Python programozás - Alapvető vezérlési szerkezetek
Kedvcsináló videó megosztása.
Bevezetés a dróntechnológiába és a projektmunka előkészítése (1. óra)
Az óra célja: A drónok STEM oktatásban betöltött szerepének megismerése, a 3 fős projektcsapatok megalakítása, valamint a programozási feladatok és biztonsági szabályok tisztázása.
- Drónok a világunkban: Rövid bemutató a drónok ipari és hobbi felhasználásáról.
- STEM kapcsolat: Annak ismertetése, hogyan kapcsolódik a drónprogramozás a matematikához (geometria), a fizikához (sebesség, gyorsulás) és az informatikához (algoritmusok).
- Célkitűzés: Az algoritmikus gondolkodás és a problémamegoldó készség fejlesztése a projekt során.
2. Csapatalkotás és szerepkörök (10 perc)
- Csoportok kialakítása: Az osztály felosztása 3 fős csapatokra.
- Szerepkörök kijelölése: A hatékony együttműködés érdekében minden tagnak felelősségi kört adunk (pl. „Programozó”, „Pilóta/Biztonsági tiszt”, „Dokumentáló/Megfigyelő”).
- Soft skillek: A csapatmunka, a kommunikáció és az empátia jelentőségének hangsúlyozása a közös kódolás során.
3. A projektfeladat és a célok ismertetése (15 perc)
- A fő feladat: A csapatoknak egy autonóm (programozott) repülési missziót kell végrehajtaniuk.
- Részfeladatok példái:
- Egyszerű felszállás, 1 méter emelkedés, majd leszállás.
- Egy négyzet alakú pálya lerepülése 90 fokos fordulatokkal.
- Akrobatikus trükkök (pl. bukfencek) beépítése a programba.
- Egy akadálypálya navigálása algoritmusok segítségével.
- Cél: A kiválasztott programozási nyelv (Scratch vagy Python) alapszintű elsajátítása a drónvezérlésen keresztül.
4. Technikai alapozás és biztonság (15 perc)
- Eszközök bemutatása: A DJI Tello Edu drónok és a vezérlő szoftverek (Tello Edu App, DroneBlocks vagy Python környezet) rövid áttekintése.
- Repülési szabályok: A biztonságos reptetéshez szükséges térigény (legalább 2m vízszintes és 3m függőleges szabad hely a drón körül) ismertetése.
- Etika: A technológia felelősségteljes használatának megbeszélése.
5. Zárás és kezdeti tervezés (5-10 perc)
- Kérdések és válaszok: A projekttel kapcsolatos bizonytalanságok tisztázása.
- Első csapatmegbeszélés: A csoportok elkezdik megbeszélni a stratégiai lépéseket és a misszió tervezését a következő órára.
2. óra: Tervezés és alapszintű vezérlés
Az óra célja: A repülési terv (algoritmus) elkészítése papíron és az első egyszerű parancsok végrehajtása.
- Algoritmus tervezése (20 perc): A csapatok papíron vagy pszeudokód formájában rögzítik a repülési útvonalat. Megtervezik a szekvenciát (egymás utáni utasítások), például: felszállás, előrehaladás 100 cm-t, leszállás.
- Környezet előkészítése (10 perc): A biztonsági szabályok felelevenítése. A csapatok kijelölik a repülési területüket, ügyelve a vízszintes 2 m-es és függőleges 3 m-es szabad térre.
- Első repülés - Teszt (15 perc): A programozók Scratch vagy DroneBlocks környezetben megírják az alapvető parancsokat. A pilóták ellenőrzik a drón és a szoftver kapcsolatát, majd végrehajtják a felszállást és leszállást.
3. óra: Komplex algoritmusok és akrobatika
Az óra célja: Ciklusok használata és a drón fizikai képességeinek (fordulók, bukfencek) kiaknázása.
- Iteráció beépítése (15 perc): A tanulók megismerkednek a ciklusokkal (for/while). A feladat egy négyzet alakú pálya lerepülése, ahol a „menj előre” és „fordulj 90 fokot” utasításokat négyszer ismétlik meg egy ciklusban.
- Akrobatikus elemek (20 perc): Speciális parancsok hozzáadása a kódhoz, például előre vagy hátra bukfenc (flip).
- STEM-összefüggések (10 perc): A fizika és matematika szerepének megbeszélése: a sebesség és az időzítés hatása a repülés pontosságára.
4. óra: Tesztelés és finomhangolás
Az óra célja: A hibák keresése (debugging) és a misszió véglegesítése.
