Ξεκινήστε την ανίχνευση

Ερωτήσεις προς διερεύνηση

• Πώς μπορούν οι αισθητήρες να αλληλεπιδρούν ή να ελέγχουν τους κινητήρες;

Προετοιμασία ( Prepare )

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

Συμμετοχή ( Engage )

(Ολόκληρη η τάξη, 5 λεπτά)

• Ξεκινήστε μια συζήτηση με τους μαθητές για το πώς λειτουργούν οι αισθητήρες.
• Βάλτε τους μαθητές να παίξουν ένα παιχνίδι freeze dance. Κρατήστε ψηλά έναν αισθητήρα δύναμης και εξηγήστε στους μαθητές ότι μπορεί να κινηθεί μόνο όταν κρατάτε πατημένο το κουμπί του αισθητήρα. Φροντίστε να είναι προφανές πότε πατάτε και πότε αφήνετε το κουμπί. Οι μαθητές μπορούν να κινηθούν με όποιον τρόπο θέλουν όταν έρθει η ώρα να χορέψουν, αλλά πρέπει να παγώσουν όταν αφήσετε το κουμπί.
• Συζητήστε με τους μαθητές πώς χρησιμοποιήθηκε ο αισθητήρας για να παρέχει πληροφορίες σχετικά με το πώς πρέπει να κινηθούν. Ζητήστε από τους μαθητές να εξηγήσουν πώς πιστεύουν ότι λειτουργούν οι αισθητήρες.

Ανακάλυψη ( Explore )

(Μικρές ομάδες, 20 λεπτά)

Οι μαθητές θα εξερευνήσουν την εργασία με αισθητήρες κωδικοποιώντας τον αισθητήρα δύναμης.

• Κατευθύνετε τους μαθητές στην ενότητα START στην εφαρμογή SPIKE. Εδώ οι μαθητές μπορούν να έχουν πρόσβαση σε 2. Κινητήρες και αισθητήρες. Αυτό το μάθημα έναρξης παρέχει στους μαθητές μια πρώτη εμπειρία στην κατασκευή και τον προγραμματισμό με το SPIKE Prime. 
• Χρησιμοποιήστε αυτό το μάθημα για να καθοδηγήσετε τους μαθητές στην κατασκευή του κινητήρα και του αισθητήρα δύναμης. Οι μαθητές θα πρέπει να ολοκληρώσουν τις οδηγίες κατασκευής μέσω των βημάτων 1-7 και 22-29. Δεν θα χρειαστεί να ολοκληρώσουν το υπόλοιπο αυτού του μαθήματος.
• Καθοδηγήστε τους μαθητές να εγκαταλείψουν το μάθημα Κινητήρες και αισθητήρες.
• Ανοίξτε 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.

Σπρώξτε, ξεκινήστε, σταματήστε

Οι αισθητήρες μπορούν να χρησιμοποιηθούν με διάφορους τρόπους. Ο αισθητήρας δύναμης μπορεί να χρησιμοποιηθεί σαν ένα “κουμπί” που μπορείτε να προγραμματίσετε για να ξεκινάτε και να σταματάτε ενέργειες.

• Κάντε καταιγισμό ιδεών με τους μαθητές για το πώς πιστεύουν ότι θα πρέπει να προγραμματίσετε τον αισθητήρα για να λειτουργήσει. Ποιες πληροφορίες θα χρειαστεί το λογισμικό για να λειτουργήσει σωστά το υλικό; 
• Γράψτε ένα πρόγραμμα ψευδοκώδικα για να κάνετε τον αισθητήρα δύναμης να λειτουργήσει ώστε να εκκινεί και να σταματά τον κινητήρα όταν τον πιέζετε. Ψευδοκώδικας είναι να γράψετε με λέξεις αυτό που θέλετε να κάνει το πρόγραμμα.

