Robotikprojekt des Verizon Innovative Learning Lab Program
Technische Daten
- Produktname: Verizon Innovative Learning Lab Program Künstliche Intelligenz und Robotik
- Leitfaden für Unterrichtsleiter: Robotikprojekt: Projekt beendetview
- Unterrichtsdauer: 1 Unterrichtsstunde (ca. 50 Minuten)
Produkt überview
Willkommen zur zweiten Projektrunde in AIR! In diesem Unit 3-Projekt haben die Studierenden die Möglichkeit, aus drei verschiedenen Projektoptionen im Bereich Robotik zu wählen. Sie werden Design Thinking, Unternehmertum und Wissen aus dem Kurs „KI und Robotik“ anwenden, um eine Sphero RVR-Lösung für ein reales Problem basierend auf einem der Benutzer zu erstellen. Die Studierenden erhalten relevante Hintergrundinformationen zum Problem, Präzedenzfälle bestehender Roboterlösungen und führen interdisziplinäre Übungen durchviewB. für Empathie-Mapping, verwenden Sie ein Budget-Arbeitsblatt zum Erstellen und nehmen Sie schließlich an einer Programmierherausforderung teil, die im Klassenzimmer implementiert und getestet werden kann. In Lektion 1 lesen die Schüler alle drei Projekte noch einmal durchviews und wählen Sie dann das Projekt aus, an dem Sie in den verbleibenden Lektionen arbeiten möchten.
Projektauswahl
Es gibt drei verschiedene Projekte der Einheit 3, aus denen die Studierenden wählen können. Jedes Projekt hat ein anderes Problemthema und einen anderen Benutzer, aber die Prozess-, Produkt- und Nachhaltigkeitsthemen für jede Auswahl sind sehr ähnlich. Hier sind die drei verschiedenen Projektoptionen:
- Projekt A: In diesem Projekt entwerfen, skizzieren und bauen die Schüler einen RVR mit einem Prototypenaufsatz, der mithilfe von Farbsensoren zwischen Kunststoff (recyclebar A) und Papier (recycelbar B) unterscheiden und diese aufnehmen kann.
- Projekt B: In diesem Projekt entwerfen, skizzieren und bauen die Schüler ein RVR mit einem Prototypenaufsatz, der mithilfe von Farbsensoren zwischen zwei Fischarten – Thunfisch (nachhaltig) und Heilbutt (begrenzte Ressource) – unterscheiden und diese fangen kann.
- Projekt C: In diesem Projekt entwerfen, skizzieren und bauen die Schüler ein RVR mit einem Prototypenaufsatz, der mithilfe von Farbsensoren zwischen regenerativen Schalentieren und Wildpopulationen unterscheiden und diese dann ernten kann.
Unterrichtsziele
- Definieren Sie das „Wer, Was und Wie“ für alle drei Projektoptionen:
- A: Küstenreinigungsbot
- B: Angelbot
- C: Landwirtschaftsbot
- Entscheiden Sie, ob sie an Projekt 3A, Projekt 3B oder Projekt 3C arbeiten möchten.
Materialien
Um diese Lektion abzuschließen, benötigen die Schüler:
- Laptop / Tablet
- Arbeitsblatt für Schüler
Normen
- Common Core State Standards (CCSS) – ELA-Anker: R.9
- Common Core State Standards (CCSS) – Mathematische Praxis: 1
- Next Generation Science Standards (NGSS) – Wissenschaftliche und technische Praktiken: 1
- Internationale Gesellschaft für Technologie in der Bildung (ISTE): 6
- Nationale Inhaltsstandards für die Ausbildung zum Unternehmertum (NCEE): 1
Grundwortschatz
- Einfühlen: Verstehen Sie die Wünsche und Bedürfnisse eines Benutzers aus seiner Sicht view.
Bevor Sie beginnen
- Sammeln Sie die erforderlichen Materialien (oder stellen Sie sicher, dass Fernstudenten auf die benötigten Materialien zugreifen können).
- Review die „Lektion 1: Projekt beendetview” Präsentationen, Rubriken und/oder Unterrichtsmodule. Beachten Sie, dass es für diese Lektion drei verschiedene Präsentationen gibt, da es drei verschiedene Projektoptionen gibt.
