< Unità 6 - Informatica e dispositivi fisici ('22-'23)

Lezione 10 - Progetto: interazione uomo macchina

225 minuti

Panoramica

In questo progetto, gli studenti creano un'app che controlla il Circuit Playground in modo che interagisca con l'ambiente fisico circostante, simile a molte app per smartphone utilizzate per controllare i dispositivi di casa, auto o scuola. Gli studenti utilizzano materiali reali per progettare il proprio dispositivo fisico, quindi creano un'app che consente all'utente di interagire con il dispositivo fisico o modificare le impostazioni.

Mappatura delle competenze

Mappatura completa del corso
CSTA K-12 Computer Science Standards (2017)
    • 2-AP-11 - Create clearly named variables that represent different data types and perform operations on their values.
    • 2-AP-13 - Decompose problems and subproblems into parts to facilitate the design, implementation, and review of programs.
    • 2-AP-15 - Seek and incorporate feedback from team members and users to refine a solution that meets user needs.
    • 2-AP-17 - Systematically test and refine programs using a range of test cases.
    • 2-AP-19 - Document programs in order to make them easier to follow, test, and debug.
    • 2-CS-01 - Recommend improvements to the design of computing devices, based on an analysis of how users interact with the devices.
    • 2-CS-02 - Design projects that combine hardware and software components to collect and exchange data.
    • 2-CS-03 - Systematically identify and fix problems with computing devices and their components.

Pianificazione

Obiettivi

Gli alunni saranno in grado di:
  • creare un progetto che includa materiali fisici nella sua progettazione
  • creare un progetto che utilizzi vari input e output dal Circuit Playground e dalla schermata dell'app.

Preparazione

  • Riguarda la guida e la tabella di valutazione del progetto per comprendere l'ambito del progetto.
  • Riguarda i progetti di esempio come modello di ciò che gli studenti possono creare.
  • (Opzionale) Puoi decidere di mostrare uno di questi progetti agli studenti per stimolare le idee.
  • Raccogliere materiali per la prototipazione, come:
    • Materiale costruttivo (cartone, cartoncino, ecc.)
    • Materiale connettivo (nastro, colla, colla a caldo, ecc.)
    • Strumenti (forbici, cucitrici, ecc.)
    • Altri materiali (bicchieri, graffette, piatti di carta, ecc.)
  • Controlla il forum "Aula insegnanti" per insegnanti verificati per trovare ulteriori strategie o risorse condivise da altri insegnanti

Collegamenti

Attenzione! Fai una copia di tutti i documenti che intendi condividere con gli alunni.

Per gli insegnanti
Per gli studenti

Glossario

  • Prototipo - Il primo o uno dei primi modelli di prodotto che consentono di testare le ipotesi prima di sviluppare una versione finale.

Guida didattica

1° giorno (45 minuti)

Preparazione (5 minuti)

**Discussione: ** puoi fare un esempio di quando qualcuno ha usato un'app per controllare un dispositivo fisico di qualche tipo? Ad esempio, utilizzando un'app per sbloccare o bloccare automaticamente la portiera di un'auto.

Condivisione: chiedi agli studenti di discutere con i compagni, quindi conduci una discussione completa con tutta la classe

Obiettivo della discussione: è auspicabile che gli studenti vivano un'ampia varietà di esperienze. Alcuni esempi potrebbero includere:

  • Utilizzo di un'app per controllare un termostato
  • Utilizzo di un'app per controllare un aspirapolvere robotizzato
  • Utilizzo di un'app per controllare una telecamera di sicurezza
  • Utilizzo di un'app per accendere e spegnere una luce o cambiarne il colore

Osservazioni

Oggi inizieremo un progetto in cui costruirete un prototipo di un dispositivo simile. Un prototipo è una versione iniziale di un prodotto più grande che viene realizzato per eseguire test e verificare che funzioni come previsto. I nostri prototipi sono come «prime versioni» di molti dei dispositivi citati durante la discussione.

Suggerimenti didattici

App di esempio: puoi decidere di mostrare una delle app e dei video di esempio come esempio di ciò che gli studenti possono creare. Questo può aiutare a stimolare le idee e fornire agli studenti un modello su cosa lavorare quando realizzano i propri dispositivi.

Glossario:

  • Prototipo - un primo o uno dei primi modelli di un prodotto che consente di mettere alla prova le ipotesi prima di sviluppare una versione finale.

Presenta il progetto (15 minuti)

Distribuzione: (facoltativo) distribuisci copie della guida al progetto. Gli studenti lo useranno per pianificare il loro progetto e includeranno elementi che possono essere utilizzati per la valutazione alla fine del progetto.

Diapositive: presenta una panoramica del progetto e dei passaggi che gli studenti intraprenderanno per completarlo.

