Προθέρμανση βρόχου με τον Leo

Ερωτήσεις προς διερεύνηση

• Πώς μπορούν να επαναλαμβάνονται γραμμές κώδικα ενώ δημιουργούνται αποδοτικά προγράμματα;

Προετοιμασία ( Prepare )

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

Συμμετοχή ( Engage )

(Ομαδική συζήτηση, 5 λεπτά)

• Ζητήστε από τους μαθητές να σταθούν όρθιοι και να περπατήσουν σε ένα τετράγωνο γύρω από την καρέκλα τους, το γραφείο τους ή την αίθουσα. Καθώς περπατούν, ζητήστε από τους μαθητές να περιγράψουν τις επιμέρους κινήσεις τους (βήμα προς τα εμπρός, βήμα προς τα εμπρός, στροφή προς τα δεξιά/αριστερά κ.λπ.).
• Αναζωπυρώστε μια συζήτηση με τους μαθητές γύρω από τη δημιουργία της κίνησής τους σε ένα πρόγραμμα. Ζητήστε από τους μαθητές να σκεφτούν τις γραμμές κώδικα που απαιτούνται για τη δημιουργία αυτού του προγράμματος βήμα προς βήμα. Γράψτε μαζί τα βήματα ως ψευδοκώδικα. Ψευδοκώδικας είναι να γράψετε με λέξεις αυτό που θέλετε να κάνει το πρόγραμμα.
• Ρωτήστε τους μαθητές αν είναι ενθουσιασμένοι που πληκτρολογούν τόσες πολλές γραμμές κώδικα. Συζητήστε εναλλακτικές λύσεις για να κάνετε το πρόγραμμα πιο αποδοτικό (π.χ. ένα μικρότερο πρόγραμμα που χρησιμοποιεί λιγότερες γραμμές κώδικα για να κάνει μια ενέργεια ή εργασία).
• Προτρέψτε τους μαθητές, εφόσον χρειάζεται, να αναγνωρίσουν το μοτίβο που επαναλαμβάνεται μέσα στα βήματα.
• Παρουσιάστε στους μαθητές την έννοια των βρόχων. Οι βρόχοι σας επιτρέπουν να επαναλαμβάνετε γραμμές κώδικα, γεγονός που συντομεύει το πρόγραμμα. Αυτό εξοικονομεί χρόνο στον προγραμματιστή και διευκολύνει τον κώδικα να εκτελέσει ο υπολογιστής το πρόγραμμα.

Ανακάλυψη ( Explore )

(Μικρές ομάδες, 20 λεπτά)

Οι μαθητές θα εξερευνήσουν την εργασία με βρόχους for χρησιμοποιώντας το μοντέλο Leo, ο εκπαιδευτής.

Κατευθύνετε τους μαθητές στην ενότητα BUILD στην εφαρμογή SPIKE. Εδώ οι μαθητές μπορούν να έχουν πρόσβαση στις οδηγίες κατασκευής για τον Leo, τον εκπαιδευτή. Ζητήστε από τους μαθητές να κατασκευάσουν το μοντέλο. Μπορείτε επίσης να βρείτε τις οδηγίες κατασκευής 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 να κινείστε

Προκαλέστε τους μαθητές να προγραμματίσουν τον Leo να ολοκληρώσει ένα κάθισμα.

Ζητήστε από τους μαθητές να προγραμματίσουν τον Leo να ολοκληρώσει 1 κάθισμα. Ενθαρρύνετε τους μαθητές να δημιουργήσουν το πρόγραμμα μόνοι τους χρησιμοποιώντας σημειώσεις και τη Βάση Γνώσης ως αναφορά. Παρέχετε τον κώδικα του δείγματος όπως χρειάζεται, αν οι μαθητές δυσκολεύονται.

Δείγμα κώδικα:

από spike import MotorPair

from spike.control import wait_for_seconds

\# Αρχικοποίηση κινητήρων

motor_pair=MotorPair(‘B’, ‘F’)

\# Ολοκλήρωση 1 καθίσματος

motor_pair.start(0, -30)

wait_for_seconds(.5)

motor_pair.stop()

motor_pair.start(0, 30)

wait_for_seconds(.5)

motor_pair.stop()

Συζητήστε το πρόγραμμα με τους μαθητές.

Ρωτήστε τους μαθητές αν πιστεύουν ότι ένα κάθισμα είναι αρκετή προπόνηση για τον Leo. Προτρέψτε τους μαθητές να προκαλέσουν τον Leo να ολοκληρώσει τουλάχιστον 5 καθίσματα. Συζητήστε τρόπους αλλαγής του προγράμματος ώστε να επαναλαμβάνεται η ίδια ενέργεια αρκετές φορές.

Οι μαθητές θα μπορούσαν να προτείνουν την αντιγραφή και επικόλληση του κώδικα πέντε φορές. Αυτός είναι ένας τρόπος για να το κάνετε, αλλά δεν είναι πολύ αποτελεσματικός. Συζητήστε με τους μαθητές για την αποτελεσματικότητα ανάλογα με τις ανάγκες.

