Οι μαθητές του κύκλου Ρομποτική με Lego Spike Essential και Scratch δημιούργησαν το ακόλουθο project που έχει ως θέμα του την αγάπη ενός παιδιού για τα αυτοκίνητα και τον προγραμματισμό. Αποτελείται από δύο κατασκευές οχημάτων, ενός ηλεκτρονικού παιχνιδιού σχεδιασμένο σε Scratch 3.0 και την ηλεκτρονική πλακέτα Micro:bit. Οι μαθητές χρησιμοποιούν διάφορους τρόπους σύνδεσης γραναζιών, αυτοματισμούς, και προγραμματίζουν τις κατασκευές δημιουργώντας μεταβλητές. Παράλληλα, ενισχύεται η ενσυναίσθησή τους και προβάλλεται ο θεσμός της οικογένειας.
Ανάγκη project
Στόχος της μακέτας αυτής είναι η γνωριμία και η εξοικείωση των παιδιών με τον πρώτο τους ηλεκτρονικό εξοπλισμό. Βιώνοντας την εποχή της ψηφιακής επανάστασης και της ραγδαίας τεχνολογικής εξέλιξης τα παιδιά καλούνται στην καθημερινότητά τους να χρησιμοποιήσουν μέσα και συσκευές που βασίζονται στους αυτοματισμούς. Χαρακτηριστικό παράδειγμα αποτελούν τα αυτοκίνητα που χρησιμοποιούνται από τους πολίτες, τα οποία πλέον είναι εξοπλισμένα με πλήθος ηλεκτρονικών αισθητήρων ή συστημάτων πλοήγησης και εντοπισμού γεωγραφικής θέσης και διευκολύνουν τις μετακινήσεις επιδεικνύοντας τον πιο σύντομο δρόμο και γενικά καθοδηγώντας τους επιβαίνοντες με τέτοιο τρόπο, ώστε η μετακίνηση να είναι ασφαλής και αποτελεσματική. Ο 21ος αιώνας χαρακτηρίζεται για τη γρήγορη αλλά και συνεχώς αυξανόμενη τεχνολογική εναλλαγή έξυπνων συστημάτων. Στις σύγχρονες πόλεις δημιουργούνται έξυπνα συστήματα που κύριο σκοπό τους έχουν την εξοικονόμηση ενέργειας και την πράσινη ανάπτυξη. Όλα αυτά δημιουργούν την ανάγκη εκπαίδευσης και εξοικείωσης των πολιτών με αυτοματισμούς από μικρή ηλικία.
Η λύση μας
Μελέτες έχουν δείξει πως τα παιδιά μαθαίνουν καλύτερα μέσα από δημιουργικά παιχνίδια που τα ωθούν να συμμετέχουν ενεργά βάζοντας στόχους και βρίσκοντας τρόπους επίλυσης. Έτσι, για να επιτευχθούν οι ανάγκες του project δημιουργήθηκαν 2 κατασκευές και ένα ηλεκτρονικό παιχνίδι με αυτοκίνητα στην εκπαιδευτική εφαρμογή scratch 3. Τα τρία (3) αυτά εργαστήρια πλαισιώθηκαν μέσα σε μια ιστορία αποσκοπώντας επιπλέον στην ανάδειξη του θεσμού της οικογένειας και τον σημαντικό ρόλο που διαδραματίζει στην κοινωνία. Πιο συγκεκριμένα, ο πρωταγωνιστής της ιστορίας είναι ένα προεφηβικής ηλικίας αγόρι με αγάπη στα αυτοκίνητα. Ο πατέρας του, όντας προγραμματιστής ηλεκτρονικών παιχνιδιών, του έκανε δώρο ένα όχημα ανίχνευσης τοίχων. Μέσα από αυτό συνειδητοποίησε πως ο γιος του έχει ταλέντο στον προγραμματισμό και τους αυτοματισμούς και για τον λόγο αυτό έφτιαξε και του χάρισε ένα αυτοκίνητο το οποίο μπορούσε να το ελέγχει με την ηλεκτρονική πλακέτα microbit. Ο ενθουσιασμός του μικρού αγοριού έκανε τον πατέρα του να τον εμψυχώσει περισσότερο και του πρότεινε να προσπαθήσουν μαζί να φτιάξουν ένα ηλεκτρονικό παιχνίδι χρησιμοποιώντας ως χειριστήριο το microbit. Τα εργαστήρια συνδυάζουν το δημιουργικό μέρος της κατασκευής, του προγραμματισμού αλλά και του αυτοματισμού.
