Working with parents. Models for activities in science ... · PDF fileDelavnica se začne s skupinsko razpravo o ideji robota, hkrati se poudari pomen osnovnih, jasnih navodil za programiranje

FEAST – Working with parents. Models for activities in science centres and museums 1

Working with parents. Models for activities in science centres

and museums


Index

ROBOT V DRUŽ INI – ROBOTIKA ............................................................... 3 1. Kratek pregled dejavnosti v okviru delavnice .............................................................................. 3 2. Cilj in namen .............................................................................................................................. 3 3. Ključčna metodološka naččela utemeljitve in izvedbe delavnic ....................................................... 3 4. Tema ......................................................................................................................................... 4 5. Ciljno obččinstvo in iskanje zainteresiranih skupin ........................................................................ 4 6. ČČasovni okvir ............................................................................................................................. 4

6.1 Sledi ččrni ččrti (priporoččamo za otroke, stare od 9 do 13 let) .................................................. 4 6.2 Tekma (priporoččeno za starost od 7 do 9 let) ....................................................................... 8 6.2.3 Razprava | 20 min ........................................................................................................... 11

7. Materiali ................................................................................................................................... 11 8. Vloga vodje delavnice ............................................................................................................... 12 9. Kaj je treba upoštevati, ko se odloččate za izvedbo te delavnice ................................................ 12 10. Dejavnosti doma in materiali za starše .................................................................................... 13


Delavnica FEAST št. 5: ROBOT V DRUŽINI – ROBOTIKA

Pripravili v: Nacionalni muzej za znanost in tehnologijo Leonardo da Vinci, Milano, Italija

1. Kratek pregled dejavnosti v okviru delavnice V tej delavnici želijo vodje delavnice s temo robotike spodbuditi sodelovanje med odraslimi (starši) in otroki. Udeleženci bodo uporabili osnovno znanje o robotiki za praktično izkušnjo izdelave in programiranja.

Delavnica se začne s skupinsko razpravo o ideji robota, hkrati se poudari pomen osnovnih, jasnih navodil za programiranje.

Skupine, sestavljene iz družinskih članov, morajo zato s posebej zasnovano programsko opremo in kockami LEGO sestaviti robota, ki se je sposoben čim hitreje premikati vzdolž vnaprej določene poti.

Vodja delavnice skupino seznani s pregledom osnovnih ukazov programske opreme, tako da so lahko vse sodelujoče skupine družinskih članov pri delu na robotu in pri uporabi računalnika samostojne. Ko so roboti pripravljeni, se lahko začne tekma. Zmaga najhitrejši in najbolj učinkovit robot.

Pripravljeni sta dve različni tekmi (z različno stopnjo zahtevnosti), in sicer za družine z otroki, starimi od 7 do 9 let, in za družine z otroki, starimi od 9 do 11. let. V zadnjem delu dejavnosti skupine analizirajo in primerjajo načine, na katere so se lotili naloge.

2. Cilj in namen Cilj delavnice:

• spodbujanje sodelovanja med starši in otroki s skupnim izzivom; • pridobivanje osnovnega znanja o robotiki prek uččnih dejavnosti, ki zahtevajo sodelovanje

v skupini; • omogoččiti staršem, da se začčnejo bolje zavedati, kako lahko sami in njihovi otroci pridobivajo

izkušnje in znanje na področčju znanosti. 3. Ključna metodološka načela utemeljitve in izvedbe delavnic

Spodbujati sodelovanje med staršem in otrokom • Izbira teme, ki je ne poznajo (ki pa je privlaččna) niti starši niti otroci, pomaga pri izbiri

dejavnosti, ki vključčujejo odrasle in otroke s podobno ravnjo poznavanje teme. To med odraslo osebo in otrokom spodbudi oblike sodelovanja, ki so za družinsko rutino nekaj novega, in so v nasprotju s tipiččno starševsko vlogo »poznavalca«.

• Starši in otroci so pozvani k oblikovanju skupine, ki bo sodelovala v tekmovanju. Vodje delavnice morajo poskrbeti, da tekmovanje ne sproži obččutkov razoččaranja med udeleženci. Tekmovanje morajo namesto tega izkoristiti kot element, ki krepi ččustveno vpletenost in ustvarja obččutek, da so udeleženci tisti, ki jim pripada tako njihov napor kot tudi konččni robot.


