Vereiste kennis
Deze activiteit gaat ervan uit dat leerlingen al weten hoe ze motoren en lijnsensorcomponenten moeten coderen. Om het meeste uit de activiteit te halen, is het ook het beste als ze weten hoe ze algoritmes moeten schrijven.
Benodigde materialen
- Lijnvolger dia’s
- Otto Starter-robot
- Computers met internet- en/of Bluetooth-verbinding
Optioneel materiaal
- Wit papier en zwarte tape om aangepaste lijnsporen te maken
- Lijnsensor niet gemonteerd op de robot voor eenvoudigere demonstratie van kalibratie
- Lijnvolger werkblad
Leerdoelen
- Identificeer de belangrijkste componenten van een robot en leg hun functies uit.
- Beschrijf het verschil tussen sensoren en actuatoren en hoe ze interacteren in een robot.
- Herken robotsystemen in het dagelijks leven en wees in staat om te redeneren over hoe ze helpen.
- Weet dat robots algoritmes gebruiken om taken uit te voeren.
- Schrijf en upload programma’s die de robot besturen.
- Wijzig een bestaand programma om nieuwe functionaliteit aan de robot toe te voegen.
- Begrijp de belangrijkste concepten van programmeren (lussen, voorwaarden, variabelen en functies) en pas deze toe om effectieve programma’s voor de Otto-robot te schrijven.
- Identificeer het probleem dat opgelost moet worden en ontwikkel een plan om het aan te pakken met behulp van de Otto-robotcomponenten.
- Gebruik een iteratief ontwerpproces om de prestaties van de robot te verbeteren.
- Ideeën en resultaten duidelijk en professioneel communiceren aan andere.
- Leg uit hoe het project het potentieel van de integratie van technologie met het gekozen vakgebied aantoont.
Lijnvolger: Kunnen we Otto coderen om de lijn op de vloer te volgen?
Begin met de vraag aan de leerlingen of ze weten wat een Lijnvolg robot is. Zodra de groep het algemene idee erover heeft, brainstorm je over ideeën over hoe Otto een lijnvolg navigatie zou kunnen uitvoeren.
Op dia 2 wordt verwezen naar schrijfalgoritmen om de actie van het volgen van regels uit te voeren. Het kan een goede eerste stap zijn om leerlingen op het juiste idee te brengen over hoe ze hun eigen lijnvolger Otto kunnen coderen. Overweeg om de tijd te nemen om leerlingen op papier te laten schrijven welke stappen ze denken dat hun Otto moet nemen om regels correct te volgen. De volgende dia kan dienen als een goede hint voor leerlingen om na te denken over hoe ze het algoritme kunnen structureren.
Op dia 4 begeleidt de leerkracht de leerlingen bij het kalibreren van hun lijnsensoren, indien nodig. De leerkracht kan beginnen met het demonstreren van het kalibreren van een sensor: draai de potentiometer in de sensor helemaal naar links met de schroevendraaier van de kit (tegen de klok in). Beweeg de sensor vervolgens, met de robot (of alleen de sensor) op een lijnvolgkaart, heen en weer tussen de donkere lijn en het lichte oppervlak, waarbij je observeert dat het licht in de sensor niet reageert zoals verwacht. Draai de potentiometer vervolgens geleidelijk terug naar rechts (met de klok mee) totdat de sensor de lijn nauwkeurig detecteert.
Activiteit: van algoritme naar code
Moedig leerlingen aan om hun algoritme te implementeren met behulp van de woord blokken app om hun robots lijnen te laten volgen (gebruik voor deze activiteit de lijnvolgkaarten die bij elke kit zitten. Het is mogelijk om ze allemaal te gebruiken). In de activiteitendia staan bloksuggesties die leerlingen in hun code kunnen opnemen.
Het is mogelijk dat het algoritme dat leerlingen schreven om de lijnvolger te maken niet effectief is. Moedig leerlingen op dit punt aan om te detecteren waar het algoritme faalt en dit te corrigeren totdat het best mogelijke resultaat is bereikt.
Overweeg om een leuke uitdaging te introduceren om leerlingen te motiveren hun code te verbeteren, zoals:
- De snellere Otto vinden: Codeer je Otto om 3 rondjes rond de kaart [geef een kaart op][specify a map] te voltooien in de minimaal mogelijke tijd.
- De meest stabiele maar snellere Otto vinden: Codeer je Otto om 3 rondjes rond de kaart [specify a map] te voltooien in de minimaal mogelijke tijd terwijl je een [object] op je hoofd houdt.
Uitbreiding van de activiteit: aangepaste lijnvolgerkaarten
Een mogelijkheid om deze lijnvolgactiviteit uit te breiden, is door leerlingenhun eigen lijnvolgkaarten te laten maken met behulp van papier en zwarte plakband.
Les Evaluatie
- Leerlingen kunnen indien nodig lijnsensoren kalibreren.
- Leerlingen kunnen hun algoritmen implementeren met behulp van de woordblokken-app om een lijnvolger Otto te maken.
- Leerlingen identificeerden en corrigeerden algoritmefouten om de lijnvolgprestaties te verbeteren.
- Leerlingen begrijpen echte toepassingen van lijnvolgrobots en hoe deze vaardigheden buiten het klaslokaal kunnen worden toegepast.
Deze les duurt ongeveer een uur. Onderaan deze gids vind je de definitie van leerdoelen die je kunt afstemmen op je curriculumvereisten.
