اصنع روبوت مستكشف ذاتي الحركة
قم بتصميم وبناء وبرمجة نظام روبوتي يسلك مسارًا معينًا ويبلغ عن موقعه على طول الطريق مرتين على الأقل.
خطة الدرس
الإعداد
- اقرأ مادة المعلم هذه جيدًا.
- عند الضرورة، خطط لدرس مستعينًا بمواد "الشروع في العمل" الموجودة في برنامج مختبر EV3 أو تطبيق برمجة EV3. وسيساعد ذلك على إلمام طلابك بمجموعة LEGO® MINDSTORMS® Education EV3.
المشاركة (30 دقيقة)
- استعن بالأفكار الموجودة في قسم "إثارة مناقشة" أدناه لإشراك طلابك في مناقشة بشأن هذا الدرس.
- اشرح المشروع.
- قسّم الفصل إلى فرق من طالبين.
- امنح الطلاب وقتًا لطرح الأفكار وتبادلها.
الاستكشاف (30 دقيقة)
- اطلب من الطلاب إنشاء عدد من النماذج الأولية.
- شجعهم علي استكشاف كل من البناء والبرمجة.
- اطلب من كل فريق بناء حلين واختبارهما.
الشرح (60 دقيقة)
- اطلب من الطلاب اختبار حلولهم واختيار الأفضل من بينها.
- تأكد من أنهم يستطيعون إنشاء جداول الاختبار خاصتهم.
- اترك بعض الوقت حتى ينتهي كل فريق من مشروعه ويجمع الأصول لتوثيق عمله.
التوضيح (60 دقيقة)
- اترك لطلابك بعض الوقت لعمل تقاريرهم النهائية.
- يسِّر جلسة مشاركة حيث يعرض كل فريق نتائجه.
التقييم
- قدم الملاحظات عن أداء كل طالب.
- يمكنك الاستعانة بنماذج التقييم المتوفرة لتبسيط العملية.
إثارة مناقشة
يكون للمركبات الرحالة المطورة لأي مهمة علمية وظيفة مشتركة، وهي أن جميعها قادر على جمع معلومات معينة وإرسالها إلى قاعدة علمية. وتم اختراع أنظمة اتصالات متنوعة على مر السنين لتناسب مختلف الاحتياجات.
شجع إجراء عملية عصف ذهني فعالة.
اطلب من طلابك التفكير في هذه الأسئلة:
- ما المستكشف الروبوتي وأين يُستخدم؟
- ما نوع الآلية الميكانيكية التي يمكن استخدامها للتحكم في حركات الروبوت؟
- كيف يمكن للروبوت جمع البيانات علي طول مسار؟
- كيف يمكن للروبوت التواصل مع قاعدة علمية؟
شجع طلابك علي توثيق أفكارهم الأولية، وشرح سبب اختيارهم الحل الذي سيستخدمونه لأول نموذج أولي لهم. اطلب منهم أن يصفوا كيف سيقيّمون أفكارهم خلال المشروع. وبهذه الطريقة، عندما يبلغ الطلاب مرحلتي المراجعة والتنقيح، سيكون لديهم معلومات محددة يمكنهم استخدامها لتقييم حلهم وتحديد ما إذا كان فعالاً أم لا.
الملحقات
ملحق فنون اللغة
الخيار 1
لإدماج تنمية مهارات فنون اللغة، اطلب من طلابك:
- استخدام عملهم الكتابي و/أو الرسومات و/أو الصور لتلخيص عملية التصميم الخاصة بهم وإنشاء تقرير نهائي.
- إنشاء فيديو يوضح عملية التصميم الخاصة بهم بدءًا من أفكارهم الأولية وانتهاءً بمشروعهم المكتمل.
- إنشاء عرض تقديمي بشأن برنامجهم.
- إنشاء عرض تقديمي يربط مشروعهم بتطبيقات واقعية لأنظمة مماثلة ويصف الاختراعات الجديدة التي يمكن ابتكارها بناءً على ما قاموا بإنشائه.
الخيار 2
في هذا الدرس، أنشأ طلابك مستكشفًا مستقلًا ينقل موقعه.
لإدماج تنمية مهارات فنون اللغة، اطلب من طلابك:
- التفكير في مستكشف روبوت مستقل في موقع بعيد على الأرض، وتقييم الحاجة إلى نقل بياناته الموقعية
- وصف هذا السيناريو وإعداد مقال إخباري يقيم المخاطر التي يمكن عزوها إلى نقل هذه المجموعة من البيانات ودراسة طرق الإرسال التي يمكن أن تحد من هذه المخاطر
- مناقشة العوامل الخارجية التي يمكن أن تزيد من هذه المخاطر
- استخدام الأرقام والجداول لدعم أفكارهم، وابتكار الأساليب الممكنة للسيطرة على هذه التأثيرات الخارجية
- استخلاص استنتاج بشأن الخطر العام للوضع استناداً إلى الأدلة المقدمة
ملحق الرياضيات
في هذا الدرس، أنشأ طلابك مستكشفًا مستقلًا يرسل بيانات موقعه على طول مساره. قد تستخدم الأنظمة المستقلة خوارزميات التعلّم الآلي لإرسال إحداثياتها وموقعها من حيث القرب من المعالم، أو الوقت المقدر للوصول إلى هدف ما، أو احتمال إكمال مهمة استنادًا إلى موقعها الحالي وحالة البطارية.
