Projekt robotyki w programie Verizon Innovative Learning Lab Program

Specyfikacje

• Nazwa produktu: Program Verizon Innovative Learning Lab Sztuczna inteligencja i robotyka
• Przewodnik moderatora lekcji: Projekt robotyki: Projekt zakończonyview
• Czas trwania lekcji: 1 lekcja (około 50 minut)

Produkt ponadview

Zapraszamy na drugą turę projektów w AIR! W ramach tego projektu w ramach Jednostki 3 uczniowie będą mieli możliwość wyboru spośród trzech różnych opcji projektu w dziedzinie robotyki. Wykorzystają myślenie projektowe, przedsiębiorczość i wiedzę z kursu AI i Robotyki, aby stworzyć rozwiązanie Sphero RVR dla rzeczywistego problemu w oparciu o jednego z użytkowników. Studenci otrzymają istotne informacje podstawowe na temat problemu, precedensów istniejących rozwiązań robotycznych, przeprowadzą między innymiviews do mapowania empatii, użyj arkusza budżetu do budowania i na koniec podejmij wyzwanie programistyczne, które można wdrożyć i przetestować w przestrzeni klasy. Podczas lekcji 1 uczniowie ponownie przeczytają wszystkie trzy projektyviewa następnie wybierz projekt, nad którym chcą pracować na pozostałych lekcjach.

Wybory projektu

Studenci mogą wybierać spośród trzech różnych projektów Jednostki 3. Każdy projekt ma inny temat problemowy i użytkownika, ale tematy związane z procesem, produktem i zrównoważonym rozwojem w przypadku każdego wyboru są bardzo podobne. Oto trzy różne możliwości wyboru projektu:

1. Projekt A: W ramach tego projektu uczniowie będą projektować, szkicować i budować RVR z prototypowym przystawką, która będzie w stanie wykorzystać czujniki koloru do rozróżnienia plastiku (nadające się do recyklingu A) i papieru (nadające się do recyklingu B) i zbierania ich.
2. Projekt B: W ramach tego projektu uczniowie będą projektować, szkicować i budować RVR z prototypowym przystawką, która będzie w stanie wykorzystać czujniki koloru do rozróżnienia dwóch rodzajów ryb – tuńczyka (ze zrównoważonych źródeł) i halibuta (ograniczone zasoby) oraz je łowić.
3. Projekt C: W ramach tego projektu uczniowie będą projektować, szkicować i budować RVR z prototypowym przystawką, która będzie w stanie wykorzystać czujniki koloru do rozróżnienia między regenerującymi się skorupiakami a dzikimi populacjami, a następnie je odłowić.

Cele lekcji

• Zdefiniuj „kto, co i jak” dla wszystkich trzech opcji wyboru projektu:
  • O: Bot sprzątający wybrzeże
  • B: Bot rybacki
  • C: Bot rolniczy
• Zdecyduj, czy chcą pracować nad Projektem 3A, Projektem 3B czy Projektem 3C.

Przybory

Aby ukończyć tę lekcję, uczniowie będą potrzebować:

• Laptop / tablet
• Arkusz ucznia

Normy 

• Wspólne standardy stanowe (CCSS) – Kotwy ELA: R.9
• Wspólne standardy stanowe (CCSS) – praktyka matematyczna: 1
• Standardy naukowe nowej generacji (NGSS) – praktyki naukowe i inżynieryjne: 1
• Międzynarodowe Towarzystwo Technologii w Edukacji (ISTE): 6
• Krajowe standardy merytoryczne w zakresie nauczania przedsiębiorczości (NCEE): 1

Kluczowe słownictwo 

• Empatia: zrozumienie pragnień i potrzeb użytkownika z jego punktu widzenia view.

