Majsterkowicze. Zaprosimy roboty do naszych szkół! Śrubka po śrubce zainstalujemy. do realizacji na lekcjach techniki,

Transkrypt

1 Majsterkowicze 2.0 MATEMATYKA / TECHNIKA / INFORMATYKA Zaprosimy roboty do naszych szkół! Śrubka po śrubce zainstalujemy czujniki i je zaprogramujemy. Program idealny do realizacji na lekcjach techniki, matematyki lub informatyki. Robotyka to frajda także dla dzieciaków! Autorzy: Maciej Wojnicki, Grzegorz Zawistowski Spis lekcji: Lekcja 1: Czym są roboty? Lekcja 2: Zmysły robota poznajemy podstawowe czujniki Lekcja 3 i 4: Składamy własnego robota Lekcja 5: Jak sterować robotem z komputera? Lekcja 6: Sterowanie pojazdem przy pomocy klawiatury Lekcja 7: Mój robot podąża za światłem! Lekcja 8 i 9: Mój robot potrafi malować! Licencja: Creative Commons Uznanie autorstwa Na tych samych warunkach 3.0

2 Majsterkowicze 2.0 Autor: Maciej Wojnicki, Grzegorz Zawistowski Lekcja 1: Czym są roboty? Lekcja wprowadzająca w tematykę robotów. Oparta głównie na dyskusji nauczyciela z uczniami o tym, czym są roboty i czym roboty różnią się od maszyn. Służyć ona będzie wyjaśnieniu uczniom podstawowych pojęć, takich jak: robot, maszyna, komputer, energia elektryczna. Omówienie podstawowych komponentów robota na bazie zestawu EDUBOX LOFI Robot - zapoznanie z zawartością zestawu. Cele zajęć: Uczeń powinien: Rozumieć pojęcia: robot, maszyna, komputer. Podać przykłady wykorzystania energii elektrycznej. Opisać, z czego składa się maszyna. Opisać, z czego składa się robot. Podać przykłady robotów z otaczającego go świata i opisać ich zastosowanie. Znać różnice pomięcy robotem a maszyną. Pojęcia kluczowe: Robot Maszyna Komputer Energia Materiały pomocnicze: Zestaw EDUBOX LOFI Robot Śrubokręty (po 1-2 na grupę) Czas na realizację zajęć: 45 min (1 godzina lekcyjna) Metody pracy: Dyskusja dydaktyczna Burza mózgów Opowiadanie Pokaz Treści programowe (związek z podstawą programową) Podstawa programowa kształcenia ogólnego dla szkół podstawowych II etap edukacyjny klasy IV-VI. Zajęcia komputerowe. Treści szczegółowe: 1. Bezpieczne posługiwanie się komputerem i jego oprogramowaniem. Uczeń: 1.5. posługuje się podstawowym słownictwem informatycznym; 3. Wyszukiwanie i wykorzystywanie informacji z różnych źródeł. Uczeń: 3.4. opisuje cechy różnych postaci informacji: tekstowej, graficznej, dźwiękowej,audiowizualnej, multimedialnej. 7. Wykorzystywanie komputera i technologii informacyjno-komunikacyjnych do rozwijania swoich zainteresowań, zastosowanie komputera w życiu codziennym, opisywanie zagrożeń i ograniczeń związanych z korzystaniem z komputera i Internetu. Uczeń: 7.1. opisuje przykłady wykorzystania komputera i sieci Internet w życiu codziennym; Majsterkowicze 2.0 / Lekcja 1 / 1

3 #SuperKoderzy / Majsterkowicze 2.0 / Czym są roboty? Przebieg zajęć: 1. Wprowadzenie w tematykę i integracja grupy: Czas na realizację tej części: ok 15 minut. Rozpoczynamy dyskusję zadając uczniom pytanie: Jakie znacie roboty? Słuchamy różnych odpowiedzi uczniów, dajemy się wypowiedzieć każdemu chętnemu dziecku. Nie przerywamy wypowiedzi, nawet jeśli niektóre odpowiedzi uczniów powtarzają się, są nieprecyzyjne, czy błędne. Każdą wypowiedź ucznia możemy zakończyć krótkim potwierdzeniem (jeśli podawał dobre przykłady) lub zaprzeczeniem, np. Nie do końca się z Tobą zgadzam (jeśli powiedział coś źle) i przekazujemy głos kolejnym uczniom zachęcając do poszukiwania skojarzeń i odpowiedzi na postawione pytanie. Przykładowe odpowiedzi: Fikcyjne - Wall.E, transformersy, roboty z Gwiezdnych Wojen (C3PO, R2D2, BB8), Robocop, Terminator. Istniejące naprawdę: odkurzacz Roomba, roboty montażowe w fabrykach, składające np. samochody, roboty policyjne do niebezpiecznych zadań, roboty kosmiczne - teleskop Hubble`a, sondy kosmiczne, łazik marsjański Curiosity. Zadajemu uczniom pytanie: Jakie znacie maszyny? Słuchamy odpowiedzi, zadajemy pytanie nakierowujące. Przykładowe odpowiedzi: Środki motoryzacji - samochody, samoloty, statki. Sprzęty AGD - toster, robot kuchenny (to nie robot!), pralka, zmywarka. Maszyny w fabrykach. Maszyna do szycia. itd. Zadajemu uczniom pytanie: Czym różnią się roboty od maszyn? Co takiego mają roboty, czego nie mają maszyny? Słuchamy odpowiedzi, zadajemy pytanie nakierowujące. Najczęstsza odpowiedź - OCZY :-) Pożądana odpowiedź: roboty mają mózg-komputer, dzięki któremu mogą działać samodzielnie i reagować na otoczenie. Pożądana odpowiedź: Maszyny działają pod kontrolą człowieka. Zadajemy uczniom pytanie: Co potrzebują maszyny i roboty żeby, mogły pracować? energię Zadajemu uczniom pytanie: Jaką energię najczęściej wykorzystują maszyny? elektryczną Zadajemu uczniom pytanie: Jakie znacie źródła energii elektrycznej? elektrownie wiatrowe, wodne, silniki spalinowe Zadajemu uczniom pytanie: Co możemy wytworzyć przy pomocy energii elektrycznej? ruch silnika, świecenie lampy, dźwięk z głośnika, obraz na telewizorze itp. Majsterkowicze 2.0 / Lekcja 1 / 2

