LEGO® Education > Σχέδια Μαθήματος > ΣΧΕΔΙΟ ΕΝΟΤΗΤΑΣ:

Κάνοντας κινήσεις με κινητήρες

Οι μαθητές θα δουλέψουν με μεμονωμένες μηχανές για να δημιουργήσουν ένα χορευτικό πάρτι.

}

45 λεπτά

Τάξεις Ε’ Δημοτικού- Α’ Γυμνασίου

Αρχάριοι

Ερωτήσεις προς διερεύνηση

  • Πώς μπορούν οι μηχανικοί και οι προγραμματιστές να συνεργαστούν για να κάνουν κάτι να κινηθεί;

Προετοιμασία ( Prepare )

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

Συμμετοχή ( Engage )

    • Ενεργοποιήστε τους μαθητές να σκεφτούν πώς κινούνται οι κινητήρες. 
    • Βάλτε τους μαθητές να σταθούν όρθιοι για να λειτουργήσουν ως κινητήρες. 
    • Βάλτε τους μαθητές να δημιουργήσουν μια γραμμή και ζητήστε τους να προχωρήσουν 5 βήματα μπροστά. 
    • Βάλτε τους να το δοκιμάσουν αυτό μερικές φορές. Ρωτήστε τους μαθητές γιατί δεν κινούνται όλοι την ίδια απόσταση.
    • Ζητήστε από τους μαθητές να σηκώσουν το δεξί τους χέρι όταν λέτε “Σηκώστε”. Περιμένετε μερικά δευτερόλεπτα και πείτε “Σήκωσε”. Γιατί δεν κινήθηκαν όλοι ακριβώς την ίδια στιγμή;
    • Βάλτε τους να το κάνουν αυτό μερικές φορές. Ρωτήστε τους μαθητές γιατί δεν κινούνται όλοι με τον ίδιο τρόπο.
    • Ζητήστε από τους μαθητές να χειροκροτήσουν όταν λέτε “χειροκρότημα”. Περιμένετε μερικά δευτερόλεπτα και πείτε “παλαμάκια”. Βάλτε τους να το δοκιμάσουν αυτό μερικές φορές. Ρωτήστε τους μαθητές γιατί δεν χειροκροτούν όλοι ταυτόχρονα.
    • Συζητήστε πώς θα αντιδρούσε μια ομάδα ρομπότ που έχουν προγραμματιστεί με τον ίδιο κώδικα αν τους δινόταν ταυτόχρονα η ίδια εντολή.
    • Συζητήστε πώς κινείται ένα ρομπότ και γιατί η κίνηση για μια δεδομένη εντολή θα ήταν η ίδια κάθε φορά. Ρωτήστε τους μαθητές πότε αυτό θα ήταν χρήσιμο ή χρήσιμο.

    Ανακάλυψη ( Explore )

      Οι μαθητές θα εξερευνήσουν την εργασία με κινητήρες και τρόπους κωδικοποίησης της κίνησης.

      • Κατευθύνετε τους μαθητές στην ενότητα START στην εφαρμογή SPIKE. Εδώ οι μαθητές μπορούν να έχουν πρόσβαση σε 2. Κινητήρες και αισθητήρες. Αυτό το μάθημα Getting Started 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 των μονάδων κινητήρων. Οι μαθητές θα πρέπει να ολοκληρώσουν τις οδηγίες κατασκευής μόνο μέχρι το βήμα 19. 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.
      • Συνδέστε τον μεγάλο κινητήρα στη θύρα C του διανομέα. 

      Πριν οι μαθητές μπορούν να χρησιμοποιήσουν τους κινητήρες, οι κινητήρες πρέπει να αρχικοποιηθούν. Αυτό σημαίνει ότι ονομάζετε τους κινητήρες με τρόπο που να ξεκαθαρίζει για εσάς και το πρόγραμμα ποιον ή ποιους κινητήρες θέλετε να χρησιμοποιήσετε και πού βρίσκονται στον διανομέα. Χωρίς αυτό το βήμα, ο κινητήρας δεν θα λειτουργήσει.

      Για παράδειγμα,

      Ένας κινητήρας στη θύρα A θα αρχικοποιηθεί ως εξής:

      Motor = Motor(‘A’)

      Εκτέλεση μεμονωμένου κινητήρα για χρόνο

      Η εκτέλεση ενός κινητήρα για χρόνο σας επιτρέπει να ορίσετε πόσο καιρό θα λειτουργεί ο κινητήρας.

      • Κάντε καταιγισμό ιδεών με τους μαθητές για το πώς θα προγραμματίσετε τον κινητήρα να κινηθεί. Συζητήστε ποιες πληροφορίες χρειάζεται το λογισμικό για να τρέξει σωστά το υλικό.
      • Γράψτε μαζί με τους μαθητές ένα πρόγραμμα ψευδοκώδικα για να κάνετε τον κινητήρα να τρέξει για 2 δευτερόλεπτα. Ψευδοκώδικας είναι να γράψετε με λέξεις αυτό που θέλετε να κάνει το πρόγραμμα.

