Programujemy czujnik dotyku zestawu LEGO(R) Spike Prime

Przewidziany czas zajęć: 60 – 90 minut

Autor: Sebastian Pontus

Odniesienie do podstawy programowej – II etap edukacyjny

Informatyka. Klasy IV – VI

Uczeń:

• 1. 2) projektuje, tworzy i zapisuje w wizualnym języku programowania prosty program sterujący robotem lub innym obiektem na ekranie komputera;
• 2. testuje na komputerze swoje programy pod względem zgodności z przyjętymi założeniami i ewentualnie je poprawia, objaśnia przebieg działania programów;
• V.1. posługuje się technologią zgodnie z przyjętymi zasadami i prawem; przestrzega zasad bezpieczeństwa i higieny pracy;

Technika:

Uczeń:

IV.7. projektuje i konstruuje modele urządzeń technicznych, w tym elektryczno- -elektronicznych.

V.1. wyjaśnia na przykładach prostych urządzeń zasady współdziałania elementów mechanicznych, elektrycznych i elektronicznych

Cele zajęć:

• Uczeń wie czym jest i jak działa czujnik dotyku
• Uczeń potrafi wskazać gdzie wykorzystuje się czujnik dotyku
• Uczeń wie jak podłączyć czujnik dotyku do robota
• Uczeń wie jak zaprogramować czujnik dotyku z pomocą bloków kontroli czujnika

Formy pracy:

• Praca w parach
• Praca zespołowa

Potrzebne materiały:

• Zestawy LEGO® Education Spike Prime
• „Jak działa czujnik dotyku?” artykuł dla prowadzącego/nauczyciela
• Czujnik dotyku – Karta pracy

Etapy zajęć:

Zaangażuj (ok. 10 min):

Na początku dobrze, by uczniowie wspólnie odpowiedzieli na pytania:

• czym jest dotyk?
• czy mamy w naszym ciele czujnik dotyku? A jeżeli tak, to gdzie?
• jak to się dzieje, że czujemy gdy ktoś nas dotknie lub kiedy my czegoś dotkniemy?
• w jaki sposób możemy reagować na dotyk? (co się stanie, jeżeli dotkniemy gorącego przedmiotu? Co się stanie jeżeli dotkniemy zbyt mocno (uderzymy) )

Dobrze, by prowadzący moderował rozmowę w taki sposób aby dotyk połączyć z pojawieniem się reakcji organizmu (czuję, że ktoś mnie dotknął, odsuwam rękę gdy przedmiot jest gorący, czuję ból kiedy się uderzę)

Następnie dobrze jest zaproponować uczniom by wyszukali / przypomnieli sobie w jakich urządzeniach widzieli przyciski, które spełniały różne funkcje. Jaki efekt daje wciśnięcie przycisku po raz pierwszy i kolejny. Dobrze też skonkretyzować pytanie – zaproponować kilka urządzeń na początek, np.:

• przyciski w odtwarzaczu samochodowym (uruchomienie urządzenia, zmiana stacji)
• przyciski w mikrofalówce (włączenie, zmiana czasu pracy, zmiana mocy)
• przyciski w pilocie telewizyjnym (włączenie, zmiana kanału, zmiana poziomu głośności)

Po krótkiej rozmowie nauczyciel pyta, czy uczniowie wiedzą jak działają takie przyciski. Następnie słucha odpowiedzi uczniów, podsumowuje je sugerując budowę prostego układu z klocków, do którego podłączymy czujnik dotyku i jeden motor.

