WSTĘP DO ROBOTYKI PLAN ZAJĘĆ KORZYSTANIE Z OPROGRAMOWANIA EV3 WERSJA NA KOMPUTER

Transkrypt

1 WSTĘP DO ROBOTYKI PLAN ZAJĘĆ KORZYSTANIE Z OPROGRAMOWANIA EV3 WERSJA NA KOMPUTER LEGOeducation.com/MINDSTORMS πr

2 Spis treści Spis treści Wprowadzenie do robotyki - plan zajęć Lekcja 1 - Budowanie i pierwsze kroki Lekcja 2 - Skręt Lekcja 3 - Przesuwanie obiektu Lekcja 4 - Zatrzymanie przed obiektem Lekcja 5 - Obrót o kąt Lekcja 6 - Zatrzymanie na linii Lekcja 7 - Instrukcja warunkowa Mistrzowskie wyzwanie 1 - Okrągły parking Mistrzowskie wyzwanie 2 - Fabryka robotów LEGO Wyzwania wytycznych projektowych Zgodność z wymogami programowymi Tabela do notowania wyników Załącznik A...36 Załącznik B...37 Załącznik C Załącznik D

3 Wstęp Wprowadzenie do robotyki - plan zajęć Niniejszy plan zajęć dostarcza instrukcje krok-po-kroku skierowane do osób, które opracowują zajęcia szkolne z wykorzystaniem oprogramowania LEGO MINDSTORMS Education EV3. Każda lekcja, która jest jednocześnie nowym wyzwaniem, zapewnia nauczycielom pomoc niezbędną do przygotowania, przeprowadzenia oraz ewaluacji zajęć. Nauczyciel sam wybiera ćwiczenia oraz liczbę zadań, które wykorzysta w trakcie swoich zajęć z robotyki. Nauczyciele mogą skupić się na Wyzwaniach, albo zachęcać uczniów do realizowania powierzonych zadań po nieco bardziej rozbudowanym wprowadzeniu z wykorzystaniem proponowanych instruktaży. Dla kogo? Robot Educator jest cennym narzędziem dla każdego, kto pragnie w przyszłości korzystać z zestawu LEGO MINDSTORMS Education EV3. Po co? Plan zajęć dla oprogramowania LEGO MINDSTORMS Education EV3 skupia się przede wszystkim na inżynierii, technologii i informatyce. Stwarza również okazję do przeprowadzania interdyscyplinarnych zajęć m.in. z przedmiotów ścisłych i przyrody oraz matematyki, które za każdym razem są nowym wyzwaniem dla uczniów. Oprogramowanie EV3 wymaga zaangażowania oraz motywacji, dzięki której uczniowie konstruują i programują, a jednocześnie eksperymentują bez obowiązku posiadania jakiegokolwiek doświadczenia związanego z programowaniem czy budowaniem. Dzięki scenariuszom zajęć nauczyciele przyjmują etapowe podejście do zajęć, a nawet, jeżeli jest to konieczne, stawiają uczniów przed problemami, których rozwiązania są otwarte i niejednoznaczne. Jest to nieoceniona pomoc dla nauczycieli, którzy edukują uczniów z użyciem LEGO MINDSTORMS Education EV3 w środowisku szkolnym. Dodatkową pomocą w zapoznaniu się z działaniem EV3 jest język programowania oraz sprzęt zawarty w zestawie. Interfejs programowania jest intuicyjny. Zawiera materiały pomocnicze, które umożliwią szybkie i proste wprowadzenie do robotyki w kontekście przedmiotów STEM (z ang. STEM - Science, Mathematics, Engeneering and Mathematics). Nauczyciele, którzy są już zaznajomieni z oprogramowaniem EV3, zyskają nową inspirację w postaci pakietu edukacyjnego rozwijającego umiejętności uczniów. 3

4 Wstęp Czym jest PDF Plan Lekcji? Zbiór wskazówek krok-po-kroku, który ułatwia korzystanie z instruktaży Robot Educator Źródło inspiracji wyzwań i zajęć Dwa Mistrzowskie wyzwania, które zapewniają konkretne możliwości wykorzystania zestawu EV3 w kontekście przedmiotów STEM Cztery otwarte Wyzwania wytycznych projektowych Odwołania do zgodności z wymogami dydaktycznymi Podpowiedzi dotyczące oceniania uczniów Tabela do notowania wyników Oprogramowania, lekcje oraz wyzwania LEGO MINDSTORMS Education EV3 zostały zaprojektowane adekwatnie do pracy z zestawem podstawowym LEGO MINDSTORMS Education EV3. 4

5 Wstęp Wskazówki do zajęć Ile czasu jest potrzebne? Ilość czasu potrzebnego do ukończenia każdego instruktażu, a także proponowanych w planie lekcji ćwiczeń zależy od wielu czynników, m.in. poziomu złożoności zagadnień, wieku uczniów, ich doświadczenia z zestawem LEGO MINDSTORMS, a także konceptów zawartych w poszczególnych lekcjach. Poniższa tabela przedstawia przybliżony czas potrzebny do ukończenia poszczególnych etapów przez przeciętnego ucznia, który nie posiada żadnego doświadczenia z LEGO MINDSTORMS. Sekcja Instruktaż Instruktaż i wyzwanie lekcji Mistrzowskie wyzwanie 1 Mistrzowskie wyzwanie 2 Wyzwanie wytycznych projektowych Szacowany czas potrzebny na ukończenie zadania i zbudowanie rozwiązania (w minutach) Opierając się na powyższych danych, uczniowie powinni ukończyć pierwszy instruktaż w 1 godzinę lekcyjną (tj. 45 minut). Dodatkowe materiały Aby ukończyć wszystkie punkty z planu zajęć, należy wcześniej zaopatrzyć się w następujące materiały: kolorowe taśmy klejące lub papier (przynajmniej kolory niebieski, zielony, szary i jeden inny kolor), duże arkusze papieru, przedmioty w różnych kształtach i wielkościach, folię ochronną, taśmy do mierzenia (minimalna długość - 1 metr) oraz markery. 5