لدمج تنمية مهارات الرياضيات واستكشاف نوع من بناء العلاقات يستخدم خوارزميات التعلّم الآلي، اطلب من طلابك:
- مراجعة الانحدار الخطي من خلال جمع البيانات وإنشاء دالة الانحدار التي تربط البيانات الموقعية للروبوت بوقت وصوله المقدر إلى هدفه
- ترميز دالة الانحدار في برامجهم لجعل المستكشفات المستقلة تتبادل مواقعها والوقت المقدر لوصولها
نصائح البناء
امنح طلابك فرصة لبناء بعض النماذج من الروابط أدناه. شجّعهم على استكشاف كيفية عمل هذه الأنظمة وطرح الأفكار حول كيفية استلهام حل لملخص تصميم منها.
محرك كبير وعجلة
مسارات
مستشعر ألوان 1
مستشعر ألوان 2
مستشعر دوران
مستشعر لمس
مستشعر موجات فوق صوتية
Coding Tips
فرص التقييم
القائمة المرجعية لملاحظات المعلم
أنشيء مقياسًا يناسب احتياجاتك، على سبيل المثال:
- منجز بصورة جزئية
- منجز بالكامل
- منجز بصورة تتجاوز الهدف المحدد
استعن بمعايير النجاح التالية لتقييم مدى تقدم طلابك:
- يستطيع الطلاب تحديد العناصر الرئيسية في مشكلة ما.
- يستطيع الطلاب العمل بشكلٍ مستقل لتطوير حل إبداعي وعملي.
- يستطيع الطلاب توصيل أفكارهم بوضوح.
التقييم الذاتي
عقب قيام طلابك بجمع بعض بيانات الأداء، امنحهم الوقت للتفكير في حلولهم. ساعدهم من خلال طرح الأسئلة، مثل:
- هل الحل الخاص بك يلبي معايير ملخص التصميم ؟
- هل يمكن جعل حركة الروبوت خاصتك أكثر دقة؟
- اذكر بعضًا من الطرق التي انتهجها الطلاب الآخرون في حل المشكلة؟
اطلب من طلابك التفكير في طريقتين لتحسين حلولهم وتوثيقهما.
ملاحظات النظراء
شجع الطلاب على إجراء عملية مراجعة النظراء بحيث تتولى كل مجموعة مهمة تقييم مشروعاتها ومشروعات المجموعات الأخرى. ويمكن لعملية المراجعة هذه مساعدة الطلاب في تنمية مهارات إبداء الملاحظات البنَّاءة وكذلك صقل مهارات التحليل والقدرة على استخدام البيانات الموضوعية لإقامة الحجة.
الروابط المهنية
قد يرغب الطلاب الذين استمتعوا بهذا الدرس في استكشاف هذه المسارات المهنية:
- التجارة والشؤون المالية (ريادة الأعمال)
- التصنيع والهندسة (العلوم المؤهلة للهندسة)
دعم المعلم
سيقوم الطلاب بما يلي:
- استخدام عملية التصميم لحل مشكله ما في العالم الحقيقي
UAE MOE DAA Standards
Basic Knowledge and Skills for design -G9
Develop understanding of quality, accuracy and the role of specialist tools and equipment.
UAE MOE AND Standards
(G9 2.2.3) - (G10 2.2.3)
Use research and analysis to solve design problems and understand how to reformulate problems given to them
UAE MOE AND Standards
(G11 2.3.1) - (G122.3.1)
Describe how pupils can create several design alternatives.
UAE MOE AND Standards
(G9 2.4.1) - (G10 2.4.1)
Generate and communicate their design through annotated sketches, detailed plans, 3-D and mathematical modelling, oral and digital presentations.
UAE MOE AND Standards
(G9 2.4.3)- (G10 2.4.3)
Evaluate their ideas and design plans against design criteria.
UAE MOE AND Standards
(G12 2.4.3)
Develop knowledge, understanding, and skills in managing resources and producing quality design solutions.
UAE MOE Evaluation Standards
Exploration (G9~12.4.1) - Assessment (G9~12.4.2) – Enhancement (G9~12.4.3) – Documentation (G9~12.4.4)
مادة الطالب
ورقة عمل الطالب
قم بالتنزيل أو العرض أو المشاركة كصفحة HTML عبر الويب أو كملف PDF قابل للطباعة.