LEGO® Education > Σχέδια Μαθήματος > ΣΧΕΔΙΟ ΕΝΟΤΗΤΑΣ:

Ασφαλής παράδοση

Οι μαθητές θα εξερευνήσουν πώς οι κινητήρες και οι αισθητήρες μπορούν να συνεργαστούν με ασφάλεια.

}

45 λεπτά

Τάξεις Ε’ Δημοτικού- Α’ Γυμνασίου

Ενδιάμεσο επίπεδο

Ερωτήσεις προς διερεύνηση

  • Πώς μπορούν να χρησιμοποιηθούν αισθητήρες για την παροχή ασφάλειας;

Προετοιμασία ( Prepare )

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

Συμμετοχή ( Engage )

      (Ομαδική συζήτηση, 5 λεπτά)

      Η Kate και ο Kyle εργάζονται για την προσθήκη ενός νέου δεντρόσπιτου στην παιδική χαρά. Το καροτσάκι με τα απαραίτητα υλικά έρχεται, αλλά ο Kyle ανησυχεί ότι το καροτσάκι μπορεί να καταστρέψει τα άλλα αντικείμενα στην παιδική χαρά.

      Αναζωπυρώστε μια συζήτηση σχετικά με το πώς θα βοηθήσετε να διασφαλιστεί ότι το καρότσι δεν θα προσκρούσει σε άλλα υλικά στην παιδική χαρά. Εξετάστε το ενδεχόμενο να δείξετε μια εικόνα μιας παιδικής χαράς ως παράδειγμα για να υποστηρίξετε τη συζήτηση και τον μετέπειτα σχεδιασμό.

      Ανακάλυψη ( Explore )

        (Μικρές ομάδες, 20 λεπτά)

        • Προκαλέστε τους μαθητές να διερευνήσουν πώς μπορεί το καρότσι να κινηθεί με μεγαλύτερη ασφάλεια.
        • Συζητήστε με τους μαθητές πώς το καρότσι μπορεί να κινηθεί με μεγαλύτερη ασφάλεια στην παιδική χαρά. Ζητήστε από τους μαθητές να δημιουργήσουν μια μικρή διαδρομή εμποδίων με 2 ή 3 αντικείμενα για να μιμηθούν την παιδική χαρά χρησιμοποιώντας αντικείμενα που είναι τοποθετημένα αρκετά ψηλά ώστε ο αισθητήρας απόστασης να τα “βλέπει”.
        • Ζητήστε από τους μαθητές να γράψουν ένα πρόγραμμα που να επιτρέπει στο αμαξίδιο να κινείται προς τα εμπρός και να σταματά πριν χτυπήσει ένα αντικείμενο, επιτρέποντας έτσι στο αμαξίδιο να κινείται με ασφάλεια μέσα στην παιδική χαρά και να σταματά μπροστά από ένα αντικείμενο. Οι μαθητές θα πρέπει να δημιουργήσουν το πρόγραμμα που θα επιτρέπει στο αμαξίδιο να θέτει σε λειτουργία τον κινητήρα, μέχρι ο αισθητήρας απόστασης να πλησιάσει περισσότερο από 20 cm σε ένα αντικείμενο και στη συνέχεια να σταματά τον κινητήρα.

        Δείγμα κώδικα:

        from spike import DistanceSensor, MotorPair, Motor

        from spike.control import wait_for_seconds

        \# Initialize the Distance Sensor and motor

        distance_sensor = DistanceSensor(‘B’)

        motor_pair = MotorPair(‘E’, ‘A’)

        motor_back = Motor(‘C’)

        \# Move your hand slowly toward and away from the Distance Sensor

        motor_back.run_to_position(0, ‘shortest path’, 75)

        motor_pair.start(0, -50)

        distance_sensor.wait_for_distance_closer_than(20, ‘cm’)

        motor_pair.stop()

        Ζητήστε από τους μαθητές να δημιουργήσουν ένα διάγραμμα για την τεκμηρίωση κάθε διαδρομής, όπως το παρακάτω.

        00

        Οι μαθητές θα πρέπει να εκτελέσουν το πρόγραμμα 5 φορές αλλάζοντας κάθε φορά την ταχύτητα του κινητήρα. Οι μαθητές θα πρέπει να εκτελέσουν το πρόγραμμα και στη συνέχεια να διαβάσουν την απόσταση που εμφανίζεται στην εφαρμογή SPIKE κάτω από τον αισθητήρα απόστασης. Αφήστε χρόνο στους μαθητές να ολοκληρώσουν κάθε δοκιμή και να συμπληρώσουν το διάγραμμα.

        Εξηγήστε το ( Explain )

        (Ολόκληρη η ομάδα, 5 λεπτά)

        • Συζητήστε με τους μαθητές τι διαπίστωσαν κατά την εκτέλεση του προγράμματος σε διαφορετικά επίπεδα ισχύος.
        • Συζητήστε με τους μαθητές τη διαφορά μεταξύ ταχύτητας και ισχύος. Εξηγήστε ότι όταν οι μαθητές ρυθμίζουν την ταχύτητα στο πρόγραμμα αυτό που στην πραγματικότητα ρυθμίζουν είναι η ποσότητα ισχύος που θα χρησιμοποιήσει ο κινητήρας. Αυτό στη συνέχεια καθορίζει πόσο γρήγορα ή με ποια ταχύτητα μπορεί να κινηθεί το ρομπότ.