- Überlegen Sie, ob Sie den Schülern ein bestimmtes Projekt zuweisen möchten, den Schülern Zeit geben möchten, alle drei Projekte zu lesen und eine Auswahl zu treffen, oder ob Sie als Klasse an einem einzelnen Projekt arbeiten möchten!
o Vorschlag zur Moderation: Ermutigen Sie die Schüler, Lektion 1 einzeln zu absolvieren und das Projekt auszuwählen, das ihnen gefällt. Anschließend kann der Lehrer die Schüler entsprechend dem bevorzugten Projekt (A, B oder C) in Gruppen einteilen. Anschließend können die Schüler in 2-3-köpfigen Teams arbeiten, um die verbleibenden Lektionen des Projekts abzuschließen. - Dieses Projekt besteht aus einer RVR-Baukomponente und einer Programmierherausforderungskomponente. Für die Programmierherausforderung wird eine freie Bodenfläche benötigt, um die RVR-Bewegung zu testen. Die drei verschiedenen Projektoptionen funktionieren alle mit einer einzigen Karte von Samsonville, die mit drei spezifischen „Zonen“ für jede Herausforderung auf dem Boden Ihres Klassenzimmers „gebaut“ werden kann. Wenn Ihr Platz begrenzt ist, können Sie sich für nur ein Projekt entscheiden. Die vollständige Karte wurde so konzipiert, dass Sie sie mit sehr begrenzten Vorräten und Materialien erstellen können. Darüber hinaus können Sie Ihre Schüler in die Erstellung des Grundrissplans aus gedruckten oder recycelten Materialien einbeziehen und nach Belieben dekorieren.
- Die von den Schülern angefertigten Aufsätze sind weder funktionsfähig noch werden sie vom Roboter angetrieben. Zum BeispielampWenn ein Schüler beispielsweise den Coastal Clean Up Bot bauen möchte, könnte er einen Rechen, eine Schaufel oder einen klauenartigen Aufsatz entwerfen – es ist jedoch wichtig, dass er versteht, dass es sich um einen „nicht funktionierenden“ Prototyp handelt.
Unterrichtsabläufe
Begrüßung und Einführung (2 Minuten)
Begrüßen Sie die Schüler im Unterricht. Nutzen Sie die enthaltenen Präsentationen oder verweisen Sie die Studierenden auf das selbstgeführte SCORM-Modul, sofern es in Ihrem Learning Management System verfügbar ist. Erklären Sie den Schülern, dass sie heute drei verschiedene Projektoptionen erkunden werden. Am Ende des Unterrichts entscheiden die Schüler, an welchem Projekt (3A, 3B oder 3C) sie arbeiten möchten. Sie können sich dafür entscheiden, dass die Schüler wiederkommenview jedes Projekt vorbeiview individuell und dann entscheiden. Alternativ können Sie erneutview jedes Projekt vorbeiview als ganze Klasse und lassen Sie die Schüler am Ende ihre Entscheidungen treffen.
Aufwärmen, Projekte A, B und C (jeweils 2 Minuten)
Jedes Projekt vorbeiview beginnt mit einer einfachen Aufwärmfrage. Hier sind die Aufwärmübungen für jedes Projektview:
- Projekt A Warm-up: Sind Sie daran interessiert, die Sicherheit und das Wohlbefinden aller Bürger von Samsonville zu verbessern, indem Sie einen Coastal Clean Up Bot mit dem Sphero RVR entwickeln, der bei der Säuberung der verschmutzten Strände hilft?
- Projekt B Warm-up: Sind Sie daran interessiert, Dock to Dish, dem Fischrestaurant in Samsonville, dabei zu helfen, seinen Geschäftsbetrieb zu verbessern und einen nachhaltigen Angel-Bot aufzubauen?
- Projekt C Warm-up: Möchten Sie erfahren, wie Robotik und künstliche Intelligenz der Umwelt durch Gartenarbeit und Landwirtschaft helfen können?
Wer, Was und Wie für die Projekte A, B und C (jeweils 5 Minuten)
Nachdem die Schüler die Aufwärmphase abgeschlossen haben, erfahren sie, wer, was und wie für jedes Projekt vorgeht. Hier ist eine kurze Zusammenfassung jedes Projekts:
- Projekt A: Küstensäuberungsbot
- Wer: Tamara Touriste, eine Robotikforscherin und häufige Touristin nach Samsonville
- Was: Ein Küstenreinigungsroboter, der zwischen Plastik und Pappe unterscheiden kann
- Wie:
- Erstellen Sie eine Empathiekarte und eine Problembeschreibung.
- Erfahren Sie mehr über Küstenverschmutzung und wie wichtig es ist, die Küsten sauber zu halten.
- Brainstormen und skizzieren Sie Ideen für den RVR und einen prototypischen Anhang, der mithilfe des Arbeitsblatts „Anforderungen und Budget“ die Wertstoffe aus Kunststoff und Pappe unterscheiden kann.
- Erstellen Sie Pseudocode und/oder ein Diagramm/Bild des Programms, dem Ihr RVR folgen soll.
