Программа инновационной учебной лаборатории Verizon Проект робототехники

Технические характеристики

• Название продукта: Программа Verizon Innovative Learning Lab Искусственный интеллект и робототехника
• Руководство для ведущего урока: Проект по робототехнике: Проект завершенview
• Продолжительность урока: 1 занятие (около 50 минут).

Продукт болееview

Добро пожаловать на второй раунд проектов в AIR! В этом проекте Unit 3 у студентов будет возможность выбрать один из трех различных вариантов проекта в области робототехники. Они будут применять дизайнерское мышление, предпринимательство и знания из курса искусственного интеллекта и робототехники, чтобы создать решение Sphero RVR для реальной проблемы на основе опыта одного из пользователей. Студентам будет предоставлена ​​соответствующая справочная информация по проблеме, прецедентам существующих роботизированных решений, проведено взаимодействие.viewДля составления карты эмпатии используйте таблицу бюджета для построения и, наконец, примите участие в программной задаче, которую можно реализовать и протестировать в классе. На уроке 1 учащиеся прочитают все три проекта.views, а затем выберите проект, над которым они хотят работать на оставшихся уроках.

Выбор проекта

Студенты могут выбрать один из трех различных проектов Блока 3. Каждый проект имеет свою тему проблемы и пользователя, но темы процесса, продукта и устойчивого развития для каждого варианта очень похожи. Вот три различных варианта проекта:

1. Проект A: В этом проекте учащиеся будут проектировать, рисовать эскизы и строить RVR с приспособлением для прототипа, способным использовать цветные датчики для различения пластика (подлежащего вторичной переработке A) и бумаги (подлежащего вторичной переработке B) и собирать их.
2. Проект B: В этом проекте учащиеся будут проектировать, рисовать эскизы и строить RVR с прототипом приспособления, способного использовать цветные датчики для различения двух типов рыб – тунца (экологичный) и палтуса (ограниченный ресурс) и их ловли.
3. Проект C: В этом проекте учащиеся будут проектировать, рисовать эскизы и строить RVR с прототипом насадки, способной использовать цветные датчики для различения регенеративных моллюсков и диких популяций, а затем собирать их.

Цели урока

• Определите «кто, что и как» для всех трех вариантов проекта:
  • A: Бот для очистки побережья
  • B: Рыболовный бот
  • C: Фермерский бот
• Решите, хотят ли они работать над проектом 3A, проектом 3B или проектом 3C.

Материалы

Для выполнения этого урока учащимся понадобится:

• Ноутбук / планшет
• Рабочий лист ученика

Стандарты 

• Общие базовые государственные стандарты (CCSS) – якоря ELA: R.9
• Общие основные государственные стандарты (CCSS) – Математическая практика: 1
• Научные стандарты следующего поколения (NGSS) – научные и инженерные практики: 1
• Международное общество технологий в образовании (ISTE): 6
• Национальные стандарты содержания обучения предпринимательству (NCEE): 1

Необходимый словарный запас 

• Сопереживать: понимать желания и потребности пользователя с его точки зрения. view.

Прежде чем начать

• Соберите необходимые материалы (или обеспечьте удаленным студентам доступ к необходимым материалам)
• Review «Урок 1: Проект окончен»view» презентации, рубрики и/или модули уроков. Обратите внимание, что для этого урока предусмотрены три разные презентации, поскольку существует три разных варианта проекта.
• Подумайте, хотите ли вы поручить учащимся конкретный проект, дать им время прочитать все три проекта и сделать выбор или поработать над одним проектом всем классом!
  o Предложение по ведению: предложите учащимся выполнить Урок 1 индивидуально и выбрать, какой проект им нравится, затем учитель может распределить учащихся по группам в соответствии с предпочтительным проектом (A, B или C). Затем учащиеся могут работать в группах по 2–3 человека, чтобы выполнить оставшиеся уроки проекта.
• В этом проекте есть компонент создания RVR и компонент задачи программирования. Для выполнения задачи по программированию необходима свободная площадь для проверки движения по RVR. Все три различных варианта проекта будут работать с единой картой Самсонвилля, которую можно «построить» на полу вашего класса с тремя конкретными «зонами» для каждого задания. Если вы ограничены в пространстве, вы можете выбрать только один проект. Полная карта была разработана таким образом, чтобы вы могли построить ее, имея под рукой очень ограниченные запасы и материалы. Кроме того, вы можете привлечь своих учеников к созданию карты этажа из распечатанных или переработанных материалов и украсить ее по своему усмотрению.
• Навесное оборудование, которое будут изготавливать учащиеся, не будет функциональным и не будет питаться от робота. Для бывшегоampНапример, если студент хочет создать робота для уборки побережья, он может сконструировать грабли, лопату или насадку типа когтя, но важно, чтобы они понимали, что это «нефункционирующий» прототип.

