Lage en autonom robotikkutforsker

Forberede
- Les gjennom dette lærermaterialet.
- Du kan planlegge en leksjon ved bruk av Kom i gang-materialet i EV3 Lab-programvaren eller EV3 Programmering-appen, ved behov. Dette gjør at elevene blir kjent med LEGO^® MINDSTORMS^® Education EV3.

Engasjere (30 min.)
- Bruk ideene i Starte en diskusjon-delen nedenfor til å engasjere elevene i en diskusjon knyttet til dette prosjektet.
- Forklar prosjektet.
- Del klassen i grupper på to elever.
- La elevene få nok tid til å en idédugnad.

Utforske (30 min.)
- Be elevene om å opprette flere prototyper.
- Oppfordre dem til å utforske både bygging og programmering.
- Be hver gruppe om å bygge og teste to løsninger.

Forklare (60 min.)
- Be elevene om å teste løsningene sine og velge den beste.
- Sørg for at de kan lage sine egne testtabeller.
- La gruppene få litt tid til å avslutte prosjektet og til å samle inn informasjon for å dokumentere arbeidet.

Utdype (60 min.)
- Gi elevene litt tid til å lage sine endelige rapporter.
- Start en delingsøkt der hver gruppe presenterer sine resultater.

Evaluere
- Gi tilbakemelding på elevenes arbeid.
- Du kan bruke de vedlagte vurderingsrubrikkene for å forenkle prosessen.

Roboter som er utviklet for vitenskapelige oppdrag har felles funksjonalitet. De er alle i stand til å samle inn en form for informasjon og sende det tilbake til vitenskapsbasen. Ulike kommunikasjonssystemer har blitt utviklet gjennom årene for å passe ulike begrensninger og behov.

Oppfordre til en aktiv idédugnadsprosess.

Be elevene om å tenke gjennom disse spørsmålene:

• Hva er en robotikkutforsker og hvor er de brukt?
• Hva slags motorisert mekanisme kan brukes til å kontrollere bevegelsen til en robot?
• Hvordan kan en robot samle inn data langs en bane?
• Hvordan kan en robot kommunisere med en vitenskapsbase?

Oppfordre elevene til å dokumentere sine første ideer og forklare hvorfor de valgte løsningen de vil bruke for sin første prototype. Be dem beskrive hvordan de vil evaluere ideene sine gjennom hele prosjektet. På denne måten, når elevene ser gjennom og endrer, har de spesifikk informasjon som de kan bruke til å evaluere løsningen, og avgjøre om den var effektiv eller ikke.

Flere ideer til norskundervisningen

Alternativ 1
Legge til rette for utvikling av språklige ferdigheter, og be elevene om å:

• Bruke skriftlig arbeid, skisser og/eller bilder til å oppsummere designprosessen, og lage en endelig rapport.
• Lage en video som demonstrerer designprosessen helt fra de første ideene og til det fullførte prosjektet.
• Lage en presentasjon om programmet sitt.
• Lage en presentasjon som knytter prosjektet til realistiske brukstilfeller med lignende systemer, og beskriver nye oppfinnelser som kan gjøres basert på hva de har laget.

Alternativ 2
I denne leksjonen laget elevene en autonom utforsker som kommuniserer sin posisjon.
Legge til rette for utvikling av språklige ferdigheter, og be elevene om å:

• Se for seg en autonom robotutforsker på et avsidesliggende sted på jorden og vurdere behovet for overføring av posisjonsdata
• Beskrive dette scenariet og komponere et informativt essay som vurderer risikoene som kan tilskrives overføring av dette datasettet, og undersøke overføringsmetoder som kan minimere disse risikoene
• Diskutere de eksterne faktorene som kan øke disse risikoene
• Bruke figurer og tabeller til å understøtte sine ideer, ved å utarbeide mulige metoder for å kontrollere disse eksterne påvirkningene
• Trekke en konklusjon om den generelle risikoen for situasjonen basert på bevisene som presenteres

Flere ideer til matematikk

I denne leksjonen laget elevene en autonom utforsker som kommuniserer sin posisjon langs banen sin. Autonome systemer kan bruke maskinlæringsalgoritmer til å kommunisere koordinatene og plasseringen med tanke på nærheten til landemerker, beregnet ankomsttid ved et mål eller sannsynligheten for å fullføre en oppgave basert på gjeldende posisjon og batteritilstand.
Hvis du vil innlemme matematisk kompetanseutvikling og utforske en type relasjonsbygging som maskinlæringsalgoritmer bruker, ber du elevene om å:

• Gjennomgå lineær regresjon ved å samle inn data og skape en regresjonsfunksjon som relaterer robotens posisjonsdata til den estimerte ankomsttiden ved målet
• Kode en regresjonsfunksjon i sine programmer for å få sine autonome utforskere til å kommunisere sin posisjon og estimerte ankomsttid

Gi elevene muligheten til å bygge noen eksempler fra lenkene nedenfor. Oppfordre dem til å utforske hvordan disse systemene fungerer, og til å gjennomføre en idédugnad om hvordan disse systemene kan føre til en løsning på designoversikten.

Stor motor og hjul
Spor
Fargesensor 1
Fargesensor 2
Gyrosensor
Trykksensor
Ultralydsensor

Observasjonssjekkliste for lærer
Lag en skala som stemmer overens med behovene dine, for eksempel:

1. Delvis fullført
2. Fullstendig fullført
3. Overgikk forventningene

Bruk følgende kriterier til å evaluere elevenes arbeid:

• Elevene kan identifisere hovedelementet til et problem.
• Elevene styrer selv utviklingen av en fungerende og kreativ løsning.
• Elevene kan kommunisere ideene sine tydelig.

Egenvurdering
Når elevene har samlet inn ytelsesdata, kan du gi dem tid til å reflektere over løsningene sine. Hjelp dem ved å stille spørsmål som:

• Oppfyller løsningen kriteriene til designoversikten?
• Kan robotens bevegelse(r) bli enda mer nøyaktige?
• Har andre løst problemet på andre måter?

Be elevene om å gjennomføre en idédugnad og dokumentere to måter de kan forbedre løsningene sine på.

Tilbakemelding fra andre
Oppmuntre til parvurdering blant elevene slik at hver gruppe er ansvarlige for å evaluere sitt eget og andres prosjekt. Denne par-vurderingen kan bidra til å utvikle elevenes ferdigheter i å gi konstruktive tilbakemeldinger, så vel som å forbedre analyseferdighetene og bruken av objektive data for å støtte et argument.

Elevene som likte denne leksjonen, kan også være interessert i å utforske disse karrieremulighetene:

• Forretningsvirksomhet og finans (entreprenørskap)
• Produksjon og maskinteknikk (forprosjektering)