Spodbujati delo, pri katerem ima lahko vsak član družine svojo vlogo. • Vodje delavnice pomagajo staršem, da se v vlogi »sošolcev« poččutijo dobro. To naredijo tako,

da jim predlagajo, da se »igrajo skupaj« s svojimi otroki, in da so odprti do njihovih predlogov. Kakor koli, dejavnost usmerja starše tako, da spontano prevzamejo vlogo uččitelja, ko je treba uporabiti logiko in poglobljene sposobnosti sestavljanja. Njihova zrelejša kompetentnost, ki pripada odraslim osebam, je ključč do uspešne delavnice.

Okrepiti učenje z vzpostavljanjem povezave z družinskim življenjem. • Izbira teme, povezane z aktualnimi raziskavami in visoko tehnologijo, morda zveni kot izziv,

vendar hkrati tudi omogočča družinam, da poišččejo aktualne vsakodnevne novice v ččasopisju, si ogledajo televizijske oddaje ipd. To lahko okrepi dialog in sproži »znanstvene razprave«.

Uporabiti že pridobljeno znanje staršev in otrok kot začetno točko za raziskovanja. • Družine se ob reševanju predlaganih izzivov in sooččenju z delno neznano resniččnostjo zateččejo

k že pridobljenemu znanju. Dejavnost je moččno interdisciplinarna, kar zagotavlja, da lahko vsak ččlan družine izkoristi lastne interese in znanje.

4. Tema Robotika.

5. Ciljno občinstvo in iskanje zainteresiranih skupin Cilj teh dejavnosti so družine z otroki, starimi od 7 do 9 let in od 9 do 13 let, z največč dvema odraslima osebama na enega otroka. Glavni kanali za iskanje novih zainteresiranih skupin:

• spletno mesto muzeja; • muzejska stran v družabnem omrežju Facebook; • spletni dnevniki staršev (mater); • ččlanki v ččasopisih; • šole.

6. Časovni okvir Spodaj sta predstavljeni dve različčici dejavnosti, pripravljeni za dve različčni ciljni obččinstvi. Bolj zahtevna različčica (Sledi ččrni ččrti) je namenjena družinam z otroki, starimi med 9 in 13 let, bolj preprosta (Tekma) pa družinam z otroki, starimi med 7 in 9 let.

6.1 Sledi črni črti (priporočamo za otroke, stare od 9 do 13 let) 6.1.1 Uvod | 30 min

Vodja delavnice izrazi dobrodošlico skupini in predstavi projekt FEAST ter njegove cilje.


Vodja delavnice izvede dva uvodna poskusa, s katerima sodelujoččim predstavi panogo robotike: • Vodja poiščče prostovoljca in mu namesti prevezo ččez. Prostovoljec igra vlogo »robota«, drug

udeleženec delavnice pa poskuša »robota« z navodili voditi z ene toččke v prostoru do druge. Vodja pri tem izpostavi pomembno naččelo robotike: nadzor v realnem ččasu (ččlovek da ukaz, stroj pa ga izpolni) ter samodejni nadzor (ččlovek da ukaz, stroj pa ga izpolni brez prisotnosti ččloveka).

• (Velja le za dejavnost: »Sledi ččrni ččrti«) Vsak udeleženec delavnice vzame kratko palico (glejte fotografijo) in jo poskusi na dlani ččim dlje obdržati v ravnovesju v pokonččnem položaju. Udeleženci pri tem opazujejo, kateri gibi telesa so potrebni, da palica ostane v navpiččnem položaju:

o udeleženci so pozorni na palico (dobivanje podatkov iz okolja); o ko palica odstopi od želenega položaja (navpiččnega položaja) v levo ali desno smer, o ustrezno premaknejo dlan: čče se palica premakne v desno stran, premaknejo dlan

v dsno in obratno. Enaka logika velja pri postopku nadzora robota, ki sledi ččrni ččrti. Takšno premikanje bodo programirali tudi udeleženci delavnice.

" Vodja delavnice nato predstavi glavni izziv in spodaj navedene dejavnosti: Vsaka družinska skupina bo iz kock LEGO sestavila robota, ki bo sestavljen iz osnovnega modula ter iz svetlobnega in zvoččneg tipala.


Skupina poskuša z razpravo ugotoviti, kako bi bilo najbolje namestiti tipala. Osnovna rešitev je lahko takšna:

Skupina robota programira s prenosnikom, ki je dodeljen vsaki skupini. Robot se mora začčeti premikati šele ob zvoččnem signalu. Premikati se mora vzdolž ččrne ččrte (proge) na beli ploščči, pri tem pa mora celotno progo ččim hitreje prevoziti trikrat. Vodja predstavi glavne ukaze programske opreme (»aktiviraj motorje«, ukaz za premik v krivulji, ukaz »čče« (to pomeni »aktiviraj motorje le »čče«) in ukaz »ponovi«).