- Erstellen Sie einen Prototyp mit dem RVR-Kit und anderen Prototyping-Materialien.
- Verwenden Sie Sphero Edu, um Ihren Coastal Clean Up Bot auf der bereitgestellten Karte zu programmieren und zu testen. Zeichnen Sie auf, wie Ihr Roboter seinen Weg abläuft. Wenn das Programm nicht erfolgreich abgeschlossen wird, debuggen und überarbeiten Sie das Programm, bevor Sie den Bot erneut testen.
- Reichen Sie Ihre Empathiekarte, Skizzen, Ihr Budget-Arbeitsblatt und Videos/Bilder Ihres Bots bei seinem Lauf mit ausgefüllten Reflexionsfragen ein.
- Projekt B: Nachhaltiger Fischerei-Bot
- Wer: Dock to Dish, das Fischrestaurant in Samsonville
- Was: Ein nachhaltiger Fischerei-Bot zur Verbesserung des Geschäftsbetriebs
- Wie:
- Erstellen Sie eine Empathiekarte und eine Problembeschreibung.
- Erfahren Sie mehr über nachhaltige Fischerei und ihre Bedeutung.
- Brainstormen und skizzieren Sie Ideen für den RVR und einen prototypischen Anhang, der mithilfe des Arbeitsblatts „Anforderungen und Budget“ die Wertstoffe aus Kunststoff und Pappe unterscheiden kann.
- Erstellen Sie Pseudocode und/oder ein Diagramm/Bild des Programms, dem Ihr RVR folgen soll.
- Erstellen Sie einen Prototyp mit dem RVR-Kit und anderen Prototyping-Materialien.
- Verwenden Sie Sphero Edu, um Ihren Coastal Clean Up Bot auf der bereitgestellten Karte zu programmieren und zu testen. Zeichnen Sie auf, wie Ihr Roboter seinen Weg abläuft. Wenn das Programm nicht erfolgreich abgeschlossen wird, debuggen und überarbeiten Sie das Programm, bevor Sie den Bot erneut testen.
- Projekt C: Robotik in Gartenbau und Landwirtschaft
- Wer: Francis Farmer, ein regenerativer Meeresfarmer und Besitzer von Kelp Kultivators in Samsonville.
- Was: Ein Farming-Bot
- Wie:
- Erstellen Sie eine Empathiekarte und eine Problembeschreibung.
- Erfahren Sie mehr über Küstenverschmutzung und wie wichtig es ist, die Küsten sauber zu halten.
- Brainstormen und skizzieren Sie Ideen für den RVR und einen prototypischen Anhang, der mithilfe des Arbeitsblatts „Anforderungen und Budget“ die Wertstoffe aus Kunststoff und Pappe unterscheiden kann.
- Erstellen Sie Pseudocode und/oder ein Diagramm/Bild des Programms, dem Ihr RVR folgen soll.
- Erstellen Sie einen Prototyp mit dem RVR-Kit und anderen Prototyping-Materialien.
- Verwenden Sie Sphero Edu, um Ihren Coastal Clean Up Bot auf der bereitgestellten Karte zu programmieren und zu testen. Zeichnen Sie auf, wie Ihr Roboter seinen Weg abläuft. Wenn das Programm nicht erfolgreich abgeschlossen wird, debuggen und überarbeiten Sie das Programm, bevor Sie den Bot erneut testen.
- Reichen Sie Ihre Empathiekarte, Skizzen, Ihr Budget-Arbeitsblatt und Videos/Bilder Ihres Bots bei seinem Lauf mit ausgefüllten Reflexionsfragen ein.
Projekt-ExampLes (jeweils 3 Minuten)
Die Schüler werden erneutview examples von der Art des Projekts, das sie wählen. Für 3A, den Coastal Clean Up Bot, werden drei reale Bilder mit Hyperlinks präsentiert. Jeder der Roboter ist zum Aufräumen von Müll konzipiert und verfügt über einen Aufsatz. Für 3B, den Fishing Bot, gibt es auch echte ExampEs gibt mehrere Wasserroboter, die den nachhaltigen Fischfang überwachen und dabei helfen. Dadurch erhalten sie eine konkrete Vorstellung davon, welche Arten von Ergebnissen sie erstellen werden. Stellen Sie sicher, dass die Schüler wissen, auf welches Projekt und welchen Benutzer sie sich konzentrieren.
Zusammenfassung, Ergebnisse und Bewertung (5 Minuten)
- Zusammenfassung: Wenn es die Zeit erlaubt, besprechen Sie die drei Projektoptionen. Lassen Sie die Schüler je nach Projektpräferenz ihre Hand heben oder sich in bestimmte Ecken des Raums bewegen.
