Урок цифры программирование ответы

Наследственная учебнаяпрограмма Эй там! Эта учебная программа больше не курируется и не поддерживается. Он может содержать материалы, которые уже недоступны. Или устаревшую информацию. Пожалуйста, используйте этот документ для справки. Вопросы? Мы здесь, чтобы помочь: оставьте нам комментарий.

Краткие сведения

Основываясь на основах программирования. Изученных до сих пор в этом подразделении. Студенты затем учатся программировать с помощью датчиков. А не задавая точные длительности. Они начинают с изучения алгоритмов и переходят к пониманию условных команд (пока, потом). Которые требуют использования блоков ожидания.

Работая с роботами и программным обеспечением LEGO® MINDSTORMS® EV3, они узнают о блоках ожидания и о том. Как использовать их в сочетании с набором блоков перемещения с неограниченной продолжительностью. Чтобы помочь с пониманием и подготовить их к связанным с этим задачам программирования деятельности. Студенты-добровольцы разыгрывают демонстрацию лабиринта. А в заключение студенческие группы программируют роботов LEGO для навигации по простому лабиринту с помощью программирования блоков ожидания. Предоставляется презентация PowerPoint®. Рабочий лист и викторины до/после.

Эта инженерная учебная программа соответствует научным стандартам следующего поколения (NGSS).

Инженерное соединение

Программирование является жизненно важным навыком для большинства инженеров. А также для многих других профессиональных профессий. Почти все полезные программы должны уметь выполнять операции. Не зная заранее всех значений операндов. Например, в программе, которая играет в шахматы против человека. Компьютер заранее не знает. Куда собирается двигаться его противник. Но запрограммирован на то. Чтобы реагировать на различные ситуации.

Точно так же робот LEGO не знает точно. Как далеко находится препятствие. Но его можно запрограммировать на то. Чтобы обойти препятствие. Когда оно ощущается.

Цели обучения

После этого урока учащиеся должны уметь:

  • Запрограммируйте робота LEGO MINDSTORMS EV3 с помощью датчиков.
  • Объясните, почему было бы выгодно запрограммировать робота LEGO. Не зная точных расстояний. На которые он должен двигаться.

Образовательные стандарты

Каждый урок или вид деятельности TeachEngineering соотносится с одним или несколькими образовательными стандартами K-12 science, technology. Engineering или math (STEM).

Все 100 000+ K-12 STEM-стандартов, охватываемых TeachEngineering , собираются. Поддерживаются и упаковываются Сетью стандартов достижений (ASN), проектом D2L (www.achievementstandards.org).

В ASN стандарты иерархически структурированы: сначала по источнику; например, по состоянию; внутри источника по типу; например, по науке или математике; внутри типа по подтипу. Затем по классу и т.Д.

Ожидание производительности NGSS

3-5-ETS1-2. Создайте и сравните несколько возможных решений проблемы на основе того. Насколько хорошо каждое из них может соответствовать критериям и ограничениям данной проблемы. (3 — 5 классы)

Согласны ли вы с такой расстановкой? Спасибо за ваши отзывы!

Нажмите, чтобы просмотреть другие учебные программы. Соответствующие этим ожиданиям производительности

Этот урок фокусируется на следующих аспектах трехмерного обучения NGSS:
Наука и инженерная практика Дисциплинарные Основные Идеи Сквозные Концепции
Создание и сравнение нескольких решений задачи на основе того. Насколько хорошо они соответствуют критериям и ограничениям проектной задачи.

Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваши отзывы!

Прежде чем приступить к разработке решения. Необходимо провести исследование проблемы. Тестирование решения включает в себя исследование того. Насколько хорошо оно работает в различных вероятных условиях.

Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваши отзывы!

На любом этапе общение с коллегами по поводу предлагаемых решений является важной частью процесса проектирования. И обмен идеями может привести к улучшению проекта.

Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваши отзывы!

Инженеры совершенствуют существующие технологии или разрабатывают новые. Чтобы увеличить их преимущества. Уменьшить известные риски и удовлетворить потребности общества.

Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваши отзывы!