Zanim zaczniesz

• Zbierz niezbędne materiały (lub upewnij się, że uczniowie zdalni mają dostęp do potrzebnych materiałów)
• Review „Lekcja 1: Koniec projektuview” prezentacje, rubryki i/lub moduły lekcji. Należy pamiętać, że w tej lekcji dostępne są trzy różne prezentacje, ponieważ istnieją trzy różne projekty do wyboru.
• Zastanów się, czy chcesz przypisać uczniów do konkretnego projektu, dać im czas na przeczytanie wszystkich trzech projektów i dokonanie wyboru, czy też pracować w klasie nad jednym projektem!
  o Sugestia ułatwiająca: Zachęć uczniów do samodzielnego ukończenia Lekcji 1 i wybrania Projektu, który im się podoba, a następnie nauczyciel może podzielić uczniów na grupy według preferowanego Projektu (A, B lub C). Następnie uczniowie mogą pracować w zespołach 2-3 osobowych, aby ukończyć pozostałe lekcje projektu.
• Projekt ten składa się z komponentu budowania RVR i komponentu wyzwania programistycznego. W przypadku wyzwania programistycznego potrzebna jest wolna przestrzeń na podłodze, aby przetestować ruch RVR. Wszystkie 3 różne opcje projektu będą działać z jedną mapą Samsonville, którą można „zbudować” na podłodze w klasie z 3 określonymi „strefami” dla każdego wyzwania. Jeśli masz ograniczoną przestrzeń, możesz wybrać tylko jeden projekt. Pełna mapa została zaprojektowana tak, aby można ją było zbudować przy bardzo ograniczonych zapasach i materiałach. Dodatkowo możesz zaangażować uczniów w budowanie planu piętra z materiałów drukowanych lub pochodzących z recyklingu i dekorować je tak, jak chcesz.
• Załączniki, które będą tworzyć uczniowie, nie będą funkcjonalne ani zasilane przez robota. Na przykładample, jeśli uczeń chce zbudować robota sprzątającego wybrzeże, może zaprojektować grabie, czerpak lub przystawkę typu pazur – ważne jest jednak, aby zrozumiał, że jest to „niedziałający” prototyp.

Procedury lekcji

Powitanie i wprowadzenie (2 minuty)

Witamy uczniów na zajęciach. Skorzystaj z dołączonych prezentacji lub skieruj uczniów do samodzielnego modułu SCORM, jeśli jest on dostępny w Twoim systemie zarządzania nauczaniem. Wyjaśnij uczniom, że dzisiaj będą badać trzy różne opcje projektu. Pod koniec zajęć uczniowie wybierają, nad którym projektem (3A, 3B lub 3C) chcą pracować. Możesz zdecydować się na ponowne przyjmowanie uczniówview koniec każdego projektuview indywidualnie i wtedy podejmę decyzję. Alternatywnie możesz ponownieview koniec każdego projektuview z całą klasą, a następnie poproś uczniów o dokonanie wyboru na koniec.

Rozgrzewka, projekty A, B i C (po 2 minuty każdy)

Każdy projekt zakończonyview zaczyna się od prostego pytania na rozgrzewkę. Oto rozgrzewka dla każdego zakończonego projektuview:

1. Projekt A na rozgrzewkę: Czy jesteś zainteresowany poprawą bezpieczeństwa i dobrego samopoczucia wszystkich mieszkańców Samsonville poprzez zaprojektowanie robota sprzątającego przybrzeżnego z urządzeniem Sphero RVR, który pomoże w sprzątaniu zanieczyszczonych plaż?
2. Projekt B Rozgrzewka: Czy jesteś zainteresowany pomocą Dock to Dish, restauracji serwującej owoce morza w Samsonville, usprawnić jej działalność biznesową i zbudować zrównoważonego bota wędkarskiego?
3. Projekt C Rozgrzewka: Czy chcesz dowiedzieć się, w jaki sposób robotyka i sztuczna inteligencja mogą pomóc środowisku poprzez ogrodnictwo i rolnictwo?

Kto, co i jak w przypadku projektów A, B i C (po 5 minut każdy)

Po zakończeniu rozgrzewki uczniowie dowiedzą się, kto, co i jak należy wykonać w przypadku każdego projektu. Oto krótkie podsumowanie każdego projektu:

