Αυτοματοποίηση του καθαρισμού

Ερωτήσεις προς διερεύνηση

• Πώς μπορούν να χρησιμοποιηθούν οι συναρτήσεις στον προγραμματισμό για λόγους αποτελεσματικότητας;

Προετοιμασία ( Prepare )

Βεβαιωθείτε ότι οι εγκέφαλοι SPIKE Prime είναι φορτισμένοι, ειδικά αν η σύνδεση γίνεται μέσω Bluetooth.

Συμμετοχή ( Engage )

(Ομαδική συζήτηση, 10 λεπτά)

• Εμπλέξτε τους μαθητές σε μια συζήτηση σχετικά με τον τρόπο αυτοματοποίησης της προσπάθειας καθαρισμού.
• Συζητήστε με τους μαθητές τους τρόπους με τους οποίους πρέπει να εργαστούν για να διατηρήσουν το περιβάλλον καθαρό. 
• Σκεφτείτε τρόπους με τους οποίους αυτό μπορεί να αυτοματοποιηθεί με τη χρήση ρομποτικής για να βοηθήσει στη διατήρηση της καθαριότητας. 
• Συζητήστε ότι ορισμένα υλικά είναι σκουπίδια, αλλά πολλά μπορούν να ανακυκλωθούν. Ζητήστε από τους μαθητές να εντοπίσουν διάφορα υλικά που θα θεωρούνταν σκουπίδια και αντικείμενα που θα μπορούσαν να ανακυκλωθούν.

Προτρέψτε τους μαθητές να σκεφτούν τρόπους ταξινόμησης των υλικών σε σκουπίδια και ανακυκλώσιμα υλικά.

Ανακάλυψη ( Explore )

(Μικρές ομάδες, 45 λεπτά)

Οι μαθητές θα διερευνήσουν τον τρόπο αυτοματοποίησης του καθαρισμού και της διαλογής των υλικών σε σκουπίδια και ανακύκλωση.

• Καθοδηγήστε τους μαθητές να κατασκευάσουν το μοντέλο Automate It! Οι οδηγίες κατασκευής είναι διαθέσιμες στη διεύθυνση https://education.lego.com/en-us/support/spike-prime/building-instructions 
• Καθοδηγήστε τους μαθητές να ανοίξουν ένα νέο έργο στον καμβά προγραμματισμού Python. Ζητήστε από τους μαθητές να διαγράψουν τυχόν κώδικα που υπάρχει ήδη στην περιοχή προγραμματισμού. Οι μαθητές θα πρέπει να συνδέσουν τον κόμβο τους.  
• Προτρέψτε τους μαθητές να σκεφτούν πώς θα προγραμματίσουν το ρομπότ διαλογής τους ώστε να αναγνωρίζει αν ένα υλικό είναι σκουπίδι ή ανακυκλώσιμο. Οι μαθητές θα πρέπει να δημιουργήσουν μια συνάρτηση για τον έλεγχο του χρώματος των υλικών και στη συνέχεια να ταξινομούν τα ανακυκλώσιμα υλικά στην μπλε περιοχή μπροστά από το ρομπότ διαλογής, ενώ τα σκουπίδια να τα πετάνε.

Σημείωση: Οι μαθητές θα πρέπει να αντιστοιχίσουν ένα χρώμα στα σκουπίδια και ένα χρώμα στην ανακύκλωση. Τα χρώματα που χρησιμοποιούνται στις οδηγίες κατασκευής είναι το κίτρινο και το βιολετί. Εξετάστε το ενδεχόμενο να αφήσετε τους μαθητές να τα αλλάξουν σε άλλα χρώματα αν θέλουν.

Δείγμα προγράμματος:

από spike import PrimeHub, ColorSensor, App, Motor

from spike.control import wait_for_seconds, wait_until, Timer

hub = PrimeHub()

app=App()

base_motor=Motor(‘A’)

arm_motor=Motor(‘F’)

color_sensor=ColorSensor(‘D’)

base_motor.set_default_speed(25)

arm_motor.set_default_speed(25)

def check_color():

    arm_motor.run_to_position(235)

    wait_for_seconds(4)

    if color_sensor.get_color()==’violet’:

        base_motor.run_to_position(0)

        arm_motor.run_to_position(25)

        app.play_sound(‘Triumph’)

        arm_motor.run_to_position(240)

    else:

        app.play_sound(‘Oops’)

        arm_motor.run_to_position(25)

        for x in range(3):

            arm_motor.run_for_degrees(-100, speed=100)

            arm_motor.run_for_degrees(100, speed=100)

base_motor.run_to_position(0)

arm_motor.run_to_position(240)

base_motor.run_to_position(90)

arm_motor.run_to_position(25)

check_color()

base_motor.run_to_position(0)

arm_motor.run_to_position(240)

base_motor.run_to_position(270)

arm_motor.run_to_position(25)

check_color()

base_motor.run_to_position(0)

arm_motor.run_to_position(240)

Αφήστε χρόνο στους μαθητές να δημιουργήσουν και να εκτελέσουν το πρόγραμμά τους. Υπενθυμίστε στους μαθητές να παρακολουθούν την κονσόλα για μηνύματα σφάλματος κατά τη διάρκεια του προγραμματισμού τους. Οι μαθητές μπορεί να χρειαστεί να αποσφαλματώσουν το πρόγραμμά τους καθώς το δοκιμάζουν.