6 Wstęp System oceniania oparty o stawianie wyzwań Oprogramowanie LEGO MINDSTORMS Education EV3 bierze pod uwagę kilka sposobów oceniania pracy uczniów. Praktyczne podejście dostarcza prostą metodę obserwacji możliwości robota lub jego usterek, dzięki czemu ukończenie zadania jest osiągalne. Jest to efektywny sposób na sprawdzenie umiejętności rozwiązywania problemów przez ucznia oraz integrowania narzędzi oceniania ucznia i nauczyciela. Kiedy uczniowie napotykają trudności z ukończeniem jakiegoś zadania, są zmotywowani do ulepszania swojego robota lub programu, aby w efekcie osiągnąć postawiony cel budując coś samodzielnie; jest to tak zwany proces samodoskonalenia. W fazie instruktaży Przetestuj, uczniowie mogą tworzyć różne notatki poprzez dodawanie okienka z komentarzem z menu. Ten proces zachęca uczniów do zastanowienia się nad związkiem pomiędzy blokami służącymi do programowania a zachowaniem robota. Zadania z fazy Przekształć zawierają instruktaże, które pomagają utrwalać wiedzę poprzez proszenie uczniów o wprowadzanie zmian w prostych programach w celu ukończenia zadania. Wyzwania lekcji, które zostały zawarte w planie zajęć dla nauczycieli umożliwiają uczniom wykorzystanie umiejętności, które zdobyły dzięki instruktażom. Każdy plan lekcji obejmuje dyskusję, która sugeruje jaki rodzaj pytań zadać uczniom oraz w jaki sposób formułować odpowiedzi na te pytania. W Wyzwaniach wytycznych projektowych można przyjąć podejście, które w porównaniu z instruktażami krok-po-kroku, posiada otwarte rozwiązanie. Ułatwia to ocenę innowacyjności myślenia uczniów oraz ich umiejętność do współpracy. Wykorzystując system oceniania oparty o stawiania wyzwań, uczniowie mogą wykorzystać swoje kompetencje z zakresu przedmiotów STEM w kontekście do rzeczywistości, a także zaprezentować nowo zdobytą wiedzę. Gdzie znajdują się materiały do oceniania? Materiały do oceniania zostały opracowane do wszystkich siedmiu lekcji oraz czterech Mistrzowskich wyzwań. Na stronie 35 znajduje się tabela do notowania wyników. Specjalne rubryki zostały dołączone do Wprowadzenia do robotyki - plan zajęć jako oddzielny dokument PDF. Jakie cele edukacyjne są oceniane? W rubrykach PDF Wprowadzenia do robotyki - plan zajęć, uczniowie mogą oceniać swoją pracę według celów edukacyjnych. Każda rubryka składa się z czterech poziomów: brązowego, srebrnego, złotego i platynowego. Dzięki rubrykom uczniowie mogą zastanowić się nad tym, co zrobili dobrze, odwołując się do celów edukacyjnych, a także co mogliby zrobić lepiej. Mogą zaznaczać znakiem x odpowiedni poziom w rubryce. Jako nauczyciel możesz wykorzystać rubryki do własnej oceny pracy uczniów zaznaczając znakiem x miejsca w kolumnach, a także dodawać opcjonalne komentarze w kolumnie Notatki. Jeżeli wymagany jest bardziej formatywny sposób oceniania, możesz wykorzystać tabelę wyników ze strony 35. Uczniowie mogą przechowywać swoje rubryki jako zapis własnych postępów. 6

7 Wstęp Dokumentacja uczniów W trakcie dokumentowania, uczniowie zastanawiają się oraz utrwalają nowo zdobytą wiedzę, a także korzystają z odpowiedniego słownictwa, gdy chcą coś przedyskutować. Możesz poprosić uczniów o: Zapisanie pełnych opisów swojego procesu pracy Dodanie zdjęć oraz filmów ich robotów w akcji Zrobienie zrzutów ekranu oprogramowania EV3 Podzielenie się swoimi oryginalnymi projektami z innymi uczniami Pokaż uczniom jak korzystać z trybu edytowania w Content Editor, aby dokumentować swoje postępy na każdych zajęciach. 7

8 Wstęp Zanim rozpoczniesz pierwszą lekcję Jeżeli nigdy wcześniej nie pracowałeś z LEGO MINDSTORMS Education EV3 powinieneś upewnić się, że: 1. Każdy komputer ma zainstalowaną wersję oprogramowania LEGO MINDSTORMS Education EV3. 2. Każda Kostka EV3 posiada najnowsze oprogramowanie układowe oraz jest w pełni naładowana. Aktualizacja oprogramowania układowego 3. Zanim podłączysz komputery z Kostkami EV3 poprzez sieć Bluetooth w klasie, nadaj nowe nazwy każdej Kostce EV3. Można to zrobić na dwa sposoby: a. Zaktualizuj nazwę poprzez ekran oprogramowania EV3 wykorzystując kabel USB. b. Zaktualizuj oprogramowanie układowe V1.07E lub późniejsze i zmień nazwę poprzez ustawienia kostki EV3 (zobacz User Guide, aby dowiedzieć się więcej). 4. Sprawdź filmy wprowadzające, które znajdują się w lobby oprogramowania. Niech uczniowie zapoznają się z nazwami i funkcjami różnych części z zestawu klocków. Przedyskutujcie nazewnictwo i podstawowe funkcje głównych komponentów sprzętu, aby ustalić zasady zarządzania klockami. Odwołaj się do zestawu podstawowego, aby zapoznać się z listą elementów. 8

9 Lekcja 1 Lekcja 1 Budowanie i pierwsze kroki Cel zajęć Po ukończeniu zajęć uczniowie potrafią zbudować robota bazowego, podłączyć komputer do Kostki EV3, a także pobrać i uruchomić program, który kontroluje zachowanie modelu. Czas trwania 2 3 x 45 min Przygotowanie Zrozumienie procesu podłączenia komputera do Kostki EV3. Na początku obejrzyjcie krótki film wprowadzający Programming. Rozdaj zestawy podstawowe EV3 (jeden zestaw na 2 3 uczniów). Opcjonalnie: tektura, resztki tkanin i inne materiały do przyozdobienia robotów. Przebieg zajęć 1. Uczniowie budują robota bazowego z Robot Educator korzystając z broszury zawierającej instrukcje budowania (w zestawie podstawowym 45544), bądź z zintegrowanych instrukcji budowania dostępnych w oprogramowaniu, w linku Driving Base na stronie drugiej każdego instruktażu. Uwaga: Upewnij się, że w trakcie ćwiczenia każdy uczeń dobudował element robota bazowego. Opcjonalnie: Aby uczniowie poczuli się bardziej odpowiedzialni za swoje roboty, mogą je spersonalizować używając dodatkowych elementów LEGO oraz innych materiałów. W ten sposób mogą zmienić modele w szczeniaczki, słonie, a nawet fantastyczne postaci. 2. Wspólnie zapoznajcie się z procesem podłączania komputera do Kostki EV3 oraz uruchamiania pierwszego programu, lub zaproponuj dzieciom zapoznanie się z krótkim filmem wprowadzającym Programming, który pokazuje w jaki sposób podłączyć urządzenia do siebie. 3. Uczniowie korzystają z oprogramowania, aby napisać prosty program, dzięki któremu: a. Robot odtwarza dźwięk dopasowany do postaci 9

10 Lekcja 1 b. Robot pokazuje obrazek lub własny tekst na ekranie Kostki EV3 c. Robot uruchamia swoje podświetlenie Pytania do dyskusji Zachowanie robota: Jakie problemy napotkałeś w trakcie budowania robota bazowego? Być może w jakimś kroku użyłeś złych komponentów powinieneś się cofnąć i zmodyfikować model lub poszukać innych elementów (w szczególności tych mniejszych). Działanie programu: Co musiałeś zrobić, aby zmienić dźwięk lub wyświetlany obrazek? Kliknij prawy górny róg bloku i wybierz plik. Odkrywanie: Co zauważyłeś, kiedy podłączyłeś Kostkę EV3 do komputera? Oprogramowanie EV3 zapytało o aktualizację oprogramowania układowego. Musisz poprawnie podłączyć kabel USB. Ocena W czasie zajęć uczniowie mogą pracować z rubrykami Wprowadzenie do robotyki, w parach lub oceniając się samodzielnie, uwieczniając swoje postępy poprzez zaznaczanie pól, które najlepiej odzwierciedlają efekty ich pracy. W czasie zajęć umieszczaj komentarze w kolumnie notatek, aby uczniowie ciągle poprawiali swoje wyniki. 10

