Nền

Mars Rover: Landing Challenge Unit sẽ thách thức sinh viên của bạn xây dựng các dự án VEXcode 123 để giải quyết vấn đề. Bài học này giới thiệu cho sinh viên cách sử dụng Cảm biến Mắt ở mặt trước của 123 Robot trong một thử thách, lấy cảm hứng từ quá trình các nhà khoa học sử dụng trong khi cố gắng hạ cánh tàu vũ trụ, như Mars 2020 Perseverance rover. Học sinh sẽ mã hóa Robot 123 để phát hiện chướng ngại vật, sau đó phát sáng một màu để cho biết một chướng ngại vật đã được tìm thấy trên bãi đáp.

Sứ mệnh Sao Hỏa 2020 của NASA

Sứ mệnh Sao Hỏa 2020 của NASA giải quyết các mục tiêu khoa học ưu tiên cao cho việc khám phá Sao Hỏa: sự sống, khí hậu, địa chất và con người. Nhưng trước khi xe tự hành Perseverance có thể bắt đầu nhiệm vụ thu thập các mẫu đá và đất trên bề mặt, xe tự hành cần hạ cánh an toàn trên Hành tinh Đỏ.

Theo NASA, chỉ có khoảng 40% các nhiệm vụ được gửi đến sao Hỏa (bởi bất kỳ cơ quan vũ trụ nào) đã thành công. Toàn bộ quá trình vào, xuống và hạ cánh sẽ chỉ mất vài phút, nhưng tàu vũ trụ mang theo xe tự hành Perseverance cần phải giảm tốc độ từ gần 20.000 km mỗi giờ (~12.500 dặm một giờ) xuống 0 và tìm một khu vực mở, bằng phẳng để hạ cánh. Bề mặt sao Hỏa đầy những chướng ngại vật — những miệng hố va chạm lớn, vách đá, vết nứt và những tảng đá lởm chởm. Những cơn gió không thể đoán trước cũng có thể gây ra nhiều biến chứng hơn nữa.

Để giúp đảm bảo hạ cánh an toàn, xe tự hành Perseverance sẽ chụp ảnh trong khi hạ xuống và so sánh những hình ảnh đó với bản đồ. Nó có thể nhanh chóng quyết định xem khu vực đó có được các nhà khoa học xác định là nguy hiểm hay không và điều chỉnh đất trong một khu vực mở. Xem video bên dưới để xem xe tự hành dự kiến sẽ hạ cánh như thế nào.

Trong Bài học này, học sinh sẽ mã hóa Robot 123 để phát hiện chướng ngại vật tại các địa điểm hạ cánh trên 123 Trường của mình để giúp đảm bảo hạ cánh an toàn cho xe tự hành.

Cảm biến là gì?

Về bản chất, cảm biến là một thiết bị giúp robot hiểu được thế giới xung quanh. Nó thực hiện điều này bằng cách thu thập và báo cáo dữ liệu về môi trường của nó, sau đó có thể được sử dụng trong một dự án để đưa ra quyết định hoặc thực hiện một số hành vi nhất định. Trình tự này có thể được coi là một vòng lặp quyết định của Sense → Think → Act.

Vòng quyết định của

Trong Đơn vị này, Robot 123 sẽ phát hiện các vật thể trên Trường 123 để giúp dọn dẹp khu vực hạ cánh của xe tự hành an toàn. Các sinh viên dự án tạo ra thực hiện vòng lặp này vì Cảm biến Mắt sẽ Cảm nhận sự hiện diện của một vật thể, sau đó các lệnh VEXcode 123 Suy nghĩ và đưa ra quyết định dựa trên việc Cảm biến Mắt có phát hiện ra một vật thể hay không, và sau đó Robot 123 sẽ Hành động bằng cách có nút trên robot phát sáng.

Cảm biến mắt là gì?

Cảm biến mắt trên Robot 123 nằm ở mặt trước, bên dưới mũi tên màu trắng. Cảm biến mắt có thể được sử dụng để phát hiện sự hiện diện hoặc vắng mặt của một vật thể, cũng như màu sắc hoặc mức độ sáng của nó. 

Cảm biến mắt sử dụng ánh sáng hồng ngoại để phát hiện vật thể. Các vật thể có màu sáng phản xạ ánh sáng hồng ngoại và được cảm biến mắt phát hiện dễ dàng hơn. Các vật thể màu tối hấp thụ ánh sáng hồng ngoại và Cảm biến Mắt cũng không phát hiện ra chúng. Trong Thiết bị, sử dụng giấy màu trắng hoặc màu sáng cho các chướng ngại vật để đảm bảo rằng Cảm biến Mắt sẽ có thể phát hiện các vật thể này.

