Chạy robot tái chế
Hộp công cụ dành cho giáo viên
-
Mục đích của phần này
Mục tiêu của phần Play là để học sinh thực hành lập trình với các khối mã được giới thiệu trong Drive Forward and Reverse and Turning STEM Labs, để điều khiển robot theo một con đường cụ thể. Phần này tập trung vào tính cụ thể cần thiết trong việc chuyển ý tưởng thành hành động cho robot và cách hành động của robot khác với hành động của con người. Sử dụng một kịch bản nhất định, học sinh sẽ tạo mã và đưa việc học của mình vào hành động khi tham gia giải quyết vấn đề, lý luận không gian và tư duy tính toán.
Tổng quan
Học sinh sẽ được yêu cầu tạo ra một dự án cho một tình huống trong đó robot được sử dụng để giúp làm việc trong một trường học: thu gom rác tái chế từ các lớp học vào cuối ngày. Để đạt được điều này, học sinh sẽ:
-
Hợp tác trong các nhóm để suy nghĩ và thiết kế một con đường cho một "robot tái chế" tưởng tượng để đi du lịch.
-
Chuyển đường dẫn của họ thành các bước mã hóa cụ thể bằng cách sử dụng các khối mà họ đã học trước đó.
-
Đưa dự án của họ vào hành động và đánh giá xem mã hóa của họ có phù hợp với kết quả mong muốn của họ hay không.

Độ đặc hiệu của lập trình - Đưa một thiết kế vào hoạt động
Con người có thể đọc môi trường của họ bằng cách sử dụng sự kết hợp của thông tin cảm giác, quyết định, suy luận và ký ức, tất cả đều cho phép chúng ta tạo ra các bản đồ tinh thần phần lớn là định tính (dựa trên mô tả, thay vì đo lường). Tuy nhiên, robot chỉ có thể làm chính xác những gì bạn bảo chúng làm - và chỉ có thể làm điều đó một cách chính xác - nếu chúng được đưa ra các hướng dẫn cụ thể, định lượng (có thể đo lường được). Những hướng dẫn này tạo ra các hành vi của rô bốt: cách rô bốt hành động, từ cơ bản đến phức tạp, tùy thuộc vào cách rô bốt được chế tạo hoặc lập trình.
Là những người theo hướng chuyên nghiệp, hướng dẫn của bạn càng chi tiết, robot sẽ càng có thể hoàn thành mục tiêu của bạn tốt hơn. Để thực hiện điều này, bạn, với tư cách là lập trình viên, phải thiết kế một kế hoạch bao gồm các hướng đo lường. Những hướng dẫn dựa trên phép đo này tạo ra một kế hoạch chi tiết để robot của bạn làm theo.
Hãy tưởng tượng một kịch bản trợ giúp
robot... Robot có thể giúp con người thực hiện công việc hiệu quả và dễ dàng hơn. Ví dụ, hãy tưởng tượng một trường học mà mỗi buổi chiều ai đó phải đến tất cả các lớp học để thu gom rác tái chế. Mặc dù một học viên hoặc một giảng viên có thể làm điều này, nhưng điều đó sẽ lấy đi thời gian mà các em có thể làm điều gì đó khác. Chúng tôi sẽ thiết kế một kế hoạch và tạo ra một dự án để một “Robot tái chế” có thể đảm nhận nhiệm vụ này cho chúng tôi. Robot sẽ di chuyển đến nhiều lớp học, sau đó mang rác tái chế đến một địa điểm cụ thể và quay lại từ đầu.

Bắt đầu từ đâu? Quá trình thiết kế bắt đầu như thế nào…
Khi các kiến trúc sư được yêu cầu xây dựng một tòa nhà mới, họ không cầm búa và bắt đầu đập phá. Trước khi một công cụ được chọn bởi một nhà thầu hoặc công nhân xây dựng, các kiến trúc sư dành rất nhiều thời gian và công sức để tạo ra các kế hoạch cho tòa nhà. Họ phải suy nghĩ về không gian và cách họ kết nối và liên quan đến nhau. Loại suy nghĩ này được gọi là lý luận không gian.
Đầu tiên, các kiến trúc sư cần biết mục đích của tòa nhà là gì và nó sẽ được sử dụng như thế nào - chức năng. Sau đó, họ nghĩ về nhiều, nhiều cách khác nhau mà họ có thể đạt được chức năng đó, và nó có thể trông như thế nào. Các kiến trúc sư tạo ra các bản phác thảo, danh sách và kế hoạch thiết kế mà họ nghĩ có thể hoạt động. Họ làm việc với những người khác liên quan đến tòa nhà, và những kế hoạch đó được sửa đổi, và cuối cùng biến thành bản thiết kế - các hướng cụ thể, được đo lường sẽ được sử dụng để xây dựng tòa nhà cụ thể đó.