11 Lekcja 2 Lekcja 2 Skręt Cel zajęć Po ukończeniu zajęć uczniowie potrafią nawigować robota, który napotyka na swojej drodze przeszkodę. Dobierają odpowiednie bloki i ustawiają ich parametry, a dzięki temu wiedzą jak korzystać z obrotów w miejscu, obrotów z użyciem jednego silnika i skrętów. Czas trwania 2 3 x 45 min Przygotowanie Do zadania 5b będą potrzebne gumki recepturki, które umożliwią uczniom przyczepienie długopisu do robota. Do zadania 5c należy przygotować przeszkody na podłodze. Można wykorzystać dużą kartkę papieru i markery, albo umieścić taśmę klejącą na podłodze (patrz na ilustrację poniżej). Przebieg zajęć 1. Zapoznaj uczniów z Lobby Oprogramowania LEGO MINDSTORMS Education EV3. Uczniowie powinni wiedzieć, gdzie znaleźć instruktaże Robot Educator i jak je uruchamiać. Zademonstruj, w jaki sposób działają instruktaże oraz upewnij się, że wiedzą, jak korzystać z nich w połączeniu z płótnami do programowania oraz stroną sprzętu (zapoznajcie się również z filmami wprowadzającymi). 2. Uczniowie kończą instruktaż Skręt, który wprowadza blok sterujący ruchem. 3. W fazie Przetestuj, uczniowie zobaczą próbkę programu do skopiowania. Upewnij się, że każda grupa ma wystarczającą ilość czasu, aby opisać zachowanie robota własnymi słowami w czasie działania programu. Zachęci to uczniów do zastanowienia się nad tym, co widzą i w jaki sposób wiąże się to z blokami programowania. Uczniowie mogą tworzyć różne notatki poprzez dodawanie okienka z komentarzem z menu na płótno. Poniższa próbka programu może być pomocna dla uczniów: Przykładowy opis zachowania robota: Robot obraca się w miejscu, następnie obraca się pojedynczy silnik, a na koniec skręca. Każda akcja jest rozdzielona pauzą, co umożliwia robotowi przygotować się przed wykonaniem kolejnej akcji. 11

12 Lekcja 2 4. Uczniowie rozwijają zadanie z fazy Przekształć, które wymaga od nich dodania trzech kolejnych bloków sterowania do programu w celu wywołania u robota ruchu cofania po tym samym torze co wcześniej, aż do pozycji startowej. 5. Pomysły na Wyzwanie lekcji : a. Zaprogramuj robota, aby jego ruch szkicował cyfrę osiem, pierwszą literę imienia, albo inną cyfrę lub literę. b. Przyczep długopis do robota i zaprogramuj go, aby rysował koniczynkę, serce, kwiatka, lub inny kształt. c. Upewnij się, że uczniowie wiedzą, kiedy wykonywać różne skręty (obrót w miejscu, obrót jednego silnika, skręt), stwórz tor z przeszkodą, który wymaga różnych sposobów skrętu (patrz ilustracja poniżej lub Załącznik A). Uczniowie muszą napisać program, który poprowadzi lewe koło robota tak, aby jechało wzdłuż ścieżki, a następnie zaparkuje robota w miejscu do tego wyznaczonym. Można ustalić prostszy tor jazdy z przeszkodą, aby niektórzy uczniowie mogli nie wykonywać manewru skrętu. W ten sposób robot będzie jechał prosto i parkował w wyznaczonym miejscu. W tym przykładzie, na początku należy zaprogramować skręt, następnie obrót pojedynczego silnika o 90 stopni, a na koniec obrót w miejscu przed cofaniem robota do strefy parkowania. 12

13 Lekcja 2 Pytania do dyskusji Zachowanie robota: Co zaobserwowałeś przy okazji korzystania z różnych sposobów obracania? Wartość parametru sterowania była ustawiona na 50, aby robot wykonał obrót jednym silnikiem. Aby wykonał obrót w miejscu należało ją ustawić na 100 lub Działanie programu: Jaką funkcję spełnia blok czekania na zdarzenie? Blok czekania na zdarzenie sprawia, że program czeka na jakieś zdarzenie przed uruchomieniem kolejnego bloku. Czujnik może również czekać określoną ilość czasu, aż do momentu osiągnięcia określonej wartości lub zmiany wartości na inną. Odkrywanie: Która metoda obracania zadziałała najlepiej w przypadku wykonywania skrętu? Ruch czołgowy oraz bloki sterowania ruchem zadziałały najlepiej, ponieważ wywołują ruch silników w tym samym kierunku jednocześnie, z czego jeden silnik pracuje wtedy nieco wolniej. Ocena W czasie zajęć uczniowie mogą pracować z rubrykami Wprowadzenie do robotyki, w parach lub oceniając się samodzielnie uwieczniając swoje postępy poprzez zaznaczanie pól, które najlepiej odzwierciedlają efekty ich pracy. W czasie zajęć umieszczaj komentarze w kolumnie notatek, aby uczniowie ciągle poprawiali swoje wyniki. 13

14 Lekcja 3 Lekcja 3 Przesuwanie obiektu Cel zajęć Po ukończeniu zajęć uczniowie potrafią programować robota, aby poruszał i wypuszczał przedmioty o różnych kształtach i wielkościach. Czas trwania 2 3 x 45 min Przygotowanie Znajdźcie kilka przedmiotów o różnych kształtach i wielkościach, które mogą lub nie mogą pasować do ramy obudowy średniego silnika. Do tego Wyzwania lekcji należy przygotować przeszkodę na podłodze. Można wykorzystać dużą kartkę papieru i markery, albo umieścić taśmę klejącą na podłodze (patrz na ilustrację poniżej). Przebieg zajęć 1. Uczniowie obudowują średni silnik i przyczepiają go do robota bazowego. 2. Uczniowie budują prostopadłościan. 3. Uczniowie kończą instruktaż Przesuwanie obiektu, aby zrozumieć, jak obudowany średni silnik może chwytać prostopadłościan. 4. W fazie Przetestuj, uczniowie zobaczą próbkę programu do skopiowania. Upewnij się, że każda grupa ma wystarczającą ilość czasu, aby opisać zachowanie robota własnymi słowami w czasie działania programu. Zachęci to uczniów do zastanowienia się nad tym, co widzą i w jaki sposób wiąże się to z blokami programowania. Uczniowie mogą tworzyć różne notatki poprzez dodawanie okienka z komentarzem z menu na płótno. Poniższa próbka programu może być pomocna dla uczniów: Przykładowy opis zachowania robota: Dzięki obudowanemu średniemu silnikowi, robot opuszcza ramę i chwyta prostopadłościan. Przed podniesieniem ramy model się cofa, aby w efekcie wypuścić prostopadłościan. Dzięki obudowanemu średniemu silnikowi, robot opuszcza ramę i chwyta prostopadłościan. 14