4 #SuperKoderzy / Majsterkowicze 2.0 / Czym są roboty? Krótko podsumowujemy część wprowadzającą. Przytaczamy dobre wypowiedzi uczniów definiując pojęcia maszyna i robot. Maszyna - urządzenie, które jest sterowane przez człowieka, wykonuje polecenia natychmiast, nie zapamiętuje ciągu poleceń (koparka, samochód zdalnie sterowany). Robot - potrafi działać samodzielnie, zapamiętuje ciąg poleceń i wykonuje go po uzyskaniu polecenia rozpoczęcia; rozpoznaje swoje otoczenie - ma czujnik (zmysły); ma komputer (mózg), dzięki któremu może samodzielnie funkcjonować. 2. Część zasadnicza 35 min. Czas na realizację tej części: ok. 20 minut. W tej części poprowadzimy dyskusję i pokaz na temat: Z czego składa się robot? Pokazujemy i omawiamy podstawowe komponenty na bazie przeglądu części z zestawu LOFI Robot EDUBOX nauczyciela, porównujemy robota do żywego organizmu: Szkielet - części drewniane i śrubki. Mózg - komputer (urządzenie, które można zaprogramować) - sterownik LOFI Brain. Zmysły - czujniki (na tej lekcji mówimy ogólnie czujniki, ale nie definiujemy, jakie to są czujniki, jak się nazywają i do czego służą. Ograniczamy się tylko do pokazania, które elementy są czujnikami). Mięśnie - silniki. Serce - akumulator. Żyły - kabelki. Dzielimy uczniów na grupy (najlepiej 2-3 osobowe). Każdej grupie przydzielamy jeden zestaw EDUBOX. Zachęcamy uczniów do otwarcia pudełek (odkręcenie śrubek), wyjęcia podzespołów. Uczniowie powinni obejrzeć zawartość zestawu i nazywać poszczególne elementy. Można zadawać uczniom pytania sprawdzające - polecenia, w stylu: Odnajdźcie i pokażcie silnik, sterownik LOFI Brain, itp. Prosimy uczniów o spakowanie wszystkiego do pudełek. Uwaga: uczniom potrzebna będzie spora przestrzeń do budowy i testowania robota. Typowa ławka szkolna to zwykle zbyt mała powierzchnia - robot może z niej łatwo spaść. Dobrze byłoby złączyć po dwie ławki i uczniów usadzić dookoła. 3. Podsumowanie i ewaluacja: Czas na realizację tej części: ok. 10 minut. Zadajemy uczniom pytanie: Czego nauczyliśmy się na dzisiejszej lekcji? - Mówiliśmy o tym, co to jest robot i maszyna. - Dowiedzieliśmy się, czym różni się maszyna od robota. - Podawaliśmy przykłady maszyn i robotów oraz ich zastosowanie. - Mówiliśmy o energii, źródłach energii i energii elektrycznej. - Wiemy, że za pomocą energii elektrycznej można wytworzyć ruch, dźwięk, światło itp. - Wiemy, z czego składa się robot. Podczas podsumowania opowiadamy uczniom, co będziemy robić i czego się nauczymy podczas realizacji Majsterkowicze 2.0 / Lekcja 1 / 3

5 #SuperKoderzy / Majsterkowicze 2.0 / Czym są roboty? ścieżki edukacyjnej Majsterkowicze 2.0 (zbudujemy roboty, zaprogramujemy je, nauczymy je rozpoznawać przeszkody i je omijać, skonstruujemy robota-światłoluba, a także roboty malujące). Uwagi/alternatywy: W scenariuszach lekcji w ramach ścieżki Majsterkowicze 2.0 w programie #Superkoderzy wykorzystujemy zestaw EDUBOX firmy LOFI Robot. Szkoły, które nie posiadają zestawu tej firmy scenariusze lekcji mogą zrealizować pracując na Arduino i zakupionych indywidualnie podzespołach elektronicznych (czujnikach, silnikach, diodach, płytkach prototypowych) lub innych zestawach robotów edukacyjnych. Majsterkowicze 2.0 / Lekcja 1 / 4

6 Majsterkowicze 2.0 Autor: Maciej Wojnicki, Grzegorz Zawistowski Lekcja 2: Zmysły robota poznajemy podstawowe czujniki Rozmowa o zmysłach człowieka i czujnikach stosowanych w robotyce. Pokaz działania czujników, jakich będziemy używali podczas budowy robotów. Wprowadzenie w świat robotyki, poprzez zapoznanie z różnymi modułami. Cele zajęć: Uczeń powinien: Znać pojęcia: robot, modułowość, czujniki i aktuatory. Rozumieć i zamiennie stosować pojęcia sterownik / komputer / procesor / mikrokontroler / mózg robota / Sterownik LOFI Brain. Rozpoznawać i nazywać różne czujniki. Opisać możliwości i funkcjonowanie kilku czujników. Mieć świadomość, że w elektronice każde medium (światło, dźwięk, ruch) ma postać prądu elektrycznego, który jest głównym nośnikiem informacji. Pojęcia kluczowe: Robot Modułowość Czujniki Aktuatory Sterownik / Komputer / Procesor / Mikrokontroler / mózg robota / Sterownik LOFI Brain Czas na realizację zajęć: 45 min (1 godzina lekcyjna) Metody pracy: Wykład problemowy, Pogadanka, Dyskusja dydaktyczna związana z wykładem, Pokaz, Ćwiczenia laboratoryjne Materiały pomocnicze: Zestaw EDUBOX LOFI Robot (Sterownik LOFI BRAIN z wgranym skryptem do testowania czujników. Moduły: potencjometr, fotorezystor, przycisk, czujnik odległości, dioda LED. Przed lekcją należy naładować powerbanki). Skrypt do testowania czujników: - nauczyciel powinien wgrać skrypt na każdy sterownik przed lekcją 2, aby uczniowie mogli testować moduły. Śrubokręty, kluczyki, ew. dodatkowe śrubki i nakrętki. Laptop/komputer nauczycielski, projektor i tablica projekcyjna. Materiał video: (ok 13 min) - do obejrzenia przez nauczyciela przed lekcją Treści programowe (związek z podstawą programową): Podstawa programowa kształcenia ogólnego dla szkół podstawowych II etap edukacyjny klasy IV-VI. Zajęcia komputerowe. Treści szczegółowe: 1. Bezpieczne posługiwanie się komputerem i jego oprogramowaniem. Uczeń: 1.5. posługuje się podstawowym słownictwem informatycznym; 3. Wyszukiwanie i wykorzystywanie informacji z różnych źródeł. Uczeń: 3.4. opisuje cechy różnych postaci informacji: tekstowej, graficznej, dźwiękowej,audiowizualnej, multimedialnej. 6. Wykorzystywanie komputera oraz programów i gier edukacyjnych do poszerzania wiedzy z różnych dziedzin. Uczeń: 6.1. korzysta z komputera, jego oprogramowania i zasobów elektronicznych (lokalnych i w sieci) do wspomagania i wzbogacania realizacji zagadnień z wybranych przedmiotów; 6.2. korzysta z zasobów (słowników, encyklopedii, sieci Internet) i programów multimedialnych (w tym programów edukacyjnych) z różnych przedmiotów i dziedzin wiedzy. Majsterkowicze 2.0 / Lekcja 2 / 1

7 #SuperKoderzy / Majsterkowicze 2.0 / Zmysły robota poznajemy podstawowe czujniki Przebieg zajęć: 1. Wprowadzenie w tematykę i integracja grupy: Czas na realizację tej części: ok 10 minut. Zadajemy uczniom pytanie: O czym rozmawialiśmy podczas ostatniej lekcji? Mówiliśmy o tym, co to jest robot i maszyna. Dowiedzieliśmy się, czym różni się maszyna od robota. Podawaliśmy przykłady maszyn i robotów oraz ich zastosowanie. Mówiliśmy o energii, źródłach energii i energii elektrycznej. Wiemy, że za pomocą energii elektrycznej można wytworzyć ruch, dźwięk, światło itp. Wiemy, z czego składa się robot. Zadajemu uczniom pytanie: Przypomnijcie, czym różnią się roboty od maszyn? Maszynami sterujemy, a roboty możemy programować. Maszyna - wykonuje polecenia natychmiast, nie zapamiętuje ciągu poleceń, podczas gdy robot zapamiętuje ciąg poleceń i wykonuje go po uzyskaniu polecenia rozpoczęcia, ponadto rozpoznaje swoje otoczenie - ma czujnik (zmysły), ma komputer (mózg), dzięki któremu może samodzielnie funkcjonować. Roboty mają komputer / sterownik / mikrokontroler - tak jak człowiek ma mózg. Zadajemy uczniom pytanie: Jak prawdziwy mózg może odbierać informacje, analizować je i odpowiednio reagować? To nasze ZMYSŁY - ludzie mają organy, dzięki którym odbieramy informacje: wzrok - oczy, słuch - uszy, dotyk - dłonie, węch - nos, smak - język, zmysł równowagi - błędnik w uchu, ból - powierzchnia (i wnętrze) całego ciała, temperatura - powierzchnia ciała. Zadajemy pytanie: Jakie zmysły może mieć robot? Podobne do ludzkich: wzrok - kamera, słuch - mikrofon, dotyk czujniki dotyku/zbliżenia,węch czujnik dymu/ czadu, równowaga żyroskop, temperatura termometr itp. Poza podobnymi do ludzkich: zmysł echolokacji (wykrywania odległości do obiektów znajdujących się w pobliżu), widzenia w podczerwieni (może widzieć temperaturę przedmiotów jak kamera termowizyjna), mierzenia siły wiatru, mierzenia ciśnienia, mierzenia wilgotności, pomiar pola magnetycznego, Majsterkowicze 2.0 / Lekcja 2 / 2