Ожидание производительности NGSS

3-5-ETS1-3. Планируйте и проводите честные тесты. В которых контролируются переменные и рассматриваются точки отказа. Чтобы определить аспекты модели или прототипа. Которые могут быть улучшены. (3 — 5 классы)

Согласны ли вы с такой расстановкой? Спасибо за ваши отзывы!

Нажмите, чтобы просмотреть другие учебные программы. Соответствующие этим ожиданиям производительности

Этот урок посвящен следующим трехмерным аспектам обучения NGSS:
Наука и инженерная практика Дисциплинарные Основные Идеи Сквозные Концепции
Планируйте и проводите расследование совместно, чтобы получить данные. Которые послужат основой для доказательств. Используя справедливые тесты. В которых контролируются переменные и количество рассмотренных испытаний.

Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваши отзывы!

Тесты часто предназначены для выявления точек отказа или трудностей. Которые предполагают элементы конструкции. Которые необходимо улучшить.

Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваши отзывы!

Различные решения должны быть проверены, чтобы определить. Какое из них лучше всего решает проблему. Учитывая критерии и ограничения.

Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваши отзывы!

Ожидание производительности NGSS

MS-ETS1-2. Оцените конкурирующие проектные решения с помощью систематического процесса. Чтобы определить. Насколько хорошо они соответствуют критериям и ограничениям задачи.

(6 — 8 классы)

Согласны ли вы с такой расстановкой? Спасибо за ваши отзывы!

Нажмите, чтобы просмотреть другие учебные программы. Соответствующие этим ожиданиям производительности
Этот урок фокусируется на следующих

аспектах трехмерного обучения NGSS:

Наука и инженерная практика Дисциплинарные Основные Идеи Сквозные Концепции
Оценка конкурирующих проектных решений на основе совместно разработанных и согласованных критериев проектирования.

Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваши отзывы!

Существуют систематические процессы оценки решений с точки зрения того. Насколько они соответствуют критериям и ограничениям проблемы.

Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваши отзывы!

Ожидание производительности NGSS

MS-ETS1-3. Проанализируйте данные тестов. Чтобы определить сходства и различия между несколькими проектными решениями. Чтобы определить наилучшие характеристики каждого из них. Которые могут быть объединены в новое решение. Чтобы лучше соответствовать критериям успеха. (6 — 8 классы)

Согласны ли вы с такой расстановкой? Спасибо за ваши отзывы!

Нажмите, чтобы просмотреть другие учебные программы. Соответствующие этим ожиданиям производительности
Этот урок посвящен следующим трехмерным аспектам обучения NGSS:
Наука и инженерная практика Дисциплинарные Основные Идеи Перекрестные Понятия
Анализ и интерпретация данных для определения сходств и различий в выводах.

Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваши отзывы!

Существуют систематические процессы оценки решений с точки зрения того. Насколько они соответствуют критериям и ограничениям проблемы.

Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваши отзывы!

Иногда части различных решений могут быть объединены. Чтобы создать решение. Которое лучше любого из его предшественников.

Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваши отзывы!

Хотя одна конструкция может не давать наилучших результатов во всех тестах. Определение характеристик конструкции. Которая дала лучшие результаты в каждом тесте. Может дать полезную информацию для процесса редизайна—то есть некоторые характеристики могут быть включены в новую конструкцию.

Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваши отзывы!

Предложите выравнивание. Не перечисленное выше

Рабочие листы и приложения

Визит [www.teachengineering.org/lessons/view/umo_computerprogram_lesson02] для печати или загрузки.

Еще Одна Учебная Программа Вроде Этой

Что Такое Программа?

Используя несколько повязок на глаза и простое упражнение Студенты создают и тестируют базовые программы. Сначала используя только LEGO intelligent brick, an…

предварительный просмотр Урока

Начальный Урок

Как Вы Делаете Петли и Переключатели?

Студенты учатся программировать с помощью петель и переключателей. Используя роботов LEGO® MINDSTORMS®, датчики и программное обеспечение. Пары студентов выполняют три мини-действия по программированию с использованием петель и переключателей по отдельности. А затем объединяются.

предварительный просмотр урока

Элементарный Урок

Мозг — это компьютер

Студенты узнают о сходстве между человеческим мозгом и его инженерным аналогом-компьютером. Поскольку студенты регулярно работают с компьютерами, это сравнение укрепляет их понимание как того. Как работает мозг, так и того. Как он параллелен компьютеру.

