LEGO® Education > Σχέδια Μαθήματος > ΣΧΕΔΙΟ ΕΝΟΤΗΤΑΣ:

Μηχανή με δαγκάνες

Δημιουργήστε ένα ρομποτικό χέρι για να μετακινεί τούβλα χρησιμοποιώντας εντολές υπό όρους.

}

45 λεπτά

Τάξεις Ε’ Δημοτικού- Α’ Γυμνασίου

Αρχάριος

Ερωτήσεις προς διερεύνηση

  • Πώς μπορούμε να δημιουργήσουμε δήλωση υπό συνθήκη χωρίς να χρησιμοποιήσουμε υποθετική δήλωση;

Προετοιμασία ( Prepare )

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

Συμμετοχή ( Engage )

      (Ομαδική συζήτηση, 5 λεπτά)

      • Βάλτε τους μαθητές να σκεφτούν πώς κινούνται οι ρομποτικοί βραχίονες. Μοιραστείτε διάφορες εικόνες και βίντεο με διαφορετικούς τύπους ρομποτικών βραχιόνων. Τα παραδείγματα μπορεί να περιλαμβάνουν συγκόλληση, κατασκευή, αποστολή, συλλογή, διαλογή.
      • Ανάψτε μια συζήτηση με τους μαθητές σχετικά με τον τρόπο που κινούνται και λειτουργούν οι ρομποτικοί βραχίονες. Ζητήστε από τους μαθητές να επισημάνουν τον τρόπο με τον οποίο είναι σχεδιασμένοι οι ρομποτικοί βραχίονες.
      • Μετατοπίστε τη συζήτηση και ρωτήστε τους μαθητές αν έχουν παίξει ποτέ το παιχνίδι arcade που χρησιμοποιεί ένα νύχι για να αρπάξει ένα βραβείο. Ζητήστε από τους μαθητές να συγκρίνουν σε τι μοιάζει και σε τι διαφέρει αυτό με τους ρομποτικούς βραχίονες που μελέτησαν. Συζητήστε τις ιδέες τους.

      Ανακάλυψη ( Explore )

      (Μικρές ομάδες, 20 λεπτά)

      Οι μαθητές θα εξερευνήσουν την εργασία με δηλώσεις υπό όρους για τον προγραμματισμό ενός ρομποτικού χεριού ώστε να αρπάζει αντικείμενα.

      • Κατευθύνετε τους μαθητές στην ενότητα BUILD στην εφαρμογή SPIKE. Εδώ οι μαθητές μπορούν να έχουν πρόσβαση στις οδηγίες κατασκευής για το ρομποτικό χέρι. 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 που παρατίθεται ως Pass the Brick.
      • 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.

      Χρήση του ρομποτικού χεριού

      • Συζητήστε ιδέες για να κάνετε το ρομποτικό χέρι να σηκώνει αντικείμενα όπως η μηχανή με το νύχι. Σκεφτείτε τρόπους για να προγραμματίσετε το χέρι να ανοίγει και να κλείνει για να σηκώνει αντικείμενα. Οι μαθητές θα πρέπει να συνειδητοποιήσουν ότι πρέπει να θέσουν μια συνθήκη για το τι πρέπει να κάνουν ώστε το χέρι να είναι ανοιχτό ή κλειστό.
      • Μοιραστείτε αυτό το παράδειγμα προγράμματος με τους μαθητές. Επανεξετάστε το πρόγραμμα ως ομάδα για να βεβαιωθείτε ότι οι μαθητές κατανοούν πώς θα λειτουργήσει. Το πρόγραμμα θέτει τη συνθήκη για να κλείσει το χέρι πατώντας και κρατώντας πατημένο το αριστερό κουμπί για να κλείσει το χέρι. Όταν αφεθεί ελεύθερο, το χέρι θα ανοίξει.