8 #SuperKoderzy / Majsterkowicze 2.0 / Zmysły robota poznajemy podstawowe czujniki określanie swojego położenia geograficznego przy pomocy kompasu i dokładnej lokalizacji na kuli ziemskiej przy pomocy GPS. 2. Część zasadnicza Czas na realizację tej części: ok. 30 minut. Wykład i pokaz (na przykładzie zestawu EDUBOX) na temat podstawowych modułów elektronicznych (10-15 min.) Wyjaśniamy uczniom, jaką rolę pełnią w robocie elementy elektroniczne. Robot potrzebuje różnych elementów, aby móc odbierać informacje z zewnętrz (czyli czujniki) oraz elementów, dzięki którym będzie wypływał na otoczenie - wydawał dźwięki, poruszał się, świecił (czylki aktuatorów). Wszystkie te elementy elektroniczne (zarówno czujniki, jak i aktuatory) to kolejne moduły, które podłączamy do sterownika / komputera / mózgu robota. Każdy moduł daje robotowi nowe umiejętności. Mówimy do uczniów: Najpierw przyjrzyjmy się mózgowi naszego robota, czyli sterownikowi. Wyjmujemy sterownik LOFI Brain z pudełka i prosimy uczniów o zrobienie tego samego. Omawiamy podstawowe elementy sterownika: PROCESOR - to jego programujemy i to on steruje wszystkimi operacjami - procesor znajduje się na niebieskiej płytce Arduino WEJŚCIA - przy ich pomocy sterownik odbiera sygnały z podłączonych czujników WYJŚCIA - przy ich pomocy sterownik steruje podłączonymi modułami BUZZER - mały głośniczek, dzięki któremu robot może wydawać proste sygnały dźwiękowe DODATKOWE ZŁĄCZA - niektóre moduły elektroniczne potrzebują odpowiedniego podłączenia dlatego mamy dla nich specjalne złącza - do czujnika odległości, modułu bluetooth i silników WŁĄCZNIK ZASILANIA - uruchamia sterownik Mówimy do uczniów: Teraz przyjrzyjmy się CZUJNIKOM. Wyjmujemy z zestawu EDUBOX poszczególne czujniki, pokazujemy uczniom. Prosimy uczniów (podzielonych na grupy) o odszukanie tych czujników w ich zestawach. Majsterkowicze 2.0 / Lekcja 2 / 3

9 #SuperKoderzy / Majsterkowicze 2.0 / Zmysły robota poznajemy podstawowe czujniki Mówimy, że czujniki to moduły, dzięki którym robot jest w stanie rozpoznawać otoczenie. Czujniki stanowią ZMYSŁY robota: Przycisk Potencjometr Czujnik światła Czujnik odległości Wskazówka: Dobrym sposobem wyjaśnienia zasady działania czujnika odległości jest porównanie go do nietoperza i zjawiska echolokacji. Mówimy do uczniów: Teraz obejrzymy AKTUATORY, czyli moduły, dzięki którym robot może wpływać na otoczenie: Następnie wyjmujemy z zestawu EDUBOX aktuatory, pokazujemy uczniom i prosimy ich o odszukanie tych elementów. Silnik Diody LED Buzzer Mówimy uczniom, że w elektronice każde medium (światło, dźwięk, ruch) ma postać prądu elektrycznego, który jest głównym nośnikiem informacji. Pokaz i ćwiczenia laboratoryjne (15-20 min): Ćwiczenie nr 1 - Fotorezystor + dioda LED (ok. 5 min): Czytamy uczniom poniższe polecenia, wykonujemy sami - pokazujemy i prosimy, aby uczniowie zrobili to samo: Zwróć uwagę na odpowiednie podłączanie wtyczek modułów (czarna wtyczka Uwaga: być może nauczyciel będzie musiał pomóc niektórym grupom przy pierwszym podłączaniu i rozłączaniu modułów. Należy zwrócić uczniom uwagę, aby ostrożnie wtykali złączki i aby nie wyrwali kabli wyciągając. Majsterkowicze 2.0 / Lekcja 2 / 4

10 #SuperKoderzy / Majsterkowicze 2.0 / Zmysły robota poznajemy podstawowe czujniki z jednej strony ma widoczne blaszki. Wpinamy ją tak, aby blaszki skierowane były w stronę plastikowego bolca gniazda). 1. Przygotuj 4 elementy: Sterownik LOFI BRAIN (z wgranym wcześniej przez nauczyciela skryptem do testowania czujników), power bank (wcześniej musi być naładowany), czujnik światła i diodę led. 2. Podłącz powerbank do Sterownika LOFI BRAIN. 3. Czujnik światła (FOTOREZYSTOR) podłącz do INPUT1. 4. Diodę LED podłącz do OUTPUT1. 5. Włącz przełącznik Sterownika LOFI BRAIN. Zasada działania: Im więcej światła pada na fotorezystor, tym dioda jaśniej świeci. Przysłaniaj więc fotorezystor - dioda będzie świeciła słabiej. Odsłaniaj - dioda będzie świeciła mocniej. Zasłoń dokładnie fotorezystor ręką - dioda zgaśnie. Po zakończeniu każdego ćwiczenia: wyłącz zasilanie sterownika, odłącz używane przed chwilą moduły (czujnik i diodę) oraz odłóż na miejsce na biurku, które możemy nazwać magazynem podzespołów. Ćwiczenie nr 2 - Przycisk + dioda LED (ok. 5 min) Czytamy uczniom poniższe polecenia, wykonujemy sami - pokazujemy i prosimy, aby uczniowie zrobili to samo: 1. Potrzebne będą 4 elementy: Sterownik LOFI BRAIN, power bank, przycisk i dioda led. 2. Podłącz power bank do Sterownika LOFI BRAIN. 3. PRZYCISK podłącz do INPUT2. 4. DIODĘ LED podłącz do OUTPUT2 Majsterkowicze 2.0 / Lekcja 2 / 5

11 #SuperKoderzy / Majsterkowicze 2.0 / Zmysły robota poznajemy podstawowe czujniki 5. Włącz przełącznik Sterownika LOFI BRAIN. 6. Naciskaj przycisk, obserwuj co się dzieje z diodą. Po zakończeniu ćwiczenia: wyłącz zasilanie sterownika, odłącz używane przed chwilą moduły (przycisk i diodę) oraz odłóż na miejsce na biurku do magazynu podzespołów. Ćwiczenie nr 3 - Czujnik odległości + buzzer (ok. 5 min) Czytamy uczniom poniższe polecenia, wykonujemy sami - pokazujemy i prosimy, aby uczniowie zrobili to samo: 1. Potrzebne będą 3 elementy: sterownik LOFI BRAIN, power bank, czujnik odległości. 2. CZUJNIK ODLEGŁOŚCI umieść bezpośrednio w przeznaczonym dla niego złączu (opisy na sterowniku pasują do opisów na czujniku). 3. Włącz sterownik LOFI BRAIN. Przybliżaj i oddalaj od czujnika odległości otwartą dłoń i słuchaj, jak sygnalizuje to buzzer. Po zakończeniu ćwiczenia: wyłącz zasilanie sterownika, odłącz używane przed chwilą moduły oraz odłóż na miejsce na biurku do magazynu podzespołów. Ćwiczenie nr 4 - Potencjometr + silnik (ok. 5 min) Czytamy uczniom poniższe polecenia, wykonujemy sami - pokazujemy i prosimy, aby uczniowie zrobili to samo: 1. Potrzebne będą 4 elementy: sterownik LOFI BRAIN, power bank, potencjometr i silnik (wystarczy sam silnik, jeszcze bez założonego koła). 2. POTENCJOMETR podłącz do INPUT4. 3. SILNIK podłącz do złącza M2 4. Włącz Sterownik LOFI BRAIN. Kręć potencjometrem i obserwuj prędkość obrotową silnika. Majsterkowicze 2.0 / Lekcja 2 / 6