Εξηγήστε το ( Explain )

(Ολόκληρη η ομάδα, 15 λεπτά)

Συζητήστε με τους μαθητές πώς λειτούργησε το πρόγραμμα.

Κάντε στους μαθητές ερωτήσεις όπως:

• Γιατί χρησιμοποιήσαμε μια συνάρτηση σε αυτό το πρόγραμμα; Πώς έκανε το πρόγραμμα πιο αποτελεσματικό;
• Ποιοι είναι άλλοι τρόποι με τους οποίους θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν συναρτήσεις στο πρόγραμμά σας;
• Αν οι μαθητές συμπεριέλαβαν παραμέτρους, ποιες παράμετροι χρησιμοποιήθηκαν και γιατί;
• Δείξτε στους μαθητές το παράδειγμα του προγράμματος που χρησιμοποιήθηκε εδώ και ζητήστε τους να δώσουν σχόλια κώδικα (χρησιμοποιώντας το #) που θα πρέπει να συμπεριληφθούν για να γίνει το πρόγραμμα πιο εύκολο να ετοιμαστεί.

Εξελίξτε το ( Elaborate )

(Μικρές ομάδες, 25 λεπτά)

• Προκαλέστε τους μαθητές να τροποποιήσουν το πρόγραμμά τους ώστε να συμπεριλάβουν μια δεύτερη συνάρτηση προκειμένου να κάνουν το πρόγραμμά τους πιο αποτελεσματικό.
• Συζητήστε με τους μαθητές την ιδέα του να γίνουν τα προγράμματα πιο αποδοτικά. Το να αφιερώσετε χρόνο για να ορίσετε μεταβλητές, συναρτήσεις κ.λπ. στην αρχή του προγράμματος μπορεί να επιτρέψει στους μαθητές να κάνουν το σώμα του προγράμματος πιο σύντομο και πιο εύκολο στην εκτέλεση.
• Συζητήστε τρόπους για να κάνετε το πρόγραμμα πιο αποδοτικό. Ένας τρόπος θα μπορούσε να είναι η προσθήκη μιας δεύτερης συνάρτησης που θα βοηθήσει τον ρομποτικό ελεγκτή να γνωρίζει τι να κάνει με τα υλικά μετά τον έλεγχο. Οι μαθητές θα πρέπει να προσπαθήσουν να μειώσουν τις γραμμές κώδικα που χρησιμοποιούνται μετά τον ορισμό της συνάρτησης τους. Εάν υπάρχουν επί του παρόντος 12 γραμμές κώδικα μετά τη συνάρτηση, θα μπορούσαν να τις μειώσουν στο μισό με ένα νέο πρόγραμμα. Προκαλέστε τους μαθητές να δουν πόσο αποδοτικό μπορούν να κάνουν το πρόγραμμά τους. Υπενθυμίστε στους μαθητές να συμπεριλάβουν τα σχόλια του κώδικά τους

Αξιολόγηση  ( Evaluate )

(Ομαδική άσκηση, 15 λεπτά)

Παρατήρηση από τον εκπαιδευτικό:

Συζητήστε το πρόγραμμα με τους μαθητές.

Κάντε στους μαθητές ερωτήσεις όπως: “Τι είναι αυτό το πρόγραμμα;”:

• Τι συνέβη όταν προσθέσατε μια επιπλέον συνάρτηση στο πρόγραμμά σας;
• Γιατί η αποτελεσματικότητα είναι σημαντική για τη δημιουργία μεγάλων προγραμμάτων;
• Ποιοι είναι οι διαφορετικοί τρόποι για να χρησιμοποιήσετε τις συναρτήσεις στα προγράμματά σας; Τι μάθατε από τον τρόπο με τον οποίο άλλοι μαθητές προσέγγισαν αυτή την πρόκληση;

Αυτοαξιολόγηση:

Ζητήστε από τους μαθητές να απαντήσουν στα ακόλουθα στο ημερολόγιό τους:

• Τι μάθατε σήμερα σχετικά με τη δημιουργία αποδοτικών προγραμμάτων;
• Ποια χαρακτηριστικά ενός καλού συμπαίκτη επέδειξα σήμερα;
• Ζητήστε από τους μαθητές να βαθμολογήσουν τον εαυτό τους σε κλίμακα 1-3, σχετικά με τη διαχείριση του χρόνου τους σήμερα.
• Ζητήστε από τους μαθητές να βαθμολογήσουν τον εαυτό τους σε κλίμακα 1-3, σχετικά με τη διαχείριση των υλικών (εξαρτημάτων) που έκαναν σήμερα.

Πηγή:https://education.lego.com/en-us/lessons/spike-python-u7-impacting-the-environment-with-functions/spike-python-u7l4-automate-the-clean-up#prepare