений, чем более подробными будут ваши указания, тем лучше робот сможет достичь вашей цели. Для этого вы, как программист, должны разработать план, включающий указания с измерениями. Эти основанные на измерениях указания создают план, которому должен следовать ваш робот.
Представьте себе сценарий робота-помощника...
Роботы могут помочь людям выполнять работу более эффективно и легко. Например, представьте себе школу, в которой каждый день кто-то должен приходить во все классы, чтобы собрать вторсырье. Хотя ученик или учитель могли бы это сделать, это отнимало бы у них время, которое они могли бы заняться чем-то другим. Мы собираемся разработать план и создать проект, чтобы «Робот-переработчик» мог взять на себя эту задачу за нас. Робот проедет несколько классов, затем отвезет мусор в определенное место и вернется к началу.
С чего начать? С чего начинается процесс проектирования…
Когда архитекторов просят построить новое здание, они не берут в руки молоток и не начинают стучать. Прежде чем подрядчик или строитель возьмет в руки инструмент, архитекторы тратят много времени и энергии на создание плана здания. Им приходится думать о пространствах и о том, как они соединяются и соотносятся друг с другом. Такое мышление называется пространственным мышлением.
Во-первых, архитекторам необходимо знать, каково назначение здания и как оно будет использоваться – функциональность. Затем они думают о многих, многих различных способах достижения этой функциональности и о том, как она может выглядеть. Архитекторы создают эскизы, списки и планы проектирования, которые, по их мнению, могут сработать. Они работают с другими участниками строительства, и эти планы пересматриваются и в конечном итоге превращаются в чертежи — конкретные, измеренные направления, которые будут использоваться для строительства этого конкретного здания.
Когда вы начнете думать о плане конструкции робота, вы начнете примерно так же. Во-первых, вам нужно знать функциональность — что вы хотите, чтобы робот делал? В данном случае мы хотим, чтобы робот помог нам собирать вторсырье. Ему приходится путешествовать по школе и подбирать вещи, поэтому вам нужно подумать о пространствах, по которым он будет путешествовать, и о том, как эти коридоры и комнаты соединяются друг с другом. Затем мы можем подумать о многих способах построения маршрута вокруг вашей школы — использование эскизов или списков, чтобы продемонстрировать ваши идеи, помогает другим, с которыми вы работаете, увидеть и лучше понять ваши мысли. Ваша группа может взять идеи из нескольких планов и объединить их в один. Затем, когда ваша группа примет решение о плане проектирования, вы можете создать проект — конкретные инструкции, которым вы хотите, чтобы робот следовал.
Набор инструментов для учителя
Если учащимся нужна дополнительная помощь в понимании поведения, напомните им, что роботы могут делать только то, что вы им говорите, и могут делать это правильно только в том случае, если им даны конкретные количественные (измеримые) инструкции. Вот примеры задач:
-
Подумайте о указаниях, которые вы дали другу в разделе «Исследование». Когда ты идешь по коридору, с какой скоростью ты идешь?
-
Чем вы руководствуетесь? Вы ищете ориентиры, например класс определенного учителя или фонтан?
-
Если бы вам пришлось пройти тот же путь с закрытыми глазами, смогли бы вы это сделать?
Цель этих упражнений — помочь учащимся понять разницу между человеческими и роботизированными процессами. Люди часто более качественны, тогда как роботы по своей сути количественны. Будет важно научить учащихся мыслить количественными шагами как при разработке карты, так и при программировании проекта.
Мотивировать обсуждение
В: При разработке плана вам нужно подумать о пространствах и о том, как они соединяются с вами и друг с другом. Это называется пространственным мышлением или пространственным мышлением. Какими еще областями и задачами вы занимаетесь, где вам приходится использовать пространственное мышление, чтобы что-то произошло?
А: Учащиеся могут давать самые разные ответы, основная идея которых заключается в том, что мы делаем это регулярно и просто совершенствуем это для целей программирования. Если учащиеся когда-либо выключали свет в своей спальне и им приходилось добираться до кровати по памяти, они используют пространственное мышление. Вы можете обратиться к чему-то вроде Google Maps, который расскажет вам много подробностей и конкретики, чтобы убедиться, что вы следуете намеченному пути.
Вопрос: Подумайте о некоторых стратегиях совместного проектирования и составления плана или карты. Подумайте о том, как будут использоваться отдельные роли команды, чтобы сделать это эффективно и результативно.
A: Учащиеся могут вернуться к стратегиям совместного принятия решений, а также к распределению задач между конкретными ролями в группе.
Расширьте свое обучение Моделирование в
Для дополнительного занятия по математике попросите группы учащихся измерить расстояние между несколькими соседними классами. Затем попытайтесь увидеть, есть ли общий коэффициент, который вы можете уменьшить, чтобы создать реальную масштабную модель и т. д. Спросите учащихся: «На что вам нужно умножить параметры, чтобы этот путь робота работал в нашей школе?»