15 Lekcja 3 5. Uczniowie wykonują ćwiczenie z fazy Przekształć. Kształt i rozmiar różnych przedmiotów wymaga od uczniów zmodyfikowania programu lub wprowadzenia zmian w modelu obudowanego średniego silnika, aby umożliwić w ten sposób robotowi chwytanie różnych obiektów. W trakcie modyfikowania programu, uczniowie muszą zmienić wartość stopni, o ile obraca się średni silnik w celu dostosowania zmieniających się rozmiarów przedmiotów. Uwaga: Przed zmodyfikowaniem parametru średniego silnika zwróć uwagę na to, że jest to również wymagane w lekcji 4 oraz Mistrzowskim wyzwaniu Wyzwanie lekcji: Połącz opcjonalne wyzwanie z lekcji 2 przesuwanie prostopadłościanu (lub innego obiektu) z określonego z góry miejsca startu, aż do pozycji końcowej (patrz ilustracja poniżej lub załącznik A). Dodatkowym wyzwaniem dla uczniów może być również wykrywanie prostopadłościanu przy pomocy czujnika ultradźwiękowego (patrz lekcja 4, aby dowiedzieć się więcej). Pytania do dyskusji Zachowanie robota: Jak poradziłeś sobie z problemem przesuwania większych obiektów? Zmodyfikowałem model obudowanego średniego silnika, aby pasował do większych przedmiotów. Działanie programu: Co musiałeś zmienić, aby przesuwać obiekty o różnych kształtach? Musiałem zmienić liczbę stopni w bloku średniego silnika. Odkrywanie: Co zaobserwowałeś przy okazji korzystania z obudowanego średniego silnika? Aby opuścić ramę obudowanego średniego silnika, moc bloku średniego silnika musi być ustawiona na wartość ujemną. Ocena W czasie zajęć uczniowie mogą pracować z rubrykami Wprowadzenie do robotyki, w parach lub oceniając się samodzielnie uwieczniając swoje postępy poprzez zaznaczanie pól, które najlepiej odzwierciedlają efekty ich pracy. W czasie zajęć umieszczaj komentarze w kolumnie notatek, aby uczniowie ciągle poprawiali swoje wyniki. 15

16 Lekcja 4 Lekcja 4 Zatrzymanie przed obiektem Cel zajęć Po ukończeniu zajęć uczniowie rozumieją różnicę pomiędzy trybami zmiany i porównania różnych czujników EV3. Ta pojedyncza lekcja angażuje czujnik ultradźwiękowy. Czas trwania 2 3 x 45 min Przygotowanie Upewnij się, że rozumiesz różnicę pomiędzy trybami zmiany i porównania. Kiedy korzystasz z trybu porównania, program czeka na czujnik, aż zarejestruje konkretną odległość. Kiedy korzystasz z trybu zmiany, program odczytuje odległość i następnie czeka na konkretny wzrost lub zmniejszenie odległości. Do tego Wyzwania lekcji należy przygotować przeszkodę na podłodze. Można wykorzystać dużą kartkę papieru i markery, albo umieścić taśmę klejącą na podłodze (patrz na ilustrację poniżej). Przebieg zajęć 1. Uczniowie obudowują czujnik ultradźwiękowy i przyczepiają go do robota bazowego. 2. Uczniowie kończą instruktaż Zatrzymanie przed obiektem, w trakcie którego uczą się, że czujnik ultradźwiękowy odmierza odległość do obiektu. Dzięki temu uczniowie mogą programować robota, aby reagował na zarejestrowane przedmioty. 3. W fazie Przetestuj, uczniowie zobaczą próbkę programu do skopiowania. Upewnij się, że każda grupa ma wystarczającą ilość czasu, aby opisać zachowanie robota własnymi słowami w czasie działania programu. Zachęci to uczniów do zastanowienia się nad tym, co widzą i w jaki sposób wiąże się to z blokami programowania. Uczniowie mogą tworzyć różne notatki poprzez dodawanie okienka z komentarzem z menu na płótno. Poniższa próbka programu może być pomocna dla uczniów: Przykładowy opis zachowania robota: Czujnik ultradźwiękowy mierzy dystans, a robot porusza się do przodu aż do momentu, kiedy odległość między nim a prostopadłościanem zmniejszy się o 11 cm wtedy się zatrzymuje. Następnie robot się cofa aż do momentu, kiedy odległość między nim a prostopadłościanem zwiększy się o 6 cm. 16

17 Lekcja 4 4. Uczniowie wykonują ćwiczenie z fazy Przekształć. Powinni zdać sobie sprawę, że robot będzie zawsze poruszał się naprzód o 11 cm, a następnie do tyłu 6 cm, bez względu na odległość od prostopadłościanu; jest to kluczowa cecha działania trybu zmiany czujnika ultradźwiękowego. 5. Pomysły na Wyzwanie lekcji : Uczniowie doczepiają obudowany średni silnik, a następnie chwytają prostopadłościan (patrz ilustracja poniżej lub Załącznik A). Przypomnij uczniom, aby skorzystali z bloku czekania na zdarzenie z wejściem czujnika ultradźwiękowego z trybem porównania. Dzięki temu robot będzie mógł poruszać się wystarczająco blisko prostopadłościanu. Można skorzystać z następujących scenariuszy: a. Prostopadłościan w miejscu 1 robot w miejscu startowym niech robot przesunie prostopadłościan do miejsca 2 i wróci do miejsca startowego b. Prostopadłościan w miejscu 1 robot w miejscu startowym niech robot przesunie prostopadłościan do miejsca 3, a następnie zaparkuje w miejscu 4 c. Prostopadłościan w miejscu 3 robot startuje z miejsca 4 niech robot przesunie prostopadłościan do miejsca 1 podążając wzdłuż ścieżki Tryb zmiany Tryb porównania Pytania do dyskusji Zachowanie robota: Co się dzieje, kiedy prędkość obudowanego średniego silnika jest za wysoka? Obudowany średni silnik, zanim chwyci prostopadłościan, przewraca go albo spycha na boki. Działanie programu: Jaka jest różnica pomiędzy trybem zmiany a porównania w przypadku korzystania z czujnika ultradźwiękowego? Tryb zmiany czyta odległość, a następnie czeka na jej zwiększenie lub zmniejszenie. Tryb porównania czeka na osiągnięcie wcześniej ustalonej odległości. Odkrywanie: Co się dzieje kiedy robot zbliża się do okrągłego obiektu? Czujnik ultradźwiękowy nie zawsze rozpoznaje kształt, gdyż nie może otrzymać sygnału zwrotnego. Ocena W czasie zajęć uczniowie mogą pracować z rubrykami Wprowadzenie do robotyki, w parach lub oceniając się samodzielnie uwieczniając swoje postępy poprzez zaznaczanie pól, które najlepiej odzwierciedlają efekty ich pracy. W czasie zajęć umieszczaj komentarze w kolumnie notatek, aby uczniowie ciągle poprawiali swoje wyniki. 17

18 Lekcja 5 Lekcja 5 Obrót o kąt Cel zajęć Po ukończeniu zajęć uczniowie potrafią obracać swoimi robotami dzięki danym wejściowym z czujnika żyroskopowego. Czas trwania 2 3 x 45 min Przygotowanie Zapoznaj się z czujnikiem żyroskopowym, aby upewnić się, że może wykryć swoje drganie oraz jak to poprawić. Rozdział Czujnik żyroskopowy w User Guide pomoże Ci zapoznać się z tym czujnikiem. Został on również przedstawiony w kroku 4 poniższego opisu. Dzięki taśmie klejącej i kątomierzom uczniowie mogą tworzyć na ziemi różne kąty, aby sprawdzać kąt obrotu robota. Do zadań 6a i 6b należy przygotować gumki recepturki, które umożliwią uczniom przyczepienie długopisu do robota. Do zadania 6c należy przygotować labirynt na podłodze. Można wykorzystać dużą kartkę papieru i markery, albo umieścić taśmę klejącą na podłodze (patrz na ilustrację poniżej). Przebieg zajęć 1. Uczniowie obudowują czujnik żyroskopowy i przyczepiają go do robota bazowego. 2. Uczniowie kończą instruktaż Obrót o kąt, aby obrócić swojego robota o 45 stopni opierając się o dane z czujnika żyroskopowego. 3. W fazie Przetestuj, uczniowie zobaczą próbkę programu do skopiowania. Upewnij się, że każda grupa ma wystarczającą ilość czasu, aby opisać zachowanie robota własnymi słowami w czasie działania programu. Zachęci to uczniów do zastanowienia się nad tym, co widzą i w jaki sposób wiąże się to z blokami programowania. Uczniowie mogą tworzyć różne notatki poprzez dodawanie okienka z komentarzem z menu na płótno. Poniższa próbka programu może być pomocna dla uczniów: Przykładowy opis zachowania robota: Czujnik żyroskopowy mierzy kąt obrotu, a robot obraca się o 45 stopni. Robot jedzie do przodu przez jeden obrót i zatrzymuje się. 18

