Інструменти вчителя - Мета цього розділу

Мета розділу Play полягає в тому, щоб студенти попрактикувалися в програмуванні за допомогою блоків коду, введених у Drive Forward and Reverse and Turning STEM Labs, щоб керувати роботом певним шляхом. Цей розділ зосереджується на особливостях, необхідних для втілення ідеї в дію для робота, і на тому, чим дії робота відрізняються від дій людини. Використовуючи заданий сценарій, учні створюватимуть код і впроваджуватимуть свої знання в дію, коли вони залучатимуться до вирішення проблем, просторового мислення та обчислювального мислення.

Огляд
Учням буде запропоновано створити проект для сценарію, у якому робот використовується для допомоги в роботі в школі: збирання сміття з класів наприкінці дня. Щоб досягти цього, студенти:

Працюйте разом у групах, щоб продумати та розробити шлях для подорожі уявного «робота-переробника».
Перетворіть їхній шлях у певні кроки кодування, використовуючи блоки, які вони раніше вивчили.
Запустіть їхній проект у дію та оцініть, чи відповідає їхнє кодування бажаному результату.

Специфіка програмування — введення дизайну в роботу

Люди здатні читати навколишнє середовище, використовуючи комбінацію сенсорної інформації, рішень, висновків і спогадів, що дозволяє нам створювати ментальні карти, які є переважно якісними (на основі опису, а не вимірювання). Однак роботи можуть робити саме те, що ви їм скажете, і можуть робити це правильно, лише якщо їм надано конкретні кількісні (вимірні) інструкції. Ці інструкції створюють поведінку роботів: способи дій роботів, які варіюються від простих до складних, залежно від того, як робот побудований або запрограмований.

Як експерт, який слідує вказівкам, чим детальнішими будуть ваші вказівки, тим краще робот зможе досягти вашої мети. Щоб досягти цього, ви, як програміст, повинні розробити план, який включає вказівки з вимірюванням. Ці вказівки, засновані на вимірюваннях, створюють план, яким повинен слідувати ваш робот.

Уявіть собі сценарій робота-помічника...
Роботи можуть допомогти людям виконувати роботу ефективніше та легше. Наприклад, уявіть собі школу, де щодня вдень хтось повинен відвідувати всі класи, щоб зібрати відходи. Хоча учень чи вчитель міг би зробити це, це забрало б час, вони могли б робити щось інше. Ми збираємося розробити план і створити проект, щоб «Робот-переробник» міг взяти на себе це завдання. Робот подорожуватиме кількома класними кімнатами, потім переносить утилізацію в певне місце та повертатиметься до початку.

З чого почати? Як починається процес проектування…

Коли архітекторів просять побудувати нову будівлю, вони не беруть молоток і не починають стукати. Перш ніж підрядник або будівельник візьме в руки інструмент, архітектори витрачають багато часу та енергії на створення планів будівлі. Вони мають думати про простори та про те, як вони з’єднуються та співвідносяться одне з одним. Таке мислення називається просторовим мисленням.

По-перше, архітектори повинні знати, яке призначення будівлі та як вона буде використовуватися — функціональність. Потім вони думають про багато-багато різних способів досягнення цієї функції та про те, як це може виглядати. Архітектори створюють ескізи, списки та проектні плани, які, на їхню думку, можуть спрацювати. Вони співпрацюють з іншими, хто бере участь у будівництві, і ці плани переглядаються та зрештою перетворюються на креслення — конкретні, виміряні напрямки, які використовуватимуться для будівництва цієї конкретної будівлі.

Коли ви починаєте думати про проектний план для робота, ви почнете приблизно так само. По-перше, ви повинні знати функціональність — що ви хочете, щоб робот робив? У цьому випадку ми хочемо, щоб робот допомагав нам збирати сміття. Йому доводиться подорожувати по школі та підбирати речі, тож вам потрібно подумати про простір, у якому він збирається подорожувати, і про те, як ці коридори та кімнати з’єднуються між собою. Далі ми можемо подумати про багато способів нанести на карту шлях навколо вашої школи — використання ескізів або списків для відображення ваших ідей допомагає іншим, з якими ви працюєте, побачити та краще зрозуміти ваше мислення. Ваша група може взяти ідеї з кількох планів і об’єднати їх в один. Потім, коли ваша група визначиться з планом дизайну, ви можете створити план — конкретні інструкції, яких робот повинен виконувати.

Інструменти для вчителя Процедури мислення на риштуваннях

Якщо учням потрібна додаткова допомога з розумінням поведінки, нагадайте їм, що роботи можуть робити лише те, що ви їм скажете, і робити це правильно, лише якщо їм надано конкретні кількісні (вимірні) інструкції. Ось кілька прикладів завдань:

Подумайте про вказівки, які ви дали другу в розділі «Дослідження». Коли ви йдете коридором, як швидко ви рухаєтеся?
На чому ти орієнтуєшся? Ви шукаєте орієнтири, як-от учительська кімната чи фонтан?
Якби ви йшли тим самим шляхом із закритими очима, чи могли б ви це зробити?

Мета цих вправ — допомогти учням зрозуміти різницю між процесами людини та робота. Люди часто більш якісні, тоді як роботи за своєю суттю кількісні. Буде важливо навчити студентів мислити кількісно як для розробки карти, так і для програмування проекту.

Мотивуйте дискусію

Q: Розробка плану вимагає від вас подумати про простори та те, як вони з’єднуються з вами та одне з одним. Це називається просторовим мисленням або просторовим мисленням. У яких інших сферах і завданнях вам потрібно використовувати просторові міркування, щоб щось відбулося?

A: Студенти можуть давати різноманітні відповіді, головна ідея полягає в тому, що це те, що ми робимо регулярно, ми просто вдосконалюємо це для цілей програмування. Якщо учні коли-небудь вимикали світло в спальні й мусили переміщатися через кімнату до ліжка напам’ять, вони використовують просторове мислення. Ви можете посилатися на щось на кшталт Карт Google, які повідомляють вам багато деталей і конкретності, щоб переконатися, що ви слідуєте маршрутом, який вони встановили.

Q: Обдумайте кілька стратегій спільного проектування та малювання плану чи карти. Подумайте про способи використання окремих ролей команди, щоб зробити це ефективно та результативно.

A: Студенти можуть повернутися до стратегій спільного прийняття рішень, а також до призначення завдань конкретним ролям у групі.

Розширте своє навчання моделювання в

Для додаткового завдання з математики попросіть групи учнів фактично виміряти відстань між кількома сусідніми класами. Потім спробуйте побачити, чи існує загальний коефіцієнт, на який можна зменшити, щоб створити фактичну масштабну модель тощо. Запитайте учнів: «На що потрібно помножити параметри, щоб цей шлях робота працював у нашій школі?»

< Назад Повернутися до лабораторій Далі >