Процедуры урока

Приветствие и знакомство (2 минуты)

Приветствуем студентов в классе. Используйте прилагаемые презентации или направляйте учащихся к модулю SCORM для самостоятельного управления, если он доступен в вашей системе управления обучением. Объясните учащимся, что сегодня они будут изучать три различных варианта проекта. К концу занятия учащиеся выберут, над каким проектом (3A, 3B или 3C) они хотели бы работать. Вы можете предложить учащимся повторитьview каждый проект закончилсяview индивидуально, а потом решать. Альтернативно, вы можете повторноview каждый проект закончилсяview всем классом, а в конце предложите учащимся сделать свой выбор.

Разминка, проекты A, B и C (по 2 минуты каждый)

Каждый проект свышеview начинается с простого разминочного вопроса. Вот разминки для каждого проекта.view:

1. Проект А. Разминка: Заинтересованы ли вы в повышении безопасности и благополучия всех жителей Самсонвилля, разработав робота для уборки побережья с помощью Sphero RVR, который поможет очистить загрязненные пляжи?
2. Проект Б. Разминка: Вы заинтересованы в том, чтобы помочь Dock to Dish, ресторану морепродуктов в Самсонвилле, улучшить его бизнес-операции и создать экологичного рыболовного бота?
3. Проект C. Разминка. Хотите узнать, как робототехника и искусственный интеллект могут помочь окружающей среде посредством садоводства и сельского хозяйства?

Кто, что и как для проектов A, B и C (по 5 минут каждый)

После того, как учащиеся завершат разминку, они узнают, кто, что и как выполняет каждый проект. Вот краткое описание каждого проекта:

1. Проект А: Бот для очистки побережья
   • Кто: Тамара Туристе, исследователь робототехники и частая туристка в Самсонвилле.
   • Что: Робот-уборщик побережья, который будет отличать пластик от картона
   • Как:
     • Создайте карту эмпатии и формулировку проблемы.
     • Узнайте о загрязнении побережья и важности поддержания чистоты побережья.
     • Проведите мозговой штурм и нарисуйте идеи для RVR и прототипа приспособления, которое поможет идентифицировать пластик и картон, подлежащие вторичной переработке, с помощью Рабочей таблицы требований и бюджета.
     • Создайте псевдокод и/или диаграмму/изображение программы, которой вы хотите, чтобы ваш RVR следовал.
     • Создайте прототип, используя комплект RVR и другие материалы для прототипирования.
     • Используйте Sphero Edu, чтобы запрограммировать и протестировать своего бота для очистки побережья на предоставленной карте. Запишите, как ваш робот бежит по пути. Если программа не завершится успешно, отладьте и отредактируйте программу перед повторным тестированием бота.
     • Сдайте свою карту эмпатии, эскизы, таблицу бюджета и видео/фотографии вашего бота, работающего своим курсом, с заполненными вопросами для размышления.
2. Проект Б: Экологичный рыболовный бот
   • Кто: Dock to Dish, ресторан морепродуктов в Самсонвилле.
   • Что: Устойчивый рыболовный бот для улучшения бизнес-операций.
   • Как:
     • Создайте карту эмпатии и формулировку проблемы.
     • Узнайте об устойчивом рыболовстве и его важности.
     • Проведите мозговой штурм и нарисуйте идеи для RVR и прототипа приспособления, которое поможет идентифицировать пластик и картон, подлежащие вторичной переработке, с помощью Рабочей таблицы требований и бюджета.
     • Создайте псевдокод и/или диаграмму/изображение программы, которой вы хотите, чтобы ваш RVR следовал.
     • Создайте прототип, используя комплект RVR и другие материалы для прототипирования.
     • Используйте Sphero Edu, чтобы запрограммировать и протестировать своего бота для очистки побережья на предоставленной карте. Запишите, как ваш робот бежит по пути. Если программа не завершится успешно, отладьте и отредактируйте программу перед повторным тестированием бота.
3. Проект C: Робототехника в садоводстве и сельском хозяйстве
   • Кто: Фрэнсис Фармер, регенеративный океанский фермер и владелец компании Kelp Kultivators в Самсонвилле.
   • Что: Фермерский бот
   • Как:
     • Создайте карту эмпатии и формулировку проблемы.
     • Узнайте о загрязнении побережья и важности поддержания чистоты побережья.
     • Проведите мозговой штурм и нарисуйте идеи для RVR и прототипа приспособления, которое поможет идентифицировать пластик и картон, подлежащие вторичной переработке, с помощью Рабочей таблицы требований и бюджета.
     • Создайте псевдокод и/или диаграмму/изображение программы, которой вы хотите, чтобы ваш RVR следовал.
     • Создайте прототип, используя комплект RVR и другие материалы для прототипирования.
     • Используйте Sphero Edu, чтобы запрограммировать и протестировать своего бота для очистки побережья на предоставленной карте. Запишите, как ваш робот бежит по пути. Если программа не завершится успешно, отладьте и отредактируйте программу перед повторным тестированием бота.
     • Сдайте свою карту эмпатии, эскизы, таблицу бюджета и видео/фотографии вашего бота, работающего своим курсом, с заполненными вопросами для размышления.