12 #SuperKoderzy / Majsterkowicze 2.0 / Zmysły robota poznajemy podstawowe czujniki W grupach, w których zostanie czas, można poinformować uczniów, że: Skrypt do testowania czujników zakłada, że wejście INPUT1 jest połączone z wyjściem OUTPUT3 z odwróceniem sygnału, tzn. maksymalna wartość (5 volt) na wejściu daje minimalną na wyjściu (0 volt) i na odwrót. Można zachęcić do przetestowania tego przy pomocy poznanych wcześniej czujników i aktuatorów. Prosimy uczniów o pochowanie wszystkich elementów do pudełek. 3. Podsumowanie i ewaluacja Czas na realizację tej części: ok 10 minut. Zadajemy uczniom pytanie: Czego nauczyliśmy się podczas dzisiejszej lekcji? Mówiliśmy o tym, czym jest robot, moduł, czujniki i aktuatory. Rozmawialiśmy o zmysłach, jakie ma człowiek. Poznawaliśmy różne czujniki, jakie możemy podłączyć do robota (w zależności od tego, ile czasu na koniec lekcji zostanie - można wymienić dla przypomnienia). Poznaliśmy aktuatory, które będziemy podłączać do robota (j.w.). Zadajemy uczniom pytanie: Co jest niezbędne, aby informacje z czujników docierały do sterownika robota? Pytania naprowadzające: Co jest głównym nośnikiem informacji? Jest to również potrzebne, aby świeciło światło, aby robot poruszał się? Prąd elektryczny. Uwagi/alternatywy: W scenariuszach lekcji w ramach ścieżki Majsterkowicze 2.0 w programie #Superkoderzy wykorzystujemy zestaw EDUBOX firmy LOFI Robot. Szkoły, które nie posiadają zestawu tej firmy scenariusze lekcji mogą zrealizować pracując na Arduino i zakupionych indywidualnie podzespołach elektronicznych (czujnikach, silnikach, diodach, płytkach prototypowych) lub innych zestawach robotów edukacyjnych. Majsterkowicze 2.0 / Lekcja 2 / 7

13 Majsterkowicze 2.0 Autor: Maciej Wojnicki, Grzegorz Zawistowski Lekcja 3 i 4: Składamy własnego robota Pierwsza z dwóch godzin lekcyjnych, w trakcie której uczniowie skręcają szkielet robota-pojazdu. Zaleca się, aby lekcję 3 i 4 realizować na lekcji łączonej (razem 90 minut). Cele zajęć: Uczeń powinien: Umieć skorzystać z instrukcji składania. Posługiwać się śrubokrętem, śrubkami i nakrętkami przy skręcaniu elementów. Skręcać / łączyć samodzielnie poszczególne elementy szkieletu. Skręcić boki pojazdu i zamontować w nich silniki. Przykręcić sterownik do korpusu. Przygotować ścianę frontową pojazdu z czujnikiem odległości. Pojęcia kluczowe: Sterownik LOFI Brain Powerbank Elementy konstrukcyjne / szkielet robota Śrubka, nakrętka Silnik Moduły: czujniki odległości Materiały pomocnicze: Zestaw EDUBOX LOFI Robot (Sterownik LOFI Brain z wgranym skryptem robota omijającego przeszkody*, powerbank, dwa silniki DC wraz z kołami, komplet części drewnianych, czujnik odległości - HC-SR04) *Skrypt do robota - pojazdu omijającego przeszkody nauczyciel powinien wgrać na każdy sterownik przed lekcją 4, tak aby po złożeniu i podłączeniu całego robota-pojazdu, dzieci mogły go uruchomić i zobaczyć jego działanie. Śrubokręty, śrubki i nakrętki (znajdują się w zestawie EDUBOX LOFI Robot) Laptop/komputer nauczycielski, projektor i tablica projekcyjna. Ewentualnie: wydrukowane schematy / instrukcje składania robota. Aparat fotograficzny, kamera itp. - do przygotowania dokumentacji. Czas na realizację zajęć: 90 min. (2 godziny lekcyjne) Metody pracy: Objaśnienie Pokaz Ćwiczenia laboratoryjne Projekt Treści programowe (związek z podstawą programową) Podstawa programowa kształcenia ogólnego dla szkół podstawowych II etap edukacyjny klasy IV-VI. Zajęcia komputerowe. Treści szczegółowe: 5. Rozwiązywanie problemów i podejmowanie decyzji z wykorzystaniem komputera.uczeń: 5.2. uczestniczy w pracy zespołowej, porozumiewa się z innymi osobami podczas realizacji wspólnego projektu, podejmuje decyzje w zakresie swoich zadań i uprawnień. 6. Wykorzystywanie komputera oraz programów i gier edukacyjnych do poszerzania wiedzy z różnych dziedzin. Uczeń: 6.1. korzysta z komputera, jego oprogramowania i zasobów elektronicznych (lokalnych i w sieci) do wspomagania i wzbogacania realizacji zagadnień z wybranych przedmiotów; 6.2. korzysta z zasobów (słowników, encyklopedii, sieci Internet) i programów multimedialnych (w tym programów edukacyjnych) z różnych przedmiotów i dziedzin wiedzy. Majsterkowicze 2.0 / Lekcja 3 i 4 / 1

14 #SuperKoderzy / Majsterkowicze 2.0 / Składamy własnego robota Przebieg zajęć (lekcja trzecia): 1. Wprowadzenie w tematykę i integracja grupy: Wskazówka: Warto pamiętać o dokumentacji prowadzonego projektu #SuperKoderzy. Wyznacz ucznia lub sam/ sama pamiętaj o zrobieniu filmiku lub kilku zdjęć uczniom składającym roboty. Czas na realizację tej części: ok. 10 minut. Informujemy uczniów, że dziś rozpoczniemy składanie własnego pierwszego robota. Będzie to robot-pojazd. Zanim będzie mógł się poruszać - jeździć, omijać przeszkody itp. - musimy zbudować jego szkielet. Do tego celu potrzebne będą elementy konstrukcyjne (w przypadku LOFI Robot są to elementy drewniane wycięte ze sklejki oraz śrubki i nakrętki, którymi będziemy łączyć elementy drewniane). Dzielimy uczniów na grupy (najlepiej 2-3 osobowe; jeśli mamy dużą liczbę uczniów i mało zestawów EDUBOX LOFI Robot, dzielimy uczniów w klasie na tyle grup, ile mamy zestawów). Każdej grupie przydzielamy jeden zestaw EDUBOX. Zachęcamy uczniów do otwarcia pudełek (odkręcenie śrubek), wyjęcia podzespołów i rozłożenia na ławkach w taki sposób, aby był dobry dostęp do różnych elementów konstrukcyjnych, kabli i modułów. Do złożenia robota-pojazdu potrzebne będą: Sterownik LOFI Brain Powerbank Dwa silniki DC wraz z kołami Komplet części drewnianych, które będziemy wyłamywać z tabliczek Czujnik odległości - HC-SR04 Uwaga: uczniom potrzebna będzie spora przestrzeń do budowy i testowania robota. Typowa ławka szkolna to zwykle zbyt mała powierzchnia - drobne elementy i robot mogą z niej łatwo spaść. Dobrze byłoby złączyć po dwie ławki i uczniów usadzić dookoła. 1. Część zasadnicza: Czas na realizację tej części: ok. 30 minut. Ćwiczenie 1 - skręcamy boki pojazdu i montujemy silniki (ok. 15 min) Z dostępnych drewnianych elementów szkieletu odnajdź i wyłam z tabliczki (szkielety otaczające tabliczki mogą się połamać; uważaj tylko, aby nie uszkodzić naszych docelowych elementów) i ułóź przed sobą 8 elementów (po 2 takie same elementy - tak jak na poniższym schemacie), 2 silniki oraz 4 dłuższe śrubki i 4 nakrętki. Połóż przed sobą wszystkie niezbędne w tym ćwiczeniu drewniane elementy konstrukcyjne. Uwaga: w zestawie znajdują się śrubki o dwóch dlugościach. W tym kroku używamy tych dłuższych. Natomiast wszystkie nakrętki są takie same. Majsterkowicze 2.0 / Lekcja 3 i 4 / 2

