Lav et selvkørende robotudforskningskøretøj

Forbered dig
- Læs denne undervisningsvejledning igennem.
- Hvis du føler, der er behov for det, kan du planlægge en lektion ved hjælp af Kom godt i gang-materialet i EV3 Lab-softwaren eller EV3 Programmerings-appen. Det vil hjælpe eleverne med at blive fortrolige med LEGO^® MINDSTORMS^® Education EV3.

Inddrag eleverne (30 min.)
- Brug idéerne i afsnittet Start en samtale nedenfor til at inddrage eleverne i en samtale om emnerne i dette projekt.
- Forklar projektet.
- Opdel klassen i hold a to elever.
- Giv eleverne tid til at brainstorme.

Undersøg (30 min.)
- Få eleverne til at lave flere forskellige prototyper.
- Lad dem udforske både byggeri og programmering.
- Få hvert elevpar til at bygge og teste to løsninger.

Forklar (60 min.)
- Bed eleverne om at teste deres løsninger og vælge den bedste.
- Sørg for, at de kan lave deres egne testskemaer.
- Giv holdene tid nok til at færdiggøre deres projekter og indsamle materiale til at dokumentere deres arbejde.

Udbyg (60 min.)
- Giv eleverne tid til at udarbejde deres endelige rapporter.
- Lad eleverne fremlægge deres resultater, så de kan dele deres erfaringer.

Evaluer
- Giv feedback om hver elevs præstation.
- For at forenkle processen kan du bruge det medfølgende evalueringsskema.

Udforskningskøretøjer, som er udviklet til videnskabelige missioner, har en fælles funktionalitet. De kan alle indsamle oplysninger og sende dem tilbage til en videnskabsbase. Der er udviklet forskellige kommunikationssystemer i årenes løb til at imødekomme forskellige begrænsninger og behov.

Få eleverne til at deltage aktivt i en brainstorming.

Bed eleverne om at overveje disse spørgsmål:

• Hvad er et robotudforskningskøretøj, og hvor bruges det?
• Hvilken slags motoriseret mekanisme kan bruges til at styre en robots bevægelser?
• Hvordan kan en robot indsamle data langs en bane?
• Hvordan kan en robot kommunikere med en videnskabsbase?

Få eleverne til at dokumentere deres indledende idéer og forklare, hvorfor de valgte netop den løsning, de vil bruge til deres første prototype. Bed dem om at beskrive, hvordan de vil evaluere deres idéer i løbet af projektet. På den måde har de specifikke oplysninger til rådighed, som de kan bruge til at evaluere deres løsning og afgøre, hvorvidt den er effektiv.

Idéer til videre arbejde – faglig kommunikation

Mulighed 1
For at styrke elevernes færdigheder i faglig kommunikation kan de:

• Bruge deres skriftlige arbejde, tegninger og/eller fotos til at opsummere deres designproces og lave en endelig rapport.
• Lave en video, hvor de demonstrerer deres designproces, fra deres indledende idéer til det færdige projekt.
  *Lave en præsentation om deres program.
• Lave en præsentation, som forbinder deres projekt med virkelige anvendelser af lignende systemer og beskriver nye opfindelser, man kan lave på baggrund af deres produkt.

Mulighed 2
I denne lektion lavede eleverne et selvkørende udforskningskøretøj, der kan kommunikere sin egen position.
For at styrke elevernes færdigheder i faglig kommunikation kan de:

• Tænke på et selvkørende robotudforskningskøretøj på et afsides sted på Jorden og evaluere behovet for at få overført dets positionsdata.
• Beskrive dette scenarie og udarbejde et essay, som vurderer de risici, der kunne være forbundet med at overføre dette datasæt, og som undersøger overførselsmetoder, der kan minimere disse risici.
• Snakke om de eksterne faktorer, der kan forøge disse risici.
• Udtænke mulige metoder til at styre disse eksterne påvirkninger og bruge tal og tabeller til at understøtte idéerne.
• Drage en konklusion om den samlede risiko ved situationen på grundlag af den fremlagte dokumentation.

Idéer til videre arbejde – matematik

I denne lektion lavede eleverne et selvkørende udforskningskøretøj, der kan kommunikere sin egen position langs sin bane. Selvkørende systemer kan bruge maskinlæringsalgoritmer til at kommunikere deres koordinater og placering udtrykt i deres afstand til pejlemærker, forventet ankomsttidspunkt til et mål eller sandsynligheden for at gennemføre en opgave baseret på deres aktuelle position og batteriniveau.
For at styrke deres færdigheder i matematik og udforske en måde at skabe sammenhænge på, som maskinlæringsalgoritmer bruger, kan eleverne:

• Gennemgå lineær regression ved at indsamle data og lave en regressionsfunktion, der skaber en sammenhæng mellem robottens positionsdata og det forventede ankomsttidspunkt til dens mål.
• Programmere en regressionsfunktion ind i deres programmer for at få deres selvkørende udforskningskøretøjer til at kommunikere sin position og forventede ankomsttidspunkt.

Giv eleverne mulighed for at bygge nogle eksempler ud fra nedenstående links. Få dem til at undersøge, hvordan disse systemer fungerer, og brainstorme over, hvordan systemerne kan give inspiration til en løsning på opgaveformuleringen.

Stor motor og hjul
Larvefødder
Farvesensor 1
Farvesensor 2
Gyrosensor
Tryksensor
Ultralydssensor

Underviserens observationstjekliste
Lav en skala, der passer til dine behov, f.eks.:

1. Delvist gennemført
2. Gennemført
3. Gennemført over forventning

Brug de følgende succeskriterier til at evaluere elevernes fremskridt:

• Eleverne kan identificere de vigtige elementer i et problem.
• Eleverne kan selvstændigt udvikle en fungerende og kreativ løsning.
• Eleverne kan tydeligt kommunikere deres idéer.

Selvevaluering
Når eleverne har indsamlet data om deres løsningers ydeevne, skal de have tid til at reflektere over løsningerne. Hjælp dem ved at stille spørgsmål som:

• Opfylder din løsning kriterierne i opgaveformuleringen?
• Kan din robots bevægelse(r) gøres mere præcise?
• Hvordan har andre løst dette problem?

Bed eleverne om at brainstorme og dokumentere to måder, de kunne forbedre deres løsninger på.

Fælles feedback
Lad eleverne deltage i en evalueringsproces, hvor hver gruppe skal evaluere både deres eget og de andres projekter. Denne evalueringsproces kan hjælpe eleverne med at udvikle deres kompetencer i at give konstruktiv feedback samt forbedre deres analysefærdigheder og evner til at bruge objektive data til understøttelse af deres argumenter.

Hvis eleverne kunne lide denne lektion, ville de måske være interesserede i at undersøge karrieremuligheder inden for:

• Erhverv og økonomi (iværksætteri)
• Fremstilling og teknik (teknisk planlægning)