Επικοινωνία με το φως

Ερωτήσεις προς διερεύνηση

• Πώς μπορεί η τεχνολογία να μας βοηθήσει να λύσουμε προβλήματα;
• Πώς μπορείτε να σχεδιάσετε τη χρήση υλικού σε μια λύση ενός προβλήματος;

Προετοιμασία ( Prepare )

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

Συμμετοχή ( Engage )

Τι σχήματα μπορείτε να δημιουργήσετε σε ένα πλέγμα 5×5; Θα μπορούσατε να φτιάξετε ένα ορθογώνιο; Ένα τρίγωνο; Τι είδους πρόσωπα θα μπορούσατε να φτιάξετε;

Γιατί να δημιουργήσετε σε χαρτί πριν κωδικοποιήσετε;

Οι μαθητές θα διερευνήσουν τον προγραμματισμό φώτων στον κόμβο.

• Βάλτε τους μαθητές να σχεδιάσουν έναν πίνακα 5×5 στα ημερολόγιά τους.
• Ζητήστε από τους μαθητές να κόψουν 25 μικρά τετράγωνα από χρωματιστό χαρτί για να χωρέσουν μέσα στον πίνακα τους.
• Σχεδιάστε μια απλή εικόνα ή δείξτε στους μαθητές μια εικόνα που θα μπορούσε να δημιουργηθεί στον πίνακα φωτός στον κόμβο. Τα παραδείγματα θα μπορούσαν να περιλαμβάνουν ένα τετράγωνο ή μια καρδιά.
• Ζητήστε από τους μαθητές να σκεφτούν πώς να δημιουργήσουν μια εικόνα στον κόμβο τους. 
• Ζητήστε τους να δημιουργήσουν μια εικόνα ή μια εικόνα τοποθετώντας τα τετράγωνα τους στη μήτρα για να αναπαραστήσουν ποια τετράγωνα θα φωτιστούν. Δεν χρειάζεται να χρησιμοποιήσουν ταυτόχρονα και τα 25 χάρτινα τετράγωνα.

Ανακάλυψη ( Explore )

Οι μαθητές θα εξερευνήσουν τον τρόπο δημιουργίας εικόνων στη μήτρα φωτός.

• Παροτρύνετε τους μαθητές να σκεφτούν πώς μπορεί να αναλυθεί αυτή η εργασία σε βήματα που θα μπορούσε να κάνει ένας υπολογιστής. 
• Ζητήστε από τους μαθητές να γράψουν τα βήματα σε ψευδοκώδικα στα ημερολόγιά τους. 
• Ενθαρρύνετέ τους να σκεφτούν προηγούμενες εμπειρίες κωδικοποίησης για να σκεφτούν τα βήματα που απαιτούνται. 

Ο ψευδοκώδικας είναι το σύνολο των οδηγιών γραμμένων με λέξεις που δείχνουν βήμα προς βήμα οδηγίες για το τι πρέπει να συμβεί. Ο ψευδοκώδικας χρησιμοποιείται για να βοηθήσει στη συγγραφή κώδικα.

Υπόδειξη: Ποιες βιβλιοθήκες θα χρειαστεί να εισάγουν;

• Επιτρέψτε στους μαθητές να μοιραστούν τις ιδέες τους.
• Καθοδηγήστε τους μαθητές να ανοίξουν ένα νέο έργο στον καμβά προγραμματισμού της Python. 
• Ζητήστε από τους μαθητές να διαγράψουν τυχόν κώδικα που βρίσκεται ήδη στον προγραμματιστικό χώρο. Οι μαθητές θα πρέπει να συνδέσουν τον κόμβο τους.

Οι μαθητές μπορούν να παρακολουθήσουν το μάθημα μέσω της Βάσης γνώσεων Getting Started Part 1: Προγραμματισμός απλών εξόδων. Αυτό το μάθημα χρησιμοποιεί το μέρος Light Matrix του Getting Start. Ανοίξτε την Κονσόλα κάνοντας κλικ στις δύο κοντές οριζόντιες γραμμές στο κάτω κέντρο του καμβά.