1. Projekt A: Bot sprzątający wybrzeże
   • Kto: Tamara Touriste, badaczka robotyki i częsta turystka odwiedzająca Samsonville
   • Co: Robot sprzątający wybrzeże, który odróżni plastik od kartonu
   • Jak:
     • Utwórz mapę empatii i opis problemu.
     • Dowiedz się o zanieczyszczeniu wybrzeży i znaczeniu utrzymywania wybrzeży w czystości.
     • Przeprowadź burzę mózgów i naszkicuj pomysły na RVR oraz prototypowy osprzęt, który może zidentyfikować tworzywa sztuczne i kartony nadające się do recyklingu, korzystając z arkusza wymagań i budżetu.
     • Utwórz pseudokod i/lub diagram/obrazek programu, który ma obsługiwać Twój RVR.
     • Utwórz prototyp, korzystając z zestawu RVR i innych materiałów do prototypowania.
     • Użyj Sphero Edu, aby zaprogramować i przetestować swojego robota sprzątającego przybrzeżne na dostarczonej mapie. Nagraj robota poruszającego się po swojej trasie. Jeśli nie zakończy się pomyślnie debugowanie programu, popraw program przed ponownym przetestowaniem Bota.
     • Dołącz mapę empatii, szkice, arkusz budżetowy i filmy/zdjęcia przedstawiające robota wykonującego swój kurs z wypełnionymi pytaniami do refleksji.
2. Projekt B: Zrównoważony robot rybacki
   • Kto: Dock to Dish, restauracja serwująca owoce morza w Samsonville
   • Co: Zrównoważony bot wędkarski usprawniający operacje biznesowe
   • Jak:
     • Utwórz mapę empatii i opis problemu.
     • Dowiedz się o zrównoważonym rybołówstwie i jego znaczeniu.
     • Przeprowadź burzę mózgów i naszkicuj pomysły na RVR oraz prototypowy osprzęt, który może zidentyfikować tworzywa sztuczne i kartony nadające się do recyklingu, korzystając z arkusza wymagań i budżetu.
     • Utwórz pseudokod i/lub diagram/obrazek programu, który ma obsługiwać Twój RVR.
     • Utwórz prototyp, korzystając z zestawu RVR i innych materiałów do prototypowania.
     • Użyj Sphero Edu, aby zaprogramować i przetestować swojego robota sprzątającego przybrzeżne na dostarczonej mapie. Nagraj robota poruszającego się po swojej trasie. Jeśli nie zakończy się pomyślnie debugowanie programu, popraw program przed ponownym przetestowaniem Bota.
3. Projekt C: Robotyka w ogrodnictwie i rolnictwie
   • Kto: Francis Farmer, rolnik oceaniczny zajmujący się regeneracją i właściciel Kelp Kultivators w Samsonville.
   • Co: Bot rolniczy
   • Jak:
     • Utwórz mapę empatii i opis problemu.
     • Dowiedz się o zanieczyszczeniu wybrzeży i znaczeniu utrzymywania wybrzeży w czystości.
     • Przeprowadź burzę mózgów i naszkicuj pomysły na RVR oraz prototypowy osprzęt, który może zidentyfikować tworzywa sztuczne i kartony nadające się do recyklingu, korzystając z arkusza wymagań i budżetu.
     • Utwórz pseudokod i/lub diagram/obrazek programu, który ma obsługiwać Twój RVR.
     • Utwórz prototyp, korzystając z zestawu RVR i innych materiałów do prototypowania.
     • Użyj Sphero Edu, aby zaprogramować i przetestować swojego robota sprzątającego przybrzeżne na dostarczonej mapie. Nagraj robota poruszającego się po swojej trasie. Jeśli nie zakończy się pomyślnie debugowanie programu, popraw program przed ponownym przetestowaniem Bota.
     • Dołącz mapę empatii, szkice, arkusz budżetowy i filmy/zdjęcia przedstawiające robota wykonującego swój kurs z wypełnionymi pytaniami do refleksji.

Projekt Examples (3 minut każdy)

Studenci ponownieview exampinformacji o wybranym przez nich rodzaju projektu. W przypadku 3A, bota sprzątającego brzegi, prezentowane są trzy obrazy świata rzeczywistego z hiperłączami. Każdy z robotów przeznaczony jest do sprzątania śmieci i posiada przystawkę. W przypadku 3B, Fishing Bota, istnieją także exampmniej robotów wodnych, które monitorują i pomagają w zrównoważonym rybołówstwie. Dzięki temu będą mieli namacalny obraz rodzajów produktów, które będą tworzyć. Upewnij się, że uczniowie mają pewność, na jakim projekcie i użytkowniku się skupiają.

