Obóz treningowy 3: Reagowanie na linie
Pisanie programów z wykorzystaniem czujnika kolorów, aby robot bazowy poruszał się autonomicznie.
Scenariusz lekcji
1. Wstęp do zajęć
- Przeczytaj materiały dla uczniów w aplikacji LEGO® Education SPIKE™.
- Do tej lekcji będzie potrzebna gruba czarna linia na białej lub jasnej powierzchni:
▷ Narysuj czarną linię na kartce białego papieru.
▷ Użyj taśmy izolacyjnej na jasnej powierzchni.
▷ Wydrukuj plik PDF „Przykładowe linie”.
▷ Użyj jednej z zapasowych czarnych osi z zestawu podstawowego LEGO SPIKE.
2. Włącz się (5 min)
- Skorzystaj z pomysłów w sekcji Rozkręć dyskusję, aby zaangażować uczniów w dyskusję na temat lekcji.
- Wykorzystaj filmik do wyjaśnienia tematu lekcji.
3. Wymyśl (20 min)
- Poproś uczniów, aby w parach zbudowali robota bazowego z czujnikiem kolorów.
- Poproś, aby odtworzyli pierwszy skrypt programistyczny, dzięki czemu ich treningowy robot bazowy pojedzie w przód i zatrzyma się prostopadle do czarnej linii.
- Poproś, aby wypróbowali drugi skrypt programistyczny i opisali, co się stało.
4. Wytłumacz (5 min)
- Poprowadź dyskusję o tym, jak czujnik kolorów wykrywa czarną linię.
5. Weryfikuj (15 min)
- Poproś uczniów, aby opracowali następny program, który spowoduje, że ich robot bazowy będzie podążać za czarną linią.
- Poproś, aby zoptymalizowali kod i ulepszyli program podążania za linią.
6. Ocena
- Przekaż każdemu uczniowi opinię na temat jego pracy.
- Aby uprościć ten proces, możesz skorzystać z podanych kryteriów oceny.
Rozkręć dyskusję
Skorzystaj z tych pomysłów, aby zaangażować uczniów w dyskusję na temat pól konkursowych i linii, które często się na nich znajdują.
- Zapytaj uczniów, w jaki sposób mogą wykorzystać te linie, aby zwiększyć skuteczność programu robota bazowego.
- Omów różne rodzaje linii i skrzyżowań:
▷ Cienkie linie
▷ Kąty proste
▷ Linie tworzące skrzyżowanie w kształcie litery T
▷ Linie nieciągłe
▷ Czarne linie przecięte kolorowymi
Pokaż uczniom ten filmik, aby zobaczyli, co mają zrobić.
Wskazówki dotyczące budowania
Prosty robot bazowy z czujnikiem kolorów
Użyj prostego modelu robota bazowego wyposażonego w czujnik kolorów. Pamiętaj o klipsach do kabli.
Korzystanie z czujnika kolorów
Aby wykonać zadanie, można użyć 2 różnych trybów czujnika kolorów (czyli trybu kolorów i trybu natężenia światła odbitego).
Tryb natężenia światła odbitego czujnika kolorów daje maksymalną precyzję. Podążanie za linią opiera się na wykrywaniu 2 kolorów lub 2 natężeń światła odbitego. Poświęć trochę czasu na pokazanie uczniom różnych sposobów zgłaszania wartości przez czujnik. Na przykład:
Korzystanie z silników w trybie mocy
Gdy silnik uruchamiany jest w trybie regulowanej prędkości, Hub stopniuje zasilanie (napięcie) silników, tak aby uzyskać i utrzymać żądaną prędkość bez względu na to, czy robot bazowy porusza się po powierzchni płaskiej, czy nachylonej.
W trybie mocy Hub od razu zasila silniki z docelową mocą (docelowym napięciem).
Roboty bazowe modeli podążających za linią muszą wykonywać szybkie, drobne ruchy (wykonując skręty między czarnym i białym obszarem pod kątem mniejszym niż 10 stopni), dlatego w tym przypadku korzystanie z trybu mocy jest korzystniejsze, bowiem zapewnia szybsze reagowanie i bardziej precyzyjne śledzenie linii.
Ten blok znajdziesz w rozszerzeniu „Silnik – więcej”
Wskazówki dotyczące programowania
Program główny
Możliwe rozwiązanie
Inne programy
Zróżnicowanie
Jeśli chcesz, aby lekcja była łatwiejsza:
Wytłumacz działanie trybu natężenia światła odbitego czujnika kolorów.
▷ Dowiedz się więcej na temat czujnika kolorów w sekcji „Pomoc” w aplikacji SPIKE.