19 Lekcja 5 4. Wykrywanie i usuwanie usterek: Notatki zawarte w instruktażu pomogą uczniom uniknąć drgań czujnika żyroskopowego. Zapoznaj ich z aplikacją Port View na kostce EV3 i przedstaw ją jako metodę sprawdzania danych z czujnika. Czujnik żyroskopowy ma tolerancję błędu +/- 3 stopnie, dlatego należy zrównoważyć to w programach (np. aby wykonać obrót o 90 stopni, można ustawić parametr wartości progowej na bloku czekania na zdarzenie z wejściem czujnika żyroskopowego zmiana tryb kąt ustawiony na 87 stopni). 5. W zadaniu z fazy Przekształć, możesz wprowadzić uczniom blok pętli jako sposób na zmniejszanie liczby bloków potrzebnych do jazdy po kwadracie. Mimo to, wygospodaruj uczniom wystarczającą ilość czasu, aby najpierw popracowali nad tym sami. Sugerowany program: 19

20 Lekcja 5 6. Pomysły na Wyzwanie lekcji : a. Przyczep długopis do robota, a następnie przy użyciu czujnika żyroskopowego, zaprogramuj robota, aby napisał literę Z. b. Przyczep długopis do robota, a następnie przy użyciu czujnika żyroskopowego, zaprogramuj robota, aby narysował gwiazdę (która zawiera pięć identycznych kątów). Później spróbuj stopniowo zwiększać i zmniejszać kąt. Jak zmienił się kształt? c. Niech uczniowie nawigują robota tak, aby przeszedł przez labirynt przy użyciu czujnika żyroskopowego (patrz ilustracja poniżej lub załącznik B). Pytania do dyskusji Zachowanie robota: Co musiałeś zrobić, aby robot obrócił się o 90 stopni? Zmniejszyć prędkość obrotową robota i ustawić kąt przypuszczalnie na wartość mniejszą niż 90 stopni. Działanie programu: Dlaczego tak ważne jest, aby ustawić wartość progową? Pozwala to ustalić różnicę między tym czy robot reaguje a nie na dane wejściowe czujnika. Jest to też sposób na uregulowanie robota tak, aby był dokładniejszy. Odkrywanie: Co twoim zdaniem różni tryb zmiany i porównania? Tryb zmiany czeka na zmianę wybranej wartości. Tryb porównania czeka na osiągnięcie wybranej wartości. Ocena W czasie zajęć uczniowie mogą pracować z rubrykami Wprowadzenie do robotyki, w parach lub oceniając się samodzielnie uwieczniając swoje postępy poprzez zaznaczanie pól, które najlepiej odzwierciedlają efekty ich pracy. W czasie zajęć umieszczaj komentarze w kolumnie notatek, aby uczniowie ciągle poprawiali swoje wyniki. 20

21 Lekcja 6 Lekcja 6 Zatrzymanie na linii Cel zajęć Po ukończeniu zajęć uczniowie potrafią za pomocą czujnika koloru zatrzymać robota w momencie kiedy wykrywa linię. Uczniowie są również w stanie ustawić wartość progową czujnika. Czas trwania 2 3 x 45 min Przygotowanie Uczniowie powinni być zaopatrzeni w kolorowe arkusze papieru lub taśmę klejącą, a także kartkę białego papieru z wydrukowaną cienką czarną linią przechodzącą przez środek. Wykonaj poniższe kroki, aby sprawdzić czy czujnik koloru może poprawnie odczytać wybrane kolorowe materiały: 1. Włącz kostkę EV3 i podłącz czujnik koloru do portu Przejdź do aplikacji Port View i otwórz ją. 3. Użyj prawego przycisku, aby przejść do portu Wartość pokazana jest natężeniem światła odbitego (COL-REFLECT). Wciśnij środowy przycisk, aby zmienić tryb. 5. Zjedź na dół wyświetlonej listy, wybierz tryb koloru (COL-COLOR), a następnie skieruj czujnik na kolorowy materiał. Wyświetlana wartość odpowiada następującym kolorom: 0, brak koloru; 1, czarny; 2, niebieski; 3, zielony; 4, żółty; 5, czerwony; 6, biały i 7, brązowy. 6. Jeżeli wartość nie pasuje do koloru materiału należy użyć innego materiału. Uwaga: Aby tryb kolor lub natężenie światła odbitego były dokładniejsze, czujnik musi być ustawiony blisko materiału i pod kątem prostym, ale jednocześnie nie może dotykać tej powierzchni. Przebieg zajęć 1. Uczniowie obudowują czujnik koloru skierowany w dół i przyczepiają go do robota bazowego. 2. Uczniowie kończą instruktaż Zatrzymanie na linii, aby wykrywać czarną linię przy użyciu czujnika koloru. 3. Uczniowie czytają i ćwiczą ustawianie wartości progowej, aby czujnik koloru dostarczał im jak najlepszych wyników. Mogą to zrobić klikając na link na 4 stronie fazy Przetestuj. 21

22 Lekcja 6 4. W fazie Przetestuj uczniowie zobaczą próbkę programu do skopiowania. Upewnij się, że każda grupa ma wystarczającą ilość czasu, aby opisać zachowanie robota własnymi słowami w czasie działania programu. Zachęci to uczniów do zastanowienia się nad tym, co widzą i w jaki sposób wiąże się to z blokami programowania. Uczniowie mogą tworzyć różne notatki poprzez dodawanie okienka z komentarzem z menu na płótno. Poniższa próbka programu może być pomocna dla uczniów: Przykładowy opis zachowania robota: Czujnik koloru mierzy natężenie światła odbitego, a robot obraca się aż do zarejestrowania czarnej linii wtedy się zatrzymuje. 5. Uczniowie wykonują ćwiczenie z fazy Przekształć, w której ćwiczą wykrywanie linii, które są w jaśniejszych kolorach. 6. Wyzwanie lekcji: Niech uczniowie zmienią tryb czujnika koloru na tryb koloru i zobaczą, czy robot potrafi zatrzymać się na niebieskiej linii. Poniższa próbka programu może być pomocna dla nauczyciela: Przykładowy opis zachowania robota: Czujnik koloru rejestruje kolor, robot obraca się do momentu wykrycia koloru niebieskiego wtedy się zatrzymuje. Uczniowie muszą odkryć, za co odpowiedzialny jest parametr brak koloru (sprawia, że robot reaguje, kiedy nie może wykryć żadnego wcześniej zdefiniowanego koloru). 22