15 #SuperKoderzy / Majsterkowicze 2.0 / Składamy własnego robota Złóż bok i zamocuj silnik dokładnie tak, jak pokazano na schemacie poniżej. Całość skręć przy pomocy śrubokręta. Uwaga: najpierw ostrożnie przeciągnij kabel silnika. Drewniane elementy są dość ściśle spasowane z silnikiem. Musisz być precyzyjny i użyć odpowiedniej siły. Nie ściskaj jednak na siłę, za mocno, aby nie połamać klocków. Następnie złóż mocowanie drugiego silnika. Pamiętaj jednak, żeby drugi silnik zmontować w lustrzanym odbiciu! Skręcone silniki odłóż na bok na ławce - do magazynu elementów gotowych. Ćwiczenie 2 - przykręcamy sterownik do korpusu (ok. 5 min) Z dostępnych w zestawie elementów przygotuj: największy element drewniany (będzie on stanowił górną ściankę korpusu robota), 4 drewniane okrągłe podkładki, sterownik LOFI BRAIN oraz po 4 krótsze śrubki i nakrętki. Wyłam wszystkie niezbędne w tym ćwiczeniu drewniane elementy konstrukcyjne i połóż przed sobą. Pomiędzy drewniany korpus a sterownik LOFI BRAIN podłóż 4 drewniane podkładki. Do korpusu przykręć na środku (tak jak na schemacie poniżej) sterownik LOFI BRA- IN przy pomocy 4 śrubek (pamiętaj aby każda śrubka przechodziła przez: sterownik, podkładkę i korpus). Uwaga: Strona po której znajdują się gniazda USB stanowić będzie tył pojazdu. Majsterkowicze 2.0 / Lekcja 3 i 4 / 3

16 #SuperKoderzy / Majsterkowicze 2.0 / Składamy własnego robota Korpus z przykręconym mózgiem (sterownikiem) odłóż na bok - do magazynu elementów gotowych. Ćwiczenie 3 - budujemy przód naszego pojazdu (ok. 10 min) Z dostępnych w zestawie elementów przygotuj: czujnik odległości, 4 drewniane elementy ze schematu poniżej oraz 5 krótkich śrubkek i nakrętek. Wyłam drewniane elementy konstrukcyjne i ułóż przed sobą. Zmontuj uchwyt do czujnika odległości HC-06 zgodnie ze schematem poniżej: Uwaga: Drewniane elementy są dość ściśle spasowane z czujnikiem. Musisz być precyzyjny, nie wciskaj nic na siłę, np. pod skosem, aby nie uszkodzić elektronicznych elementów. Wskazówka: wkręcając śrubkę, najpierw podłóż nakrętkę, dopiero później do otworu włóż śrubkę i dokręć mocno śrubokrętem, aż nakrętka zostanie dociągnięta do sklejki. Majsterkowicze 2.0 / Lekcja 3 i 4 / 4

17 #SuperKoderzy / Majsterkowicze 2.0 / Składamy własnego robota Następnie, zgodnie z poniższym schematem, przymocuj uśmiech i czujnik odległości do przedniej ścianki pojazdu: 3. Podsumowanie i ewaluacja Czas na realizację tej części: ok 5 minut. Zadajemy uczniom pytanie i sprawdzamy: czy wszystkim grupom udało się dziś: Skręcić oba boki pojazdu z silnikami? Przykręcić sterownik do korpusu? Przygotować ścianę frontową pojazdu z czujnikiem odległości? Pytamy uczniów: Co przysporzyło Wam najwięcej problemów? Co dało najwięcej satysfakcji? Prosimy uczniów o posprzątanie zestawów do pudełek tak, aby nic się nie zgubiło. Zalecamy podpisanie każdego zestawu, aby było wiadomo, kto jest za niego odpowiedzialny. Zalecamy, aby bezpośrednio po lekcji nr 3 realizować lekcję nr 4. Przebieg zajęć (lekcja czwarta): 1. Wprowadzenie w tematykę i integracja grupy Czas na realizację tej części: ok 5 minut. Informujemy uczniów, że podczas tych zajęć kończymy składanie naszego robota - pojazdu. Przypominamy, że na poprzedniej lekcji skręciliśmy już: dwa boki, ścianę przednią i górną (ze sterownikiem). Teraz musimy jeszcze zrobić: koła, podwozie, ścianę tylną i wszystko połączyć w jeden zwarty pojazd. Majsterkowicze 2.0 / Lekcja 3 i 4 / 5

18 #SuperKoderzy / Majsterkowicze 2.0 / Składamy własnego robota Prosimy o podział na grupy taki, jak na ostatniej lekcji. Rozdajemy grupom ich zestawy. Uwaga: Przy pierwszym użyciu zestawów EDUBOX (gdy jeszcze koła nie były składane wcześniej) na tej lekcji każda z grup pracująca z jednym zestawem, musi na pół godziny podzielić się jeszcze na dwa mniejsze zespoły. Jeden zespół będzie wykonywał ćwiczenie 1 - skręcanie pojazdu, podczas gdy drugi zespół wykona ćwiczenie 2 - składanie kół. W przyszłości, gdy nauczyciel będzie miał już złożone koła i będzie realizował ten temat z inną grupą, Ćwiczenie 2 staje się nieaktualne (kół po zakończeniu całego cyklu zajęć nie warto rozmontowywać, a więc z kolejnymi klasami nie trzeba będzie składać). W takiej sytuacji grupy do wykonania będą miały tylko Ćwiczenie Część zasadnicza Czas na realizację tej części: ok. 35 minut. Ćwiczenie 1 - dla pierwszego zespołu - skręcamy pojazd (ok. 30 min) Z dostępnych w zestawie elementów przygotuj: elementy, które przygotowaliśmy na poprzedniej lekcji (2 ściany boczne z silnikami, górną część korpusu ze Sterownikiem LOFI Brain, ścianę przednią z czujnikiem odległości), power bank, kółko obrotowe, 3 nowe drewniane płytki podwozia (jak na schemacie) oraz 4 długie śrubki, 12 krótkich śrubek i 16 nakrętek. Odszukaj i wyłam 3 drewniane elementy konstrukcyjne i wszystko ułóż przed sobą. Przykręć kółko obrotowe do jednej ze dolnych ścianek pojazdu. Następnie złóż i skręć dolne ścianki z bokami pojazdu i górną ścianką w całość. Uwaga: Zanim skręcisz boki z górną ścianką, przełóż przez wcięcia w górnej ściance korpusu kabelki od silników. Majsterkowicze 2.0 / Lekcja 3 i 4 / 6