Ένα παράδειγμα θα μπορούσε να είναι το εξής:

• Εισαγωγή αισθητήρα δύναμης, κινητήρα και πλήμνη
• Αρχικοποίηση κινητήρα
• Αρχικοποίηση αισθητήρα δύναμης
• Αναμονή μέχρι να πατηθεί ο αισθητήρας δύναμης
• Ενεργοποίηση του κινητήρα
• Μετακίνηση δεξιόστροφα για χρονικό διάστημα 2 δευτερολέπτων

Σημείωση: Ο κώδικας που γράφετε σε βήματα (ψευδοκώδικας) δεν χρειάζεται να ταιριάζει ακριβώς με αυτό που θα μπει στο πρόγραμμα. Ο ψευδοκώδικας βοηθά τους μαθητές να σκεφτούν τι κώδικας χρειάζεται.

Δώστε στους μαθητές το δείγμα κώδικα για να χρησιμοποιήσουν τον αισθητήρα δύναμης για να σταματήσουν και να ξεκινήσουν τον κινητήρα. Οι μαθητές μπορούν να πληκτρολογήσουν αυτό το πρόγραμμα στον καμβά προγραμματισμού. Οι μαθητές μπορούν επίσης να αντιγράψουν και να επικολλήσουν αυτό το πρόγραμμα στον καμβά προγραμματισμού, αποκτώντας πρόσβαση στην ενότητα Βάση γνώσεων Getting Started Part 3: Using the Force Sensor.  

Ζητήστε από τους μαθητές να εκτελέσουν το πρόγραμμα.

from spike import ForceSensor, Motor

\# Initialize the Force Sensor and a motor

force_sensor = ForceSensor(‘B’)

motor = Motor(‘C’)

\# Press the button slowly, it will work only once

# Play the program again to try it again

motor.set_default_speed(25)

force_sensor.wait_until_pressed()

motor.start()

force_sensor.wait_until_released()

motor.stop()

• Συζητήστε με τους μαθητές τι συνέβη όταν έτρεξαν τον κώδικα. Οι μαθητές θα πρέπει να αναγνωρίσουν ότι όταν ο αισθητήρας δύναμης πιέστηκε, ο κινητήρας άρχισε να λειτουργεί με ισχύ 25%. Ο κινητήρας συνέχισε να λειτουργεί μέχρι να απελευθερωθεί ο αισθητήρας δύναμης, γεγονός που προκάλεσε τη διακοπή λειτουργίας του κινητήρα. Επανεξετάστε το πρόγραμμα με τους μαθητές για να βεβαιωθείτε ότι έχουν κατανοήσει κάθε γραμμή κώδικα.
• Επισημάνετε στους μαθητές πώς ονομάστηκε ο αισθητήρας δύναμης. Εξηγήστε τους ότι πρέπει να είμαστε προσεκτικοί στον τρόπο με τον οποίο ονομάζουμε μέρη του προγράμματος, όπως οι μεταβλητές. Δημιουργούμε μια μεταβλητή για να αποθηκεύσουμε τις πληροφορίες σχετικά με τη θύρα που χρησιμοποιούμε για τον αισθητήρα δύναμης και ορίζουμε ένα εύκολα αναγνωρίσιμο όνομα για να το χρησιμοποιήσουμε στο ίδιο το πρόγραμμα.
• Παροτρύνετε τους μαθητές να σκεφτούν πώς θα μπορούσαν να αλλάξουν αυτόν τον κώδικα ώστε να ξεκινήσει να λειτουργεί ο κινητήρας και στη συνέχεια να σταματήσει όταν πατηθεί το κουμπί. Ζητήστε από τους μαθητές να αλλάξουν τον κώδικά τους και να εκτελέσουν το πρόγραμμα.

\# Press the button slowly, it will work only once

motor.set_default_speed(25)

motor.start()

force_sensor.wait_until_pressed()

motor.stop()

Σημείωση: Οι μαθητές πρέπει να αλλάξουν τον κώδικα για να μετακινήσουν το motor.start πριν από τον αισθητήρα δύναμης και να αφαιρέσουν τη γραμμή κώδικα when released.

Αφήστε στους μαθητές επιπλέον χρόνο για να εξερευνήσουν με τον αισθητήρα

Εξηγήστε το ( Explain )

(Ολόκληρη η τάξη, 5 λεπτά)

Ζητήστε από τους μαθητές να μοιραστούν τον νέο τους κώδικα και να συζητήσουν πώς χρησιμοποίησαν τον αισθητήρα δύναμης.

