نشاط بطريقة تعليم
STEM
الأدوات :
- Cutebot Pro من Elecfreaks (جهاز إلكتروني)
- لوحتا micro:bit (لوحات إلكترونية)
- عدسة ذكية ذكاء صناعي من Elecfreaks (جهاز إلكتروني)
- Joystick:bit من Elecfreaks (جهاز إلكتروني)
- اثنان من محركات السيرفو الصغيرة SG90 (لأغراض تحريك)
- اثنان من أقلام العلامة (أدوات كتابة)
- بطارية ليثيوم 18650 واحدة (بطارية قابلة لإعادة الشحن)
- طابعة ثلاثية الأبعاد (جهاز للطباعة بتقنية ثلاثية الأبعاد)
الخطوة 1: تجهيز Cutebot Pro للمشاريع
لإنشاء المشاريع، يجب علينا أولاً تصميم وطباعة ثلاثة قطع ثلاثية الأبعاد:
1. القطعة الأولى هي لوضع عدسة الذكاء الاصطناعي (AI Lens) على Cutebot Pro في الجزء الأمامي من Cutebot.
2. القطعة الثانية هي منصة صغيرة لوضع محركي السيرفو في الجزء الخلفي من Cutebot.
3. القطعة الأخيرة هي حامل بطاقة بلاستيكي كما يمكنك رؤيتها في الصور. سنحتاج إلى حاملي بطاقة اثنين.
بمجرد وضع عدسة الذكاء الاصطناعي في Cutebot Pro، يجب عليك توصيلها بأحد المنافذ IIC المتاحة كما هو موضح في الصور.
بعد ذلك، يجب عليك تثبيت المنصة الصغيرة في الخلف من Cutebot باستخدام مسمارين صغيرين، ولصق محركي السيرفو في المكان الذي يمكنك رؤيته في الصورة وتوصيلهم بمنافذ توسيع المحركين السيرفو الموجودة في الخلف من Cutebot.
الخطوة 2: مشروع STEAM #1: روبوت الرسم
التحدي: قم بتكوين الروبوت للتحرك باستخدام Joystick:bit والرسم باستخدام أقلام العلامة. يمكن رفع أو خفض أقلام العلامة باستخدام محركات السيرفو.
يمكننا تقسيم هذا المشروع إلى عدة مهام لطلابنا:
1. باستخدام Tinkercad، سيضطروا الطلاب إلى تصميم قطعة ثلاثية الأبعاد باستخدام Tinkercad لاحتواء أقلام العلامة مع محركات السيرفو. الطلاب متسامحون لتركيب محرك واحد أو اثنين أو ثلاثة أو أربعة واختيار ألوان أقلام العلامة. يمكن استخدامهم لاحقًا في الرسم. في هذا المثال، تم استخدام محركي سيرفو وقلمين (أحمر وأخضر).
2. مجموعة أخرى ستقوم ببرمجة الاتصال اللاسلكي باستخدام Makecode بين لوحة micro:bit في Joystick:bit ولوحة micro:bit في Cutebot.
3. أخيرًا، مجموعة أخرى من الطلاب ستقوم ببرمجة حركة Cutebot باستخدام Makecode وفقًا للإشارات المستلمة من Joystick:bit وحركة أقلام العلامة.
4. لإنهاء المشروع، يجب أن يتم دمج جميع البرمجيات التي تم برمجتها في برنامج واحد لرفعه إلى Cutebot.
هذا المشروع يمكن أن يكون تجربة تعليمية ممتعة ومفيدة للطلاب حيث يجمع بين تصميم الثلاثي الأبعاد، وبرمجة اللوحات الإلكترونية، والتحكم في الحركة، والفنون. سيكون لديهم الفرصة لتطبيق المفاهيم والمهارات في مشروع واحد ممتع.
الخطوة 3: حول الشيفرة لمشروع #1
يجب على الطلاب استخدام امتداد "cutebotpro".
في هذا المشروع، استخدمت إشارة S1 و S2 في الروبوت. يجب على الطلاب ضبط الزاوية الصحيحة للمحرك السيرفو عندما يكون الروبوت بحاجة للرسم أو لا. يمكنك رؤية الدوال "Paint" و "noPaint" في الصورة الأولى.
لقد برمجت أيضًا دوالًا أخرى مثل "DrawSquare" و "DrawTriangle" أو "DrawCircle" لاختبارها وتحسينها كما يمكنك رؤيته في الصور.
لقد استخدمت ميزات الاتصال اللاسلكي (الراديو) في كل من لوحة micro:bit للتواصل بينهما. هذا يسمح بإرسال الإشارات بين لوحة Joystick:bit ولوحة Cutebot Pro للتحكم في حركة الروبوت وأقلام العلامة أثناء الرسم.
الشيفرة المستخدمة تعد جزءًا مهمًا من المشروع وتساعد في تحقيق الأهداف المحددة للمشروع بشكل جيد.