Jeśli chcesz, aby lekcja była trudniejsza:
- Poproś uczniów, aby zmodyfikowali programy tak, żeby roboty bazowe podążały za liniami o różnych rozmiarach, kolorach i kształtach.
Możliwości oceny
Lista kontrolna obserwacji nauczyciela
Stwórz odpowiednią skalę, na przykład:
- Częściowo zrealizowane
- Całkowicie zrealizowane
- Powyżej oczekiwań
Aby ocenić postępy uczniów, wykorzystaj następujące kryteria:
- Uczniowie potrafią zaprogramować swojego robota bazowego tak, aby reagował na linie dzięki czujnikowi kolorów.
- Uczniowie potrafią użyć w programie instrukcji „Jeśli, w przeciwnym razie”, żeby robot bazowy podążał za liniami.
- Uczniowie potrafią zoptymalizować program podążania za linią tak, aby był bardziej dokładny.
Samoocena
Poproś uczniów o wybranie klocków, które ich zdaniem najlepiej reprezentują ich pracę.
- Niebieski: Zaprogramowaliśmy naszego robota bazowego tak, aby zatrzymał się przed prostopadłą linią.
- Żółty: Zaprogramowaliśmy naszego robota bazowego tak, aby podążał za linią.
- Fioletowy: Zmodyfikowaliśmy nasz program podążania za linią tak, aby robot bazowy poruszał się szybciej i skuteczniej.
Opinie o pracy koleżanek i kolegów
Zachęć uczniów, aby dzielili się opiniami na temat innych w następujący sposób:
- Niech wzajemnie oceniają swoją pracę na powyższej kolorowej skali z klocków.
- Niech wyrażają konstruktywne opinie o pracy innych, tak aby podczas kolejnej lekcji jako grupa osiągnęli lepsze wyniki.
Rozwój umiejętności językowych
Aby dodatkowo rozwijać umiejętności językowe:
- Pokaż uczniom program zróżnicowanego podążania za linią (zobacz sekcję „Wskazówki dotyczące programowania”) i poproś, żeby spróbowali rozszyfrować, jak działa.
- Poproś uczniów, aby ocenili działanie tego programu w porównaniu z poprzednimi programami podążania za linią.
Uwaga: To wydłuży lekcję.
Rozwój umiejętności matematycznych
Aby dodatkowo rozwijać umiejętności matematyczne:
- Poproś uczniów, aby wykorzystali poniższe pojęcia przy wyjaśnianiu, w jaki sposób działa program podążania za linią, gdy czujnik kolorów jest w trybie natężenia światła odbitego:
▷ Wartość progowa
▷ Średnia wartość
▷ Większa niż, mniejsza niż
▷ Zakres
▷ Procent
Uwaga: To wydłuży lekcję.
Powiązanie z przyszłym zawodem
Uczniowie, którym podobała się ta lekcja, mogą być zainteresowani pracą zawodową w następujących dziedzinach:
- Informatyka (aplikacje IT)
- Produkcja i inżynieria (technologia maszynowa)
- Produkcja i inżynieria (inżynieria wstępna)
Wsparcie dla nauczyciela
Uczniowie:
- Zaprogramują roboty bazowe tak, aby zatrzymywały się przed czarną linią.
- Zaprogramują roboty bazowe tak, aby podążały za czarną linią.
Zestaw LEGO® Education SPIKE™ Prime (https://education.lego.com/en-us/products/lego-education-spike-prime-set/45678)
Matematyka
Wymagania ogólne
I. Sprawności rachunkowa.
- Wykonywanie nieskomplikowanych obliczeń w pamięci lub w działaniach trudniejszych pisemnie oraz wykorzystanie tych umiejętności w sytuacjach praktycznych.
- Weryfikowanie i interpretowanie otrzymanych wyników oraz ocena sensowności rozwiązania.
II. Wykorzystanie i tworzenie informacji. - Odczytywanie i interpretowanie danych przedstawionych w różnej formie oraz ich przetwarzanie.
- Używanie języka matematycznego do opisu rozumowania i uzyskanych wyników.
III. Wykorzystanie i interpretowanie reprezentacji. - Używanie prostych, dobrze znanych obiektów matematycznych, interpretowanie pojęć matematycznych i operowanie obiektami matematycznymi.
- Dobieranie modelu matematycznego do prostej sytuacji oraz budowanie go w różnych kontekstach, także w kontekście praktycznym.
IV. Rozumowanie i argumentacja. - Przeprowadzanie prostego rozumowania, podawanie argumentów uzasadniających poprawność rozumowania, rozróżnianie dowodu od przykładu.