      Οι μαθητές θα πρέπει να πληκτρολογήσουν αυτό το πρόγραμμα στον καμβά προγραμματισμού. Οι μαθητές θα πρέπει να εκτελέσουν το πρόγραμμα.

      from spike import Motor, PrimeHub

      \# Αρχικοποίηση του Hub και του κινητήρα

      hub = PrimeHub()

      motor = Motor(‘F’)

      \# Αυτό θα κάνει το χέρι να ανοίξει μία φορά για να ξεκινήσει

      motor.run_for_seconds(1, 75)

      \# Αυτό θα κάνει το χέρι να κλείνει όταν πατάτε το αριστερό κουμπί στον κόμβο.

      hub.left_button.wait_until_pressed()

      motor.set_stall_detection(False)

      motor.start(-75)

      \# Αυτό θα κάνει το χέρι να ανοίγει όταν αφήνετε το αριστερό κουμπί στην πλήμνη

      hub.left_button.wait_until_released()

      motor.set_stall_detection(True)

      motor.start(75)

      Αφού οι μαθητές δουν πώς θα λειτουργήσει το πρόγραμμα, ζητήστε από τους μαθητές να αφαιρέσουν όλα τα τούβλα 2×4 από το σετ τους. Εξασκηθείτε στη χρήση του ρομποτικού χεριού σαν να είναι η μηχανή με το νύχι για να μαζέψετε τα τούβλα και να τα μετακινήσετε. Σημειώστε, το πρόγραμμα είναι ρυθμισμένο να λειτουργεί μόνο μία φορά.

          Εξηγήστε το ( Explain )

          (Ολόκληρη η ομάδα, 5 λεπτά)

          Συζητήστε με τους μαθητές πώς λειτούργησε το έργο.

          Θέστε στους μαθητές ερωτήσεις όπως:

          • Πώς λειτουργεί το πρόγραμμα;
          • Πώς χρησιμοποιείται μια δήλωση υπό όρους στο πρόγραμμα; Ποιες είναι οι συνθήκες;
          • Για ποιο λόγο χρησιμοποιείται η γραμμή κώδικα “motor.set_stall_detection()”;
          • Ποιες είναι οι αληθείς και οι ψευδείς δηλώσεις στο πρόγραμμα;

          Επισημάνετε στους μαθητές ότι πρόκειται για μια δήλωση υπό συνθήκη, παρόλο που δεν χρησιμοποιούμε τη δήλωση if. Συζητήστε γιατί αυτό εξακολουθεί να θεωρείται δήλωση υπό συνθήκη. Το πρόγραμμα χρησιμοποιεί μια υπό συνθήκη για την εκτέλεση του κινητήρα με βάση το πάτημα και το άφημα του κουμπιού.

          Εξελίξτε το ( Elaborate )

          (Μικρές ομάδες, 10 λεπτά)

          • Προκαλέστε τους μαθητές να παίξουν ένα παιχνίδι σκυταλοδρομίας.
          • Βάλτε δύο ομάδες να συνεργαστούν για να περάσουν ένα τούβλο από το ένα χέρι ρομπότ στο άλλο. Η ομάδα 1 θα πρέπει να πιάσει το τούβλο, στη συνέχεια να στραφεί προς την ομάδα 2 και να προσπαθήσει να τους περάσει το τούβλο. Στη συνέχεια, η Ομάδα 2 μπορεί να προσπαθήσει να περάσει το τούβλο πίσω. Προκαλέστε τους μαθητές να δουν πόσες φορές μπορούν να περάσουν το τούβλο πέρα δώθε.
          • Συζητήστε αυτή την πρόκληση με τους μαθητές. Ρωτήστε τους αν χρειάζεται να αλλάξουν το πρόγραμμα με οποιονδήποτε τρόπο. Οι μαθητές θα πρέπει να αναγνωρίσουν ότι θα πρέπει να μπορούν να έχουν το χέρι να ανοίγει και να κλείνει περισσότερες από μία φορές. Προτρέψτε τους μαθητές να σκεφτούν να συμπεριλάβουν έναν βρόχο while στο πρόγραμμά τους.
          • Αφήστε χρόνο στους μαθητές να τροποποιήσουν το πρόγραμμά τους και να το εκτελέσουν. Υπενθυμίστε στους μαθητές να παρακολουθούν την κονσόλα για μηνύματα σφάλματος.