6.1.2 Dejavnost | 1 ura in 15 minut

Starši in otroci skupaj programirajo programsko opremo tako, da ta upošteva vse dejavnike, ki vplivajo na delovanje in hitrost robota. Na primer:

• Kako moramo uporabiti tipalo in motorje, da bi se robot pravilno premikal? • Kako lahko robotu ukažemo, da sledi ččrti?

Družine sestavijo različčne sestavne dele robota, izmerijo obččutljivost na svetlobo in zvok obeh tipal ter programirajo robota tako, da se premika vzdolž ččrte. Primeri morebitnih pravilnih programiranj:

• Ukaz ČČE…POTEM... (ukaz za preklop)

• Ukaz »ČČAKAJ NA«


• Ukaz »ZANKAJ DO«

Med delom se osredotoččijo na te vidike:

• Kaj je robot

Ko pomislimo na robota, pogosto pomislimo na stroj z nadnaravnimi sposobnostmi. To je pogled, ki nam ga je vcepila znanstvena fantastika. Robot je pravzaprav stroj s posebno zasnovo in lastnostmi.

• Programiranje robota Robot je stroj, ki izpolnjuje le tista dejanja, za katera je bil programiran. Robotu je treba zato dati natanččna in podrobna navodila po korakih, ki narekujejo njegovo delovanje, s katerim bo izpolnil cilj.

• Zasnova robota Robot mora poznati okolje, v katerem bo deloval. Sposoben mora biti prepoznati značčilnosti okolja in zaznati spremembe. Izdelovalec robota mora zbrati ustrezne informacije in izbrati ustrezna tipala, ki jih bo robot uporabljal in uspešno izpolnil zastavljen cilj.

• Naččela samostojnosti Robot je stroj, zmožen samonadzora. Ta sposobnost temelji na povratnih informacijah. Takšna naččela uporabimo tudi sami, ko želimo na primer obdržati žogo na enem prstu ali se peljati s kolesom (udeleženci delavnice naj se tukaj spomnijo poskusa s palico).

Vodja delavnice naj udeležencem te pojme predstavlja postopoma in poskrbi, da jih ti med potekom delavnice usvojijo. Pomembne so tako pri postopku sestavljanja robota kot tudi pri programiranju dejanj, ki jih bo robot izvedel, medtem ko bo izpolnjeval zahtevano opravilo. Družine lahko izvedejo poljubno število preizkusov, med katerimi preverijo uččinkovitost programa. Cilj je, da robot ostane na ploščči med ččrno ččrto in belo podlago ter se premika vzdolž proge. Delavnica se končča s tekmo robotov. Cilj tekme ni dobiti enega zmagovalca in veliko »poražencev«. Tekma je ena od glavnih značčilnosti izziva. Tekma zaokroži celotno delavnico. Skupina se znova zbere za skupno dejavnost, med katero lahko udeleženci primerjajo svoje odloččitve z odloččitvami drugih udeležencev. Tekma je poleg tega zabaven, hrupen dogodek, saj vsi udeleženci navijajo za svojega robota, ki tekmuje z drugimi roboti na tekmovalni progi. Po tekmi je priložnost še za zadnji pogovor in izmenjavo mnenj.


6.1.3 Razprava | 20 min Po dejavnosti se udeleženci delavnice zberejo pri zaključčni razpravi, kjer govorijo o temi delavnice in postopku. Vodja delavnice udeležence prosi, da na listek papirja napišejo svojo definicijo robota in posamezne stopnje postopka, ki so jih pripeljale do konččnih odloččitev. Pri tem skušajo definirati razvoj uččnega postopka, svoje šibke in moččne toččke ter vedenje različčnih ččlanov skupine. Različčne odgovore pripnete na tablo, za vsako vprašanje pa uporabite en list. Ko so vsi odgovori na tabli, vodja najprej komentira definicije, pri tem pa izpostavi glavne značčilnosti robota. Osrednji del razprave naj bo usmerjen na pregled uččnega postopka odraslih, pri ččemer naj razmišljajo o tem, kako so sodelovali s svojimi otroki. Morebitne pomisleke, posebnosti pa tudi »dosežke« ter nova spoznanja uporabimo za osvetlitev naččina in vsebine uččenja ter vloge staršev v podobnih okolišččinah, kjer se izvaja sodelovalno uččenje.