Trong Đơn vị này, Cảm biến Mắt sẽ được sử dụng để phát hiện khi một vật thể có mặt trên đường đi của Robot 123. Vị trí của Cảm biến Mắt trên Robot 123 có nghĩa là nó chỉ có thể phát hiện các vật thể trực tiếp ở phía trước nó. Hãy lưu ý điều này khi bạn đặt 123 Robot và chướng ngại vật với học sinh của mình để các tài liệu chuẩn bị cho học sinh thành công. 

Để biết thêm thông tin về cách mã hóa Cảm biến mắt với VEXcode 123, hãy xem bài viết Mã hóa Cảm biến mắt VEX 123 bằng cách sử dụng Thư viện VEXcode 123 VEX.

VEXcode 123 là gì?

VEXcode 123 là một ngôn ngữ lập trình dựa trên khối được sử dụng với Robot 123. Ngôn ngữ lập trình là một tập hợp các quy tắc trong đó các ký hiệu đại diện cho các hành động. Các ngôn ngữ lập trình tuân theo các hướng dẫn từng bước mà máy tính thực thi để dự án chạy.

Để biết thêm thông tin về cách làm việc với VEXcode 123, hãy xem Phần VEXcode 123 của Thư viện VEX.

Bạn cần mã VEXcode 123 nào?

Các khối trong VEXcode 123 đại diện cho 123 lệnh Robot được sử dụng để tạo một dự án trong VEXcode 123. Dưới đây là danh sách các khối chính được sử dụng trong Bài học này.

Mã VEX 123 Khối	Hành vi
	{When started} Khối bắt đầu chạy chồng khối đính kèm khi dự án được bắt đầu.
	Khối [Drive until] điều khiển 123 Robot cho đến khi đáp ứng một trong ba điều kiện. Một vật thể được phát hiện bởi Cảm biến Mắt ở mặt trước của Robot 123. Robot 123 đâm vào một vật thể hoặc bức tường. Cảm biến phát hiện đường dây phát hiện một đường dây bên dưới Robot 123.
	Khối [Turn for] xoay Robot 123 tại chỗ sang trái hoặc phải trong một số độ nhất định.
	Khối [Mãi mãi] lặp lại bất kỳ khối nào chứa bên trong ‘C’ mãi mãi.
	Khối [Wait] chờ một khoảng thời gian cụ thể trước khi chuyển sang khối tiếp theo trong một dự án.
	Khối [Phát sáng] đặt màu phát sáng của đèn báo ở giữa Robot 123.

Khối [Lái xe đến] hoạt động như thế nào?

[Lái xe cho đến khi] khối liên tục kiểm tra một điều kiện và kiểm soát luồng dự án. Một dự án sẽ không di chuyển đến khối tiếp theo trong ngăn xếp cho đến khi điều kiện của khối [Drive] được đáp ứng. Trong dự án được hiển thị bên dưới, Robot 123 sẽ lái xe về phía trước và liên tục kiểm tra xem Cảm biến mắt đã phát hiện ra vật thể nào chưa. Khi một vật thể được Cảm biến Mắt phát hiện, Robot 123 sẽ ngừng lái xe và di chuyển đến khối tiếp theo, một khối [Phát sáng].

Lưu lượng

Có thể đặt điều kiện dừng lái xe 123 Robot. Đơn vị này sử dụng tham số "đối tượng" để robot sẽ ngừng lái xe khi Cảm biến mắt ở mặt trước của 123 Robot phát hiện một đối tượng.

Chuẩn bị cho Thử thách Mở trong Bài học này

Trong Bài học này, sinh viên sẽ được yêu cầu sử dụng những gì họ đã học được trước đây để tạo ra một dự án để giải quyết một thách thức. Vì điều quan trọng là phải thường xuyên thách thức học sinh giải quyết vấn đề và áp dụng các kỹ năng mà các em đã học theo một cách mới, chúng tôi khuyến khích bạn thử thách học sinh của mình và sử dụng các chiến lược này để xây dựng khả năng phục hồi và giúp hướng dẫn các em vượt qua thử thách. Dưới đây là một số gợi ý để giúp học viên khi các em thử nghiệm với các dự án của mình: 

Đưa ra phản hồi mà không đưa ra giải pháp - Việc mắc lỗi trong khi vượt qua thử thách được mong đợi và khuyến khích. “Lỗi trong học tập có thể tạo ra cơ hội, [và] có thể giúp nhận ra các kết nối.”¹ Tạo ra một quy trình giải quyết vấn đề quen thuộc với học viên của anh chị em có thể giúp các em biết cách xác định một vấn đề và tiến lên phía trước khi mắc lỗi, từ đó giảm thiểu sự gián đoạn và thất vọng. Hãy thử sử dụng chu trình giải quyết vấn đề sau đây với học viên của bạn để giúp họ khắc phục sự cố các dự án của họ và đưa ra các giải pháp của riêng họ. 