        Κάντε στους μαθητές ερωτήσεις όπως:

        • Πώς άλλαξε η ταχύτητα του αμαξιδίου όταν αυξήθηκε η ισχύς;
        • Πώς η αύξηση της ταχύτητας επηρέασε τον τρόπο με τον οποίο το κάρο είναι σε θέση να σταματήσει;
        • Ποιο επίπεδο ισχύος ή ταχύτητας επιτρέπει στο αμαξίδιο να σταματά με μεγαλύτερη ακρίβεια;
        • Πώς πρέπει να λάβουμε υπόψη το επίπεδο ισχύος ή την ταχύτητα για να δημιουργήσουμε το κάρο ώστε να κινείται με μεγαλύτερη ασφάλεια;

          Εξελίξτε το ( Elaborate )

            (Μικρές ομάδες, 10 λεπτά)

            Προκαλέστε τους μαθητές να κινηθούν στην παιδική χαρά χωρίς να χτυπήσουν αντικείμενα, ανεξάρτητα από το πού μπαίνει το καρότσι.

            Συζητήστε με τους μαθητές για το πώς το καρότσι πρέπει να κινηθεί μέσα στην παιδική χαρά για να παραδώσει τα υλικά. Το καρότσι μπορεί να εισέλθει από διαφορετικά σημεία. Οι μαθητές θα πρέπει να προσπαθήσουν να τρέξουν το πρόγραμμά τους από διαφορετικές γωνίες για να βεβαιωθούν ότι μπορεί με ασφάλεια να κινηθεί μέσα στην παιδική χαρά χωρίς να χτυπήσει κάποιο αντικείμενο χρησιμοποιώντας τον αισθητήρα απόστασης.

            Σημείωση: Το καροτσάκι παράδοσης δεν μπορεί να κάνει απότομες στροφές (όπως στροφή 90 μοιρών), αλλά μάλλον κάνει στροφές τόξου.

            Οι μαθητές θα πρέπει να εξετάσουν τις γωνίες που μπορεί να χρειαστεί να κινηθεί το καρότσι και να αλλάξουν τη θέση των πίσω τροχών ανάλογα με τις ανάγκες (π.χ. να μη ρυθμιστεί στη θέση 0 μοίρες).

            Αφήστε χρόνο στους μαθητές να εξερευνήσουν πώς να κινούνται με ασφάλεια στην παιδική χαρά.

            Συζητήστε πώς οι μαθητές μπόρεσαν να χρησιμοποιήσουν το καρότσι στην περιοχή της παιδικής χαράς.

            Θέτοντας στους μαθητές ερωτήσεις όπως:

            • Πώς μπορέσατε να χρησιμοποιήσετε τον αισθητήρα για να αποφύγετε να χτυπήσετε αντικείμενα;
            • Πώς μπορούν να χρησιμοποιηθούν οι αισθητήρες για να προσθέσουν ασφάλεια στα κινούμενα αντικείμενα;
            • Πώς χρησιμοποιήσατε τον πρόσθετο κινητήρα στο πίσω μέρος για να βοηθήσετε στην κίνηση του αμαξιδίου;
            • Τι ήταν δύσκολο σε αυτή την πρόκληση;

            Συζητήστε τα διάφορα προγράμματα με τους μαθητές για να τους προτρέψετε να σκεφτούν πού βασίζονται στον προγραμματισμό των κινητήρων για να κινηθούν και πού χρησιμοποιούν τους αισθητήρες για να αποφασίσουν.

            Αξιολόγηση  ( Evaluate )

            (Ομαδική άσκηση, 5 λεπτά)

            Παρατήρηση του δασκάλου

            • Συζητήστε το πρόγραμμα με τους μαθητές. Κάντε στους μαθητές ερωτήσεις όπως:
            • Πώς προγραμματίσατε τον αισθητήρα ώστε το καρότσι να κινείται με μεγαλύτερη ασφάλεια;
            • Γιατί η ισχύς του κινητήρα ή η ταχύτητα επηρεάζει τον τρόπο με τον οποίο αντιδρά το μοντέλο όταν σταματάει με τον αισθητήρα απόστασης;

            Αυτοαξιολόγηση

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

            • Τι μάθατε σήμερα σχετικά με τη ρύθμιση του επιπέδου ισχύος ή της ταχύτητας του κινητήρα όταν χρησιμοποιείτε τον αισθητήρα για να εξασφαλίσετε ασφάλεια και ακρίβεια;
            • 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 το μοντέλο να κινείται με ασφάλεια χρησιμοποιώντας αισθητήρες.
            • Διερευνήσουν τις επιπτώσεις της ισχύος του κινητήρα κατά τη χρήση αισθητήρων.
            Πράγματα που θα χρειαστείτε
            • Σετ SPIKE Prime έτοιμα για χρήση από τους μαθητές
            • Συσκευές με εγκατεστημένη την εφαρμογή SPIKE
            • Μοντέλο καλαθιού παράδοσης, το οποίο χρησιμοποιήθηκε στο μάθημα ελέγχου καλαθιού
            • Ημερολόγια μαθητών
            • Χάρακας
            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.