6.2 Tekma (priporočeno za starost od 7 do 9 let) Målet för denna aktivitet är att förbereda en robot för att klara en sträcka på kortast möjliga tid i stafettloppet.

6.2.1 Introduktion | 15 min Vodja delavnice izrazi dobrodošlico skupini in predstavi projekt FEAST ter njegove cilje. Za uvodne poskuse glejte razdelek 6.1.1 »Uvod«. Vodja delavnice nato predstavi glavni izziv in spodaj navedene dejavnosti:

• Udeležencem razloži pravila tekme: Skupini sestavljata dve družini, vsaka s svojim robotom. Ta mora biti sposoben prevoziti del celotne poti. Prvi od obeh robotov se na pot poda ob plosku dlani in se vzdolž začčrtane poti pripelje do toččke menjave. Tukaj na menjavo ččaka drug robot, ki se na progo poda takoj, ko prvi robot doseže to toččko, in dokončča preostanek poti.

• Vodja razloži, da mora vsaka skupina iz kock LEGO sestaviti robota, ki je sestavljen iz osnovnega modula, tipala za razdaljo in zvoččnega tipala.


Skupina mora s pogovorom določčiti najboljši položaj obeh tipal, hkrati pa razmisliti o tem, ali robot potrebuje morebitne druge funkcije. Osnovna rešitev je lahko takšna:

Skupina nato robota programira s prenosnikom, ki je dodeljen vsaki skupini. • Vodja predstavi glavne ukaze programske opreme (»aktiviraj motorje«, ukaz za premik v

krivulji,kaz »ččakaj na« (to pomeni »ččakaj na signal«, nato pa aktiviraj motor). Vodja nato razloži, kako skupine prenesejo program v robota.

6.2.2 Dejavnost | 1 ura in 20 minut Starši in otroci nato skupa programirajo programsko opremo tako, da ta upošteva vse dejavnike, ki vplivajo na pot in hitrost robota. Na primer:

• Kako naj uporabimo zvoččno tipalo tako, da se bo robot pognal na progo ob plosku dlani? • Kako lahko določčimo najboljšo pot? • Kako naj nastavimo drugega robota tako, da se bo na progo pognal takoj, ko bo do toččke

menjave prispel prvi? Družine naj sestavijo različčne komponente robota, izmerijo obččutljivost na zvok in razdaljo ter robota programirajo tako, da se bo premikal po predvideni progi. Program je niz navodil za premikanje. Skupine morajo določčiti ustrezne vrednosti za trajanje premikanja robota.


Primer enega od možnih programov:

Med delom se osredotoččijo na te vidike:

• Kaj je robot Ko pomislimo na robota, pogosto pomislimo na stroj z nadnaravnimi sposobnostmi. To je pogled, ki nam ga je vcepila znanstvena fantastika. Robot je pravzaprav stroj s posebno zasnovo in lastnostmi.

• Programiranje robota Robot je stroj, ki izpolnjuje le tista dejanja, za katera je bil programiran. Robotu je treba zato dati natanččna in podrobna navodila po korakih, ki narekujejo njegovo delovanje, s katerim bo izpolnil cilj.

• Zasnova robota Robot mora poznati okolje, v katerem bo deloval. Sposoben mora biti prepoznati značčilnosti okolja in zaznati spremembe. Izdelovalec robota mora zbrati ustrezne informacije in izbrati ustrezna tipala, ki jih bo robot uporabljal, da bi uspešno izpolnil zastavljen cilj.

Vodja delavnice naj udeležencem te pojme predstavlja postopoma in poskrbi, da jih ti med potekom delavnice usvojijo. Pri razlagi naj se opira na postopek izdelave robota in na izbor odloččitev, s katerimi bo robot lahko izvedel zahtevano dejanje. Družine lahko izvedejo poljubno število preskusov, med katerimi bodo preverili uččinkovitost programa. Delavnica se končča s tekmo robotov. Cilj tekme ni dobiti enega zmagovalca in veliko »poražencev«. Tekma je ena od glavnih značčilnosti izziva. Tekma zaokroži celotno delavnico. Skupina se znova zbere za skupno dejavnost, med katero lahko udeleženci primerjajo svoje odloččitve z odloččitvami drugih udeležencev. Tekma je poleg tega zabaven, hrupen dogodek, saj vsi udeleženci navijajo za svojega robota, ki tekmuje z drugimi roboti na tekmovalni progi. Po tekmi je priložnost še za zadnji pogovor in izmenjavo mnenj.