19 #SuperKoderzy / Majsterkowicze 2.0 / Składamy własnego robota Zadanie można podzielić: jeden uczeń szuka i wyłamuje drewniane elementy, drugi szuka i przygotowuje niezbędną ilość śrubek i nakrętek. Następnie jeden przykręca obrotowe kółko do jednej części podwozia, a drugi w tym czasie przykręca boki do drugiej części podwozia. Następnie z przodu korpusu zamontuj złożoną wcześniejprzednią ściankę wraz z czujnikiem odległości. Z tyłu umieść POWER BANK i tylną ściankę. Wskazówka: składając pojazd najpierw warto tylko delikatnie złapać śrubkami nakrętki, aby dało się złożyć górę i dół, a dopiero później wszystko mocniej dokręcić. Gdy dokręcisz od razu za mocno dwie dolne płytki do boków, możesz mieć problem z włożeniem na miejsce górnej płytki korpusu. Korpus z przykręconym komputerem (sterownikiem) odłóż na bok - do magazynu elementów gotowych i (jeśli zespół drugi jeszcze pracuje) pomóż drugiemu zespołowi w kończeniu kół. Ćwiczenie 2 - dla drugiego zespołu - składamy koła (ok. 30 min) Z dostępnych w zestawie elementów przygotuj (odszukaj i wyłam oraz połóż przed sobą): wszystkie drewniane elementy potrzebne do budowy kół, zgodnie z poniższym schematem (są to: 4 okrągłe obręcze, 2 x 12 = 24 łączniki, 4 okrągłe dystanse z prostokątnym środkiem i 2 małe okrągłe podkładki). Złóż ramę każdego z kół: każde koło składa się z dwóch obręczy i dwunastu łączników. Uwaga: elementy są bardzo ściśle dopasowane. Wyłamując z płytek i nakładając łączniki na obręcze uważaj, aby nic nie połamać. Użyj odpowiedniej siły, aby nałożyć łączniki na obręcze, tak aby każda weszła do końca. Należy to robić powoli, po kolei - łącznik po łączniku, dokładnie. Na każde złożone koło naciągnij gumowy oring jako oponę. Majsterkowicze 2.0 / Lekcja 3 i 4 / 7

20 #SuperKoderzy / Majsterkowicze 2.0 / Składamy własnego robota Gotowe koła odłóż na bok - do magazynu elementów gotowych i (jeśli zespół pierwszy jeszcze pracuje) pomóż pierwszemu zespołowi w kończeniu montowania pojazdu. Gdy oba zespołu zakończą Ćwiczenie 1 i Ćwiczenie 2: wykonują część wspólną obu ćwiczeń: Na metalowy trzpień każdego silnika (które mamy już zamontowane w pojeździe) wciśnij po dwa małe dystansowe kółka ze sklejki. Uwaga: uczniowie mogą mieć problem z założeniem tych dystansów na ośki silników, ponieważ są bardzo mocno spasowane. Nauczyciel może pomóc w założeniu. Trzeba użyć siły, ale z wyczuciem, aby niczego nie połamać, ani nie uszkodzić osi w silnikach. Następie nałóż koło na metalową oś silnika i zablokuj je, wkręcając w oś śrubkę wraz z drewnianą podkładką dociskającą koło do silnika. Majsterkowicze 2.0 / Lekcja 3 i 4 / 8

21 #SuperKoderzy / Majsterkowicze 2.0 / Składamy własnego robota Montaż pojazdu jest zakończony! Ćwiczenie 3 - dla całych grup - podłączenie części elektronicznych (ok. 5 min) Silniki podłącz do gniazd M1 i M2 sterownika LOFI BRAIN. Czujnik odległości podłącz do odpowiedniego gniazda na sterowniku LOFI BRAIN (znajdującego się powyżej złącza M1, z oznaczeniami: 5V, Echo, Trig, GND) za pomocą kabla 4-żyłowego męsko-żeńskiego. Uwaga: Zwróć uwagę na odpowiednie podłączenie przewodów do pinów (opisane są zarówno na sterowniku LOFI BRAIN, jak i na czujniku odległości): VCC-5V, TRIG-TRIG, ECHO-ECHO, GND-GND. Power bank wkładamy z tyłu do pojazdu i podłączamy do dolnego portu miniusb. Mówimy uczniom, aby na zakończenie lekcji pojazdy postawili na ziemi i włączyli zasilanie. Informujemy, że wcześniej wgraliśmy skrypt / program, który tak steruje pojazdem, aby odczytywał odległość z przodu i omijał przeszkody. Miłego testowania! 3. Podsumowanie i ewaluacja Czas na realizację tej części: ok. 5 minut. Uwaga: To jest idealny moment na zrobienie dokumentacji prowadzonego projektu #SuperKoderzy, która będzie mogła zostać wykorzystana do przygotowania raportu podsumowującego realizację ścieżki Masterkowicze 2.0. Może znajdzie się ochotnik, który zechce zrobić filmik lub fotografie kolegów testujących roboty-pojazdy? Zadajemy uczniom pytanie i sprawdzamy czy wszystkim grupom udało się dziś: Skręcić pojazd? Złożyć i założyć koła do pojazdu? Prawidłowo wykonać połączenia elektryczne i elektroniczne w robocie? Pytamu uczniów: Co przysporzyło Wam najwięcej problemów? Co dało najwięcej satysfakcji? Prosimy uczniów o posprzątanie zestawów do pudełek tak, aby nic się nie zgubiło, ani nie pomieszało pomiędzy zestawami różnych grup. Majsterkowicze 2.0 / Lekcja 3 i 4 / 9

22 #SuperKoderzy / Majsterkowicze 2.0 / Składamy własnego robota Uwagi/alternatywy: W scenariuszach lekcji w ramach ścieżki Majsterkowicze 2.0 w programie #Superkoderzy wykorzystujemy zestaw EDUBOX firmy LOFI Robot. Szkoły, które nie posiadają zestawu tej firmy scenariusze lekcji mogą zrealizować pracując na Arduino i zakupionych indywidualnie podzespołach elektronicznych (czujnikach, silnikach, diodach, płytkach prototypowych) lub innych zestawach robotów edukacyjnych. Majsterkowicze 2.0 / Lekcja 3 i 4 / 10

23 Majsterkowicze 2.0 Autor: Maciej Wojnicki, Grzegorz Zawistowski Lekcja 5: Jak sterować robotem z komputera? Zapoznanie uczniów z innymi możliwościami Scratcha niż znane nam dotychczas programowanie obiektów na ekranie. Pokazanie, w jaki sposób można sterować robotem z poziomu komputera. Testowanie podstawowych bloków kontrolujących działanie sterownika LOFI Brain. Stosowanie podstawowych pojęć: funkcja, parametr, zmienna. Cele zajęć: Uczeń powinien: Rozumieć pojęcia: funkcja, parametr, zmienna, sterowanie, programowanie. Uruchamiać Scratcha on-line. Podłączyć za pomocą kabla USB sterownik LOFI Brain do komputera. Sterować silnikami pojazdu z poziomu Scratcha i zmieniać parametry silników (silnik, kierunek, moc). Tworzyć proste skrypty umożliwiające dynamicznie sterowanie pracą silników przy pomocy myszy i klawiatury. Tworzyć nowe zmienne i odczytywać wartości z czujników. Pojęcia kluczowe: Sterownik LOFI Brain Blok / Funkcja Parametr Zmienna Sterowanie Programowanie Czas na realizację zajęć: 45 minut (1 godzina lekcyjna) Metody pracy: Wykład problemowy Dyskusja dydaktyczna związana z wykładem Pokaz Ćwiczenia przedmiotowe Projekt Materiały pomocnicze: Laptop/komputer nauczycielski z zainstalowaną przeglądarką internetową Chrome i wtyczką LOFI Robot ScratchX Chrome* oraz wtyczką CODEBENDER Projektor i ekran projekcyjny. Komputery uczniowskie z zainstalowaną przeglądarką internetowową Chrome i wtyczką LOFI Robot ScratchX Chrome oraz wtyczką CODEBENDER. Dostęp do internetu na wszystkich komputerach. Zestaw EDUBOX LOFI Robot - pojazd zmontowany w czasie lekcji 4, kable USB do podłączenia sterowników z komputerami lub moduły BLUETOOTH. Sterowniki LOFI Brain muszą mieć wgrany wcześniej Lofi FIR- MATA. Instrukcja, jak wgrać Lofi FIRMATA na sterownik LOFI BRAIN (zarówno do komunikacji przez USB, jak i do komunikacji BLUETOOTH) oraz jak zainstalować wtyczkę do Chrome, dostępne są na stronie - Jeśli edytor ScratchX się nie uruchamia należy sprawdzić czy na komputerach jest zainstalowana aktualna wersja FLASH PLAYERA - Treści programowe (związek z podstawą programową) Podstawa programowa kształcenia ogólnego dla szkół podstawowych II etap edukacyjny klasy IV-VI. Zajęcia komputerowe. Treści szczegółowe: 1. Bezpieczne posługiwanie się komputerem i jego oprogramowaniem. Uczeń: 1.5. posługuje się podstawowym słownictwem informatycznym; 5. Rozwiązywanie problemów i podejmowanie decyzji z wykorzystaniem komputera.uczeń: 5.1. za pomocą ciągu poleceń tworzy proste motywy lub steruje obiektem na ekranie; 5.2. uczestniczy w pracy zespołowej, porozumiewa się z innymi osobami podczas realizacji wspólnego projektu, podejmuje decyzje w zakresie swoich zadań i uprawnień. Majsterkowicze 2.0 / Lekcja 5 / 1