Podsumowanie, dostarczenie i ocena (5 minut)

• Podsumowanie: Jeśli czas na to pozwala, omów trzy projekty do wyboru. Poproś uczniów, aby podnieśli rękę lub przesunęli się do określonych rogów sali, w zależności od preferencji projektu.
• Materiał do dostarczenia: Brak przedmiotu do dostarczenia w ramach tej lekcji. Celem jest, aby uczniowie wybrali jedną z opcji projektu.
• Ocena: Z tej lekcji nie ma oceny. Celem jest, aby uczniowie wybrali jedną z opcji projektu.

Rozróżnianie 

• Dodatkowe wsparcie nr 1: Dla ułatwienia możesz zdecydować, aby wszyscy uczniowie pracowali nad tym samym wybranym projektem. Na przykład być może każdy uczeń będzie pracował z partnerem nad projektem 3A.
• Dodatkowe wsparcie nr 2: Możesz przedstawić i opisać każdy wybór projektu całej klasie, zamiast pozwolić im na samodzielne przeczytanie powyższegoviewS. Alternatywnie możesz „dokończyć” projektviewi poproś grupę uczniów, aby podsumowali całą klasę wybrany projekt.
• Rozszerzenie: Zrób z tego projekt międzyprzedmiotowy z innymi nauczycielami uczniów! Poniższe projekty dobrze komponują się z tymi tematami:
  • Projekt 3A (Bot sprzątający wybrzeże): nauka, środowisko, ekonomia, ELA
  • Projekt 3B (Fishing Bot): ekonomia, inżynieria, nauki ścisłe, historia, matematyka
  • Projekt 3C (Farming Bot): historia, inżynieria, nauka, matematyka.

Uzupełnienie

Dodatek ten ma na celu pomóc Ci w przygotowaniu mapy wyzwań w Twojej klasie na potrzeby projektu AIR Unit 3. Przejrzyj mapę, zdjęcie i instrukcje. Użyj konfiguracji, która najlepiej pasuje do Twojej przestrzeni w klasie i potrzeb uczniów. Mapę wyzwań zaprojektowano tak, aby można ją było wdrożyć przy ograniczonych zasobach, które możesz mieć pod ręką, lub można ją rozszerzyć, angażując uczniów do pomocy w budowaniu i projektowaniu mapy z wykorzystaniem materiałów pochodzących z recyklingu, wycinków z czasopism, materiałów przyniesionych przez uczniów itp. Pełna mapa będzie zajmują około 5 x 7 cali przestrzeni w klasie i są podzielone na trzy określone strefy przeznaczone dla trzech różnych wyzwań. W przypadku minimalnego wyzwania RVR powinien być w stanie:

• nawiguj z Dock to Dish do „obszaru wodnego”, aby „złowić” ryby oznaczone dwoma różnymi kolorowymi kartami, a następnie wróć do Dock to Dish
• przejdź z Samsonville Community Centre do „plaży”, aby „odebrać” plastikową butelkę i karton oznaczone dwoma różnymi kolorowymi kartami, a następnie wróć do Centrum
• popłyń z Kelp Kultivators do plaży i obszaru wodnego, aby zebrać skorupiaki z hodowli i wyznaczyć skorupiaki spoza hodowli, a następnie wrócić do Kelp Kultivators

Uczniowie zbudują prototypowy osprzęt, który będzie mógł podnosić, łapać lub zbierać plony. Przeprowadzą symulację działania prototypu za pomocą diod LED na RVR, które zapalają się, wskazując czynność podnoszenia, łapania lub zbioru. Możesz modyfikować to działanie na różne sposoby:

• Dodaj dodatkowe karty kolorów lub wymagania dla różnych czujników, aby dodać dodatkowe wyzwanie.
• Niech uczniowie rzucają sobie wyzwanie w wyścigach lub symulują odbieranie i wysiadanie we wszystkich 3 lokalizacjach.

Dokumenty / Zasoby

Projekt robotyki w programie Verizon Innovative Learning Lab Program [plik PDF] Instrukcja użytkownika Innowacyjny program laboratorium edukacyjnego Projekt robotyki, Program laboratorium edukacyjnego Projekt robotyki, Program laboratoryjny Projekt robotyki, Program Projekt robotyki, Projekt robotyki, projekt

Odniesienia

• Instrukcja obsługi