6.2.3 Razprava | 20 min Glejte razdelek 6.1.3 – Razprava.

7. Materiali Pri dejavnosti so uporabljeni kompleti kock LEGO NXT Mindstorms. Vsaka skupina prejme en komplet. Komplet za dejavnost »Sledi ččrni ččrti«:

• robot s tremi kolesci, dva motorja • 1 svetlobno tipalo in 1 zvoččno tipalo • Kocke NXT Mindstorms in kabli za povezovanje tipal • Prenosnik s programsko opremo za programiranje robota • Ploščča s ččrno ččrto na beli površini (ena za dve skupini) • Kronometer

Komplet za tekmo:

• robot s tremi kolesci, dva motorja • 1 ultrazvoččno tipalo in 1 zvoččno tipalo • Kocke NXT Mindstorms in kabli za povezovanje tipal • Prenosnik s programsko opremo za programiranje robota • Proga, izdelana iz električčnih vodov ali podobnega • OPOMBA: o obliki proge presodi oseba, ki vodi dejavnost: edini pogoj je, da je število zavojev

in ravnih odsekov, ki jih morajo prevoziti roboti, enako za obe skupini. • Kronometer


Navodila za vozilo najdete na tem spletnem mestu: http://www.nxtprograms.com/castor_bot/steps.html Navodila pa lahko prenesete tudi kot dokument v obliki pdf CONSTRUCTOPEDIA 2.1, ki ga najdete na tem spletnem naslovu: http://legoengineering.com/library/cat_view/30-building-instructions/38-nxt-based-creations.html?start=10 V tem dokumentu najdete tudi veliko drugih preprostih modelov. OPOMBA 1. Ne smete pozabiti na eno pomembno stvar: vozila morajo imeti dva motorja (levega in desnega), saj se v nasprotnem primeru spremeni logika programa. Svetlobno tipalo deluje dobro, čče je blizu ploščče, saj tako prejme bolj natanččne podatke. Robot bolje sledi ččrti, čče ga programirate tako, da vklopi en motor in izklopi drugega (glejte primere programiranja). OPOMBA 2. Robota je mogočče programirati na različčne naččine, pa kljub temu doseže želeni cilj. Udeleženci delavnice lahko torej uporabijo različčne rešitve, ki lahko delujejo prav tako dobro: TO JE ZAŽELENO!!!

8. Vloga vodje delavnice Vodja delavnice ima vlogo posrednika. Med dejavnostjo opazuje, kako družina programira robota, jih spodbuja, sprašuje in jim daje preproste primere, s katerimi pomaga družini bolje razumeti težavo, hkrati pa ji ne razkrije rešitve (po navadi je mogočče težave rešiti na večč naččinov, ne le na enega). Vodja na začčetku udeležencem ne predstavi koncepta »robota«. Koncept naj bi se izoblikoval med delom in med zaključčno razpravo.

9. Kaj je treba upoštevati, ko se odločate za izvedbo te delavnice • Za izvedbo delavnice potrebujete komplete kock NXT Mindstorms LEGO in osebne

raččunalnike. • Vodje delavnice, ki želijo uporabiti programsko opremo Lego in robote, morajo naččrtovati ččas

za samouččenje. ČČeprav je programska oprema precej intuitivna, pa bodo vodje delavnice, ki se bodo bolje seznanili z njo, lažje pomagali družinam uporabljati programsko opremo in poiskati njim prilagojene rešitve.


• Za vsako družino (od 2 do 4 posamezniki) potrebujete en komplet kock LEGO. Pri bolj zahtevnih izzivih boste na 3 skupine potrebovali 1 vodjo delavnice, za bolj preproste izzive pa boste 1 vodjo potrebovali na 5 skupin.

10. Dejavnosti doma in materiali za starše Vodja ob koncu delavnice prosi udeležence, naj opazujejo vsakdanji svet:

• Kakšne robote najdemo v vsakdanjem življenju? • Kakšne vrste tipal uporabljajo? • Katera tipala ali postopke, ki smo jih predstavili med delavnico, je mogočče opaziti v naravi?

Udeležence delavnice spodbudimo k temu, da rezultate svojih opažanj pošljejo muzeju.

Documents

Working with parents. Models for activities in science ... · PDF fileDelavnica se začne s skupinsko razpravo o ideji robota, hkrati se poudari pomen osnovnih, jasnih navodil za programiranje