LEGO® Education > Σχέδια Μαθήματος > ΣΧΕΔΙΟ ΕΝΟΤΗΤΑΣ:

Hopper Run

Οι μαθητές κατασκευάζουν και προγραμματίζουν ένα ρομπότ χωρίς ρόδες για να πηγαίνει μπροστά.

}

45 λεπτά

Τάξεις Ε’ Δημοτικού- Α’ Γυμνασίου

Αρχάριοι

Ερωτήσεις προς διερεύνηση

  • Πώς ο σχεδιασμός ενός ρομπότ καθορίζει τον τρόπο με τον οποίο μπορεί να κινηθεί;

Προετοιμασία ( Prepare )

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

Συμμετοχή ( Engage )

      • Ενθαρρύνετε τους μαθητές να σκεφτούν πώς να κινούνται όταν χρησιμοποιούν περισσότερους από έναν κινητήρες. 
      • Βάλτε τους μαθητές σε ομάδες των 4. 
      • Βάλτε τους να συνδεθούν μεταξύ τους είτε κρατώντας χέρια είτε κρατώντας ένα χάρακα/ξυλάκι ανάμεσά τους. 
      • Ζητήστε από τις ομάδες να κινηθούν μαζί με ομοφωνία σε μια γραμμή. Συζητήστε τι συμβαίνει.
      • Προκαλέστε τους μαθητές να γίνουν συγχρονισμένοι στον τρόπο που κινούνται (να βγαίνουν μαζί μπροστά την ίδια στιγμή, για την ίδια απόσταση). 
      • Δείτε πώς οι μαθητές επικοινωνούν από κοινού για να πραγματοποιήσουν αυτές τις κινήσεις. Συζητήστε ως ομάδα.

      Ανακάλυψη ( Explore )

        Οι μαθητές θα κατασκευάσουν ένα μοντέλο χοάνης για να διερευνήσουν διαφορετικούς τρόπους κίνησης με τη χρήση των κινητήρων.

        • Κατευθύνετε τους μαθητές στην ενότητα BUILD της εφαρμογής SPIKE. Εδώ οι μαθητές μπορούν να έχουν πρόσβαση στις οδηγίες κατασκευής του Hopper
        • 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 στην περιοχή προγραμματισμού. Οι μαθητές θα πρέπει να συνδέσουν τον κόμβο τους.

        Ξεκινήστε

        • Προκαλέστε τους μαθητές να βάλουν τη χοάνη τους να τρέξει προς τα εμπρός για 5 δευτερόλεπτα.
        • Συζητήστε με τους μαθητές πώς θα κινείται το μοντέλο της χοάνης χρησιμοποιώντας τους δύο κινητήρες που είναι συνδεδεμένοι για να κινούνται ταυτόχρονα. 
        • Ζητήστε από τους μαθητές να γράψουν ένα πρόγραμμα ψευδοκώδικα για να εξηγήσουν πώς πρέπει να προγραμματίσουν τη χοάνη για να κινηθεί προς τα εμπρός. 
        • Συζητήστε τα παραδείγματα ψευδοκώδικα που δημιουργούν οι μαθητές.

        Παράδειγμα ψευδοκώδικα:

        • Εισαγωγή κινητήρων
        • Αρχικοποίηση κινητήρων
        • Εκκίνηση κινητήρων
        • Κίνηση για 5 δευτερόλεπτα
        • Διακοπή κινητήρων

        Σημείωση: Αυτό είναι ένα δείγμα του τι μπορεί να σκέφτονται οι μαθητές και δεν αντιπροσωπεύει έναν πραγματικό κώδικα.

        Μοιραστείτε αυτό το δείγμα προγράμματος με τους μαθητές. Οι μαθητές θα πρέπει να πληκτρολογήσουν αυτό το πρόγραμμα στον καμβά προγραμματισμού.

        from spike import PrimeHub, MotorPair

        from spike.control import wait_for_seconds

        # Initialize the hub and motor

        hub = PrimeHub()

        hop_motors = MotorPair(‘E’, ‘F’)

        # Run motors for 5 seconds then stop

        hop_motors.start()

        wait_for_seconds(5)

        hop_motors.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.