          Δείγμα προγράμματος:

          από spike import Motor, PrimeHub

          \# Αρχικοποίηση του Hub και του κινητήρα

          hub = PrimeHub()

          motor = Motor(‘F’)

          \# Αυτό θα κάνει το χέρι να ανοίξει μία φορά για να ξεκινήσει

          motor.run_for_seconds(1, 75)

          while True: 

          \# Αυτό θα κάνει το χέρι να κλείσει όταν πατάτε το αριστερό κουμπί στον κόμβο.

              hub.left_button.wait_until_pressed()

              motor.set_stall_detection(False)

              motor.start(-75)

           

          \# Αυτό θα κάνει το χέρι να ανοίγει όταν αφήνετε το αριστερό κουμπί στην πλήμνη

              hub.left_button.wait_until_released()

              motor.set_stall_detection(True)

              motor.start(75)

          • Αφήστε χρόνο στους μαθητές να εξασκηθούν στο πέρασμα των τούβλων μπρος-πίσω. Σκεφτείτε να βάλετε όλη την τάξη να προσπαθήσει να περάσει ένα τούβλο ή μια σειρά από τούβλα μέσα από όλες τις ομάδες ως τελική πρόκληση.
          • Συζητήστε την εμπειρία ως ομάδα. Ζητήστε από τους μαθητές να ορίσουν τι είναι μια δήλωση υπό συνθήκη και τους διάφορους τρόπους με τους οποίους μπορείτε να τις δημιουργήσετε. Οι μαθητές θα πρέπει να αναγνωρίσουν ότι μια δήλωση υπό συνθήκη αφορά τον καθορισμό συνθήκης στο πρόγραμμα που μπορεί να είναι αληθής ή ψευδής. Σε αυτό το παράδειγμα, η συνθήκη τίθεται με το “while True” υποδεικνύοντας ότι ο βρόχος θα συνεχίσει όσο η συνθήκη είναι αληθής. Εάν η συνθήκη δεν είναι αληθής, τότε η ενέργεια δεν θα συμβεί.

          Αξιολόγηση  ( Evaluate )

          (Ομαδική άσκηση, 5 λεπτά)

          Παρατήρηση του δασκάλου:

          Συζητήστε το πρόγραμμα με τους μαθητές.

          Κάντε στους μαθητές ερωτήσεις όπως:

          • Πώς αντέδρασε το ρομποτικό χέρι στη δήλωση υπό όρους;
          • Ποιοι είναι οι διαφορετικοί τρόποι για τη δημιουργία δηλώσεων υπό όρους;
          • Πώς μπορείτε να δημιουργήσετε ένα πρόγραμμα που να σας επιτρέπει να υποδεικνύετε χειροκίνητα αν η συνθήκη ικανοποιείται ή όχι;

          Αυτοαξιολόγηση:

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

          • Τι μάθατε σήμερα για τις δηλώσεις υπό όρους και πώς να τις χρησιμοποιείτε με βρόχους;
          • 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) τους σήμερα.
          Υποστήριξη εκπαιδευτικών

          Οι μαθητές θα:

          • Δημιουργήσουν μια βασική δήλωση υπό όρους.
          • Προγραμματίσουν ένα μοντέλο αρπάγης με βάση καθορισμένες συνθήκες.
          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-CS-02 Σχεδιασμός έργων που συνδυάζουν στοιχεία υλικού και λογισμικού για τη συλλογή και ανταλλαγή δεδομένων.

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

          2-AP-13 Να αναλύουν 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.