LEGO® Education > Σχέδια Μαθήματος > ΣΧΕΔΙΟ ΕΝΟΤΗΤΑΣ:

Φόρτιση ρινόκερου

Οι μαθητές θα εξερευνήσουν τη χρήση του αισθητήρα δύναμης για τον έλεγχο της κίνησης.

}

45 λεπτά

Τάξεις E’ Δημοτικού- Α’ Γυμνασίου

Αρχάριοι

Ερωτήσεις προς διερεύνηση

  • Πώς μπορεί να χρησιμοποιηθεί ένας αισθητήρας δύναμης για να βοηθήσει στον έλεγχο κινήσεων και ενεργειών;

Προετοιμασία ( Prepare )

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

Συμμετοχή ( Engage )

(Ομαδική συζήτηση, 5 λεπτά)

Εμπλέξτε τους μαθητές σε μια συζήτηση σχετικά με το πώς να σταματήσετε έναν ρινόκερο που επιτίθεται. Εξετάστε το ενδεχόμενο προβολής βίντεο που δείχνουν έναν ρινόκερο να επιτίθεται ή να προσκρούει σε ένα αντικείμενο. Συζητήστε πώς κινείται ο ρινόκερος και τι θα χρειαζόταν για να τον σταματήσετε. Εξετάστε επίσης το ενδεχόμενο να συζητήσετε τις αισθήσεις που μπορεί να χρησιμοποιεί ο ρινόκερος και πώς αυτές μπορεί να είναι παρόμοιες με τους αισθητήρες που είναι διαθέσιμοι στους μαθητές για προγραμματισμό.

Ανακάλυψη ( Explore )

(Μικρές ομάδες, 20 λεπτά)

Οι μαθητές θα κατασκευάσουν ένα μοντέλο Rhino για να διερευνήσουν διαφορετικούς τρόπους κίνησης με τον αισθητήρα δύναμης.

  • Κατευθύνετε τους μαθητές στην ενότητα BUILD στην εφαρμογή SPIKE. Εδώ οι μαθητές μπορούν να έχουν πρόσβαση στις οδηγίες κατασκευής του μοντέλου Rhino. Ζητήστε από τους μαθητές να κατασκευάσουν το μοντέλο. Οι οδηγίες κατασκευής είναι επίσης 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 βρίσκεται ήδη στον προγραμματιστικό χώρο. Οι μαθητές θα πρέπει να συνδέσουν τον κόμβο τους.

Rhino Run
Προκαλέστε τους μαθητές να βάλουν τον ρινόκερό τους να τρέξει προς τα εμπρός. Ξεκινήστε τους μαθητές με αυτό το πρόγραμμα.

from spike import MotorPair

\# Αρχικοποίηση των κινητήρων
motor_pair=MotorPair(‘A’,’B’)

\# Τρέξε
motor_pair.start()

Ζητήστε από τους μαθητές να σταματήσουν το πρόγραμμα. Συζητήστε το γεγονός ότι δεν υπάρχει τίποτα στο πρόγραμμα που να λέει στο Rhino να σταματήσει. Τελικά, ο Ρινόκερος πέφτει πάνω σε κάτι.

Συζητήστε ιδέες για να κάνετε τον ρινόκερο να σταματήσει. Ένας τρόπος είναι να προσθέσετε μια στάση στο πρόγραμμα ή να ορίσετε την εκκίνηση για μια συγκεκριμένη ώρα, απόσταση κ.λπ. Ένας άλλος τρόπος είναι να χρησιμοποιήσετε τον αισθητήρα δύναμης που είναι προσαρτημένος ως μύτη του Ρινόκερου.