Κάντε στους μαθητές ερωτήσεις όπως:

• Πώς μπορείτε να χρησιμοποιήσετε έναν αισθητήρα για να ελέγξετε τις ενέργειες των κινητήρων;
• Ποιοι είναι οι διαφορετικοί τρόποι με τους οποίους μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ή να προγραμματίσετε έναν αισθητήρα δύναμης;
• Τι σημαίνει το “wait_until” όταν προγραμματίζετε τον αισθητήρα δύναμης;
• Γιατί δεν ορίζουμε ένα χρόνο ή μια απόσταση για να κινηθεί ο κινητήρας όταν εκκινούμε τον κινητήρα;
• Ποια είναι κάποια σφάλματα που πιστεύετε ότι μπορεί να προκύψουν με τον αισθητήρα δύναμης;

Εξελίξτε το ( Elaborate )

(Μικρές ομάδες, 10 λεπτά)

Προκαλέστε τους μαθητές να δοκιμάσουν κάτι νέο με τον αισθητήρα δύναμης. Ζητήστε από τους μαθητές να ανοίξουν την κονσόλα. Οι μαθητές μπορούν να εκτυπώσουν μηνύματα στην κονσόλα χρησιμοποιώντας τη συνάρτηση print().

Παρουσιάστε στους μαθητές μια νέα γραμμή κώδικα. Μπορούν να τροποποιήσουν τον προηγούμενο κώδικά τους ή να τον πληκτρολογήσουν.

from spike import ForceSensor, Motor

\# Initialize the Force Sensor and a motor

force_sensor = ForceSensor(‘B’)

motor = Motor(‘C’)

\# Press the button slowly, it will work only once

motor.set_default_speed(25)

motor.start()

force_sensor.wait_until_pressed()

motor.stop()

print(‘hello!’)

Συζητήστε με τους μαθητές τι συμβαίνει όταν εκτελείται η νέα γραμμή κώδικα “print(‘hello!’)”.

Τώρα οι μαθητές μπορούν να συμπεριλάβουν μηνύματα με το φυσικό τους ρομπότ καθώς αυτό κινείται. Οι μαθητές μπορούν να χρησιμοποιήσουν τη συνάρτηση print για να τεκμηριώσουν τι συμβαίνει στο πρόγραμμα ως έξοδο. Μπορεί επίσης να είναι διασκεδαστικό.

Για βοήθεια στην αποσφαλμάτωση, υπενθυμίστε στους μαθητές ότι τα εκτυπωμένα μηνύματα πρέπει να περιλαμβάνονται σε παρένθεση ( ) με εισαγωγικά – (” ‘) ή (” “) λειτουργεί.

Προκαλέστε τους μαθητές να δημιουργήσουν ένα παιχνίδι ερωτήσεων και απαντήσεων όπου ένα άτομο πατάει το κουμπί για να απαντήσει σε μια ερώτηση και στη συνέχεια η σωστή απάντηση εμφανίζεται (ή εκτυπώνεται) στην οθόνη.

Αξιολόγηση  ( Evaluate )

(Ολόκληρη η τάξη, 5 λεπτά)

Παρατήρηση του δασκάλου

Συζητήστε το πρόγραμμα με τους μαθητές.

Κάντε στους μαθητές ερωτήσεις όπως:

• Ποιοι είναι κάποιοι τρόποι με τους οποίους μπορέσατε να προγραμματίσετε τον αισθητήρα δύναμης να λειτουργήσει;
• Ποιοι είναι μερικοί τρόποι με τους οποίους ο αισθητήρας και ο κινητήρας μπορούν να αλληλεπιδράσουν;
• Ποιες είναι κάποιες ιδέες που έχετε για τη χρήση της λειτουργίας εκτύπωσης;

Αυτοαξιολόγηση

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

• Τι μάθατε σήμερα σχετικά με τη χρήση ενός αισθητήρα δύναμης;
• Πότε μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τη λειτουργία εκτύπωσης;
• 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-u3-sensor-control/spike-python-u3l1-start-sensing#engage