предварительный просмотр урока

Урок Средней школы

Что такое Компьютерная программа?

Через четыре урока и четыре мероприятия студенты знакомятся с логикой программирования. Начиная с самых простых команд, они развивают навыки программирования. Создавая и тестируя программы с помощью роботов LEGO® MINDSTORMS®. Блок предназначен для того. Чтобы быть мотивационным для обучения студентов. Так что т…

предварительный просмотр блока

Элементарная единица

Знание Pre-Req

Завершение первого урока в этом блоке (Что такое Программа?) чтобы студенты были готовы создавать свои собственные программы EV3.

Введение/Мотивация

(Будьте готовы показать студентам 23-слайд, Как Вы заставляете программу ждать? Презентация, файл Microsoft® PowerPoint®, чтобы преподать урок. Заранее сделайте копии Того, как Вы заставляете программу ждать? Пред — /Пост-викторина, представленная в виде вложений и слайдов. И рабочий лист алгоритма Студенческие группы также нуждаются в компонентах робота LEGO. Как описано в разделе В течение 1-го дня имейте под рукой повязку на глаза и простой маршрут лабиринта у стены в классе. Сделанный из ленты на полу; обратитесь к описанию слайда 12. На 2-й день подготовьте простой лабиринт. Используя деревянные блоки или картонные коробки; см.)

Если вы хотите, чтобы ваш робот LEGO двигался на основе входных данных. Которые он получает от вас в виде хлопков в ладоши. Как бы вы подумали о его программировании? (Пусть студенты на минуту задумаются.) Что ж. Вам придется иметь такую логику. Как Это означает. Что робот ожидает услышать звук. Подобные утверждения мы называем Как бы вы это реализовали в программе? Именно это мы и будем изучать на сегодняшнем уроке.

(Продолжайте показывать презентацию и излагать содержание в фоновом разделе урока.)

Предыстория урока и концепции для учителей

Второй урок этого раздела содержит общее введение в программирование с использованием условных команд. А также подробное пошаговое руководство по написанию таких программ с использованием программного обеспечения LEGO MINDSTORMS EV3. Представьте урок, используя содержание слайдовой презентации. Как описано ниже.

Во время урока каждой группе необходимы следующие материалы:

  • Робот LEGO MINDSTORMS. Такой как LEGO EV3 kit (сборный и программируемый робот). Доступен за $349,99 на https://shop.lego.com/en-US/LEGO-MINDSTORMS-EV3-31313; следуйте инструкциям по сборке taskbot в руководстве по базовому набору; датчик входит в комплект основного набора
  • LEGO MINDSTORMS Education EV3 software 1.2.1
  • компьютер, загруженный программным обеспечением EV3 1.2.1

Примечание: Эта деятельность также может проводиться с более старым (и больше не продаваемым) набором LEGO MINDSTORMS NXT вместо EV3; см. Ниже эти поставки:

  • Базовый набор LEGO MINDSTORMS NXT
  • компьютер, загруженный программным обеспечением NXT 2.1

Что Такое Условные Команды?

По мере того как любой программист прогрессирует, его цель состоит в том. Чтобы писать хорошие программы. Хорошая программа не только работает надежно. Но и почти всегда признается тем. Что ее легче написать программисту и понять аудитории.

Программы, которые студенты написали в первом упражнении этого блока (Навигация по лабиринту), чрезвычайно зависят от аппроксимации или измерения расстояний между объектами. А затем оценки или вычисления того. Сколько оборотов потребуется роботу. Чтобы продвинуться так далеко.

Вместо этого менее утомительно и более полезно управлять роботом. Используя информацию. Которую робот получает от своих датчиков. Предположим, вы хотите, чтобы робот двигался вперед, но остановился. Как только достигнет стены. Довольно утомительно измерить расстояние от робота до стены, прикинуть. Сколько это оборотов. И сказать роботу. Чтобы он сделал ровно столько оборотов вперед. Кроме того, вы должны надеяться. Что каждый раз запускаете робота точно в одном и том же положении. Иначе ваша программа не выполнит поставленную задачу правильно.