24 #SuperKoderzy / Majsterkowicze 2.0 / Jak sterować robotem z komputera? Przebieg zajęć: 1. Wprowadzenie w tematykę i integracja grupy Czas na realizację tej części: ok. 10 minut. Rozpoczynamy dyskusję, zadając uczniom pytanie: Czy poznaliście już program Scratch? Słuchamy odpowiedzi. Uczniowie powinni już znać program, ponieważ w ramach programu #SuperKoderzy pierwsze 4 lekcje dotyczyły Scratcha. Zadajemy uczniom pytanie: Co moża robić w programie Scratch? Tworzyć własne animacje. Tworzyć własne gry komputerowe. Tworzyć programy edukacyjne. Projektować multimedialne, interaktywne kartki świąteczne itp. Na komputerze nauczyciela uruchamiamy przeglądarkę internetową i aplikację ScratchX ( Wyświetlamy obraz z komputera nauczycielskiego na tablicy. Zadajemy kolejne pytanie: Czy wiecie, jak podzielone jest okno programu Scratch? Jest to okazja do dyskusji i pokazania przy pomocy projektora oraz omówienia budowy programu i zasady działania (nauczyciel pokazuje, daje wypowiadać się uczniom - opisywać poszczególne elementy i sam dopowiada): Po lewej stronie widzimy okno z ikoną duszka symbolizującego naszego robota. W środkowej części, podzielone na kategorie, znajdują się polecenia czyli bloki. Możemy je klikać - wówczas zostaną natychmiast wykonane przez duszka. Można je też wyciągać na prawą stronę ekranu i łączyć w ciągi poleceń - (skrypty), wówczas duszek wykona wszystkie sklejone bloki za jednym razem, lub będzie wykonywał różne akcje, w zależności od wcześniej ustalonych warunków. Większość bloków, głównie z kategorii: Ruch, Wygląd, Dźwięk, Pisak, Zdarzenia, Kontrola, Czujniki i Wyrażenia, poznaliście już na początkowych lekcjach ze Scratchem. Te bloki nadal służą do sterowania i programowania duszka w części głównej programu. Dziś zajmiemy się zakładką Więcej bloków. Nauczyciel prosi uczniów o włączenie komputerów i uruchomienie ScratchX w przeglądarkach internetowych Chrome. 2. Część zasadnicza Czas na realizację tej części: ok. 30 minut. Nauczyciel wykonuje opisane niżej ćwiczenia. Pokazuje uczniom, co robi i omawia. Po zakończeniu pokazywania każdego ćwiczenia nauczyciel prosi, aby uczniowie w grupach wykonali podobne próby na swoich komputerach, ze swoimi robotami. Ćwiczenie 1 - sterujemy kołami pojazdu (10 min) Podłączamy sterownik LOFI Brain do komputera za pomocą kabla USB. W przeglądarce na stronie ScratchX dioda przy opisie rozszerzenia Lofi Robot świeci się na zielono, co oznacza że nasz sterownik (robot) jest dobrze Majsterkowicze 2.0 / Lekcja 5 / 2

25 #SuperKoderzy / Majsterkowicze 2.0 / Jak sterować robotem z komputera? podłączony z komputerem i sterowanie z poziomu ScratchX już jest mozliwe. Gdyby światełko świeciło się na żółto oznaczałoby to, że na sterownik najprawdopodobniej nie jest wgrany skrypt LOFI Firmata (więcej informacji w materiałach pomocniczych na początku scenariusza i w materiałach dla nauczyciela na stronie LOFI ROBOT: Jeśli światełko będzie czerwone, oznacza to, że nasza przeglądarka nie wykrywa rozszerzenia do Scratcha (więcej informacji w materiałach pomocniczych na początku scenariusza i w materiałach dla nauczyciela na stronie LOFI ROBOT: Zakładka Więcej bloków zawiera bloki służące do sterowania robotem. Ich nazwy są dość proste. Każdy blok to jakaś funkcja. Bloki posiadają parametry (np. wybór silnika, wybór kierunku obrotu, wybór mocy silnika). Pierwszy blok dotyczy sterowania silnikami. Jeśli uruchomię poniższą funkcję: Uwaga: przed rozpoczęciem ćwiczenia warto roboty położyć na jakiejś podstawce, tak aby koła nie dotykały ławki. W przeciwnym wypadku roboty mogą spaść na podłogę. Nauczyciel wyciąga ten blok na środek i klika. to silnik podłączony do portu M1, będzie się obracał w kierunku przód z mocą 100%. W sumie możemy zmienić 3 parametry tej funkcji: port - gniazdo, do którego podłączony jest silnik: M1, M2. kierunek: przód / tył. Moc - wpisujemy od 0 do 100, bez znaku procent, ale domyślnie pamiętamy, że jest to wartość procentowa, czyli oznacza pełną moc / prędkość, a 0 - oznacza zatrzymanie silnika. Wartości ujemne nie są przyjmowane. Omawiając powyższe kwestie demonstrujemy to uczniom zmieniając różne parametry tej funkcji na komputerze nauczyciela i pokazujemy, jak zachowuje się robot podłączony do komputera nauczyciela. Następnie prosimy o przestestowanie tego przez uczniów. Zwracamy uwagę, że silnik już po jednokrotnym wywołaniu tej funkcji, obraca się z daną prędkością cały czas, do momentu kiedy ten sam silnik otrzyma kolejne polecenie, np. obracania z inną prędkością, czy obracania w innym kierunku. Chcąc zatrzymać silnik, musimy mu wydać polecenie obracania się z mocą 0. Ćwiczenie 2 - dynamicznie sterujemy prędkością silnika (ok. 10 min.) Mówimy uczniom, że możemy też dynamicznie zmieniać parametry tej funkcji. Na przykład jeśli z sekcji Czujniki wezmę blok X myszy (który sczytuje położenie wskaźnika myszy na ekranie) i wstawię ten blok jako parametr do powyższej funkcji w mocy, to w zależności od tego gdzie (lewo-prawo) będę ustawiał wskaźnik myszy w polu gry w Scratch, to silnik będzie zmieniał prędkość. Należy jednak pamiętać, aby powyższy blok wstawić w pętlę Zawsze, którą znajdziemy w sekcji Kontrola. Wówczas po kliknięciu na taką funkcję (umieszczoną w pętlę Zawsze ) komputer zawsze sczytuje położenie wskaźnika myszy na osi X i zmienia parametr mocy, a więc zmieniamy prędkość silnika w zależności od ruchów myszą na ekranie. Jeżeli chcemy sterować silnikiem przy pomocy klawiatury, to tworzymy ciągi poleceń (łączymy kilka bloków). Na przykład: Kiedy klawisz Spacja naciśnięty - Obracaj Silnik M1 w kierunku tył z mocą 100 Kiedy klawisz Strzałka w górę naciśnięty - Obracaj Silnik M1 w kierunku przód z mocą 100 Uwaga: ponieważ funkcja sterująca silnikami przyjmuje parametr mocy od 0 do 100, to tak naprawdę gdy wskaźnik myszy jest poniżej 0 na osi X, lub powyżej 100, funkcja przyjmuje minimalne i maksymalne wartości (0 i 100). Majsterkowicze 2.0 / Lekcja 5 / 3