23 Lekcja 6 Pytania do dyskusji Zachowanie robota: Który kolor lub odcień odbija najwięcej światła? Biały odbija najwięcej światła, a czarny najmniej. Działanie programu: Czy łatwiej było nastawić blok czekania na zdarzenie z pomiarem koloru czy pomiarem natężenia światła? W czasie wykrywania koloru, jest on wybierany. Kiedy reaguje na odbite światło, odpowiednia wartość progowa musi być odnaleziona w celu wywołania u robota oczekiwanego zachowania. Pomiar koloru jest łatwiejszy w przypadku, kiedy czujnik koloru wykrywa kolor. Odkrywanie: Co zrobić, aby robot miał reagować na kolor szary? Wykorzystać blok czekania na zdarzenie z wejściem czujnika koloru w trybie natężenia światła odbitego. Ocena W czasie zajęć uczniowie mogą pracować z rubrykami Wprowadzenie do robotyki, w parach lub oceniając się samodzielnie uwieczniając swoje postępy poprzez zaznaczanie pól, które najlepiej odzwierciedlają efekty ich pracy. W czasie zajęć umieszczaj komentarze w kolumnie notatek, aby uczniowie ciągle poprawiali swoje wyniki. 23

24 Lekcja 7 Lekcja 7 Instrukcja warunkowa Cel zajęć Po ukończeniu zajęć uczniowie potrafią korzystać z bloku instrukcji warunkowej, aby zdynamizować decyzje oparte na czujniku, gdy robot podąża za linią. Czas trwania 2 3 x 45 min Przygotowanie Uczniowie powinni być zaopatrzeni w czarne i szare taśmy klejące, aby stworzyć ścieżkę, którą będzie podążał robot. Przebieg zajęć 1. Uczniowie obudowują czujnik koloru skierowany w dół (jeżeli nie zrobili tego wcześniej) i przyczepiają go do robota bazowego. 2. Uczniowie kończą instruktaż Instrukcja warunkowa. Nawet jeżeli można zaprogramować robota, który podążą za linią przy pomocy bloku czekania na zdarzenie, ten instruktaż ma na celu wykorzystanie instrukcji warunkowej i wprowadzenie zagadnienia zdań jeżeli/wtedy. 3. W fazie Przetestuj, uczniowie zobaczą próbkę programu do skopiowania. Upewnij się, że każda grupa ma wystarczającą ilość czasu, aby opisać zachowanie robota własnymi słowami w czasie działania programu. Zachęci to uczniów do zastanowienia się nad tym, co widzą i w jaki sposób wiąże się to z blokami programowania. Uczniowie mogą tworzyć różne notatki poprzez dodawanie okienka z komentarzem z menu na płótno. Poniższa próbka programu może być pomocna dla uczniów: Przykładowy opis zachowania robota: Robot porusza się wzdłuż linii dzięki czujnikowi koloru, wyłączając i włączając silniki na przemian w momencie wykrycia zmian w świetle odbitym przez ciemną linię i jasną powierzchnię. Dlatego robot trzęsie się do przodu. 24

25 Lekcja 7 4. Uczniowie wykonują ćwiczenie z fazy Przekształć, w której testują swój program przy użyciu jaśniejszych linii. Skłoni ich to do eksperymentowania z parametrem wartości progowej bloku czekania na zdarzenie. 5. Pomysły na Wyzwanie lekcji : a. Niech uczniowie sprawdzą, jak szybko ich roboty mogą podążać za linią. b. Napisz program wykorzystujący bloki sterowania ruchem, dzięki któremu robot będzie podążał za linią (wykonuje jednak skręty zamiast pojedynczych szarpnięć pokazanych w instruktażu). c. Próbka programu instruktażowego wykorzystuje blok instrukcji warunkowej, aby stworzyć program umożliwiający podążanie za linią. Czy można uzyskać ten sam wynik nie wykorzystując bloku instrukcji warunkowej? Pytania do dyskusji Zachowanie robota: Co musiałeś zrobić, aby robot podążał za linią płynniejszym ruchem? Obydwa silniki muszą działać, jeden z mniejszą prędkością niż drugi, można również wykorzystać bloki sterujące ruchem. Działanie programu: Czym jest wartość progowa? Wartość progowa to średnia wartość z pomiaru, która jest pomiędzy jasnym a ciemnym. Jest to liczba, którą wprowadza się do bloku instrukcji warunkowej. Odkrywanie: Co zrobiłeś, aby robot podążał za szarą linią? Sprawdź średnią wartość progową pomiędzy białym a szarym. Ocena W czasie zajęć uczniowie mogą pracować z rubrykami Wprowadzenie do robotyki, w parach lub oceniając się samodzielnie uwieczniając swoje postępy poprzez zaznaczanie pól, które najlepiej odzwierciedlają efekty ich pracy. W czasie zajęć umieszczaj komentarze w kolumnie notatek, aby uczniowie ciągle poprawiali swoje wyniki. 25

26 Mistrzowskie wyzwanie 1 Mistrzowskie wyzwanie 1 Okrągły parking Cel zajęć Celem zajęć Mistrzowskiego wyzwania jest kierowanie przez uczniów robota dzięki kombinacji obrotów i czujników tak, aby poruszał się naokoło okrągłego parkingu z czterema miejscami parkingowymi. Po zakończeniu tego zadania uczniowie potrafią wykorzystywać kąty, aby przewidzieć końcowe ustawienie robota oraz zrównoważyć czynniki, które mogą mieć wpływ na dokładność czujników żyroskopowego oraz koloru. Wymogi Uczeń musi być co najmniej zapoznany z działaniem czujników koloru oraz żyroskopowym, które zostały przedstawione w lekcjach Zatrzymanie na linii oraz Obrót o kąt. Czas trwania 2 4 x 45 min Przygotowanie Aby sporządzić matę (zilustrowaną poniżej i w załączniku C), uczniowie muszą dysponować kątomierzami, długimi linijkami, ołówkami, markerami oraz niebieską taśmą klejącą lub niebieskim papierem. 26

27 Mistrzowskie wyzwanie 1 Zadania 1. Uczniowie, używając dwóch czujników, przesuwają robota ze środka do pozycji końcowej 1, 2, 3 i 4. Jeżeli uczniowie korzystają z sugerowanych kątów dla bloku czekania na zdarzenie z trybem czujnika żyroskopowego, powinni stworzyć własną kopię poniższej tabeli i spróbować przewidzieć, które miejsce parkingowe zajmie robot: Kąty do zaprogramowania 45 stopni zgodnie z kierunkiem ruchu wskazówek zegara 135 stopni przeciwnie do kierunku ruchu wskazówek zegara 405 stopni przeciwnie do kierunku ruchu wskazówek zegara Przewidywane miejsce parkingowe Właściwe miejsce parkingowe 3 Uwaga: Istnieje kilka dobrych odpowiedzi, ponieważ robot może obracać się zarówno zgodnie z kierunkiem ruchu wskazówek zegara, jak i przeciwnie do niego. 2. Napisz program, który korzysta z bloku instrukcji warunkowej, aby uczniowie mogli poprowadzić robota do jednego z miejsc parkingowych poprzez przyciskanie jednego z przycisku na kostce EV3. Ocena Przeprowadź obserwację i zadaj pytania, aby upewnić się, że uczniowie: Korzystali zarówno z czujnika koloru, jak i żyroskopowego Przewidzieli wartości kątów niezbędne do zaparkowania robota na każdym miejscu parkingowym Zatrzymali robota korzystając z niebieskiej linii Potrafią równoważyć czynniki, które mogą wpłynąć na dokładność parkowania przy pomocy czujnika żyroskopowego (próg tolerancji czujnika, luzy na silniku, dynamika obrotu) Wspólnie starajcie się rozwiązać zadanie W czasie zajęć uczniowie mogą pracować z rubrykami Wprowadzenie do robotyki, w parach lub oceniając się samodzielnie uwieczniając swoje postępy poprzez zaznaczanie pól, które najlepiej odzwierciedlają efekty ich pracy. W czasie zajęć umieszczaj komentarze w kolumnie notatek, aby uczniowie ciągle poprawiali swoje wyniki. 27