الخطوة 4: مشروع STEAM #2: التعرف على الألوان وعنوان السهم
التحدي: قم بتكوين الروبوت للتعرف على اللون وعنوان السهم على البطاقات. بعد ذلك، سيتحرك الروبوت ويقوم بالرسم في اتجاه عنوان السهم باللون المعترف به.
في هذا المشروع، سيتم استخدام عدسة الذكاء الاصطناعي التي تستطيع التعرف على الصور والأشكال على البطاقات. هذا المشروع سيكون فرصة لتقديم الأطفال إلى مفاهيم الذكاء الاصطناعي.
يمكن تقسيم هذا التحدي إلى عدة مهام لطلابنا:
1. تقديم الطلاب لأساسيات الذكاء الاصطناعي.
2. مجموعة من الطلاب يجب أن تقوم ببرمجة كيفية التعرف على الألوان وعنوان السهم باستخدام Makecode.
3. مجموعة أخرى يجب أن تقوم ببرمجة وظائف تحريك الروبوت إلى الجانب الأيسر والجانب الأيمن والخلف، وتحريك أقلام العلامة لأعلى ولأسفل.
4. مرة أخرى ولإنهاء المشروع، يجب دمج جميع البرامج التي تم برمجتها في برنامج واحد للرفع إلى Cutebot.
هذا المشروع سيسمح للأطفال بفهم أساسيات الذكاء الاصطناعي وكيف يمكن استخدام التكنولوجيا للتعرف على الألوان والأشكال واتخاذ إجراءات استنادًا إلى هذه التعرفات. سيتعلمون برمجة وتحكم الروبوت لتنفيذ المهمة المحددة.
الخطوة 5: حول الشفرة لمشروع #2
يجب على الطلاب استخدام امتدادي "cutebotpro" و "PlantX-AI".
في هذا المشروع، يتعين على الروبوت التعرف على الألوان وبطاقات المرور، لذا يجب عليك تهيئة وتبديل وظيفة عدسة الذكاء الاصطناعي مرتين لتحويل وظيفة التعرف كما يمكن رؤيته في الكود داخل الكتلة "forever": أولاً تعرف العدسة اللون ثم بطاقة المرور.
بعد ذلك، يقوم الروبوت بالرسم باتباع عنوان السهم المعترف به.
يستخدم Joystick:bit لبدء جميع العمليات عند الضغط على زر 'F'. هذا الكود يدمج عدة عناصر ووظائف مختلفة مثل التعرف على الألوان والبطاقات والحركة والرسم لتحقيق المهمة بنجاح.
الخطوة 6: مشروع STEAM #3: مركبة الإرشاد الآلية (AGV)
التحدي: قم بتكوين الروبوت للتعرف على إشارات المرور. قم بتكوين خريطة لمتابعة الخطوط واستخدم إشارات المرور لتوجيه الروبوت في الدائرة.
مرة أخرى، هذا مشروع رائع لتقديم الأطفال إلى أساسيات الذكاء الاصطناعي وعالم المركبات الإرشادية الآلية (AGVs).
يمكن تقسيم هذا التحدي إلى المهام التالية:
1. تقديم الطلاب إلى أساسيات الذكاء الاصطناعي وعالم المركبات الإرشادية الآلية.
2. مجموعة واحدة يجب أن تقوم ببرمجة كيفية التعرف على إشارات المرور.
3. مجموعة أخرى يجب أن تبرمج كيف يجب أن يتحرك الروبوت متابعًا الخط الأسود في الدائرة وكيفية تحريك الروبوت عندما يتم التعرف على إشارة مرور.
لإنهاء المشروع، يجب دمج جميع الشيفرات المبرمجة للرفع إلى الروبوت. هذا المشروع سيسمح للأطفال بفهم أساسيات الذكاء الاصطناعي وكيف يمكن استخدامه للتعرف على الإشارات وتوجيه الروبوت بنجاح في الدائرة.
الخطوة 7: حول الشيفرة لمشروع #3
يجب على الطلاب استخدام امتدادي "cutebotpro" و "PlantX-AI".
في هذا المشروع، تم برمجة جميع الشيفرات داخل الكتلة "forever".
تم تهيئة عدسة الذكاء الاصطناعي للتعرف على بطاقات المرور.
عندما يتم التعرف على بطاقة "back"، يقوم الروبوت بالدوران، وعندما يتم التعرف على بطاقة "stop"، يتوقف الروبوت.
هذا الكود يتيح للروبوت التعرف على إشارات المرور والتفاعل معها بناءً على الإشارة المعترف بها. يمكن استخدام هذا المشروع لتوجيه الروبوت داخل الدائرة باستخدام إشارات المرور المعترف بها، مما يمكن الأطفال من تطبيق المفاهيم التي تعلموها في المشروع السابق.
رابط النشاط :