Lekcja interaktywna to multimedialne oprogramowanie, które pozwala zapoznać uczniów z istotą robotyki jeszcze przed momentem wprowadzenia elementów programowania. Uczniowie podłączają robota do komputera i w formie dynamicznej prezentacji uruchamiają jego kolejne funkcje.
Temat lekcji
Tematem lekcji jest omówienie istoty działania czujników w robocie, jako modułów dających mu możliwość odbierania sygnałów z otoczenia, oraz omówienie sposobu działania poszczególnych czujników z zestawu LOFI Robot EDUBOX.
Przygotowanie
Nauczyciel wcześniej sam przygotowuje sterownik i czujniki do pracy lub robią to uczniowie podczas zajęć, odpowiednio podłączając czujniki zgodnie z instrukcjami nauczyciela.
1. Podłącz następujące czujniki KONIECZNIE DO ODPOWIEDNICH ZŁĄCZ:
Przycisk do INPUT1
Potencjometr do INPUT2
Czujnik światła do INPUT3
Czujnik odległości do odpowiadającego mu gniazda na sterowniku
3. Połączenie z robotem działa TYLKO w przeglądarce CHROME.
Przebieg zajęć
Wstęp – czas ok 5 min
Przygotowanie czujników, podłączenie – 5 min
Część zasadnicza – 30 min
Podsumowanie – 5 min
Komentarz nauczyciela – część zasadnicza
Poniższe punkty przedstawiają przykładowy komentarz wraz z uwagami dla nauczyciela do poszczególnych slajdów.
1. Wstęp
2. Jakie zmysły mają ludzie – QUIZ
Dzięki zmysłom ludzie i inne organizmy żywe mogą odbierać sygnały z otaczającego ich świata. Czy wiecie, jakie ludzie mają zmysły i co dzięki nim mogą rozpoznawać?
Zadanie
Uczeń powinien wpisać w pomarańczowe pole nazwy pięciu podstawowych zmysłów jakie posiadają ludzie.
Poprawne odpowiedzi:
1. Wzrok
2. Słuch
3. Węch
4. Smak
5. Dotyk
Po odgadnięciu podstawowych pięciu zmysłów dyskutujemy z uczniami, czy to na pewno wszystkie? W rzeczywistości mamy więcej zmysłów – mniej znane to zmysł bólu, temperatury, równowagi.
3. Zmysły robota
Roboty mają podobne “zmysły” do ludzi, nazywamy je CZUJNIKAMI. Często pełnią one podobne funkcje do ludzkich zmysłów, ale mogą być też bardziej wyspecjalizowane. Spróbuj dopasować działanie czujników w robocie do odpowiadających im zmysłów.
Zadanie
Dopasowanie poszczególnych czujników do odpowiadających im ludzkich zmysłów. Poprawność poszczególnych odpowiedzi jest sygnalizowana po wybraniu.
Poprawne odpowiedzi
WZROK – KAMERA VIDEO
SŁUCH – MIKROFON
WĘCH – CZUJNIK DYMU
ZMYSŁ TEMPERATURY – TERMOMETR
ZMYSŁ RÓWNOWAGI – AKCELEROMETR
4. Czujniki z zestawu EDUBOX
Na naszej lekcji będziemy wykorzystywać cztery czujniki.
Przycisk
Potencjometr
Czujnik światła
Czujnik odległości
Poproś uczniów o sprawdzenie, czy rozpoznają każdy z tych czujników na swoim stanowisku i czy są one poprawnie podłączone do sterownika.
5. Przycisk
Pierwszym czujnikiem, który będziemy testować jest PRZYCISK
Zapytaj uczniów, w jakich urządzeniach w swoim domu znajdują przyciski? Do czego mogą one służyć?
Prezentacja
Lekcja zawiera 3 interaktywne opcje używania przycisku:
1. Włącznik – przycisk możemy wykorzystywać do uruchamiania różnego rodzaju urządzeń np. lampki
2. Dzwonek do drzwi – zmieniliśmy program i teraz nasz przycisk uruchamia dzwonek do drzwi
3. Sterowanie grą – ponownie zmieniliśmy program i teraz nasz przycisk służy do sterowania grą komputerową
UWAGA Zwróć uwagę uczniom na istotny fakt – używaliśmy tego samego przycisku, ale zmiana programu pozwoliła nam go wykorzystywać do różnych celów – kiedy jesteś programistą, to ty ustalasz jakie funkcje mają pełnić czujniki Twojego robota.
