Gör en autonom utforskningsrobot

Förberedelser
- Läs igenom det här lärarmaterialet.
- Om du tror att det behövs planerar du en lektion med hjälp av kom igång-materialet i EV3 Lab Software eller EV3-programmeringsappen. På så vis får eleverna bekanta sig med LEGO^® MINDSTORMS^® Education EV3.

Engagera (30 minuter)
- Använd idéerna i avsnittet Starta en diskussion nedan för att få eleverna att diskutera projektet.
- Förklara projektet.
- Dela in klassen i par.
- Ge eleverna tid för att komma på idéer.

Utforska (30 minuter)
- Låt eleverna skapa flera prototyper.
- Uppmuntra dem att utforska både byggande och programmering.
- Låt varje par bygga och testa två lösningar.

Förklara (60 minuter)
- Be eleverna att testa sina lösningar och välja ut den bästa av dem.
- Se till att de kan skapa sina egna testtabeller.
- Ge paren tid att avsluta sina projekt och samla in material för att dokumentera sitt arbete.

Utveckla (60 minuter)
- Ge eleverna tid att skapa slutrapporter.
- Skapa en möjlighet att dela där varje grupp får presentera sina resultat.

Utvärdera
- Ge återkoppling kring varje elevs prestation.
- Du kan använda utvärderingsmatrisen som ingår för att förenkla processen.

Alla roverbilar, eller strövare, som utvecklats för vetenskapliga uppdrag har en gemensam funktion. De kan alla samla in något slags information och sända tillbaka den till en forskningsbas. Genom åren har olika kommunikationssystem uppfunnits för att passa olika behov och begränsningar.

Uppmuntra eleverna att aktivt komma på idéer.

Be eleverna att fundera kring följande frågor:

• Vad är en utforskningsrobot och var används de?
• Vad för slags motoriserad mekanism kan användas för att styra en robots rörelser?
• Hur kan en robot samla in data längs en bana?
• Hur kan en robot kommunicera med en forskningsbas?

Uppmuntra eleverna att dokumentera sina första idéer och förklara varför de valde den lösning de kommer att använda till sin första prototyp. Be dem att beskriva hur de kommer att utvärdera sina idéer under projektet. Det ger dem specifik information att använda när de i gransknings- och revideringsskedet utvärderar sin lösning och fastställer om den fungerar eller inte.

Fördjupning i språkfärdighet

Alternativ 1
För att integrera utveckling i språkfärdigheter kan du låta eleverna:

• Använda text, skisser och/eller foton för att sammanfatta designprocessen och skapa en slutrapport.
• Skapa en film som skildrar designprocessen – från de allra första idéerna till det färdiga projektet.
• Skapa en presentation om sina program.
• Skapa en presentation som kopplar deras projekt till verkliga applikationer av liknande system och beskriva nya innovationer som skulle kunna göras utifrån deras modell.

Alternativ 2
I den här lektionen skapade eleverna en autonom utforskningsrobot som meddelar sin position.
För att integrera utveckling i språkfärdigheter kan du låta eleverna:

• Ge ett exempel på en autonom utforskningsrobot som finns på en avlägsen plats på jorden, och utvärdera behovet av att den skickar sina positionsdata
• Beskriva ovanstående scenario och skriva en informativ uppsats där de utvärderar eventuella risker med överföring av positionsdata och undersöker vilka överföringsmetoder som kan minimera sådana risker
• Diskutera externa faktorer som kan öka riskerna
• Använda siffror och tabeller som stöd för sina idéer, och komma på möjliga metoder att påverka sådana externa källor
• Dra en slutsats om den övergripande risken, baserat på presenterade bevis

Fördjupning i matematik

I den här lektionen skapade eleverna en autonom utforskningsrobot som meddelar sin position fortlöpande. Autonoma system kan använda maskininlärningsalgoritmer för att förmedla sina koordinater och sin position angiven som avstånd till olika landmärken, beräknad ankomsttid till ett mål eller sannolikheten för att de slutför en uppgift baserat på den nuvarande positionen och batterinivån.
För att integrera utveckling inom matematik, och för att undersöka en typ av relationer som används i maskininlärningsalgoritmer, kan du låta eleverna:

• Repetera linjär regression genom att samla in data och skapa en regressionsfunktion där robotens positionsdata kopplas till dess beräknade ankomsttid vid målet
• Programmera in en regressionsfunktion i sina program, för att få den autonoma utforskningsroboten att förmedla sin position och beräknade ankomsttid

Ge eleverna möjlighet att bygga några exempel från länkarna nedan. Uppmuntra dem att utforska hur dessa system fungerar och använda dem som inspiration för att komma på idéer till en lösning på konstruktionsbeskrivningen.

Stor motor och hjul
Larvband
Färgsensor 1
Färgsensor 2
Gyrosensor
Trycksensor
Ultraljudssensor

Checklista för lärarobservationer
Skapa en skala som passar dina behov, t.ex.:

1. Delvis genomfört
2. Helt genomfört
3. Genomfört över förväntan

Använd följande kriterier för att utvärdera elevernas prestationer:

• Eleverna kan identifiera de viktigaste beståndsdelarna hos ett problem.
• Eleverna kan självständigt utveckla en fungerande och kreativ lösning.
• Eleverna kan på ett tydligt sätt kommunicera sina idéer.

Självutvärdering
Ge eleverna tid att reflektera kring sina lösningar när de har samlat in data från sina resultat. Hjälp dem genom att ställa frågor som:

• Uppfyller lösningen kriterierna i konstruktionsbeskrivningen?
• Kan robotens rörelse(r) göras mer exakt?
• Hur har andra löst uppgiften?

Be eleverna att komma på idéer och dokumentera två sätt att förbättra sina lösningar.

Gemensam återkoppling
Uppmuntra eleverna att granska varandras arbeten och låt varje grupp ansvara för att utvärdera sitt eget och andras projekt. Det utvecklar deras förmåga att ge konstruktiv feedback, att analysera och att använda objektiva data som stöd för sina argument.

Elever som uppskattar den här lektionen kan vara intresserade av att utforska följande yrkesval:

• Affärsverksamhet och ekonomi (ekonom)
• Tillverkning och konstruktion (ingenjör)