Το «φωτεινό λαμπάκι» και ο αισθητήρας απόστασης στο περιβάλλον «WeDo 2.0+Scratch 3.0» (1η Δραστηριότητα)

Του Νίκου Δαπόντε,

ΠΡΟΛΟΓΟΣ

Η εμπειρία μου από τη δημιουργία ποικίλων projects με το λογισμικό Scratch καθώς και η πρόσφατη τρίχρονη ενασχόλησή μου με το κινητό ρομποτάκι Thymio(βλέπε αναρτήσεις μου σε τρία περιβάλλοντα – Οπτικού προγραμματισμού, BLOCKLY, Scratch – στο eduportal https://www.eduportal.gr/) με οδήγησαν στη διαμόρφωση ενός νέου «πεδίου» ενδιαφέροντος που στοχεύει στην αξιοποίηση της διασύνδεσης τριών ρομποτικών συστημάτων (όπως το Thymio, το micro:bit και το WeDo 2.0) που έχουν κοινά χαρακτηριστικά:

Α) Και τα τρία προγραμματίζονται στη νέα έκδοση του Scratch 3.0 του MITκαι προέρχονται από διαφορετικές αφετηρίες

  • το κινητό ρομποτάκι εδάφους Thymio,«OpenLicenses» σε όλα  (προς το παρόν πειραματικά στη διασύνδεσή του με το Scratch0, Πολυτεχνική Σχολή της Λωζάννης, Ελβετία)
  • το σύστημα ρομποτικής micro:bit (Αγγλία,BBC) μια παραλλαγή του γνωστού ανοιχτού συστήματος ρομποτικήςArduino.
  • το κλασικό σύστημα ρομποτικής LEGOWeDo0(Δανία, εταιρεία LEGO)

Β) Και τα τρία μπορούν να «συνεργαστούν» μεταξύ τους διαμέσου του Scratch 3.0, κάτι που θεωρώ άκρως ενδιαφέρον μια και μπορώ να εκμεταλλευτώ τα ξεχωριστά πλεονεκτήματα του καθενός από τα τρία συστήματα εκπαιδευτικής ρομποτικής.

Γ) Κατά τη γνώμη μου, και όχι από έρευνες παιδαγωγικής – διδακτικής σκοπιάς, η εκπαιδευτική ρομποτική, η Τεχνική Νοημοσύνη και ο προγραμματισμός τύπου Scratch μαζί με την αξιοποίηση των κινητών και tablets (mobiles) για εκπαιδευτικούς σκοπούς, θα μπορούσαν να μας προσφέρουν πολλά στοιχεία,  σε μια προσπάθεια αναθεώρησης των Προγραμμάτων Σπουδών μιας σειράς παραδοσιακών αντικειμένων διδασκαλίας.

Μ’ αυτές τις σκέψεις κατά νου, ξεκινάω με ορισμένες παρουσιάσεις του WeDo και στη συνέχεια θα τολμήσω την οικοδόμηση εκπαιδευτικών δραστηριοτήτων σε αλληλεπίδραση με το κινητό ρομποτάκι Thymio.

ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Με την αγορά του συστήματος ρομποτικής LEGO WeDo 2.0. πολύ εύκολα γίνεται η σύνδεση του στον υπολογιστή μας και στη συνέχεια  η διασύνδεσή του τόσο με τις νέες επεκτάσεις (extensions) πένας, μουσικής και ομιλίας όσο και του προγραμματιστικού περιβάλλοντος Scratch 3.0 (μέσω Bluetooth).

Ας σημειωθεί ότι εδώ, χρησιμοποίησα ως περιβάλλον το online αρχείο με όνομα Scratch Desktop για Windows που κατέβασα από το https://scratch.mit.edu/download (διατίθεται για Windows 10+ και Mac 10.13+ και αργότερα όπως προβλέπεται για Linux).

Έτσι, με τις νέες επεκτάσεις έχω στη διάθεσή μου όλες τις γνωστές εντολές και λειτουργίες του Scratch καθώς και τα νέα «πλακίδια» του WeDo 2.0 για προγραμματισμό των αισθητήρων (απόστασης – distance και κλίσης – tilt)  και ενεργοποιητών («λαμπάκι» πάνω στο hub και κινητήρες) του συστήματος εκπαιδευτικής ρομποτικής (με ονομασίες στα Ελληνικά, Αγγλικά, Γαλλικά, Γερμανικά ………).

 α) Η πρώτη διερευνητική γνωριμία: Η περιοχή φωτός  («αναμμένο λαμπάκι») πάνω στο «τουβλάκι» του WeDo 2.0.

Για το ξεκίνημά μου είναι αρκετό να συνδέσω το «τουβλάκι» του WeDo 2.0 με τον υπολογιστή μου, μέσω Bluetooth, όπως στη φωτογραφία.