Προτρέψτε τους μαθητές να σκεφτούν πώς θα μπορούσαμε να χρησιμοποιήσουμε μόνο μία επιπλέον γραμμή κώδικα για να κάνουμε την ενέργεια. Μοιραστείτε αυτόν τον κώδικα με τους μαθητές και δείτε αν οι μαθητές μπορούν να αναγνωρίσουν τη μία νέα γραμμή κώδικα. Ζητήστε από τους μαθητές να προσθέσουν αυτή τη γραμμή κώδικα και να εκτελέσουν το πρόγραμμα.

from spike import MotorPair

from spike.control import wait_for_seconds

\# Αρχικοποίηση κινητήρων

motor_pair=MotorPair(‘B’, ‘F’)

\# Ολοκληρώστε 5 καθίσματα. 

for count in range(5):

    motor_pair.start(0, -30)

    wait_for_seconds(.5)

    motor_pair.stop()

    motor_pair.start(0, 30)

    wait_for_seconds(.5)

    motor_pair.stop()

Συζητήστε το πρόγραμμα με τους μαθητές.

Εξηγήστε το ( Explain )

(Ολόκληρη η ομάδα, 5 λεπτά)

Συζητήστε με τους μαθητές πώς λειτούργησε το πρόγραμμα.

Κάντε στους μαθητές ερωτήσεις όπως:

• Πώς λειτούργησε το νέο πρόγραμμα;
• Τι λέει η γραμμή “for count in range” στο πρόγραμμα;
• Τι είναι η αποδοτικότητα; Πώς είναι πιο αποδοτική η χρήση ενός βρόχου for αντί της αντιγραφής και επικόλλησης του κώδικα;

Εξηγήστε στους μαθητές ότι αυτό είναι ένα παράδειγμα ενός “βρόχου for” ή μιας επαναλαμβανόμενης εντολής, η οποία μας επιτρέπει να επαναλάβουμε ένα τμήμα του κώδικα έναν καθορισμένο αριθμό φορών. Σε αυτή την περίπτωση, επαναλάβαμε τον κώδικα 5 φορές, όπως υποδεικνύεται στις παρενθέσεις. Παρατηρήστε ότι οι γραμμές κώδικα που ακολουθούν τον βρόχο for είναι σε εσοχή. Όλες οι γραμμές κώδικα που παρεμβάλλονται μετά τον βρόχο for θα επαναλαμβάνονται.

Εξελίξτε το ( Elaborate )

(Μικρές ομάδες, 10 λεπτά)

• Προκαλέστε τους μαθητές να προσθέσουν στο πρόγραμμά τους κάτι που θα πρέπει να κάνει ο Λέο μετά τις κάμψεις του (π.χ. μετά τον κύκλο).
• Ζητήστε από τους μαθητές να προσθέσουν στον κώδικά τους είτε μια εικόνα είτε έναν ήχο και να εκτυπώσουν κάτι στην κονσόλα. Ο Λέων θα πρέπει να συνεχίσει να ολοκληρώνει τουλάχιστον 5 καθίσματα, αλλά στη συνέχεια να κάνει κάτι καινούργιο. Υπενθυμίστε στους μαθητές ότι οτιδήποτε δεν θέλουν να επαναλαμβάνεται στον βρόχο δεν θα επαναλαμβάνεται στον βρόχο.

Σημειώσεις: Οι μαθητές μπορούν να αλλάξουν το επίπεδο ισχύος των κινητήρων. Η αλλαγή του επιπέδου ισχύος θα αλλάξει τον τρόπο με τον οποίο κινείται ο Leo. Καθώς ο χρόνος το επιτρέπει, σκεφτείτε να το εξερευνήσετε αυτό μαζί.

• Επιτρέψτε στους μαθητές να μοιραστούν τα τελικά τους προγράμματα και να συζητήσουν πώς μπόρεσαν να προσθέσουν στον κώδικά τους. Δώστε ιδιαίτερη προσοχή στο πού οι μαθητές χρησιμοποιούν εσοχή και πού όχι.

Εξελίξτε το ( Elaborate )

(Μικρές ομάδες, 10 λεπτά)

Οι μαθητές πρέπει να ενσωματώσουν την ανατροφοδότηση που τους δόθηκε.

Δώστε χρόνο στους μαθητές να τροποποιήσουν τα σχέδια και το πρόγραμμά τους με βάση την ανατροφοδότηση που έλαβαν. Ζητήστε από τους μαθητές να καταγράψουν τις αλλαγές τους στο ημερολόγιό τους.

Επιτρέψτε στους μαθητές να μοιραστούν τα ενημερωμένα μοντέλα και προγράμματά τους. Ζητήστε από τους μαθητές να μοιραστούν ποιες αλλαγές ενσωμάτωσαν και πώς κατάφεραν να κάνουν τις αλλαγές.

Αξιολόγηση  ( Evaluate )

(Ομαδική άσκηση, 5 λεπτά)

Παρατήρηση του δασκάλου:

Συζητήστε το πρόγραμμα με τους μαθητές.

Κάντε στους μαθητές ερωτήσεις όπως: “Τι είναι αυτό το πρόγραμμα;”:

• Πώς μπορείτε να χρησιμοποιήσετε έναν βρόχο for για να κάνετε ένα πρόγραμμα πιο αποτελεσματικό; (συντομότερος κώδικας)
• Πώς δείχνετε στο πρόγραμμα ότι ο βρόχος έχει τελειώσει;

Αυτοαξιολόγηση:

• Βάλτε τους μαθητές να απαντήσουν στα ακόλουθα στο ημερολόγιό τους:
• Τι μάθατε σήμερα σχετικά με τη χρήση βρόχων for στο πρόγραμμά σας;
• 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/spike-python-u4-doing-reps-with-loops/spike-python-u4l1-warm-up-loop-with-leo#engage