Benodigde materialen
- Dia’s
- Werkbladen
- TV, projector of groot scherm om de lesvideo’s weer te geven
- Groot papier of karton (wit)
- Tape (zwart)
- Schaar
Computers, tablets of smartphones zijn optioneel, ze kunnen worden gebruikt als digitaal hulpmiddel voor leerlingen om verder onderzoek te doen en extra aantekeningen te maken.
Maak verbinding met
The class begins by displaying the first slide and asking the students “What do you see here?’“
[Pause and wait for students to provide answers, which may include mentions of a robot arm and two wheeled robots moving boxes].
De leerkracht leidt de klas vervolgens in een gesprek over de aard van robots, waarbij vragen als: ‘Wat is een robot?’ ‘Wanneer verandert iets in een robot en wanneer is het gewoon een machine?’
Op de tweede dia introduceert de leerkracht het onderwerp van het nut van robots voor mensen. Leerlingen moeten hun ideeën delen over hoe robots nuttig kunnen zijn.
[This conversation is expected to last approximately 4-5 minutes]
Daarna, op de derde dia, bekijken de leerlingen een video waarin wordt uitgelegd wat een robot is. Na de video krijgen ze de gelegenheid om hun persoonlijke ervaringen met robots te delen. De leerkracht kan het gesprek sturen door specifieke vragen te stellen, zoals: ‘Heb je ooit met een robot gespeeld of er een gebouwd?’ ‘Heb je thuis robotapparaten, zoals een stofzuiger, die je als robot beschouwt?’
[De video duurt 4 minuten en de discussie over persoonlijke ervaringen zal naar verwachting 3-5 minuten langer duren].
Op de volgende dia organiseert de leerkracht kleine groepjes van 2-3 leerlingen. Elke groep krijgt een specifieke robot toegewezen om te onderzoeken. De leerlingen kunnen hun onderzoek uitvoeren met behulp van internet of aan de hand van digitaal of fysiek materiaal. Enkele populaire real-life robots die de leerlingen kunnen verkennen zijn:
Als leerkracht kun je gerust onderzoek doen naar andere robots om toe te voegen aan
de lijst. Tegen de tijd dat je deze les geeft, zijn er misschien al nieuwe en populaire robots.
Tijdens deze activiteit verzamelen leerlingen informatie over de robot die ze toegewezen hebben gekregen en doen ze kennis op over hoe robots in het dagelijks leven worden gebruikt. Aan het einde van het onderzoek geeft elke groep een korte presentatie over de robot die ze onderzocht hebben.
Hier gebruiken de leerlingen het eerste werkblad
[Deze activiteit zal naar verwachting in totaal ongeveer 10-15 minuten duren, zodat er voldoende tijd is voor onderzoek en presentaties].
Maak
Op de vijfde dia introduceert de leerkracht de HP Otto robot door een video te tonen over de kenmerken en mogelijkheden. Na het bekijken van de video demonstreert de leerkracht een gebouwde robot aan de leerlingen, waarbij hij de fysieke onderdelen laat zien en uitlegt hoe deze bijdragen aan de functionaliteit.
[Om de leerlingen nog meer te betrekken, kan de leerkracht de robot verbinden met de Otto web control app, en demonstreren hoe de robot bediend en bestuurd kan worden met behulp van de interface van de app].
Op de volgende dia wordt een diagram getoond met de interne verbindingen van de robot. Met behulp van de web control app demonstreert de leerkracht hoe elk onderdeel van de robot werkt.
Om de leerlingen te betrekken, kan de leerkracht hen actief bij de activiteit betrekken. Bijvoorbeeld:
- Zoemer: De leerkracht kan verschillende geluiden afspelen die beschikbaar zijn op de app en de leerlingen vragen om voor te stellen of te kiezen welk geluid ze willen horen.
- LED-ring: De leerkracht kan leerlingen (maximaal 12) vragen naar hun favoriete kleuren en deze weergeven op de LED-ring.
- Ultrasone sensor: De leerkracht kan de ontwijkfunctie activeren en de robot door het klaslokaal laten bewegen. Leerlingen kunnen meedoen door het pad van de robot met hun handen te onderscheppen en te observeren hoe de robot in reactie daarop van richting verandert.
- Lijnsensoren: Hoewel de lijnopsporingsactiviteit later wordt uitgevoerd, kan de leerkracht in dit stadium uitleggen hoe de infraroodsensoren werken.
In de volgende activiteit werkt de hele groep samen om een circuit uit te stippelen waarop de robot moet navigeren. De leerkracht zal de leerlingen begeleiden in dit proces, maar het is belangrijk om de leerlingen zelf beslissingen te laten nemen om hun creativiteit en betrokkenheid te stimuleren. Het doel is om een circuit te definiëren dat specifieke herkenningspunten of gebieden in het klaslokaal omvat waar de robot rond kan bewegen.
De leerlingen kunnen bijvoorbeeld besluiten om het circuit te beginnen voor het bureau van de leerkracht, dan een vierkant beschrijven rond de stoel van James, in een zigzagpatroon bewegen tussen de stoelen van Eva en Raidy en ten slotte terugkeren naar het bureau van de leerkracht. [Om efficiënt te blijven, moet de leerkracht de leerlingen aanmoedigen om snelle beslissingen te nemen, met als doel de circuitdefinitie binnen 1-2 minuten af te ronden].
[Optional]: Als extra uitdaging kan de leerkracht de leerlingen om de beurt de robot laten besturen en hun individuele voltooiingstijden meten. Dit kan een element van vriendschappelijke competitie onder de studenten toevoegen.
De volgende activiteit is vergelijkbaar met de vorige, maar deze keer maken de leerlingen een lijnenspoor met behulp van ’tape’ op een groot wit stuk papier of karton.
Lorem ipsum