Αυτή  η εντολή είναι και η πρώτη που εδώ μας ενδιαφέρει, οπότε θα χρειαστεί να πειραματιστούμε με τις τιμές εισόδου και τα χρώματα που παίρνει το «λαμπάκι» όπως τα αντιλαμβανόμαστε με τα μάτια μας.

1ος τρόπος (προσεγγιστικός)

α) Αρχικά, διαθέτουμε το «πλακίδιο» χρώματος φωτός στον υπολογιστή μας με τιμή εισόδου 50 και αντιλαμβανόμαστε μια απόχρωση του μπλε χρώματος στο «τουβλάκι» του WeDo.

β) Εισάγουμε διάφορες αριθμητικές τιμές στην είσοδο της εντολής, την ενεργοποιούμε με κλικ πάνω στο «πλακίδιο» και σημειώνουμε το χρώμα του φωτός, βασιζόμενοι στο απλό χρωματικό διάγραμμα:

Σημείωση: Οι κατασκευαστές του WeDo 2.0. επισημαίνουν ότι διαθέτει «ενσωματωμένη φωτεινή επιφάνεια RGB που μπορεί να εμφανίσει έως και 10 διαφορετικά χρώματα που ελέγχονται από το λογισμικό / εφαρμογή».

2ος τρόπος (απλή διαδικασία με κλικ)

Σκέφτηκα να ορίσω μια μεταβλητή με όνομα <χρώμα> ώστε να αποτελέσει είσοδο στο «πλακίδιο» του χρώματος φωτός.

Στη συνέχεια φτιάχνω την επαναληπτική διαδικασία. Με κλικ στο πράσινο σημαιάκι η μεταβλητή <χρώμα> παίρνει την τιμή 0 στο μεταβολέα και το χρώμα του φωτός είναι κόκκινο. Επιλέγω τιμές με το slider <χρώμα> και σημειώνω τα αντίστοιχα χρώματα του φωτός.

Συμπέρασμα: Μετά από πειραματισμό διαπιστώνω ότι ακολουθείται μια σειρά αποχρώσεων [κόκκινο – κίτρινο – πράσινο – κυανό – μπλε – βιολετί].

3ος τρόπος (με «αυτόματη» επαναληπτική διαδικασία)

Αντί να αλλάζω με το δείκτη του ποντικιού τις τιμές της μεταβλητής σκέφτηκα να φτιάξω μια διαδικασία που να αλλάζει η τιμή <χρώμα>  κατά +1 ή -1. Τότε, παρατηρώ αργά – αργά την εναλλαγή των χρωμάτων φωτός όπως παραπάνω.

4ος τρόπος (με χρωματική αναπαράσταση στην οθόνη)

Τελικά, βρήκα ότι θα είναι πολύ πιο ενδιαφέρον αν χρησιμοποιήσω την πένα ενός «ψηφιακού» αντικειμένου της οθόνης με τα εξής χαρακτηριστικά:

  1. μεγάλο μέγεθος πένας (=50)
  2. χρώμα πένας ίσο με την τιμή της μεταβλητής <χρώμα>
  3. αλλαγή της μεταβλητής του χρώματος κατά 1
  4. ομοιόμορφη μετακίνηση της πένας προς τα δεξιά κατά 1 pixel

β) Η δεύτερη διερευνητική γνωριμία: Ο «αισθητήρας απόστασης»  συνδεδεμένος στο «τουβλάκι» του WeDo 2.0.

Για τον «αισθητήρα απόστασης» του WeDo έχουμε τα παρακάτω δύο «πλακίδια».

Το πρώτο «πλακίδιο» αναφέρεται στην αυτόματη ενεργοποίηση του αισθητήρα εφόσον η απόσταση του από το εμπόδιο είναι μικρότερη ή μεγαλύτερη μιας αριθμητική τιμής εισόδου.

Το δεύτερο, είναι μια ιδιαίτερα χρήσιμη λειτουργία η οποία μας παρέχει την απόσταση αισθητήρα-εμποδίου και μας εξυπηρετεί στη λήψη αποφάσεων, όπως θα δούμε παρακάτω μέσα από εφαρμογές.

Πάνω στο «τουβλάκι» κουμπώνω τον αισθητήρα απόστασης και συνδέω το WeDo 2.0. στο περιβάλλον του Scratch 3.0. Σε ένα κουτάκι κόλλησα χρωματιστές λωρίδες, όπως μαύρη, κόκκινη, πράσινη κ.λ.π, από φτηνές ταινίες ηλεκτρολόγου.