6. Potencjometr
Potencjometr to “obrotowa gałka”, przy pomocy której możemy płynnie regulować różnego rodzaju parametry.
Prezentacja
Lekcja zawiera 3 interaktywne opcje używania przycisku:
1. Sterowanie jasnością światła – przy pomocy potencjometru możemy płynnie regulować jasność światła
2. Sterowanie głośnością nagrania muzycznego – po zmianie programu potencjometr pozwala płynnie zmieniać głośność odtwarzanego nagrania
3. Siła działania wentylatora – gdybyśmy potencjometr wykorzystali w konstrukcji jakiegoś rodzaju dmuchawy, moglibyśmy przy jego pomocy płynnie regulować jej moc
UWAGA Ponownie zwróć uczniom uwagę, że to od nas (od programisty/konstruktora) zależy, jaką funkcję będzie pełnił potencjometr
Czujnik światła
Czujnik światła mierzy ilość światła (słonecznego lub np. z latarki), które pada na znajdujący się na nim fotorezystor (to ta mała czerwona główka z “zygzakiem”).
Kolor tła slajdu zmienia się zależnie od ilości światła (im mniej światła, tym ciemniejsze tło), trzeba więc zasłonić czujnik, aby tekst slajdu stał się widoczny.
Prezentacja
Slajd zawiera jedną interaktywną prezentację – lampę włączającą się, gdy jest ciemno.
Zwróć uczniom uwagę, że ten slajd zawiera tylko jedną opcję wykorzystania tego czujnika, ale tak samo jak z poprzednimi, to od nas zależy jaką będzie on pełnił funkcję.
Czujnik odległości
Czujnik odległości przy pomocy fal ultradźwiękowych jest w stanie zmierzyć, w jakiej odległości znajduje się obiekt umieszczony na wprost przed nim. Istota jego działania podobna jest do echolokacji występującej np. u nietoperzy i delfinów.
Jedna sonda czujnika emituje sygnał dźwiękowy, a druga odbiera jego echo i zależnie od czasu opóźnienia, z jakim się ono pojawia, określa odległość do przeszkody.
Prezentacja
Lekcja zawiera dwie interaktywne prezentacje:
Czujnik parkowania – możemy go spotkać w nowszych samochodach, dzięki niemu wiemy, w jakiej odległości znajduje się tył samochodu od przeszkody
Automatycznie otwierające się drzwi – czujnik odległości wykrywa osobę zbliżającą się do drzwi i wysyła sygnał do ich otwarcia – w tym przykładzie “drzwi” otwierają się, gdy odległość zmierzona przez czujnik jest mniejsza od 20 cm
9. Podsumowanie
Na koniec lekcji podsumowujemy, czego się nauczyliśmy przeprowadzając, krótką dyskusję z uczniami.
Przykładowe pytania:
Dlaczego czujniki robota podobne są do ludzkich zmysłów? – Bo pozwalają robotowi odbierać sygnały z otoczenia, wiedzieć co się wokół niego dzieje
Czy każdy z czujników ma ściśle określoną funkcję – NIE – możemy zmieniać funkcję czujników tworząc do nich odpowiednie PROGRAMOWANIE
Jaki czujnik wykorzystalibyście do zbudowania robota omijającego przeszkody – CZUJNIK ODLEGŁOŚCI
Zadanie
Uczniowie rozwiązują quiz z trzema pytaniami. Po jego rozwiązaniu mają możliwość zagrać w grę sterując robotem na ekranie przy pomocy przycisku (strzelanie) i potencjometru (przesuwanie robota).
Poprawne odpowiedzi
Fale emitowane przez czujnik odległości – ULTRADŹWIĘKOWE
Człowiek posiada WIĘCEJ NIŻ PIĘĆ zmysłów
Najlepszy do sterowania głośnością będzie POTENCJOMETR
O autorze scenariusza:
Maciej Wojnicki
Projektant, konstruktor, programista, twórca LOFI Robota - edukacyjnego systemu do nauki robotyki i programowania dla dzieci w każdym wieku. Pomysłodawca i współzałożyciel pierwszego w Polsce Fab Labu (Trójmiasto) - otwartej pracowni szybkiego prototypowania i cyfrowej fabrykacji, zrzeszonej w międzynarodowej sieci podobnych instytucji.