Προτρέψτε τους μαθητές να σταματήσουν τον Ρινόκερο που επιτίθεται όταν προσκρούει στον τοίχο χρησιμοποιώντας τον αισθητήρα δύναμης. Οι μαθητές θα πρέπει να τοποθετήσουν τον Ρινόκερο στραμμένο προς τον τοίχο ή ένα άλλο ισχυρό αντικείμενο σε απόσταση ενός μέτρου ή περισσότερο. Μοιραστείτε με τους μαθητές αυτό το παράδειγμα προγράμματος. Οι μαθητές θα πρέπει να πληκτρολογήσουν αυτό το πρόγραμμα στον καμβά προγραμματισμού.

from spike import ForceSensor, MotorPair

\# Αρχικοποίηση του αισθητήρα πίεσης και του κινητήρα
force_sensor = ForceSensor(‘C’)
motor_pair=MotorPair(‘A’,’B’)

\# Τρέξε μέχρι ο αισθητήρας πίεσης πιεστεί.
motor_pair.start(0, -50)
force_sensor.wait_until_pressed()
motor_pair.stop()

Σημείωση: Υπενθυμίστε στους μαθητές να προσέχουν για σφάλματα στην κονσόλα. Οι μαθητές μπορούν να ανατρέξουν στη γραμμή από το μήνυμα σφάλματος για να εντοπίσουν πού μπορεί να έχει συμβεί ένα σφάλμα πληκτρολόγησης.

Ζητήστε από τους μαθητές να εκτελέσουν το πρόγραμμα αρκετές ακόμη φορές. Κάθε φορά, οι μαθητές θα πρέπει να μετακινούν το μοντέλο Rhino πιο μακριά από τον τοίχο. Επιτρέψτε στους μαθητές να διερευνήσουν πώς η μετακίνηση του μοντέλου πιο πίσω δεν αλλάζει τον τρόπο εκτέλεσης του προγράμματος.

Εξηγήστε το ( Explain )

(Ολόκληρη η ομάδα, 5 λεπτά)

Συζητήστε με τους μαθητές πώς κινήθηκε το μοντέλο Rhino και επανεξετάστε τον κώδικα ως ομάδα.

Κάντε στους μαθητές ερωτήσεις όπως:

  • Πώς λειτούργησε το πρόγραμμα;
  • Τι αντιπροσωπεύουν τα 0 και -50 στη γραμμή κώδικα motor_pair.start;
  • Πώς λειτούργησε ο αισθητήρας δύναμης;
  • Τι συνέβη όταν μετακινήσατε τον Ρινόκερο πιο μακριά από τον τοίχο; Μήπως η εκτέλεση του μοντέλου σε διαφορετικές αποστάσεις άλλαξε τον τρόπο λειτουργίας του προγράμματος;
  • Τι ήταν δύσκολο σε αυτή την πρόκληση;

Συζητήστε με τους μαθητές τη χρήση ενός αρνητικού αριθμού (-50) για την ταχύτητα. Το αρνητικό παρέχει κατεύθυνση για την κίνηση. Αν οι μαθητές αλλάξουν σε θετικό αριθμό 50, ο Ρινόκερος θα κινηθεί προς την αντίθετη κατεύθυνση (προς τα πίσω).

    Εξελίξτε το ( Elaborate )

    (Μικρές ομάδες, 10 λεπτά)

    Προκαλέστε τους μαθητές να αλλάξουν το πρόγραμμά τους για να διερευνήσουν πώς σταματά ο Ρινόκερος όταν φορτώνει (κινείται γρήγορα) σε σχέση με όταν κινείται αργά.

    Ζητήστε από τους μαθητές να εκτελέσουν το πρόγραμμά τους άλλες δύο φορές. Μία φορά με υψηλή ταχύτητα (-100 για την ισχύ) και μία με χαμηλή ταχύτητα (-20 για την ισχύ).

      from spike import ForceSensor, MotorPair

      \# Αρχικοποίηση του αισθητήρα πίεσης και του κινητήρα
      force_sensor = ForceSensor(‘C’)
      motor_pair=MotorPair(‘A’,’B’)

      \# Τρέξε μέχρι ο αισθητήρας πίεσης πιεστεί.
      motor_pair.start(0, -20)
      force_sensor.wait_until_pressed()
      motor_pair.stop()

      Συζητήστε τι συμβαίνει μετά την εκτέλεση κάθε προγράμματος. Οι μαθητές θα πρέπει να παρατηρήσουν ότι το Rhino απλά σταματά, ενώ ο αισθητήρας δύναμης εξακολουθεί να αγγίζει το αντικείμενο, όταν έχει ρυθμιστεί στο 20% της ισχύος. Ωστόσο, όταν ρυθμιστεί στο 100% της ισχύος, ο Ρινόκερος χτυπάει το αντικείμενο και αναπηδά πίσω. Συζητήστε ως ομάδα γιατί συμβαίνει αυτό.