Δώστε στους μαθητές το παρακάτω δείγμα κώδικα. Ζητήστε από τους μαθητές να πληκτρολογήσουν τον κώδικα στον καμβά προγραμματισμού. Οι μαθητές μπορούν επίσης να αντιγράψουν και να επικολλήσουν το δείγμα κώδικα από τη Βάση γνώσεων Getting Started Part 1: Προγραμματισμός. Ζητήστε από τους μαθητές να εκτελέσουν αυτό το πρόγραμμα.

# Import the PrimeHub class

from spike import PrimeHub

from spike.control import 

wait_for_seconds 

# Initialize the Hub 

your_hub = PrimeHub() 

# Light up a smiley face 

your_hub.light_matrix.show_image(‘HAPPY’) 

wait_for_seconds(5) 

your_hub.light_matrix.off()

Συζητήστε με τους μαθητές τι συμβαίνει.

• Ρωτήστε τους μαθητές αν το πρόγραμμα εξακολουθεί να εκτελείται στον κόμβο τους. Εάν το smiley face εξακολουθεί να εμφανίζεται στον κόμβο, τότε το πρόγραμμα εξακολουθεί να εκτελείται. Καθοδηγήστε τους μαθητές να σταματήσουν το πρόγραμμα είτε κάνοντας κλικ στον κόκκινο κύκλο με το λευκό τετράγωνο στην κάτω δεξιά πλευρά της οθόνης είτε πατώντας το κουμπί με τον μεγάλο κύκλο στον κόμβο.
• Επανεξετάστε τις γραμμές του κώδικα με τους μαθητές. 
• Συζητήστε τι βλέπουν να συμβαίνει όταν εκτελούν το πρόγραμμα και τι λέει κάθε γραμμή κώδικα στον κόμβο να κάνει.

Δημιουργία νέας εικόνας

• Ζητήστε από τους μαθητές να αλλάξουν την εικόνα που εμφανίζεται στη μήτρα φωτός.
• Προκαλέστε τους μαθητές να αλλάξουν την οθόνη από HAPPY σε HEART, η οποία θα αλλάξει την οθόνη στον κόμβο.
• Ζητήστε από τους μαθητές να υποδείξουν τι πρέπει να αλλάξει στον κώδικα για να εμφανίζει μια καρδιά αντί για μια χαμογελαστή φατσούλα. Συζητήστε με τους μαθητές.
• Ζητήστε από τους μαθητές να αλλάξουν τον κώδικά τους και το σχόλιο με πράσινο χρώμα. Εκτελέστε το πρόγραμμα.

# Light up a heart 

your_hub.light_matrix.show_image(‘HEART’) 

wait_for_seconds(5) 

your_hub.light_matrix.off()

Συζητήστε το πρόγραμμα με τους μαθητές. 

• Ρωτήστε τους μαθητές τι σηματοδοτεί το # στο πρόγραμμα. Το # σηματοδοτεί ένα σχόλιο, το οποίο δεν είναι εντολή για τον υπολογιστή, αλλά είναι κάτι που προσθέτουν οι προγραμματιστές για να θυμούνται τι πρέπει να κάνει ένα τμήμα κώδικα.
• Επανεξετάστε με τους μαθητές πόσο καιρό έμεινε αναμμένη η εικόνα της καρδιάς. Η εικόνα ήταν αναμμένη για 5 δευτερόλεπτα επειδή το wait_for_seconds δείχνει ένα “5” στην παρένθεση αμέσως μετά την εντολή. Η τιμή μέσα στην παρένθεση είναι ο αριθμός των δευτερολέπτων.

Εξηγήστε το ( Explain )

Συζητήστε το πρόγραμμα με τους μαθητές. Κάντε στους μαθητές ερωτήσεις όπως:

• Ποιες βιβλιοθήκες πρέπει να εισαγάγετε για να εκτελέσετε αυτά τα προγράμματα;
• Ποιος είναι ο σκοπός του κομματιού wait_for του κώδικα;
• Χρειάζεται να ξαναγράφετε ολόκληρο τον κώδικα κάθε φορά για να αλλάζετε την εικόνα που εμφανίζεται;
• Πώς αναγνωρίζετε αν ένα πρόγραμμα εξακολουθεί να εκτελείται; Ποιοι είναι οι τρόποι για να σταματήσετε ένα πρόγραμμα;

Εξελίξτε το ( Elaborate )

Ερευνήστε τον προγραμματισμό μιας λέξης στον κόμβο.