Альтернативный способ состоит в том. Чтобы сказать роботу двигаться вперед. Пока его сенсорный датчик не упрется в стену. А затем остановиться. Такой подход не только легче (с практикой) для программиста. Но и лучше справляется с задачей. Потому что независимо от того. С какого места робот стартует. Он остановится точно тогда. Когда достигнет стены.

Мы говорим, что эта программа использует условную команду. Потому что расстояние. На которое движется робот. Зависит от состояния сенсорного датчика. Если сенсорный датчик не был нажат, робот продолжает двигаться вперед. Однако, как только сенсорный датчик был нажат, робот останавливается.

День 1: Алгоритмы представления условных команд (Слайды 1-13)

  1. Управление предварительной викторины. Раздавая бумажные копии; викторина также находится на слайде 2. Ответы даются учителю на слайде 3 для обсуждения после того. Как учащиеся закончили викторину.
  2. Расскажите о целях урока, как показано на слайде 4: Научиться использовать условные команды. Это включает в себя исследование того. Почему полезно использовать условные команды в программировании и как использовать блоки ожидания для программирования роботов LEGO. Чтобы они реагировали на присутствие стимулов.
  3. Дайте каждому ученику рабочий лист. Затем представьте им информацию об алгоритмах и условных командах.
  4. (слайды 5-7) Проанализируйте. Что такое алгоритм и почему он важен для программирования. Используя вопросы рабочего листа 1 и 2, попросите студентов выполнить операцию слайде 5, а затем записать алгоритм сложения в общих. Подробных шагах (слайд 6), чтобы они поняли концепцию алгоритма. Затем убедитесь, что учащиеся понимают. Что лучшие алгоритмы являются гибкими и неспецифичными. Поэтому их можно использовать для решения многих подобных задач (слайд 7).
  5. (слайды 8-9) Объясните. Что навигация по лабиринту с использованием метода Попросите студентов кратко обсудить это и указать на ограничения программирования с использованием блоков движения с фиксированным числом оборотов.
  6. Попросите студентов ответить на вопрос листа 3, чтобы убедиться. Что они понимают проблемы. Связанные с использованием такой стратегии. То есть если роботу приказано двигаться на основе точных расстояний. После того. Как они закончат вопрос 3, попросите студентов поделиться с классом всеми вопросами. Которые они думали. И убедиться. Что все понимают потенциальные проблемы. Затем спросите: как мы могли бы обойти это?
  7. (слайды 10-11) Познакомьте студентов с новым типом Пример: Играйте на перемене, пока не услышите звонок. А затем возвращайтесь в класс. Посмотрите, могут ли студенты применить этот подход к роботу в лабиринте. Задав ему полный рабочий лист вопрос 4. Попросите их описать словами алгоритм движения робота до тех пор. Пока он не наткнется на стену. А затем остановиться. Проверьте, правильно ли учащиеся записали шаги: двигайтесь вперед непрерывно; остановитесь. Если почувствуете стену (возможно. С помощью сенсорного датчика). Подчеркните. Что мы хотим. Чтобы алгоритм включал простые и ясные инструкции. Которые также были бы полными.
  8. Чтобы закрепить представление об условных командах и о том. Насколько они проще в использовании. Чем конкретные команды. Проведите простую демонстрацию лабиринта с помощью двух студентов-добровольцев. Как описано на слайде 12. Используйте ленту на полу, чтобы нарисовать простую дорожку. Завяжите глаза одному ученику, чтобы он выполнял роль
  9. (слайд 13) Как класс, обсудите. Как использование условной команды изменило ситуацию. А затем просмотрите все концепции. Рассмотренные в течение Дня 1 по алгоритмам и условным командам.

