Kuutukikohta

• Lue projektiin liittyvät materiaalit ja tarvittavat opettajan apumateriaalit.
• Päätä, miten haluaisit esitellä tämän projektin. Voit käyttää projektin valmiita videota tai omia materiaalejasi.
• Määrittele, millainen lopputuotos oppilaiden tulee tehdä. Voit määritellä esimerkiksi, mitä asioita oppilaiden esitysten tulee sisältää ja miten heidän tulee dokumentoida työskentelyään.

Kuu on maan luonnollinen kiertolainen ja läheisin paikka avaruudessa, jonne voimme mennä. Tukikohdan perustaminen kuuhun, Marsiin tai jollekin muulle planeetalle on ihmiskunnan yhteinen suuri tutkimusretki. Koska olemme jo käyneet kuussa, joihinkin haasteisiin voi löytyä tuttuja ratkaisuja. On myös paljon haasteita, jotka joudumme ratkaisemaan, ennen kuin tämä tavoite voitaisiin saavuttaa. Esimerkiksi kykymme liikuttaa esineitä avaruudessa on ehdottomasti yksi näistä haasteista.

Raketteja käytetään ihmisten ja tarvikkeiden lähettämiseen avaruuteen. Astronauttien tehtävien helpottamiseen avaruudessa on kehitetty robotteja, joissa on erilaisia toimintoja. Robotit voidaan esimerkiksi ohjelmoida liikkumaan itsenäisesti tai tarttumaan esineisiin. Robottien suunnitteleminen kuukäyttöä varten alkaa jo Maassa, jossa testataan niiden käyttäytymistä ja tehdään hienosäätöjä, ennen kuin ne lähetetään avaruuteen.

Keskustelukysymyksiä

1. Miten kuuhun voi lähettää tarvikkeita? Kuuhun ja muihin paikkoihin voi lähettää tarvikkeita rakettien avulla.
2. Miten tarvikkeet laskeutuvat kuuhun? On keksitty monia ratkaisuja, kuten laskuvarjoja, ilmapalloja ja raketteja varmistamaan, että paketit laskeutuisivat turvallisesti. Kuun ilmakehä on hyvin ohut, joten laskuvarjot eivät ole hyvä ratkaisu. Perinteisesti on käytetty raketteja. Mikä on hyvä tapa rakentaa tukikohta kuuhun? Robotteja käytetään usein tehtävissä, jotka ovat liian vaarallisia ihmisille.

Rakenna ja ohjelmoi
Oppilaat rakentavat robotin, joka osaa liikkua ja kääntyä, ja sen jälkeen he ohjelmoivat sen liikkumaan pinnalla. Oppilaat voivat kerätä pieniä moduuleja tai rakentaa omia kerättäviä kohteita.

Tämän ohjelman avulla oppilaat ymmärtävät robotin käyttäytymistä. Anna oppilaille hetki aikaa tutkia, värkkäillä ja tutustua robotin liikkeisiin. Robotin liikkumisen ohjaamiseksi on tärkeää ymmärtää moottorin tehon ja ajan välinen suhde.

Esimerkki: Aika pysyy samana ja tehoa muutetaan. Robotti kulkee kauemmaksi, jos teho on asetettu tasolle 10 eikä tasolle 4.

Joitakin osia, joihin oppilaiden tulisi kiinnittää huomiota rakentaessaan tätä mallia:
• Eturenkaat ovat suuremmat kuin takarenkaat
• Moottorin johto ei saa häiritä mekanismin toimintaa
• Renkaat on asennettu vanteille kunnolla

Tiimirakennusvaihtoehto
Jos sinulla on ylimääräisiä laitteita, voit lyhentää tämän mallin rakennusaikaa pyytämällä jokaista oppilasta rakentamaan osan oman tiiminsä robotista:
• Oppilas A voi rakentaa vaiheet 1–23
• Oppilas B voi rakentaa vaiheet 24–41

Suunnittele ratkaisu ja kokeile sitä:
• Määritä polku, jota robotin pitäisi seurata, jotta se saavuttaa kuutukikohdan ensimmäisen moduulin
• Ohjelmoi robotti liikkumaan ensimmäisen moduulin luo

Kokeile ja muokkaa ratkaisua:
• Suunnittele reitti, jota robotin tulisi kulkea, jotta se saavuttaa kuutukikohdan ensimmäisen ja toisen moduulin
• Suunnittele reitti, jota robotin tulisi kulkea, jotta se saavuttaa lopullisen määränpäänsä
• Ohjelmoi robotti noudattamaan näitä suunnitelmia

Oppilaiden tulisi käyttää hiukan aikaa projektin aikana keräämiensä tietojen kokoamiseen.

Riippuen siitä, mihin taitoihin haluat projektissa keskittyä, voit pyytää jokaista tiimiä tai oppilasta tekemään osan seuraavista asioista:
• Luonnos tai piirros tiimin ongelmanratkaisustrategiasta (Ongelman purkaminen osiin)
• Video robotista keräämässä kuumoduuleja (Arviointi)
• Video, jolla oppilaat selittävät ratkaisun sanallisesti (Abstraktio)
• Kuvakaappaus ohjelmajonosta (Algoritminen ajattelu)
• Selvitys siitä, miten tiimin ohjelma toimii (Algoritminen ajattelu)
• Kuvia ja selityksiä joistakin projektin aikana toteutetuista kokeiluista (Arviointi)

Järjestä tilaisuus, jossa jokainen tiimi voi esitellä ratkaisunsa.

Tästä projektista voi tehdä haastavamman lisäämällä yhden tai useamman seuraavista vaatimuksista:
• Käytä useampaa kuin kahta moduulia
• Liikerata täytyy suorittaa minuutissa
• Robotti voi kääntyä liikeradalla vain 90 astetta oikealle

Seuraavat matematiikkaan liittyvät ongelmat voidaan muodostaa:
• Kaksi moduulia on laskeutunut täydellisesti kuuhun. Kaksi muuta moduulia on laskeutunut linjalle, joka on samansuuntainen kahden aiemman moduulin kanssa.

Osoita, minne moduulit ovat voineet laskeutua, ja ohjelmoi robotti noutamaan moduulit.
• Kaksi moduulia on laskeutunut 20 cm:n päähän toisistaan. Kaksi muuta moduulia on laskeutunut niin, että neljä moduulia luovat suorakulmion, jonka ympärysmitta on alle 60 cm.

Osoita, minne nämä moduulit ovat voineet laskeutua, ja ohjelmoi robotti noutamaan ne.
• Kahden eri robotin on noudettava neljä moduulia, mutta niiden on saavuttava tukikohtaan samaan aikaan.

• Pyydä oppilaita rakentamaan omia moduuleja ja luomaan omia tehtäviä, jotka liittyvät tukikohdan rakentamiseen kuuhun.