Suggerimenti didattici

Facilitazione dei progetti di gruppo: se gli studenti lavorano in coppia o in piccoli gruppi per completare i progetti, valuta la possibilità di mostrare questi due video alla classe:

A seconda degli obiettivi che ti prefiggi con questo progetto, considera la possibilità di far completare ai gruppi una Guida per studenti alla pianificazione del gruppo, che rafforza il messaggio nel video

Fai uno schizzo del tuo dispositivo (20 minuti)

Guida al progetto: chiedi agli studenti di iniziare a compilare la guida al progetto, a pianificare la loro app e a disegnare l'aspetto del loro dispositivo. Rivolgiti agli studenti durante questa fase per aiutarli a raccogliere idee e assicurarti che stiano completando correttamente la guida al progetto.

Distribuisci: quando gli studenti finiscono la guida al progetto, consenti agli studenti di accedere ai materiali di costruzione che hai raccolto, come carta e cartone e qualsiasi altro materiale di consumo.

Suggerimenti didattici

Valutare la congruità dei progetti degli studenti: gli studenti possono ideare progetti che vanno oltre le competenze che hanno attualmente o che richiederebbero più tempo del tempo assegnato per essere implementati. Invece di chiedere agli studenti di scegliere un progetto diverso, prova a chiedere agli studenti di immaginare una versione più ridotta della loro idea iniziale. Come analogia, se l'idea iniziale degli studenti è il passo "Corri", immagina una versione meno intensa che rappresenti come sarebbe il passo "Cammina". Se necessario, puoi anche continuare a tornare indietro fino a un passaggio di "Vai molto lento".

Scavando più a fondo: questo è a volte indicato come "Prodotto minimo funzionante" (o MVP, da Minimal Viable Product): puoi saperne di più su questo processo e adattarlo alle tue strategie di progetto leggendo questo articolo: Che senso ha il MVP di Henrik Kniberg

Conclusione (5 minuti)

Raccogli le guide al progetto ed esaminale per individuare eventuali problemi di carattere generale che potrebbero causare problemi specifici agli studenti nella parte successiva della lezione. Gli studenti possono anche sfruttare il tempo che precede la lezione successiva per raccogliere idee su altre app.

2° giorno (45 minuti)

Preparazione (5 minuti)

Distribuisci le guide al progetto di ieri. Se devi dare qualche riscontro agli studenti, trova il tempo per parlare con loro individualmente. Altrimenti, gli studenti possono passare direttamente alla fase successiva del loro progetto.

Suggerimenti didattici

Spazio di stoccaggio: alla fine di questa lezione, gli studenti avranno a disposizione una varietà di materiali in diverse fasi di completamento. Assicurati di pianificare in anticipo come vorresti che gli studenti conservassero questi articoli nella tua classe in modo che possano continuare a lavorare per più giorni.

Costruisci il tuo dispositivo (30 minuti)

Distribuisci: consenti agli studenti di accedere ai materiali costruttivi che hai raccolto, come carta e cartone e qualsiasi altro materiale di consumo.

Gli studenti trascorreranno la maggior parte del periodo in classe costruendo i propri dispositivi fisici e testando come si integreranno con il Circuit Playground.

Conclusione (10 minuti)

Discussione: fornisci uno spazio in cui gli studenti possano archiviare i propri progetti. Potresti voler concedere più tempo agli studenti per organizzare i loro materiali, archiviarli in modo sicuro e quindi pulire il loro spazio di lavoro.

Puoi controllare i dispositivi e prendere appunti sugli studenti con cui domani potresti voler fare il controllo di avvio.

3° giorno (45 minuti)

Preparazione (5 minuti)

Distribuisci: consenti agli studenti di raccogliere nuovamente i propri dispositivi e iniziare a lavorare. Consenti agli studenti di accedere ai materiali costruttivi che hai raccolto, come carta e cartone e qualsiasi altro materiale di consumo.

Completa il tuo dispositivo (10 minuti)

Girando tra i banchi: rivolgiti agli studenti quando iniziano a completare i loro dispositivi. Man mano che si avvicinano, possono passare a Code Studio e iniziare a scrivere codice.

Suggerimenti didattici

Aiutare gli studenti a progredire: alcuni studenti potrebbero avere difficoltà a trovare un buon punto di partenza nel loro progetto: se lasciati a se stessi, continuerebbero a perfezionare ogni minimo dettaglio del loro progetto e non arriverebbero mai alla fase di programmazione. Se ciò accade, ricorda agli studenti che per definizione un prototipo è una bozza iniziale del prodotto, non il prodotto finale. I prototipi sono progettati per essere leggermente disordinati, in modo da poter essere iterati rapidamente e non saranno mai perfetti. Una volta che sono abbastanza costruiti per testare l'idea più ampia, gli studenti possono passare alla fase di programmazione.