26 #SuperKoderzy / Majsterkowicze 2.0 / Jak sterować robotem z komputera? Po wykonaniu powyższych 2 skryptów, spacja będzie uruchamiała kręcenie silnika w tył, a strzałka w górę będzie uruchamiała kręcenie silnika w przód. Do sterowania robotem-pojazdem za pomocą klawiatury powrócimy na kolejnej lekcji. Ćwiczenie 3 - odczytujemy dane z czujników (ok. 5 min) Gdy konstruujemy robota, nie tylko chcemy nim sterować z poziomu komputera, ale chcemy go zaprogramować tak, aby wykorzystywał swoje czujniki i sam w odpowiedni sposób reagował. Chcemy, aby czujniki sterowały aktuatorami. W naszym robocie-pojeździe mamy zamontowany jeden czujnik: odległości. Możemy odczytać jego wartość na komputerze przy pomocy bloku Czujnik odległości. W tym celu wyciągamy ten blok na środek i gdy klikniemy na niego, w chmurce przez chwilę pojawi się wartość. Możemy zbliżać rękę do czujnika i klikać na ten blok oraz oddalać rękę i klikać. Komputer będzie wyświetlał przez chwilę różne wartości. Jeśli jednak chcemy, aby ta wartość (tu: odległość) odczytywana i wyświetlana była cały czas, musimy w sekcji Dane stworzyć nową Zmienną. Możemy ją nazwać np. odległość. Pokażą się bloki dotyczące tej zmiennej, a jej wartość wyświetla się w lewym górnym rogu programu. Aby korzystać z tej funkcji, należy napisać następujący skrypt: W pętlę zawsze, wstawiamy polecenie Ustaw ODLEGŁOŚĆ na i jako parametr wstawiamy blok Czujnik odległości. Uwaga: elektroniczny czujnik odległości podaje swoje pomiary wolniej niż Scratch wykonuje pętlę ZAWSZE, dlatego musimy zwolnić częstotliwość jej powtarzania dodając opoźnienie. czyli blok czekaj 0.1s Gdy uruchomimy (kilkniemy zieloną flagę) ten skrypt, na ekranie cały czas pojawiać się będzie odczyt z czujnika odległości. Sprawdzamy to przysuwając i oddalając dłoń od czujnika naszego pojazdu. Prosimy, aby uczniowie zrobili to samo i w między czasie mówimy uczniom, że w ten sam sposób działa blok: Odczytaj wejście INPUT 1-4. W ten sposób, gdy do różnych wejść robota będziemy podłączać różne czujniki, Majsterkowicze 2.0 / Lekcja 5 / 4

27 #SuperKoderzy / Majsterkowicze 2.0 / Jak sterować robotem z komputera? możemy odczytywać ich wartości i wstawiać jako parametry zmienne do funkcji. Zwracamy uwagę, że cztery pierwsze bloki z listy różnią się kształtem od bloków odczytaj wejście i czujnik odległości. Nie jest to przypadek, ponieważ różnią się one sposobem działania. Pierwsze cztery bloki (obracaj silnik, ustaw wyjście na wartość, ustaw wyjście jako, ustaw buzzer) to bloki funkcyjne. Po ich uruchomieniu wykonane zostanie jakieś działanie np. uruchomienie silnika lub zapalenie diody. Kształt bloków funkcyjnych ma charakterystyczne wcięcia dzięki, którym można je łączyć ze sobą tworząc bardziej zaawansowane funkcje. Bloki Odczytaj wejście i czujnik odległości mają okrągły kaształt, są to tzw. bloki raportujące. Ich uruchomienie nie spowoduje żadnego widocznego działania. Blok raportujący sprawdza jakiś parametr, w tym wypadku mówi nam, jakie są wskazania czujnika podłączonego do któregoś z WEJŚĆ, a następnie pozwala nam przekazać tę wartość gdzieś dalej np. do któregoś z bloków funkcyjnych jako parametr. Przy ich pomocy możemy odczytać sygnały z czujników (z przycisku, potencjometru, czujniku światła) podłączonych do gniazd INPUT. Ćwiczenie 4 - sterujemy wyjściami i głośnikiem-buzzerem (ok. 5 min.) Teraz poświęcimy uwagę kolejnemu blokowi: Ustaw wyjście OUTPUT 1-4 na wartość Przy pomocy tego bloku możemy sterować poziomem sygnału na WYJŚCIACH - OUTPUT 1-4, dzięki czemu możemy kontrolować np. jasność diody lub wskazania miernika napięcia. Sprawdzamy działanie tego bloku podłączając do wyjścia OUTPUT1 moduł diody LED. Podobnie działa blok Ustaw BUZZER jako WŁĄCZONY/WYŁĄCZONY Jest to blok funkcyjny sterujący wbudowanym w płytkę LOFI Brain buzzerem, czyli małym piszczącym głośniczkiem. Posiada on jeden parametr określający stan działania buzzera jako WŁĄCZONY lub WYŁĄCZONY. W zależności od ilości pozostałego czasu pozwalamy uczniom przetestować działania poznanych bloków. Majsterkowicze 2.0 / Lekcja 5 / 5

28 #SuperKoderzy / Majsterkowicze 2.0 / Jak sterować robotem z komputera? Prosimy o odłączenie robotów od komputerów. Roboty składamy do pudełek. Wyłączamy komputery. 3. Podsumowanie i ewaluacja Czas na realizację tej części: ok 5 minut. W ramach podsumowania przypominamy uczniom, że każdy blok w Scratchu to jakaś funkcja, czyli polecenie wykonujące jakąś czynność (np. włączające silnik). W przypadku wielu funkcji możemy ustawiać parametry (jak nr silnika, moc, kierunek obrotu, rodzaj wyjścia itp.). W przypadku niektórych parametrów możemy wykorzystać zmienne, np. wówczas gdy odczytujemy wartości z czujników (z czujnika odległości, czujnika natężenia światła czy potencjometru). Przypominamy, że ze sterowaniem mamy do czynienia najczęściej w przypadku maszyn, a roboty najczęściej programujemy. Oczywiście robotem możemy też sterować. Sterowanie polega zazwyczaj na wydawaniu pojedynczych poleceń, a maszyna (np. silnik) natychmiast je wykonuje. Programowanie polega na układaniu ciągów poleceń, np. w Scratchu na łączeniu kilku bloków (funkcji) w ciągi poleceń, które możemy nazwać skryptami, czyli programami. Uwagi/alternatywy: W scenariuszach lekcji w ramach ścieżki Majsterkowicze 2.0 w programie #Superkoderzy wykorzystujemy zestaw EDUBOX firmy LOFI Robot. Szkoły, które nie posiadają zestawu tej firmy scenariusze lekcji mogą zrealizować pracując na Arduino i zakupionych indywidualnie podzespołach elektronicznych (czujnikach, silnikach, diodach, płytkach prototypowych) lub innych zestawach robotów edukacyjnych. Realizując lekcję, pamiętajmy, by zbierać dokumentację projektu. Można robić zdjęcia, filmy, spisywać najciekawsze odpowiedzi uczniów. Majsterkowicze 2.0 / Lekcja 5 / 6