        Επανεξετάστε πώς κινήθηκε το μοντέλο της χοάνης με αυτόν τον κώδικα. Στη συνέχεια, μεταφέρετε τους μαθητές στη Βάση Γνώσης και ανοίξτε την ενότητα Ζεύγη κινητήρων. Αυτή η ενότητα είναι μια εμπεριστατωμένη ανασκόπηση του τρόπου προγραμματισμού κινητήρων μαζί.

        Επανεξετάστε την ενότητα start() με τους μαθητές. Σημειώστε στους μαθητές ότι μπορούν να ορίσουν μεταβλητές για την οδήγηση και την ταχύτητα. Και οι δύο είναι είσοδοι ακέραιου τύπου (ακέραιοι αριθμοί) με εύρος τιμών από -100 έως 100.

        Προκαλέστε τους μαθητές να δημιουργήσουν μια αντίστροφη μέτρηση 3-2-1 στις πλήμνες και τη χοάνη τους για να διανύσουν μια απόσταση 50 cm. Υπενθυμίστε στους μαθητές να λάβουν υπόψη τους τις απαιτούμενες βιβλιοθήκες και το χρόνο που απαιτείται για να μετακινηθούν 50 cm όταν γράφουν το πρόγραμμά τους.

        Δείγμα προγράμματος:

        from spike import PrimeHub, MotorPair

        from spike.control import wait_for_seconds

        # Initialize the hub and motor

        hub = PrimeHub()

        hop_motors = MotorPair(‘E’, ‘F’)

        # Countdown

        hub.light_matrix.write(‘3’)

        wait_for_seconds(1)

        hub.light_matrix.write(‘2’)

        wait_for_seconds(1)

        hub.light_matrix.write(‘1’)

        wait_for_seconds(1)

        # Run motors for 50cm then stop

        hop_motors.start()

        wait_for_seconds(7)

        hop_motors.stop()

        Εξηγήστε το ( Explain )

          Συζητήστε με τους μαθητές πώς μπόρεσαν να μετακινήσουν τα μοντέλα τους και εξετάστε μαζί τους διαφορετικούς συνδυασμούς κωδικών.

          Κάντε στους μαθητές ερωτήσεις όπως:

          • Πώς λειτούργησε το πρόγραμμά σας;
          • Πώς διέφερε ο προγραμματισμός δύο κινητήρων από τον προγραμματισμό ενός κινητήρα;
          • Πώς ο σχεδιασμός του μοντέλου της χοάνης καθορίζει τον τρόπο με τον οποίο είναι σε θέση να κινηθεί;
          • Τι ήταν δύσκολο στο να κάνετε τη χοάνη να κινηθεί;
          • Τι ήταν δύσκολο στο να μετακινήσετε τη χοάνη στα 50 cm όταν προγραμματίζατε με δευτερόλεπτα;

          Εξελίξτε το ( Elaborate )

            Διερευνήστε την κίνηση δύο κινητήρων χρησιμοποιώντας την απόσταση και τη στροφή.

            Παρουσιάστε στους μαθητές τρεις νέες γραμμές κώδικα:

            hop_motors.start(-20,50)

            hop_motors.start(90,30)

            hop_motors.move_tank(10, ‘cm’, left_speed=25, right_speed=75)

            Αφήστε χρόνο στους μαθητές να εξερευνήσουν αυτές τις νέες γραμμές κώδικα και να διερευνήσουν πώς μπορούν να μετακινήσουν το μοντέλο της χοάνης τους με διάφορους τρόπους.

            Συζητήστε με τους μαθητές πώς μπόρεσαν να μετακινήσουν τα μοντέλα τους και εξετάστε μαζί τους διαφορετικούς συνδυασμούς κώδικα.

            Κάντε στους μαθητές ερωτήσεις όπως:

            • Πώς λειτούργησε κάθε γραμμή κώδικα;
            • Πώς το πρόγραμμά σας επέτρεψε στον κινητήρα να κινηθεί προς διαφορετική κατεύθυνση;
            • Τι αντιπροσωπεύουν οι δύο αριθμοί μετά την έναρξη;
            • Ποιοι είναι οι διαφορετικοί τρόποι με τους οποίους μπορείτε να ρυθμίσετε την ταχύτητα των κινητήρων;
            • Τι συνέβη όταν ρυθμίσατε τους κινητήρες να κινούνται για cm;
            • Πότε θα μπορούσατε να χρησιμοποιήσετε αυτούς τους τύπους κωδικών;
            • Επισημάνετε στους μαθητές ότι οι αριθμοί που χρησιμοποιούνται στη γραμμή hop_motors.start είναι για την οδήγηση και την ταχύτητα αντίστοιχα. Και οι δύο αριθμοί είναι ακέραιοι τύποι που σημαίνει ότι μπορούν να χρησιμοποιηθούν μόνο ακέραιοι αριθμοί που κυμαίνονται από -100 έως 100.
            • Επανεξετάστε ειδικά αυτή τη γραμμή κώδικα με τους μαθητές για να συζητήσετε πώς θα κινηθούν οι κινητήρες με διαφορετικό τρόπο. 
            • Επισημάνετε ότι το 10 αντιπροσωπεύει έναν τύπο float επειδή μπορεί να χρησιμοποιηθεί δεκαδικός αριθμός. Ωστόσο, οι μονάδες, στην προκειμένη περίπτωση τα εκατοστά, είναι ένας τύπος συμβολοσειράς αφού είναι κείμενο και ως εκ τούτου πρέπει να μπει σε εισαγωγικά.

            hop_motors.move_tank(10, ‘cm’, left_speed=25, right_speed=75)

            Αξιολόγηση  ( Evaluate )

            Παρατήρηση του εκπαιδευτικού:

            Συζήτηση για το πρόγραμμα με τους μαθητές.

            Κάντε στους μαθητές ερωτήσεις όπως:

            • Πώς καταφέρατε να προγραμματίσετε πολλαπλούς κινητήρες για να μετακινήσετε το μοντέλο της χοάνης με διάφορους τρόπους;
            • Πώς ο σχεδιασμός του μοντέλου χοάνης καθορίζει τον τρόπο με τον οποίο μπορεί να κινηθεί;
            • Τι ήταν δύσκολο στον προγραμματισμό της χοάνης;

            Αυτοαξιολόγηση:

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

            • Τι μάθατε σήμερα για τον προγραμματισμό πολλαπλών κινητήρων;
            • Πώς ο σχεδιασμός ενός ρομπότ καθορίζει τον τρόπο με τον οποίο κινείται;
            • 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:

            • Προγραμματίσουν δύο κινητήρες να κινούνται ταυτόχρονα.
            • Κατασκευάσουν και προγραμματίσουν ένα ρομπότ χωρίς τροχούς για να κινείται προς τα εμπρός.
            Πράγματα που θα χρειαστείτε
            • SPIKE Prime sets
            • Συσκευές με εγκατεστημένη την εφαρμογή SPIKE App.
            • 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

            Να χρησιμοποιούν διαγράμματα 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-19Ντοκουμεντάρετε τα προγράμματα προκειμένου να διευκολύνετε την παρακολούθηση, τον έλεγχο και την αποσφαλμάτωση.

            CCSS ELA

            SL.8.1

            Συμμετέχουν αποτελεσματικά σε μια σειρά από συνεργατικές συζητήσεις (ατομικές, ομαδικές και υπό την καθοδήγηση του δασκάλου) με διαφορετικούς εταίρους για θέματα, κείμενα και ζητήματα της 8ης τάξης, αξιοποιώντας τις ιδέες των άλλων και εκφράζοντας με σαφήνεια τις δικές τους

            SL.8.4

            Παρουσιάζουν ισχυρισμούς και ευρήματα, δίνοντας έμφαση στα σημαντικότερα σημεία με εστιασμένο, συνεκτικό τρόπο, με σχετικά αποδεικτικά στοιχεία, έγκυρη επιχειρηματολογία και καλά επιλεγμένες λεπτομέρειες- χρησιμοποιούν κατάλληλη οπτική επαφή, επαρκή ένταση και σαφή προφορά.

            RST.6-8.3

            Ακολουθούν με ακρίβεια μια διαδικασία πολλαπλών βημάτων κατά τη διεξαγωγή πειραμάτων, τη λήψη μετρήσεων ή την εκτέλεση τεχνικών εργασιών

            L.8.6

            Να αποκτούν και να χρησιμοποιούν με ακρίβεια τις κατάλληλες για την τάξη γενικές ακαδημαϊκές λέξεις και φράσεις και φράσεις για συγκεκριμένους τομείς- να συγκεντρώνουν γνώσεις λεξιλογίου όταν εξετάζουν μια λέξη ή φράση σημαντική για την κατανόηση ή την έκφραση

            Λεξιλόγιο

            Κινητικό ζεύγος