Inizia a scrivere codice (25 minuti)

Transizione: fai andare gli studenti su Code Studio per iniziare a programmare i loro dispositivi.

Suggerimenti didattici

Visualizzazione dei progetti di esempio: l'ultimo esercizio di questa sequenza include 3 progetti di esempio dell'esercizio nella sezione «Solo per insegnanti». Poiché questi progetti utilizzano Circuit Playground, devono essere eseguiti nell'app Maker su computer Windows e Mac. Se desideri vedere questi esempi funzionanti con un Circuit Playground, ti consigliamo di osservare questi esercizi e fare clic sui link all'interno dell'app Maker anziché visualizzarli dal programma della lezione.

Strategie per il debugging: mentre gli studenti progettano e implementano le proprie idee di progetto, potrebbero trovarsi con nuovi bug da districare e potresti ritrovarti a guardare un codice completamente sconosciuto mentre gli studenti cercano aiuto per risolvere i loro errori. Per semplificare l'esperienza di debugging, prendi in considerazione le seguenti strategie:

Scavare più a fondo: valuta la possibilità di fornire agli studenti un oggetto con cui parlare come parte del processo di debugging. Questo a volte è noto come debugging di Rubber Duck: puoi saperne di più sul sito web https://rubberduckdebugging.com/

Conclusione (5 minuti)

Discussione: metti a disposizione uno spazio in cui gli studenti possano sistemare i propri progetti. Potresti voler concedere più tempo agli studenti per organizzare i loro materiali, stoccarli in modo sicuro e quindi pulire il loro spazio di lavoro.

Puoi consultare il codice scritto dagli studenti all'interno di Code Studio per vedere quanti progressi stanno facendo e decidere se ci sono studenti con cui vale la pena fare il check-in domani.

4° giorno (45 minuti)

Preparazione (5 minuti)

Distribuisci: consenti agli studenti di raccogliere nuovamente i propri dispositivi e iniziare a lavorare. Potresti decidere di limitare l'accesso a materiali costruttivi aggiuntivi, poiché a questo punto gli studenti dovrebbero concentrarsi sulla fase di programmazione dei propri dispositivi.

Programmazione e collaudo (35 minuti)

Transizione: fai andare gli studenti su Code Studio per continuare a programmare i loro dispositivi. Dovrebbero testare i loro dispositivi e apportare modifiche al prototipo, se necessario.

Conclusione (5 minuti)

Discussione: fornisci uno spazio in cui gli studenti possano archiviare i propri progetti. Potresti voler concedere più tempo agli studenti per organizzare i loro materiali, archiviarli in modo sicuro e quindi pulire il loro spazio di lavoro.

Suggerimenti didattici

Dimostrazioni: la lezione di domani offre agli studenti spazio per festeggiare e dare dimostrazione dei loro progetti. Forniamo alcune opzioni su come possono essere presentate, ma la modalità di queste dimostrazioni è lasciata aperta, in modo che tu possa decidere il modo migliore per gli studenti di condividere i loro progetti. Assicurati di prendere una decisione su come gli studenti presenteranno il loro lavoro e cerca di prefigurare qualsiasi pianificazione aggiuntiva che gli studenti potrebbero dover sostenere prima di domani affinché la presentazione abbia il meritato successo.

Giorno 5 (45 minuti)

Preparazione

Distribuisci: consenti agli studenti di raccogliere nuovamente i propri dispositivi

Ricontrolla il dispositivo (10 minuti)

Ripasso: gli studenti devono assicurarsi che i propri dispositivi funzionino come previsto in preparazione alla presentazione del proprio lavoro ad altri studenti.

Dimostrazioni (30 minuti)

Offri agli studenti uno spazio per dimostrare agli altri studenti ciò che hanno costruito. Alcune opzioni includono:

  • Galleria Fotografica: consenti agli studenti di girare per l'aula e interagire con i dispositivi che ciascuno ha costruito
  • Presentazione: chiedi agli studenti di scegliere di presentare il proprio dispositivo come se lo stessero proponendo agli investitori. Gli studenti potrebbero preparare materiali aggiuntivi come un breve riquadro di diapositive
  • Galleria video digitale: chiedi agli studenti di registrare video di sé stessi utilizzando i dispositivi. Gli studenti possono decidere di strutturare il loro video come uno spot pubblicitario, sottolineando come il dispositivo possa aiutare a risolvere un problema.

Conclusione (5 minuti)

DIscussione: chiedi agli studenti di inviare i propri prototipi e inviare le loro app in Sviluppo App.

Riflessione: chiedi agli studenti di completare un rapido sondaggio di 5 domande su Code Studio. Potrai visualizzare i risultati anonimi nel Cruscotto di controllo dell'insegnante.

Creative Commons License (CC BY-NC-SA 4.0).

Questo compito è disponibile previa Licenza Creative Commons (CC BY-NC-SA 4.0).

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