Khi bạn bắt đầu suy nghĩ về một kế hoạch thiết kế cho robot, bạn sẽ bắt đầu theo cách tương tự. Trước tiên, bạn phải biết chức năng - bạn muốn robot làm gì? Trong trường hợp này, chúng tôi muốn robot giúp chúng tôi thu gom rác tái chế. Nó phải đi vòng quanh trường và nhặt đồ, vì vậy bạn cần suy nghĩ về không gian mà nó sẽ đi vào và cách các hành lang và phòng đó kết nối với nhau. Tiếp theo, chúng ta có thể suy nghĩ về nhiều cách để vạch ra một con đường xung quanh trường học của bạn - sử dụng các bản phác thảo hoặc danh sách để thể hiện ý tưởng của bạn giúp những người khác mà bạn làm việc cùng nhìn thấy và hiểu rõ hơn suy nghĩ của bạn. Nhóm của bạn có thể lấy ý tưởng từ một số kế hoạch và tập hợp chúng lại thành một. Sau đó, khi nhóm của bạn quyết định kế hoạch thiết kế, bạn có thể tạo kế hoạch chi tiết - các hướng dẫn cụ thể mà bạn muốn robot tuân theo.
Hộp công cụ dành cho
giáo viên
- Hướng dẫn các thói quen tư duy
Nếu học sinh cần thêm sự giúp đỡ để hiểu các hành vi, hãy nhắc nhở các em rằng robot chỉ có thể làm chính xác những gì bạn bảo chúng làm và chỉ có thể làm điều đó một cách chính xác, nếu chúng được đưa ra các hướng dẫn cụ thể, định lượng (có thể đo lường được). Dưới đây là một số ví dụ về các nhiệm vụ:
-
Hãy nghĩ về những chỉ dẫn em đã đưa cho một người bạn trong phần Khám phá. Khi bạn đi bộ xuống hành lang, bạn đi nhanh như thế nào?
-
Bạn điều hướng bằng cách nào? Bạn có tìm kiếm các địa danh, như lớp học của một giáo viên nào đó, hoặc một đài phun nước không?
-
Nếu bạn đi trên cùng một con đường với đôi mắt nhắm lại, bạn có thể làm điều đó không?
Mục tiêu của các bài tập này là giúp học sinh hiểu được sự khác biệt giữa quy trình của con người và robot. Con người thường có định tính cao hơn, trong khi robot vốn có định lượng. Điều quan trọng là hướng dẫn sinh viên tư duy theo các bước định lượng cả về thiết kế bản đồ và lập trình của dự án.
Thúc đẩy thảo luận
H: Thiết kế một kế hoạch đòi hỏi bạn phải suy nghĩ về không gian và cách chúng kết nối với bạn và với nhau. Điều này được gọi là lý luận không gian hoặc tư duy không gian. Một số lĩnh vực và nhiệm vụ khác mà bạn làm khi bạn phải sử dụng lý luận không gian để biến điều gì đó thành hiện thực là gì?
Đáp: Học sinh có thể đưa ra nhiều câu trả lời khác nhau, với ý tưởng bao quát là đây là điều chúng tôi làm thường xuyên, chúng tôi chỉ tinh chỉnh nó cho mục đích lập trình. Nếu học sinh đã từng tắt đèn phòng ngủ và phải điều hướng qua phòng đến giường ngủ bằng trí nhớ, họ đang sử dụng lý luận không gian. Bạn có thể tham khảo một cái gì đó như Google Maps cho bạn biết rất nhiều chi tiết và tính cụ thể để đảm bảo rằng bạn đi theo con đường mà nó đã đặt ra.
H: Hãy suy nghĩ một số chiến lược để thiết kế và vẽ một kế hoạch hoặc bản đồ cùng nhau. Hãy suy nghĩ về những cách mà vai trò cá nhân của nhóm sẽ được sử dụng để thực hiện điều này một cách hiệu quả và hiệu quả.
A: Học sinh có thể tham khảo lại các chiến lược ra quyết định hợp tác, cũng như phân công nhiệm vụ cho các vai trò cụ thể trong nhóm.
Mở rộng việc học của bạn
- Mô hình hóa
quy mô
Đối với một hoạt động mở rộng toán học, yêu cầu các nhóm học sinh thực sự đo khoảng cách giữa một vài lớp học lân cận. Sau đó, cố gắng xem liệu có một yếu tố chung nào mà bạn có thể giảm bớt để tạo ra một mô hình quy mô thực tế, v.v. Hỏi học sinh, "Bạn sẽ cần gì để nhân các thông số bằng cách cho con đường robot này hoạt động trong trường của chúng ta?"