教師工具箱
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本節的目的
遊戲部分的目標是讓學生使用前進、後退和轉向 STEM 實驗室中引入的程式碼區塊練習編程，以便沿著特定路徑驅動機器人。 本節重點介紹機器人將想法轉化為行動所需的特殊性，以及機器人行動與人類行動的差異。 使用給定的場景，學生將在解決問題、空間推理和計算思維時創建程式碼並將所學知識付諸實踐。
概述
學生將被要求為一個場景創建一個項目，其中機器人用於幫助學校完成一項工作：在一天結束時從教室收集回收物。 為了實現這一目標，學生將：
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小組合作思考並設計一條想像中的「回收機器人」的行走路徑。
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使用他們之前學到的區塊將他們的路徑轉換為特定的編碼步驟。
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將他們的項目付諸實踐並評估他們的編碼是否符合他們期望的結果。
程式設計特異性－將設計付諸實踐
人類能夠結合感官資訊、決策、推理和記憶來解讀他們的環境，所有這些使我們能夠創建很大程度上是定性的心理地圖（基於描述，而不是測量）。 然而，如果機器人得到了具體的、定量的（可測量的）指令，它們就只能完全按照你的指示去做，而且只能正確地做。 這些指令創建機器人行為：機器人的行為方式，範圍從基本到複雜，取決於機器人的建造或程式設計方式。
作為專業的方向追隨者，您的方向越詳細，機器人就越能實現您的目標。 為了實現這一目標，作為程式設計師，您必須設計一個包含指導和測量的計劃。 這些基於測量的指示為您的機器人創建了可以遵循的藍圖。
想像一個機器人助手場景...
機器人可以幫助人類更有效率、更輕鬆地完成工作。 例如，想像一所學校，每天下午必須有人到所有教室收集回收品。 雖然學生或老師可以這樣做，但這會佔用他們做其他事情的時間。 我們將設計一個計劃並創建一個項目，以便「回收機器人」可以為我們承擔這項任務。 機器人將前往多個教室，然後將回收帶到特定位置，然後返回起點。
從哪裡開始？ 設計流程如何開始…
當建築師被要求建造一座新建築時，他們不會拿起錘子開始敲擊。 在承包商或建築工人拿起工具之前，建築師會花費大量時間和精力來建立建築平面圖。 他們必須考慮空間以及它們如何相互連接和關聯。 這種思考方式稱為空間推理。
首先，建築師需要知道建築物的用途是什麼，以及它將如何使用—功能。 然後他們會考慮實現該功能的多種不同方式，以及它的外觀。 建築師創建他們認為可行的草圖、清單和設計計劃。 他們與參與建築的其他人合作，這些計劃被修改，並最終變成藍圖——將用於建造該特定建築的具體的、經過測量的方向。
當您開始考慮機器人的設計計劃時，您將以大致相同的方式開始。 首先，你必須了解功能──你想讓機器人做什麼？ 在這種情況下，我們希望機器人幫助我們收集回收物。 它必須在學校周圍移動並拾取東西，因此您需要考慮它將要移動的空間以及這些走廊和房間如何相互連接。 接下來，我們可以考慮多種方法來繪製學校周圍的路徑——使用草圖或清單來展示您的想法，幫助與您一起工作的其他人看到並更好地理解您的想法。 您的團隊可能會從多個計劃中汲取想法，並將它們整合為一個計劃。 然後，當您的團隊決定設計計劃時，您可以建立藍圖 - 您希望機器人遵循的特定指示。
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鷹架思維例程
如果學生在理解行為方面需要更多幫助，請提醒他們，機器人只能準確地執行您告訴他們的操作，並且只有在給出具體的、定量（可測量的）指令的情況下才能正確執行。 以下是一些任務範例：
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想想您在「探索」部分給朋友的指示。 當你走過大廳時，你走得有多快？
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您透過什麼進行導航？ 您是否尋找地標，例如某位老師的教室或噴泉？
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如果你閉著眼睛走同樣的路，你能做到嗎？
這些練習的目的是幫助學生理解人類和機器人流程之間的差異。 人類通常更加定性，而機器人本質上是定量的。 引導學生對地圖設計和專案規劃進行定量思考非常重要。
激發討論
Q： 設計計畫需要您考慮空間以及它們如何與您以及彼此之間建立連結。 這稱為空間推理或空間思考。 在您執行的其他哪些領域和任務中，您必須使用空間推理來使某些事情發生？
A: 學生可以給出各種答案，整體想法是這是我們定期做的事情，我們只是為了程式設計的目的而對其進行改進。 如果學生曾經關掉臥室的燈，並且必須憑記憶穿過房間到床邊，那麼他們正在使用空間推理。 您可以參考Google地圖之類的東西，它會告訴您很多細節和特異性，以確保您遵循它所設定的路徑。
問： 集體討論一些一起設計和繪製計畫或地圖的策略。 考慮如何利用團隊的個人角色，以便有效且有效率地做到這一點。
A: 學生可以參考協作決策策略，以及將任務分配給小組內的特定角色。
擴展您的學習
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比例建模
對於數學擴展活動，讓學生小組實際測量幾個相鄰教室之間的距離。 然後嘗試看看是否存在可以減少的共同因素以創建實際的比例模型等。 問學生：“為了讓這條機器人路徑在我們學校發揮作用，你需要將參數乘以多少？”