Odkrywaj i poznawaj (ok. 15 min):

Nauczyciel przedstawia prosty układ zbudowany z klocków. Do portu A podłącza motor, do portu B podłącza silnik. Następnie w karcie pracy wskazuje prosty program. Prosi, by uczniowie zbudowali podobny układ (ze zwróceniem uwagi by motor i czujnik były podłączone do tego samego portu jak w przedstawionym wzorze). Sugeruje też, by uczniowie zbudowali własny stojak na silnik, niekoniecznie taki jak został zbudowany przez nauczyciela. Prosi też, by po zbudowaniu modelu uczniowie połączyli sterownik z aplikacją i przepisali w aplikacji program zamieszczony w karcie pracy, uruchomili go i zobaczyli co się stanie po wciśnięciu czujnika.

Ważne, by prowadzący zaznaczył że na budowę modelu uczniowie mają określoną ilość czasu – 10 minut.

Jeżeli uczniowie zakończą pracę przed czasem – prowadzący prosi, by spersonalizowali (upiększyli) swoją konstrukcję dodając elementy dekoracyjne, stabilizując statyw dla motoru etc.

Wyjaśnij (ok. 10 min):

Po zbudowaniu konstrukcji, uruchomieniu programu nauczyciel pyta uczniów – jak zadziałał program. Co się stało? Uczniowie wspólnie wyjaśniają zasadę działania programu.

Dalej nauczyciel trzymając czujnik dotyku wyjaśnia w prosty sposób zasadę jego działania (artykuł dla nauczyciela) wskazując jednocześnie jak przebiega komunikacja od czujnika przez sterownik do motoru.

Następnie nauczyciel prosi uczniów by wyjaśnili działanie poszczególnych elementów programu. Pyta np.

• Który blok odpowiadał za to, by po wciśnięciu czujnika dotyku uruchomił się silnik?
• Który blok odpowiadał za pracę silnika, jego prędkość, kierunek obrotu?
• Co by się stało, gdybyśmy zmienili wartość w niebieskim bloku z 30 na 50?
• W którym miejscu określiliśmy jak długo ma pracować motor?

– Który blok odpowiadał za to, co wyświetliło nam się na ekranie sterownika? Czy możemy to jakoś zmienić? W jaki sposób?

Rozwiń, rozbuduj, usprawnij (ok. 15min)

Dalej, kiedy uczniowie wspólnie ustalili w jaki sposób mogą sterować kierunkiem, prędkością, czasem pracy motoru a także sterowaniem matrycą LED nauczyciel proponuje, by uczniowie w ciągu 5-7 minut ulepszyli swoje konstrukcje i stworzyli do nich jeszcze lepsze programy.

Podziel się:

Po upływie czasu prowadzący prosi, by zespoły podzieliły się z innymi tym w jaki sposób ulepszyły swój program. Jeżeli zespołów jest więcej, można je pogrupować, np. w każdej grupie dwa / trzy zespoły dzielą się swoimi ulepszeniami.

Podsumuj (ok. 10min)

Następnie prowadzący prosi, by uczniowie położyli przed sobą trzy klocki (2×4 piny)– niebieski, żółty, zielony. Dalej prosi by uczniowie podnieśli:

• zielony klocek, jeżeli udało im się zbudować
  i zaprogramować podstawową konstrukcję
• żółty klocek jeżeli wiedzą jak działa czujnik dotyku
  (i przypinają go na zielony)
• niebieski klocek – jeżeli udało im się usprawnić podstawową konstrukcję lub usprawnić program

Następnie nauczyciel pyta uczniów, co podobało im się podczas zajęć, jakie jeszcze mają pomysły gdyby mogli coś jeszcze dodać, usprawnić (może kolejny motor?)

Jeżeli uczniowie chcą, mogą wykonać zdjęcia swoich konstrukcji, wydrukować je i wkleić w wyznaczonym miejscu w karcie pracy (w formacie 9*13cm)

Po zakończonych zajęciach uczniowie rozkładają swoje modele i umieszczają klocki w określonych przekładkach dbając o porządek tak w pudełku, jak i na własnym miejscu pracy.

 

Zestawy LEGO Spike Prime są dostępne w Moje Bambino
Oficjalny Partner LEGO® Education Polska