- Dostrzeganie regularności, podobieństw oraz analogii i formułowanie wniosków na ich podstawie.
- Stosowanie strategii wynikającej z treści zadania, tworzenie strategii rozwiązania problemu, również w rozwiązaniach wieloetapowych oraz w takich, które wymagają umiejętności łączenia wiedzy z różnych działów matematyki.
Informatyka
Wymagania ogólne
I. Rozumienie, analizowanie i rozwiązywanie problemów na bazie logicznego i abstrakcyjnego myślenia, myślenia algorytmicznego i sposobów reprezentowania informacji.
II. Programowanie i rozwiązywanie problemów z wykorzystaniem komputera oraz innych urządzeń cyfrowych: układanie i programowanie algorytmów, organizowanie, wyszukiwanie i udostępnianie informacji, posługiwanie się aplikacjami komputerowymi.
III. Posługiwanie się komputerem, urządzeniami cyfrowymi i sieciami komputerowymi, w tym znajomość zasad działania urządzeń cyfrowych i sieci komputerowych oraz wykonywania obliczeń i programów.
IV. Rozwijanie kompetencji społecznych, takich jak komunikacja i współpraca w grupie, w tym w środowiskach wirtualnych, udział w projektach zespołowych oraz zarządzanie projektami.
V. Przestrzeganie prawa i zasad bezpieczeństwa. Respektowanie prywatności informacji i ochrony danych, praw własności intelektualnej, etykiety w komunikacji i norm współżycia społecznego, ocena zagrożeń związanych z technologią i ich uwzględnienie dla bezpieczeństwa swojego i innych.
Przyroda
Wymagania ogólne
III. Kształtowanie postaw – wychowanie.
6. Doskonalenie umiejętności w zakresie komunikowania się, współpracy i działania oraz pełnienia roli lidera w zespole.
Fizyka
Wymagania ogólne
I. Wykorzystanie pojęć i wielkości fizycznych do opisu zjawisk oraz wskazywanie ich przykładów w otaczającej rzeczywistości.
II. Rozwiązywanie problemów z wykorzystaniem praw i zależności fizycznych.
III. Planowanie i przeprowadzanie obserwacji lub doświadczeń oraz wnioskowanie na podstawie ich wyników.
Technika
Wymagania ogólne
I. Rozpoznawanie i opis działania elementów środowiska technicznego.
8. Wykrywanie, ocenianie i usuwanie nieprawidłowości w działaniu sprzętu technicznego.
9. Wyszukiwanie informacji na temat nowoczesnych dziedzin techniki, ciekawostek i wynalazków technicznych.
10. Projektowanie i konstruowanie modeli urządzeń technicznych z wykorzystaniem zestawów poliwalentnych
II. Planowanie i realizacja praktycznych działań technicznych (od pomysłu do wytworu).
- Rozpoznawanie potrzeby wykonania wytworu technicznego. Motywacja do działania. Analiza możliwości wykorzystania wykonanego wytworu.
- Planowanie i wykonywanie pracy o różnym stopniu trudności.
- Posługiwanie się rysunkiem technicznym, czytanie instrukcji słownej i rysunkowej podczas planowania i wykonywania pracy wytwórczej.
- Komunikowanie się językiem technicznym.
- Wyszukiwanie informacji na temat możliwości udoskonalenia działania realizowanego wytworu.
- Poczucie odpowiedzialności za wyniki pracy grupowej.
- Samoocena realizacji zaplanowanego wytworu technicznego.
III. Sprawne i bezpieczne posługiwanie się narzędziami i sprzętem technicznym. - Interpretacja informacji dotyczących bezpiecznej eksploatacji urządzeń technicznych i ich bezawaryjności. Analiza instrukcji obsługi.
- Poszanowanie narzędzi, urządzeń, sprzętu technicznego oraz własnej pracy i pracy drugiego człowieka.
IV. Dostrzeganie wartości i zagrożeń techniki w aspekcie integralnego rozwoju człowieka i poszanowania jego godności. - Rozpoznawanie osiągnięć technicznych, które przysłużyły się rozwojowi postępu technicznego, a tym samym człowiekowi (lżejsza praca, komfort życia).
- Przewidywanie zagrożeń ze strony różnych wytworów techniki i urządzeń technicznych.
V. Rozwijanie kreatywności technicznej. - Poznawanie siebie oraz swoich predyspozycji do wykonywania zadań technicznych.
- Rozwijanie zainteresowań technicznych.
- Przyjmowanie postawy twórczej, racjonalizatorskiej.
Materiały dla uczniów
Arkusz dla ucznia
Download, view or share the student worksheet, either as an online HTML page or a printable PDF