Проект ЭксampЛе (по 3 минут каждый)

Студенты будут повторноview exampфайлы типа проекта, который они выбирают. Для 3A, Coastal Clean Up Bot, представлены три изображения реального мира с гиперссылками. Каждый из роботов предназначен для уборки мусора и имеет насадку. Для 3B, Fishing Bot, также существуют реальные бывшиеampфайлы водных роботов, которые контролируют и помогают в устойчивом рыболовстве. Это даст им четкое представление о типах результатов, которые они будут создавать. Убедитесь, что учащиеся уверены, на каком проекте и пользователе они сосредоточены.

Подведение итогов, предоставление результатов и оценка (5 минут)

• Подведение итогов: Если позволяет время, обсудите три варианта проекта. Попросите учащихся поднять руку или переместиться в определенные углы комнаты в зависимости от предпочтений проекта.
• Конечный результат: для этого урока нет конечного результата. Цель – дать учащимся выбрать один из вариантов проекта.
• Оценка: За этот урок оценка не выставляется. Цель – дать учащимся выбрать один из вариантов проекта.

Дифференциация 

• Дополнительная поддержка № 1. Для удобства обучения вы можете предложить всем учащимся работать над одним и тем же проектом. Например, возможно, каждый студент будет работать с партнером над проектом 3А.
• Дополнительная поддержка № 2. Вы можете представить и описать каждый выбранный проект всему классу, вместо этого предложите им прочитать текст самостоятельно.viewс. В качестве альтернативы вы можете «лобзиком» выполнить проект.views и попросите группу учащихся обобщить выбранный конкретный проект всему классу.
• Расширение: сделайте этот проект междисциплинарным с участием других учителей учеников! Следующие проекты хорошо сочетаются с этими предметами:
  • Проект 3А (Бот для очистки побережья): наука, окружающая среда, экономика, ELA
  • Проект 3Б (Рыболовный бот): экономика, инженерия, естествознание, история, математика.
  • Проект 3C (Фермерский бот): история, инженерия, наука, математика.

Добавка

Это дополнение призвано помочь вам настроить карту задач в вашем классе для проекта AIR Unit 3. Просмотрите карту, фотографии и инструкции. Используйте настройку, которая лучше всего подходит для вашего классного помещения и потребностей ваших учеников. Карта задач предназначена для реализации с использованием ограниченных ресурсов, которые могут быть у вас под рукой, или может быть расширена за счет привлечения ваших учеников к созданию и разработке карты с использованием переработанных материалов, вырезок из журналов, материалов, которые принесут ученики, и т. д. Полная карта будет занимают пространство классной комнаты примерно 5 на 7 футов и разделены на три зоны для решения трех различных задач. Для выполнения минимальной задачи RVR должен быть в состоянии:

• перейдите от дока к блюду к «водной зоне», чтобы «поймать» рыбу, обозначенную двумя картами разных цветов, затем вернитесь к доку к блюду.
• перейдите от общественного центра Самсонвилля к «пляжной зоне», чтобы «взять» пластиковую бутылку и картонную коробку, обозначенные двумя карточками разного цвета, а затем вернитесь в центр.
• перейдите от культиваторов водорослей к пляжу и водной зоне, чтобы собрать моллюсков с фермы и обозначить нефермерских моллюсков, а затем вернитесь к культиваторам водорослей.

Учащиеся создадут прототип приспособления, которое можно будет собирать, ловить или собирать урожай. Они будут моделировать работу прототипа, используя светодиодные фонари на RVR, которые загораются, указывая на действия по сбору, ловле или сбору урожая. Вы можете изменить это действие различными способами:

• Добавьте дополнительные цветовые карточки или требования к различным датчикам, чтобы усложнить задачу.
• Предложите учащимся соревноваться друг с другом в гонках или смоделировать посадку и высадку во всех трех местах.

Документы/Ресурсы

Программа инновационной учебной лаборатории Verizon Проект робототехники [pdf] Руководство пользователя Инновационная учебная лабораторная программа Проект робототехники, Учебная лабораторная программа Проект робототехники, Лабораторная программа Проект робототехники, Программный проект робототехники, Проект робототехники, Проект

Ссылки

• Руководство пользователя