- Liefergegenstand: Für diese Lektion gibt es keinen Liefergegenstand. Ziel ist es, dass sich die Studierenden für eine der Projektoptionen entscheiden.
- Bewertung: Für diese Lektion gibt es keine Bewertung. Ziel ist es, dass sich die Studierenden für eine der Projektoptionen entscheiden.
Differenzierung
- Zusätzliche Unterstützung Nr. 1: Zur einfacheren Erleichterung können Sie festlegen, dass alle Schüler an demselben Projekt arbeiten. Beispielsweise wird vielleicht jeder Student mit einem Partner an Projekt 3A arbeiten.
- Zusätzliche Unterstützung Nr. 2: Sie können sich dafür entscheiden, jede Projektauswahl der gesamten Klasse vorzustellen und zu beschreiben, anstatt sie sie unabhängig voneinander durchlesen zu lassenviewS. Alternativ können Sie das Projekt auch mit einer Stichsäge durchsägenviews und lassen Sie eine Gruppe von Schülern der gesamten Klasse eine bestimmte Projektauswahl zusammenfassen.
- Erweiterung: Machen Sie daraus ein fächerübergreifendes Projekt mit den anderen Lehrern der Schüler! Die folgenden Projekte passen gut zu diesen Themen:
- Projekt 3A (Coastal Clean Up Bot): Wissenschaft, Umwelt, Wirtschaft, ELA
- Projekt 3B (Fishing Bot): Wirtschaft, Ingenieurwesen, Naturwissenschaften, Geschichte, Mathematik
- Projekt 3C (Farming Bot): Geschichte, Ingenieurwesen, Naturwissenschaften, Mathematik.
Ergänzen
Diese Ergänzung soll Ihnen dabei helfen, die Challenge Map für das AIR Unit 3-Projekt in Ihrem Klassenzimmer einzurichten. Schauen Sie sich die Karte, das Foto und die Anweisungen an. Verwenden Sie die Konfiguration, die für Ihren Unterrichtsraum und die Bedürfnisse Ihrer Schüler am besten geeignet ist. Die Herausforderungskarte ist so konzipiert, dass sie mit begrenzten Ressourcen umgesetzt werden kann, die Ihnen möglicherweise zur Verfügung stehen, oder kann erweitert werden, indem Sie Ihre Schüler einbeziehen, um beim Erstellen und Gestalten der Karte mit Upcycling-Materialien, Zeitschriftenausschnitten, von Schülern mitgebrachten Materialien usw. zu helfen. Die vollständige Karte wird Nehmen Sie etwa 5 x 7 Fuß Unterrichtsraum ein und sind in drei spezifische Zonen für die drei verschiedenen Herausforderungen unterteilt. Für die Mindestherausforderung sollte der RVR in der Lage sein:
- Navigieren Sie vom Dock zu Dish zu einem „Wassergebiet“, um Fische zu „fangen“, die durch zwei verschiedene Farbkarten gekennzeichnet sind, und kehren Sie dann zum Dock zu Dish zurück
- Navigieren Sie vom Samsonville Community Center zum „Strandbereich“, um eine Plastikflasche und einen Karton zu „holen“, die durch zwei verschiedenfarbige Karten gekennzeichnet sind, und kehren Sie dann zum Zentrum zurück
- Navigieren Sie von Kelp Kultivators zum Strand und zum Wasserbereich, um Schalentiere vom Bauernhof einzusammeln und nicht gezüchtete Schalentiere zu bestimmen, und kehren Sie dann zu Kelp Kultivators zurück
Die Schüler bauen einen Prototyp eines Anbaugeräts, das zum Aufheben, Fangen oder Ernten geeignet sein könnte. Sie simulieren den Prototypenbetrieb mithilfe von LED-Leuchten am RVR, die aufleuchten, um den Vorgang des Aufnehmens, Fangens oder Erntens anzuzeigen. Sie können diese Aktivität auf verschiedene Weise ändern:
- Fügen Sie zusätzliche Farbkarten oder Anforderungen für verschiedene Sensoren hinzu, um die Herausforderung zu erhöhen.
- Lassen Sie die Schüler sich gegenseitig mit Rennen herausfordern oder simulieren Sie das Auf- und Abholen an allen drei Standorten.
Dokumente / Ressourcen
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Robotikprojekt des Verizon Innovative Learning Lab Program [pdf] Benutzerhandbuch Innovatives Lernlaborprogramm-Robotikprojekt, Lernlaborprogramm-Robotikprojekt, Laborprogramm-Robotikprojekt, Programmrobotikprojekt, Robotikprojekt, Projekt |