Λειτουργικές προδιαγραφές
Η μακέτα αποτελείται από δύο (2) κατασκευές και ένα (1) ηλεκτρονικό παιχνίδι. Η πρώτη κατασκευή, με όνομα wall tracer, είναι ένα όχημα ανίχνευσης τοίχου. Η δεύτερη κατασκευή, microbot – microbit, αποτελεί ένα αυτοκίνητο τύπου φόρμουλα, το οποίο ελέγχεται με την ηλεκτρονική πλακέτα microbit. Το όχημα αυτό μπορεί να έχει εμπρόσθια και οπίσθια κίνηση. Στην εμπρόσθια κίνηση έχει τη δυνατότητα να σταματά αυτόματα εφόσον υπάρχει μπροστά του κάποιο εμπόδιο. Για την οπίσθια κίνηση ο χειριστής μπορεί να σταματήσει το όχημα ελέγχοντάς το από το microbit. Τέλος, το ηλεκτρονικό παιχνίδι scratch microbit game, είναι ένα ηλεκτρονικό παιχνίδι, το οποίο φτιάχνεται και προγραμματίζεται εξ ολοκλήρου από τα παιδιά. Σκοπός του είναι το αυτοκίνητο – ήρωας, να αποφύγει τα αντίπαλα αυτοκίνητα που κινούνται στο αντίθετο ρεύμα από αυτό, αλλά και τις πέτρες – εμπόδια που υπάρχουν στον δρόμο του. Στόχος είναι οι παίκτες να πετύχουν όσο το δυνατόν μεγαλύτερο σκορ μπορούν.
Τεχνικές προδιαγραφές
Για να επιτευχθούν οι στόχοι του project χρησιμοποιήθηκε ως βασικός εξοπλισμός το Lego WeDo 2.0 και η πλακέτα microbit. Ο προγραμματισμός έγινε με Scratch 3.
Αναλυτικότερα, για να λειτουργήσει το wall tracer και να κάνει την ανίχνευση της γραμμής του τοίχου, χρησιμοποιήθηκε ο αισθητήρας απόστασης ο οποίος τοποθετήθηκε στο πλάι, στα αριστερά της κατασκευής. Ανάλογα με την απόσταση που μετράει, αποφασίζει αν θα δώσει ο κινητήρας κίνηση στο αριστερό ή στο δεξί γρανάζι. Έτσι, αν η απόσταση είναι μεγαλύτερη από 30 εκατοστά, ο κινητήρας δίνει κίνηση στο αριστερό γρανάζι για να πλησιάσει τον τοίχο, ενώ αντίθετα, αν η απόσταση είναι μικρότερη από 30 εκατοστά δίνεται ώθηση στο δεξί γρανάζι, ώστε να απομακρυνθεί από τον τοίχο το όχημα. Ο κινητήρας του οχήματος είναι συνεχώς ενεργοποιημένος και ανάλογα την απόσταση του τοίχου δημιουργούνται δύο συνθήκες, οι οποίες εκτελούνται κατά περίπτωση κάθε φορά.
Στην περίπτωση του microbot – microbit, συνδέθηκαν στην κατασκευή, εκτός από τον κινητήρα, ο αισθητήρας απόστασης και επεκτάθηκε το πρόγραμμά του, ώστε να γίνει η σύνδεσή του με το microbit, προκειμένου να ελέγχεται η κίνησή του από την πλακέτα. Κατασκευαστικά, το αυτοκίνητο διαθέτει έναν αισθητήρα απόστασης στο μπροστινό μέρος του, ώστε να αντιλαμβάνεται τα εμπόδια που υπάρχουν μπροστά του και η κίνηση δίνεται από τον κινητήρα που βρίσκεται τοποθετημένος στο πίσω μέρος. Ο κινητήρας κινεί ένα μεγάλο γρανάζι, το οποίο με τη σειρά του κινεί ένα μικρότερο που βρίσκεται τοποθετημένο στον άξονα των οπίσθιων τροχών. Με τον τρόπο αυτό το όχημα πετυχαίνει γρήγορη κίνηση. Η έναρξη της κίνησης, δίνεται τη στιγμή που πατηθεί το κουμπί Α της πλακέτας microbit. Στη συνέχεια, η μπροστινή και οπίσθια κίνηση ελέγχεται με την κλίση της πλακέτας. Αν η κλίση είναι μπροστά, κινείται μπροστά και αν είναι πίσω, το όχημα κινείται προς τα πίσω. Αυτό πραγματοποιείται, καθώς στο microbit υπάρχει ενσωματωμένο γυροσκόπιο. Αν ο χειριστής πατήσει το κουμπί Β της πλακέτας, τότε το όχημα θα απενεργοποιηθεί. Επίσης, το όχημα ακινητοποιείται αυτόματα, αν ο ενσωματωμένος αισθητήρας αντιληφθεί μπροστά του εμπόδιο.
Τέλος, το ηλεκτρονικό παιχνίδι, προγραμματίζεται με κάθετο προγραμματισμό στη scratch. Στο πρόγραμμα τα παιδιά μαθαίνουν την έννοια της μεταβλητής, δημιουργούν τη δική τους μεταβλητή, έρχονται σε επαφή με τη random συνάρτηση και μαθαίνουν για τις συντεταγμένες και τη λειτουργικότητά τους στον προγραμματισμό. Ακόμη, μαθαίνουν το πώς να σχεδιάζουν τα δικά τους γραφικά, ώστε να πλαισιώνουν τα παιχνίδια τους.