Εμφάνιση δύο εικόνων

Ζητήστε από τους μαθητές να δημιουργήσουν δύο εικόνες για να τις εμφανίσουν στο light matrix.

Προκαλέστε τους μαθητές να αντιγράψουν τις γραμμές κώδικα κάτω από το #Light up a heart και να τις επικολλήσουν στο τέλος του κωδικα τους. Οι μαθητές θα έχουν τώρα δύο εικόνες για να κωδικοποιήσουν.

Ζητήστε τους να εισάγουν το HAPPY στο δεύτερο τμήμα. Συζητήστε με τους μαθητές τι θα συμβεί όταν εκτελέσουν τον κώδικά τους και με τα δύο τμήματα κώδικα. Επανεξετάστε τις γραμμές του κώδικα ως ομάδα. Ο κώδικας θα πρέπει να δείχνει μια καρδιά για 5 δευτερόλεπτα και στη συνέχεια μια χαμογελαστή φάτσα για 5 τμήματα.

# Light up a heart 

your_hub.light_matrix.show_image(‘HEART’) 

wait_for_seconds(5) 

your_hub.light_matrix.off()

# Light up a smiley face 

your_hub.light_matrix.show_image(‘HAPPY’) 

wait_for_seconds(5) 

your_hub.light_matrix.off()

Συζητήστε το πρόγραμμα με τους μαθητές.

Αποσφαλμάτωση

Διερευνήστε τον τρόπο ανάγνωσης των σφαλμάτων.

Ζητήστε από τους μαθητές να κάνουν κλικ στις δύο οριζόντιες γραμμές στο κέντρο στο κάτω μέρος του καμβά προγραμματισμού. Αυτό επιτρέπει το άνοιγμα της κονσόλας. Στην κονσόλα εκτυπώνονται πληροφορίες ή μηνύματα σφάλματος.

Ζητήστε από τους μαθητές να αλλάξουν το HEART σε Heart και να εκτελέσουν ξανά το πρόγραμμα.

# Light up a heart 

your_hub.light_matrix.show_image(‘Heart’) 

wait_for_seconds(5) 

your_hub.light_matrix.off()

# Light up a smiley face 

your_hub.light_matrix.show_image(‘HAPPY’) 

wait_for_seconds(5) 

your_hub.light_matrix.off()

Ζητήστε από τους μαθητές να εξηγήσουν τι συνέβη. Αυτό αντιπροσωπεύει ένα σφάλμα που μπορεί να συμβεί αν οι πληροφορίες δεν εισαχθούν σωστά.

Παρατηρήστε ότι το μήνυμα σφάλματος στην κονσόλα σας υποδεικνύει τη γραμμή 7. Αν κοιτάξετε τη γραμμή 7, μπορείτε να δείτε ότι η λέξη Heart σε δεν είναι όλη με κεφαλαία γράμματα. Αλλάξτε το Heart σε HEART και εκτελέστε ξανά το πρόγραμμα.

Παρατηρήστε ότι το πρόγραμμα λειτουργεί σωστά, αλλά το μήνυμα σφάλματος στην κονσόλα παραμένει αμετάβλητο. Αν κάνετε ένα επιπλέον λάθος, το επόμενο μήνυμα στην κονσόλα θα ακολουθήσει ακριβώς κάτω από το προηγούμενο.

Εξηγήστε στους μαθητές πώς θα καταλάβουν ότι έχετε ένα νέο μήνυμα. Θα δείτε μια ομάδα αριθμών, για παράδειγμα [14:14:27.303] με μαύρο χρώμα και το υπόλοιπο μήνυμα σφάλματος με κόκκινο. Αυτή είναι η αρχή του μηνύματος σφάλματος και λέει την ώρα που εκτελέστηκε ο κώδικας.

Πρόσθετη εξερεύνηση

Επιτρέψτε στους μαθητές να εξερευνήσουν όλες τις επιλογές για την εμφάνιση εικόνων στον κόμβο. Για να αποκτήσουν πρόσβαση σε πρόσθετες εικόνες που μπορούν να εμφανίσουν οι μαθητές στη φωτεινή μήτρα του κόμβου τους, ανατρέξτε στη Βάση Γνώσης στην ενότητα Light Matrix Actions show_image(). Αφήστε χρόνο στους μαθητές να εξερευνήσουν την αλλαγή των εμφανιζόμενων εικόνων όσο ο χρόνος το επιτρέπει.