Chu kỳ giải quyết vấn đề của

• Mô tả vấn đề
  • Yêu cầu học viên giải thích điều gì sai. Học viên sẽ có thể liên hệ lỗi đó với mục tiêu được chia sẻ hoặc thử thách trong tầm tay.
    • Robot 123 đang di chuyển như thế nào trong dự án của họ? Robot nên di chuyển như thế nào? 
• Xác định khi nào và ở đâu vấn đề bắt đầu
  • Hỏi học viên lần đầu tiên họ nhận thấy vấn đề.
    • Phần nào của dự án đang được thực hiện?
  • Nếu sinh viên gặp khó khăn trong việc xác định lỗi ở đâu trong dự án, hãy khuyến khích họ sử dụng tính năng Project Stepping trong VEXcode 123. Các tín hiệu trực quan được cung cấp với tính năng Project Stepping có thể được sử dụng để giúp sinh viên khắc phục sự cố dự án của họ bằng cách có khả năng xem các khối đang được thực hiện cùng một lúc. Điều này sẽ cung cấp cho họ hình ảnh rõ hơn về những khối nào có thể gây ra lỗi, vì vậy việc gỡ lỗi có thể trở thành một quy trình được nhắm mục tiêu và hiệu quả hơn. Để biết thêm thông tin về cách sử dụng tính năng Project Stepping, hãy xem bài viết Stepping Through a Project trong VEXcode 123 VEX Library. 
• Thực hiện chỉnh sửa & bài kiểm tra
  • Khi học viên tìm thấy lỗi, họ nên chỉnh sửa dự án của mình. Học sinh có thể kiểm tra dự án với mỗi chỉnh sửa được thực hiện. Nếu dự án thành công, họ có thể chuyển sang bước tiếp theo trong chu trình giải quyết vấn đề. Nếu dự án không thành công, họ có thể quay lại quá trình ban đầu và thử lại.
• Suy ngẫm
  • Yêu cầu học viên suy nghĩ về lỗi các em đã mắc phải và khắc phục trong quá trình này.
    • Lỗi là gì? Em đã học được gì từ sai lầm này? Làm thế nào nó có thể giúp bạn khi mã hóa 123 Robot lần sau?
  • Khuyến khích học viên nhận ra những sai lầm của mình và những điều các em đã học được từ quá trình này để giúp khuyến khích tư duy cầu tiến. Việc nhấn mạnh vào tư duy cầu tiến có thể giúp học viên tìm hiểu khi nào và làm thế nào để kiên trì cũng như khi nào cần yêu cầu giúp đỡ.² Nếu học viên có thể coi quá trình của mình là tiền đề cho việc học mới, thì các em có thể sử dụng các bước ở đây để tiếp tục việc học của chính mình cũng như thúc đẩy việc học của các bạn cùng lớp. Khi học viên gặp phải những vấn đề này và suy ngẫm về những lỗi lầm của các em, hãy khuyến khích các em chia sẻ những lỗi lầm của mình và xử lý với các học viên khác. Bằng cách này, học viên có thể trở thành “tài liệu học tập cho nhau”.³

Clear the Landing Area (Phòng thí nghiệm 2) được thiết kế để trở thành một cuộc khám phá mở, yêu cầu học sinh của bạn kiên trì giải quyết thử thách. Trong Lab này, chúng tôi giới thiệu các vòng lặp với khối [Forever] và yêu cầu sinh viên thử nghiệm sử dụng các vòng lặp trong dự án của họ để có ổ đĩa 123 Robot và phát hiện tất cả các chướng ngại vật trên khu vực hạ cánh (VEX 123 Field). Nếu việc sử dụng các vòng lặp trong một dự án là mới đối với học sinh của bạn, có thể phải mất một vài lần lặp lại các dự án của họ để sử dụng các vòng lặp một cách hiệu quả. Sử dụng các đề xuất được nêu trong phần này để chuẩn bị cho học viên về quy trình thử và sai, đồng thời giúp các em khắc phục sự cố các dự án của mình để đạt được mục tiêu của thử thách. Phần Hỗ trợ của Play Part 1 và 2 có các hỗ trợ giảng dạy bổ sung để hướng dẫn học sinh vượt qua thử thách Lab 2. Có một kế hoạch về cách bạn sẽ cung cấp hỗ trợ cho việc giải quyết vấn đề và thử nghiệm và lỗi được yêu cầu trong Phòng thí nghiệm này có thể giúp bạn đáp ứng nhu cầu cá nhân của học sinh.

Xem bài viết Xây dựng khả năng phục hồi trong STEM Labs VEX Library để biết thêm thông tin về cách phản hồi hiệu quả có thể giúp sinh viên xây dựng khả năng phục hồi và tư duy phát triển trong khi làm việc thông qua STEM Labs.

¹ Hattie, John và Shirley Clarke. Học trực quan: Phản hồi. Routledge, Taylor & Francis Group, 2019.

²  Như trên.

³ Ibid, tr. 121