Τώρα, στην οθόνη του υπολογιστή έχω το «ψηφιακό γατάκι» που περιμένει να του δοθεί εντολή ώστε να μας λέει την τιμή του αισθητήρα απόστασης:

Σε μια ορισμένη απόσταση από τον αισθητήρα, για παράδειγμα 4 εκατοστά, τοποθετώ χρωματιστά εμπόδια και παρακολουθώ συνεχώς τις νέες τιμές απόστασης που μου δίνει το γατάκι, χάρη στην επαναληπτική διαδικασία <για πάντα>. Σε απόσταση 4 cm που μετράμε με το χάρακα διαβάζουμε τιμές 40, 10 και 20 για μαύρη, κόκκινη και πράσινη λωρίδα. Εύκολα οδηγούμαστε στο παρακάτω συμπέρασμα:

Ας μη ξεχνάμε! Τελικά, στον πειραματισμό με τα συστήματα ρομποτικής οφείλω να κάνω πάντα τις δικές μου μετρήσεις, με τα συγκεκριμένα υλικά που κάθε φορά διαθέτω.

γ) Η τρίτη διερευνητική γνωριμία: Ο «αισθητήρας απόστασης»  και το «χρώμα φωτός» στο WeDo 2.0.

Και όμως, μόνο η φωτεινή περιοχή («λαμπάκι» – ενεργοποιητής) στο «τουβλάκι» και ένας «αισθητήρας απόστασης» (υπερύθρων) είναι αρκετά για μια διερευνητική γνωριμία του προγραμματισμού απλών εφαρμογών με τη βοήθεια της διασύνδεσης «WeDo 2.0+Scratch 3.0».

1ο Πρόγραμμα απλής εφαρμογής στο Scratch 3.0.

Χρησιμοποιώ την επαναληπτική διαδικασία του Scratch <για πάντα> η οποία ενεργοποιείται όταν η <απόσταση αισθητήρα> έχει τιμή μικρότερη του 100:

και διαμορφώνω την εντολή <ορισμός φωτός σε απόσταση <απόσταση αισθητήρα> ώστε το λαμπάκι να παίρνει χρώμα από την τιμή της «απόστασης αισθητήρα». Ταυτόχρονα, ζητώ από τη ψηφιακή γάτα να μου ανακοινώνει την αντίστοιχη τιμή.

Ο κώδικας του προγράμματος είναι σύντομος και δίνεται αμέσως παρακάτω:

Τρέχοντας τη διαδικασία αντιλαμβάνομαι καθαρά, για άλλη μια φορά, το φάσμα των έξι χρωμάτων [κόκκινο, κίτρινο, πράσινο, κυανό, μπλε, magenta]. Είναι αρκετά για τους σκοπούς οικοδόμησης ενός προγράμματος στο Scratch 3.0.  

2ο Πρόγραμμα απλής εφαρμογής στο Scratch 3.0.

Με την έναρξη της νέας χρονιάς του 2019, το Scratch 3.0. έχει εμπλουτιστεί με νέες εντολές και λειτουργίες για την αξιοποίηση της πένας, της μουσικής και της ομιλίας μέσω αυτών των τριών επεκτάσεων. Για παράδειγμα,  στην εφαρμογή που επιλέξαμε, μπορούμε να δοκιμάσουμε τα πλακίδια μουσικών οργάνων όπως (i) το πλακίδιο επιλογής μουσικών οργάνων (από τα 21 διαθέσιμα)

(ii) το πλακίδιο επιλογής τυμπάνου (από τα 18 διαθέσιμα),

(iii) το γνωστό πλακίδιο με τις μουσικές νότες και

(iv) τα τρία νέα πλακίδια ομιλίας .

Το σενάριο

Πάνω στο «τουβλάκι» του WeDo 2.0. στερεώνουμε τον αισθητήρα απόστασης και μπροστά από αυτόν μετακινούμε ένα αντικείμενο – εμπόδιο ή το χέρι μας. Αυτό που θέλουμε είναι να αντιλαμβανόμαστε το «λαμπάκι» να παίρνει πράσινη απόχρωση για μια απομάκρυνση του εμποδίου από τον αισθητήρα, διαφορετικά η απόχρωση να γίνεται κόκκινη. Ταυτόχρονα, θέλουμε μαζί με το πράσινο χρώμα φωτός να ακούγεται και ο ήχος μιας νότας από πιάνο ενώ μαζί με την κόκκινη απόχρωση να ακούγεται ήχος από τύμπανο. Και στις δύο περιπτώσεις θέλουμε το «ψηφιακό αντικείμενο» όχι μόνο να μας ανακοινώνει το χρώμα χρησιμοποιώντας την εντολή <πες> [χρώμα] αλλά να ακούγεται και η σχετική ομιλία (στα Αγγλικά, προς το παρόν με την εντολή <μίλησε [πράσινο χρώμα]).

Η διαδικασία

Μεταφράζοντας το σενάριο σε εντολές και λειτουργίες που «καταλαβαίνει» το WeDo 2.0. και το «ψηφιακό αντικείμενο» παρουσιάζω τον κώδικα προγραμματισμού:

ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Τα τρία πλακίδια της 1ης Δραστηριότητας WeDo 2.0+Scratch 3.0.

Για περισσότερα………

Share Button