День 2: Программирование с блоками ожидания (Слайды 14-17)

  • Перед началом урока создайте простой лабиринт роботов LEGO из картонных коробок или деревянных блоков длиной примерно 2 фута с поворотом налево (см. диаграмму слайда 8).
  • (слайд 14) Представьте задачу программирования. Которая лучше всего выполняется с помощью условных команд для программирования робота. Помогите учащимся использовать условные команды и разбейте задачу на простые шаги: 1) двигайтесь вперед, 2) подождите, пока не будет нажат сенсорный датчик, 3) остановитесь.
  • Слайды 14-18 предоставляют пошаговое руководство по программированию робота для выполнения задачи. Слайд 16 особенно важен. Потому что он вводит блок ожидания и объясняет его особенности. Подведите итог новой информации, рассмотрев. Как использовать блоки ожидания (слайд 19).
  • (слайд 20) Попросите студентов продолжить с того места. Где они остановились на рабочем листе с 1-го дня. С вопросами 5 и 6. Попросите студентов записать условные команды для робота для навигации по схеме лабиринта на рабочем листе и программные блоки EV3 для реализации алгоритма. Дайте студентам некоторое время. Чтобы написать свои ответы на своих листах. А затем обсудить в классе. Решения предоставляются преподавателю на листе алгоритма Ключ ответа.
  • Дайте студентам время для реализации своих программ с помощью программного обеспечения LEGO MINDSTORMS EV3, загрузите их в EV3 taskbots с прикрепленными сенсорными датчиками и протестируйте/пересмотрите свои программы.
  • Сообщите студентам, что в следующем классе они разработают аналогичные. Но более сложные программы EV3 и протестируют их на роботах.
  • Управление после викторины. Раздавая бумажные копии; викторина также на слайде 21. Ответы приведены на слайде 22. На этом урок заканчивается. Слайд 23 содержит словарные термины и определения. Далее проводите соответствующую деятельность, Ждите программы!

Сопутствующая Деятельность

  • Подождите, Программа! — Студенты проверяют свое понимание блоков ожидания в двух задачах программирования. В которых используется робот LEGO со звуковыми и сенсорными датчиками. Одна из задач состоит в том. Чтобы запрограммировать робота продолжать движение вперед и поворачиваться только тогда. Когда он слышит звук хлопка. Другая задача программирования более сложна и требует. Чтобы робот несколько раз менял скорость в зависимости от того. Сколько раз нажимается сенсорный датчик. Студенты повторяют свои программы до успешного решения.

Словарь/Определения

алгоритм: Четкая и конкретная процедура решения задачи за конечное число шагов.

условная команда: Команда, в которой выполнение действия зависит от выполнения условия. (Например. Если я вижу знак остановки [условие]. Я останавливаю [действие].)

стимул: Нечто, что пробуждает или побуждает к активности. Для целей урока это действие. Которое может быть воспринято роботом и которое заставляет его перейти к следующей части программы.

Оценка

Оценка перед уроком

Предварительная викторина: Перед началом урока ответьте на три вопроса: Как вы заставляете Программу ждать? Тест до/после раздачи бумажных копий (также на слайде 2). Ответы студентов раскрывают их базовое понимание алгоритмов. Стимулов и логики использования датчиков при программировании робота. Ответы даны на вопрос Ключ ответа на тест до/После него (и слайд 3). Проведите тот же тест в конце урока.

Оценка после введения

Рабочий лист: Попросите студентов заполнить рабочий лист алгоритма в течение двух сеансов урока. Согласованного с презентацией слайдов. Это помогает студентам следить за содержанием и проверяет их понимание по мере прохождения. Учитель должен хорошо знать решение (предусмотренное в Алгоритме Листах ответов) и задавать соответствующие вопросы для руководства учениками.

Итоговая Оценка урока

Пост-тест: В конце урока администрируйте программу Повторите тест до/После него. Раздавая бумажные копии (также на слайде 21). Сравните ответы студентов с их ответами перед викториной. Чтобы определить. Насколько хорошо они поняли концепции. Преподаваемые на этом уроке. Ответы даны на вопрос Ключ ответа на тест до/После него (и слайд 22).

Авторские права

© 2014 Регенты Университета Колорадо; оригинал © 2013 Кураторы Университета Миссури

Жертвователь

Риаз Хелфер, Пранит Самарт, Сатиш С. Наир

Поддерживающая Программа

Программа GK-12, Центр вычислительной нейробиологии. Инженерный колледж. Университет Миссури

Признание

Эта учебная программа была разработана в рамках гранта Национального научного фонда ГК-12№. DGE 0440524. Тем не менее. Это содержание не обязательно отражает политику Национального научного фонда. И вы не должны принимать одобрение федерального правительства.

Последнее изменение: 30 апреля 2021 года