      Επιτρέψτε στους μαθητές να κατασκευάσουν έναν μικρό τοίχο από τα πρόσθετα στοιχεία LEGO του σετ τους. Προκαλέστε τους μαθητές να προγραμματίσουν τον Ρινόκερο να φορτίσει μέσα από τον τοίχο και στη συνέχεια να παίξει έναν κατάλληλο ήχο. Οι μαθητές μπορούν επίσης να βάλουν ένα μήνυμα στην κονσόλα χρησιμοποιώντας τη συνάρτηση print() για να προσθέσουν τον Ρινόκερο να λέει κάτι καθώς χτυπάει τον τοίχο (ουτς!).

      Αφήστε τους μαθητές να μοιραστούν και να συζητήσουν τα τελικά τους προγράμματα.

        Αξιολόγηση  ( Evaluate )

        (Ομαδική άσκηση, 5 λεπτά)

        Παρατήρηση του δασκάλου:

        Συζητήστε το πρόγραμμα με τους μαθητές.

        Κάντε στους μαθητές ερωτήσεις όπως:

        • Πώς λειτούργησε ο αισθητήρας δύναμης για τον έλεγχο του Ρινόκερού σας;
        • Γιατί η ισχύς του κινητήρα επηρεάζει τον τρόπο με τον οποίο αντιδρά το μοντέλο όταν σταματάει με τον αισθητήρα δύναμης;
        • Πώς ο αισθητήρας δύναμης παρείχε πληροφορίες στο πρόγραμμα για να πει στον Ρινόκερο τι να κάνει;

        Αυτοαξιολόγηση:

        • Ζητήστε από τους μαθητές να απαντήσουν στα ακόλουθα στο ημερολόγιό τους:
        • Τι μάθατε σήμερα σχετικά με τη χρήση του αισθητήρα δύναμης για τον έλεγχο του Rhino σας;
        • 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.
        Υποστήριξη εκπαιδευτικών

        Οι μαθητές θα:

        • Εξερευνήσουν τη δύναμη senor
        • Κατανοήσουν τις επιδράσεις της δύναμης στην κίνηση
        Πράγματα που θα χρειαστείτε
        • Σετ SPIKE Prime έτοιμα για χρήση από τους μαθητές
        • Συσκευές με εγκατεστημένη την εφαρμογή SPIKE
        • Ημερολόγια μαθητών
        Εκπαιδευτικά πρότυπα

        CSTA
        2-AP-10
        Χρήση διαγραμμάτων ροής ή/και ψευδοκώδικα για την αντιμετώπιση σύνθετων προβλημάτων ως αλγορίθμων

        2-AP-13
        Να αποσυνθέτουν προβλήματα και υποπροβλήματα σε μέρη για να διευκολύνουν το σχεδιασμό, την υλοποίηση και την αναθεώρηση προγραμμάτων.

        2-AP-16
        Ενσωμάτωση υπάρχοντος κώδικα, μέσων και βιβλιοθηκών σε πρωτότυπα προγράμματα και απόδοση των στοιχείων αυτών.

        2-AP-17
        Συστηματική δοκιμή και βελτίωση των προγραμμάτων με τη χρήση μιας σειράς περιπτώσεων δοκιμής.

        2-AP-19
        Τεκμηρίωση προγραμμάτων προκειμένου να διευκολύνεται η παρακολούθηση, ο έλεγχος και η αποσφαλμάτωση.