Ζητήστε από τους μαθητές να εξετάσουν τον κώδικα με τον οποίο έχουν εργαστεί και να σκεφτούν πώς θα μπορούσαν να αλλάξουν αυτόν τον κώδικα ώστε να γράφουν μια λέξη στον κόμβο αντί να εμφανίζουν απλώς μια εικόνα.

Οι μαθητές θα πρέπει να αναγνωρίσουν ότι θα πρέπει ακόμα να εισάγουν και να αρχικοποιήσουν τον κόμβο. Ωστόσο, θα πρέπει να κωδικοποιήσουν τον φωτεινό πίνακα του κόμβου ώστε να γράφει αντί να δείχνει μια εικόνα. Οι μαθητές μπορεί αρχικά να σκεφτούν ότι πρέπει να εμφανίσουν τη λέξη ως εικόνα. Προτρέψτε τους μαθητές να σκεφτούν ότι πρέπει να γράφουν τις λέξεις αντί να τις δείχνουν σαν εικόνα.

Ζητήστε από τους μαθητές να γράψουν την εργασία hello στο hub light matrix τους.

# Εισαγωγή της τάξης PrimeHub 

from spike import PrimeHub 

hub = PrimeHub() 

hub.light_matrix.write(‘Hello!’) 

# Εμφάνιση του αριθμού 1 στον φωτεινό πίνακα 

hub.light_matrix.write(‘1’)

Ζητήστε από τους μαθητές να προβληματιστούν σχετικά με τη διαφορά αυτού του κώδικα από τον προηγούμενο κώδικα που χρησιμοποιήθηκε για την εμφάνιση εικόνων. Αυτός ο κώδικας επιτρέπει στους μαθητές να γράφουν κείμενο στη μήτρα φωτός, ένα γράμμα κάθε φορά, με κύλιση από τα δεξιά προς τα αριστερά. Πρόκειται για μια συμβολοσειρά ή έναν πίνακα χαρακτήρων. Για παράδειγμα, η λέξη “Hello” αποτελείται από μια συμβολοσειρά χαρακτήρων “h – e – l – l – o”. Σε αυτή τη συμβολοσειρά υπάρχουν πέντε χαρακτήρες.

Προκαλέστε τους μαθητές να γράψουν τα ονόματά τους στον κόμβο χρησιμοποιώντας αυτόν τον κώδικα. Ποιο είναι το μόνο πράγμα που πρέπει να αλλάξουν οι μαθητές στον κώδικα;

Προαιρετικά: Επιτρέψτε στους μαθητές να εξερευνήσουν τη γραφή διαφόρων λέξεων και προκαλέστε τους να γράψουν μια λέξη και στη συνέχεια να δείξουν μια εικόνα.

Για πρόσθετη αναφορά, υποδείξτε στους μαθητές τη Βάση Γνώσης στην ενότητα Light Matrix Actions write().

Αξιολόγηση  ( Evaluate )

Παρατήρηση του εκπαιδευτικού:

Συζήτηση για το πρόγραμμα με τους μαθητές.

Κάντε στους μαθητές ερωτήσεις όπως:

• Ποιος είναι ο σκοπός του wait_for_seconds;
• Τι θα συνέβαινε αν αφήνατε το wait_for_seconds από το πρόγραμμά σας;
• Τι προβλήματα ή αποσφαλμάτωση αντιμετωπίσατε;
• Ποια είναι η λειτουργία των πράσινων λέξεων που ξεκινούν με το σύμβολο # στον κώδικά σας;
• Ποια είναι η διαφορά μεταξύ της κωδικοποίησης με “image” και της κωδικοποίησης με “write”;

Αυτοαξιολόγηση:

Βάλτε τους μαθητές να απαντήσουν στα ακόλουθα στο ημερολόγιό τους:

• Τι μάθατε σήμερα για τον προγραμματισμό του φωτεινού πίνακα;
• 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/prime-python-communicating-ideas/communicating-with-light#2-explore