      Ένα παράδειγμα θα μπορούσε να είναι το εξής:

      Εισαγωγή κινητήρα

      Αρχικοποίηση κινητήρα

      Ενεργοποίηση του κινητήρα

      Μετακίνηση δεξιόστροφα για χρονικό διάστημα 2 δευτερολέπτων

      Σημείωση: Ο κώδικας που γράφεται στα βήματα δεν χρειάζεται να ταιριάζει ακριβώς με αυτό που θα μπει στο πρόγραμμα. Η συγγραφή ψευδοκώδικα βοηθά τους μαθητές να προσδιορίσουν τι χρειάζεται.

      • Δώστε στους μαθητές το παρακάτω δείγμα κώδικα για την κίνηση του κινητήρα. Βάλτε τους μαθητές να πληκτρολογήσουν τον κώδικα στον καμβά προγραμματισμού. (Οι μαθητές μπορούν να αντιγράψουν και να επικολλήσουν τον κώδικα του δείγματος από την ενότητα Knowledge Base Getting Started Part 2: Controlling the Motors στην ενότητα Run Single Motor for Time).

      from spike import Motor

      # Initialize the motor

      motor = Motor(‘C’)

      # Rotate clockwise for 2 seconds at 75% speed

      motor.run_for_seconds(2.0, 75)

      Συμβουλή αντιμετώπισης προβλημάτων: Βεβαιωθείτε ότι οι μαθητές έχουν συνδέσει τον κινητήρα στη θύρα C ή αλλάξτε το Motor(‘C’) στη σωστή θύρα.

      • Συζητήστε τι αντιπροσωπεύουν τα 2.0 και 75 στην τελευταία γραμμή κώδικα. Το σχόλιο του κώδικα παρέχει έναν υπαινιγμό.
      • Προτρέψτε τους μαθητές να βάλουν διαφορετικούς αριθμούς για αυτές τις τιμές ώστε να διερευνήσουν πώς αλλάζει ο τρόπος με τον οποίο κινείται ο κινητήρας.
      • Επιτρέψτε στους μαθητές να μοιραστούν τα νέα παραδείγματα που δημιούργησαν και να συζητήσουν τρόπους προγραμματισμού του κινητήρα.
      • Αφαιρέστε το μεγάλο μοτέρ από την πλήμνη.

      Εκτέλεση πολλαπλών κινητήρων

      • Προτρέψτε τους μαθητές να προσθέσουν τους δύο μεσαίους κινητήρες στον κόμβο τους. Η προσθήκη πολλαπλών κινητήρων θα επιτρέψει στους μαθητές να τρέξουν περισσότερους από έναν κινητήρες ταυτόχρονα. 
      • Ζητήστε από τους μαθητές να σκεφτούν τι είδους ρομπότ θα μπορούσαν να δημιουργήσουν που θα χρειάζονταν περισσότερους από έναν κινητήρες. Ποια λειτουργία θα μπορούσαν να εξυπηρετήσουν οι πολλαπλοί κινητήρες;
      • Κάντε καταιγισμό ιδεών με τους μαθητές για το τι πρέπει να προσθέσουν στο πρόγραμμά τους για να επιτρέψουν τη λειτουργία δύο κινητήρων. Ο στόχος είναι να κάνουν τον έναν κινητήρα να λειτουργεί (στη θύρα C) και στη συνέχεια τον δεύτερο κινητήρα να λειτουργεί (στη θύρα B).
      • Υπενθυμίστε στους μαθητές ότι μπορούν να συνδέσουν τους κινητήρες σε οποιαδήποτε θύρα. Ωστόσο, το πρόγραμμα πρέπει να ταιριάζει με την επιλεγμένη θύρα, η οποία μπορεί να μην ταιριάζει με το πρόγραμμα του δείγματος.
      • Ζητήστε από τους μαθητές να προσθέσουν στον ψευδοκώδικα που χρησιμοποιήθηκε προηγουμένως. Προσθέστε διατύπωση για να ενεργοποιείται ο δεύτερος κινητήρας μετά τον πρώτο κινητήρα.
      • Ζητήστε από τους μαθητές να χρησιμοποιήσουν τον ψευδοκώδικα ως έμπνευση για να τους βοηθήσει να γράψουν το νέο τους πρόγραμμα που θα λειτουργεί και τους δύο κινητήρες.

      from spike import Motor

      # Initialize the motor

      Motor_c = Motor(‘C’)

      Motor_b = Motor (‘B’)

      # Rotate clockwise for 2 seconds at 75% speed

      Motor_c.run_for_seconds(2.0, 75)

      Motor_b.run_for_seconds(2.0, 75)

      Εξηγήστε το ( Explain )

      • Συζητήστε με τους μαθητές πώς λειτούργησε το πρόγραμμα. Ποιους διαφορετικούς συνδυασμούς των μεταβλητών χρόνος και ταχύτητα επέλεξαν οι μαθητές;

      Κάντε στους μαθητές ερωτήσεις όπως:

      • Εξηγήστε τη διαφορά μεταξύ της εισαγωγής της βιβλιοθήκης για τον μεσαίο κινητήρα και τον μεγάλο κινητήρα.
      • Τι απαιτείται κατά την αρχικοποίηση περισσότερων του ενός κινητήρων; Πώς γίνεται η διαφοροποίηση μεταξύ τους;
      • Ποιες μεταβλητές για τον κινητήρα μπορείτε να αλλάξετε για να τον κάνετε να κινείται με διαφορετικούς τρόπους;
      • Πώς κινήθηκαν οι δύο κινητήρες; Κινήθηκαν ταυτόχρονα; Γιατί ή γιατί όχι;
      • Πώς μπορείτε να αντιμετωπίσετε τα σφάλματα που εμφανίζονται όταν εργάζεστε με κινητήρες;

      Σημείωση: Εξηγήστε στους μαθητές ότι ο αριθμός που καθορίζεται για τα δευτερόλεπτα είναι ένας “πλωτός αριθμός”. Μια παράμετρος τύπου float μπορεί να είναι ένας δεκαδικός αριθμός.
      Εξηγήστε στους μαθητές ότι ο αριθμός που καθορίζεται για την ταχύτητα είναι μια είσοδος τύπου ακέραιου αριθμού. Μια είσοδος τύπου ακέραιου αριθμού μπορεί να είναι ένας θετικός ή αρνητικός ακέραιος αριθμός που κυμαίνεται από -100% έως 100%.

      Εξελίξτε το ( Elaborate )

      Χορευτικό πάρτυ

      Προκαλέστε τους μαθητές να δημιουργήσουν ένα σύντομο πρόγραμμα για να τρέξουν τους 2 μεσαίους κινητήρες για να δημιουργήσουν ένα χορευτικό πάρτυ. Παίξτε λίγη μουσική για να κάνετε τα παιδιά δημιουργικά.

      Για παράδειγμα, οι μαθητές θα μπορούσαν να βάλουν και τους δύο κινητήρες να κινούνται προς μία κατεύθυνση ή κάθε κινητήρας να κινείται προς αντίθετες κατευθύνσεις.

      • Επιτρέψτε στους μαθητές να προσθέσουν επιπλέον τούβλα στους κινητήρες τους για να δημιουργήσουν κάτι νέο.
      • Προτρέψτε τους μαθητές να προσθέσουν ήχους και φώτα κόμβου στο πρόγραμμά τους για να ολοκληρώσουν το χορευτικό πάρτυ.
      • Υπενθυμίστε τους να σκεφτούν ποιες βιβλιοθήκες πρέπει να εισαχθούν για να υποστηρίξουν τα προγράμματά τους και πού να βρουν βοήθεια στη Βάση Γνώσης, αν χρειαστεί.

      Οι μαθητές θα πρέπει να μοιραστούν τα χορευτικά ρομπότ τους και να εξηγήσουν τα προγράμματά τους.

      Αποσυνδέστε τους κινητήρες και επιστρέψτε όλα τα εξαρτήματα στη σωστή θέση του κάδου.

      Αξιολόγηση  ( Evaluate )

      Παρατήρηση του εκπαιδευτικού:

      Συζήτηση για το έργο με τους μαθητές.

      Κάντε στους μαθητές ερωτήσεις όπως:

      • Τι συνέβη στον κόμβο σας όταν τρέξατε το πρόγραμμα;
      • Ποιες βιβλιοθήκες χρησιμοποιήσατε για να εκτελέσετε αυτό το πρόγραμμα;
      • Πώς μπορούν οι μηχανικοί και οι προγραμματιστές υπολογιστών να συνεργαστούν για να δημιουργήσουν έναν τρόπο επικοινωνίας ιδεών σε άλλους;
      • Πώς μπορούν οι μηχανικοί και οι προγραμματιστές να συνεργαστούν για να κάνουν κάτι να κινηθεί;

      Αυτοαξιολόγηση:

      Βάλτε τους μαθητές να απαντήσουν στα ακόλουθα στο ημερολόγιό τους:

      • Πώς προσδιορίζετε ποιον κινητήρα προγραμματίζετε να κινήσει, αν πολλαπλοί κινητήρες είναι συνδεδεμένοι στον κόμβο;
      • 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 τους κινητήρες να περιστρέφονται μεμονωμένα χρησιμοποιώντας παραμέτρους χρόνου και ταχύτητας
      • Δημιουργήσουν ένα ρομποτικό χορευτικό πάρτυ
      Πράγματα που θα χρειαστείτε
      • Σετ SPIKE Prime έτοιμο 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

      Να χρησιμοποιούν διαγράμματα ροής ή/και ψευδοκώδικα για την αντιμετώπιση σύνθετων προβλημάτων ως αλγόριθμοι

      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 ώστε να διευκολύνεται η παρακολούθηση, ο έλεγχος και η 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

      Ψευδοκώδικας

      Αρχικοποίηση

      Motor

      Speed