28 Mistrzowskie wyzwanie 2 Mistrzowskie wyzwanie 2 Fabryka robotów LEGO Cel zajęć Celem zajęć Mistrzowskiego wyzwania 2 jest stworzenie uproszczonego prototypu robotów, które są wykorzystywane w zautomatyzowanych fabrykach LEGO na całym świecie. Po zakończeniu tego zadania uczniowie korzystają z wiedzy, którą zdobyli na wcześniejszych zajęciach, aby doskonalić swoje podstawowe umiejętności z zakresu robotyki. Wymogi Zaleca się, aby uczniowie ukończyli wszystkie siedem lekcji przed przystąpieniem do tego Mistrzowskiego zadania. Jednakże, jeżeli preferujesz zajęcia oparte głównie na projekcie, który wymaga bardziej badawczego podejścia, możesz przeprowadzić te zajęcia jako pierwsze i umożliwić uczniom samodzielne poszukanie rozwiązania problemu w poprzednich lekcjach. Czas trwania 2 6 x 45 min Przygotowanie Aby sporządzić ścieżkę (zilustrowaną poniżej i w załączniku D), uczniowie muszą dysponować taśmą klejącą, markerami, taśmą pomiarową, modelem sześcianu, a na końcu czarnej linii muszą umieścić duży przedmiot. Uczniom może się również przydać duży kątomierz, dzięki któremu odmierzą kąt w trzech krokach opisanych poniżej. Zadania 1. Przy pomocy obudowanych średniego silnika i czujnika ultradźwiękowego, wykryj oraz chwyć sześcian. 2. Kieruj robotem, aby jechał do przodu na odległość dokładnie 84 cm. 3. Ustal i obróć robota przy pomocy czujnika żyroskopowego, aby robot znalazł się dokładnie w docelowym okręgu. 4. Jedź jak najbliżej środka celu i wypuść sześcian. 28

29 Mistrzowskie wyzwanie2 5. Zlokalizuj linię przy pomocy czujnika koloru. Aby utrudnić uczniom zadanie, wykorzystaj kolorowe taśmy, które zostały użyte w lekcjach Zatrzymanie na linii oraz Instrukcja warunkowa. 6. Niech robot porusza się po linii w stronę dużego przedmiotu. 7. Robot zatrzymuje się dokładnie przed obiektem. Uczniowie muszą określić jak długo robot ma podążać za linią przed zatrzymaniem się. Duży przedmiot na końcu linii stwarza uczniom szansę do uniknięcia pętli podążania za linią. Mogą skorzystać z czujnika ultradźwiękowego, który pomoże im ukończyć wyzwanie. Ocena Przeprowadź obserwację i zadaj pytania, aby upewnić się, że uczniowie potrafią rozwiązać to wieloetapowe zadanie wykorzystując doświadczenie zdobyte podczas poprzednich siedmiu lekcji: Rozumienie różnicy pomiędzy trybami zmiany a porównania; powinni korzystać z trybu porównania w bloku czekania na zdarzenie z wejściem czujnika ultradźwiękowego, aby osiągać przy tym wyzwaniu lepsze wyniki Obliczanie dystansu na podstawie obwodu koła lub metodą prób i błędów, aby uzyskać docelowe 84 cm Szacowanie kąta obrotu przy pomocy kątomierza i czujnika żyroskopowego Odmierzanie odległości i obliczanie liczby obrotów silnika, aby zbliżyć się do środka celu Programowanie robota, aby zatrzymywał się na linii Podążanie za linią do tyłu Zatrzymywanie się przed dużym obiektem Współpraca przy rozwiązywaniu zadań W czasie zajęć uczniowie mogą pracować z rubrykami Wprowadzenie do robotyki, w parach lub oceniając się samodzielnie uwieczniając swoje postępy poprzez zaznaczanie pól, które najlepiej odzwierciedlają efekty ich pracy. W czasie zajęć umieszczaj komentarze w kolumnie notatek, aby uczniowie ciągle poprawiali swoje wyniki. 29

30 Wyzwania wytycznych projektowych Wyzwania wytycznych projektowych Nie wszystkie roboty są bazowe. Te Wyzwania wytycznych projektowych sprawdzają uczniów pod względem umiejętności budowania i programowania ich własnych modeli w oparciu o wskazówki, które zapewniają różnorodność rozwiązań. Uczniowie mają szansę wyboru metody, która, w porównaniu do instruktaży krok-po -kroku, umożliwia wszechstronne rozwiązania. Wyzwania wytycznych projektowych umożliwia również ocenę kreatywności i umiejętności współpracy uczniów. Cztery wytyczne projektowe zostały podane poniżej. Każde wyzwanie powinno mieć z góry założoną liczbę lekcji, którą uczniowie mogą poświęcić na ukończenie go. Jeżeli uczniowie mają do dyspozycji cztery 45-minutowe lekcje, po których muszą być gotowi do zaprezentowania swoich unikatowych rozwiązań, mają szansę na lepsze zagospodarowanie swojego czasu, a także na odpowiednie dostosowania swoich ambicji. Te Wyzwania wytycznych projektowych mogą być pierwszymi zajęciami z robotyki; uczniowie wykorzystują wtedy instruktaże oraz teksty pomocnicze w formie odniesienia. System alarmowy Zbuduj i zaprogramuj system alarmowy wykorzystując jeden lub więcej czujników. Tańczący robot Zbuduj i zaprogramuj robota, który porusza się w rytm twojej ulubionej muzyki. Przywitanie robota Zbuduj i zaprogramuj robota, który potrafi się wesoło przywitać. Zamiatarka Zbuduj i zaprogramuj robota, który zamiata przedmioty stojące mu na drodze. 30

31 Zgodność z wymogami programowymi Zgodność z wymogami programowymi Siedem lekcji, dwa Mistrzowskie wyzwania oraz Wyzwania wytycznych projektowych obejmują pełne wprowadzenie do robotyki i są świetnymi przykładami wykorzystania robotyki w odniesieniu do przedmiotów bloku STEM. Wykorzystanie konceptu LEGO MINDSTORMS Education EV3 w klasie zapewnia całą gamę cennych efektów kształcenia. Umiejętności takie jak praca zespołowa, kreatywność i rozwiązywanie problemów są nieodłączną częścią doświadczeń dydaktycznych, a kompetencje korzystania z tabletów przyśpieszy proces uczenia się języka programowania. Poniżej znajdują się wyselekcjonowane informacje na temat LEGO MINDSTORMS Education EV3, które odpowiadają lub częściowo odpowiadają standardom. Lista ta stopniowo wydłuża się razem z poszerzaniem wykorzystania EV3 w klasie. Standardy nauczania przedmiotów następnej generacji (ang. NGSS Next Generation Science Standards) Umiejętności Zadawanie pytań Rozwijanie i używanie modeli Planowanie i przeprowadzanie badań Analizowanie i interpretowanie danych Korzystanie z matematyki i myślenia komputacyjnego Tworzenie objaśnień i projektowanie rozwiązań Zaangażowanie w dyskusję opierając się na konkretnych dowodach Pozyskiwanie i ocenianie informacji, dzielenie się nimi Koncepcje przekrojowe Przyczyna i skutek: Mechanizm i objaśnienie Struktura i funkcja Systemy i modele systemowe Założenia zasadnicze: Inżynieria, technologia i stosowanie nauki Projektowanie inżynieryjne Ruch i trwałość: siły i interakcje Energia Fale i ich zastosowanie w technologii przekazu informacji 31

32 Zgodność z wymogami programowymi Stowarzyszenie Nauczycieli Informatyki Myślenie komputacyjne Rozumienie, że oprogramowanie służy sterowaniu operacjami komputerowymi Rozumienie podstawowych kroków w algorytmicznym rozwiązywaniu problemu Rozwijanie prostego rozumienia algorytmu Współpraca Korzystanie z technologii i współpraca z rówieśnikami, nauczycielami i innymi osobami Zrozumienie, że praca zespołowa może ułatwiać rozwiązywanie problemów i wspierać innowacyjność Praktyki komputacyjne i programowanie Wykorzystanie zasobów technologii w celu rozwiązywania problemów i samokształcenia Konstruowanie programu z wykorzystaniem instrukcji krok-po-kroku. Wdrażanie rozwiązań problemów z wykorzystaniem blokowego języka programowania Komputery i urządzenia obliczeniowe Wykorzystanie urządzeń do wprowadzania i wyprowadzania danych w celu sterowania komputerami oraz powiązanymi rozwiązaniami technologicznymi Wdrażanie strategii w celu rozpoznawania prostego sprzętu i problemów oprogramowania, które mogą pojawić się w trakcie korzystania Rozpoznawanie cech, które odróżniają człowieka od maszyny Rozumienie, że komputery reprezentują inteligentne zachowanie (w robotyce, rozpoznawaniu mowy i języka i animacji komputerowej) 32

33 Zgodność z wymogami programowymi Międzynarodowe standardy nauczania z zakresu technologii ISTE (z ang. International Society for Technology in Education Międzynarodowe stowarzyszenie nauczania z zakresu technologii) Kreatywność i innowacyjność Uczniowie prezentują kreatywne myślenie, konstruują wiedzę i rozwijają innowacyjne produkty oraz metody z wykorzystaniem technologii Wykorzystują posiadaną wiedzę, aby realizować nowe pomysły, produkty i procesy Wykorzystują modele i przeprowadzają symulacje w celu odkrywania złożonych systemów i zagadnień Komunikacja i współpraca Uczniowie wykorzystują środki przekazu oraz środowiska cyfrowe, aby komunikować się oraz pracować zespołowo, także na dystans, wspierając tym samym proces nauczania i przyczyniać się do kształcenia innych Angażują się w projekty grupowe, aby osiągać wyjątkowe rezultaty bądź rozwiązywać rozmaite problemy Myślenie krytyczne, rozwiązywanie problemów i podejmowanie decyzji Uczniowie wykorzystują umiejętność krytycznego myślenia, aby zaplanować i przeprowadzić badania, zarządzać projektami i rozwiązywać problemy, a także podejmować wcześniej skonsultowane decyzje z wykorzystaniem odpowiednich narzędzi i zasobów cyfrowych Planowanie i zarządzanie czynnościami w celu rozwijania rozwiązań i realizowania projektów Obywatelstwo cyfrowe Okazywanie pozytywnego nastawienia wobec technologii, która wspiera współpracę, nauczanie oraz produktywność Prezentowanie odpowiedzialnej postawy permanentnego nauczania Operacje i koncepcje technologiczne Uczniowie okazują solidne rozumienie koncepcji, systemów i operacji technologicznych Rozumieją systemy technologicznej korzystają z nich Wypierają i z powodzeniem korzystają z aplikacji Wykrywają i usuwają usterki w systemach i aplikacjach Przekazywanie obecnej wiedzy, aby zaznajamiać się z nowymi technologiami ITEEA Standards for Technological Literacy Natura technologii Uczniowie rozwijają rozumienie cech oraz zakresu technologii Uczniowie rozwijają rozumienie zasadniczych założeń technologii Projekt Uczniowie rozwijają rozumienie właściwości projektu Uczniowie rozwijają rozumienie projektowania inżynieryjnego Uczniowie rozwijają rozumienie roli wykrywania i usuwania usterek, badań i ich rozwoju, wynalazku i jego innowacyjności, a także eksperymentowania przy rozwijaniu problemu Umiejętności w świecie technologicznym Uczniowie rozwijają umiejętności, które wykorzystywane są przy projektowaniu Uczniowie rozwijają umiejętności wykorzystywania i utrzymywania produktów oraz systemów technologicznych 33

34 Zgodność z wymogami programowymi Powszechne i zasadnicze standardy matematyki Umiejętności Odkrywanie sensu problemów i dążenie do rozwiązania ich Abstrakcyjne i ilościowe rozumowanie Rozpoczynanie rozsądnych dyskusji i krytyka rozumowania innych osób Precyzyjność Poszukiwanie i korzystanie ze struktury Poszukiwanie i wyrażanie Wzorowanie z matematyką Strategiczne wykorzystywanie odpowiednich narzędzi Wyrażenia i równania Rozwiązywanie prawdziwych i matematycznych problemów z wykorzystaniem wyrażeń i równań zarówno liczbowych, jak i algebraicznych Geometria Rozwiązywanie prawdziwych i matematycznych problemów, w tym pomiar kątów, obszarów, powierzchni obszarów oraz wielkości Powszechne i zasadnicze umiejętności językowe Umiejętność czytania oraz piśmienność w przedmiotach ścisłych i przyrodzie, a także przedmiotach technicznych Postępowanie zgodnie z wieloetapowymi procedurami w trakcie przeprowadzania eksperymentów, pomiarów bądź realizowania zadań technicznych Ustalanie rozumienia symboli, kluczowych terminów oraz innych specjalistycznych zwrotów, z których korzysta się w środowisku naukowym lub kontekście technicznym właściwy dla tekstów i tematów klas 6-8 Umiejętność czytania tekstów informatywnych Wykorzystywanie informacji z wielorakich źródeł graficznych oraz cyfrowych, prezentowanie umiejętności szybkiego odpowiadania lub efektywnego rozwiązywania problemu Umiejętności mówienia i słuchania Efektywne zaangażowanie w dyskusje wielorakiego rodzaju (dyskusje w parach, dyskusje grupowe lub z nauczycielem) z różnymi partnerami, na temat różnych tekstów i kwestii, opierając się o opinie innych osób. Wyrażanie się w jasny sposób 34

35 Tabela do notowania wyników Instrukcja warunkowa Mistrzowskie wyzwanie 1 Mistrzowskie wyzwanie 2 Zatrzymanie na linii Obrót o kąt Zatrzymanie przed obiektem Przesuwanie obiektu Klasa Skręt Imię Budowanie i pierwsze kroki Wprowadzenie do robotyki tabela do notowania wyników 35

36 Załącznik A 36

37 Załącznik B 37

38 Załącznik C 38

39 Załącznik D 39