- Hibakeresés és javítás (25 perc): Ha a drón nem a terv szerint repül, a csapatok megkeresik a logikai hibákat a kódban. Megfigyelik, hogy a külső tényezők (pl. légmozgás) hogyan befolyásolják az autonóm repülést.
- Prezentációs felkészülés (20 perc): A dokumentáló tag összeállítja a repülési adatokat és a végső kódot egy rövid bemutatóhoz. A csapatok gyakorolják a misszió zökkenőmentes végrehajtását.
5. óra: Projektbemutató és értékelés
Az óra célja: A missziók bemutatása és a projektmunka szummatív értékelése.
- Repülési missziók (20 perc): Minden csapat bemutatja az autonóm repülést az osztály előtt. A feladat a terv és a valóság közötti egyezőség demonstrálása.
- Csapatmunka reflexió (10 perc): A diákok értékelik saját együttműködésüket és a „soft skillek” fejlődését, mint az empátia a közös kódolás során és a hatékony kommunikáció.
- Projekt értékelés (15 perc):
- Technikai értékelés: Működött-e az algoritmus? Helyes volt-e a ciklusok és szekvenciák használata?
- Folyamatértékelés: Mennyire volt sikeres a szerepkörök betöltése és a problémamegoldás?
- Záró visszajelzés: A tanári értékelés mellett a csoportok egymás munkáját is véleményezik az elért eredmények alapján.
Önértékelő Kérdőív: Csapatmunka és Empátia a Drónmisszióban
Név: ___________________________ Csapat szerepkör: (pl. Pilóta, Programozó, Dokumentáló)
Kérjük, értékeld az alábbi állításokat 1-től 5-ig terjedő skálán (1: egyáltalán nem, 5: teljes mértékben)!
I. Szerepkör és felelősség
- Világosan értettem a saját feladatomat a csapaton belül. 1 2 3 4 5
- Felelősséget vállaltam a rám bízott részfeladatokért és a dokumentációért. 1 2 3 4 5
- Hatékonyan tudtam használni a digitális eszközöket a szerepköröm betöltéséhez. 1 2 3 4 5
II. Kommunikáció és konfliktuskezelés
- Konstruktívan és udvariasan kommunikáltam a csapattársaimmal. 1 2 3 4 5
- Amikor nézeteltérés adódott (pl. egy algoritmus logikájánál), törekedtem a közös megoldásra. 1 2 3 4 5
- Képes voltam a saját ötleteimet világosan és tömören megfogalmazni. 1 2 3 4 5
III. Empátia és segítőkészség a kódolás során
- Türelemmel figyeltem, amikor a csapattársam nehézségekbe ütközött a programozás vagy a tesztelés során. 1 2 3 4 5
- Megpróbáltam megérteni a társam gondolkodásmódját és kódolási logikáját, mielőtt javaslatot tettem volna a javításra. 1 2 3 4 5
- Aktívan segítettem a többieknek, hogy a csapat minden tagja értse, mi történik éppen a projekttel. 1 2 3 4 5
IV. Reflexió
- Mi volt számodra a legnagyobb kihívás a közös munka során, és hogyan oldottad meg?
- Mit tanultál saját magadról (erősségek, gyengeségek) a projekt alatt?
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Projekt Értékelési Rubrika: Autonóm Drónmisszió
Értékelési szempont Kiváló (5) Jó (4) Megfelelő (3) Gyenge (2/1)
Algoritmikus gondolkodás és kódolás
- A kód hatékonyan használja a szekvenciákat, ciklusokat és esetleg elágazásokat. A program átlátható és jól dokumentált.
- A kód működik, használ ciklusokat, de helyenként redundáns vagy kevésbé strukturált.
- A kód csak egyszerű szekvenciákból áll, nincsenek benne ciklusok az ismétlődő feladatokhoz.
- A program hibás, nem fut le, vagy hiányoznak az alapvető logikai egységek.
Misszió teljesítése (Repülés)
- A drón pontosan végrehajtja a tervet (pl. négyzet alakú pálya, akrobatika). A felszállás és leszállás zökkenőmentes.
- A misszió nagy része sikeres, de kisebb pontatlanságok adódnak a navigációban vagy a landolásnál.
- A drón végrehajtja az alapvető mozgásokat, de a komplexebb elemek (pl. fordulatok) pontatlanok.
- A drón nem hajtja végre a programozott mozgásokat, vagy biztonsági hiba történik.
Csapatmunka és együttműködés
- A tagok példásan együttműködnek, a szerepkörök (pilóta, programozó, dokumentáló) tisztázottak. Erős az empátia és segítőkészség.
- Hatékony a munkamegosztás, a tagok kommunikálnak egymással, bár a döntéshozatal néha nehézkes.
- A csoport tagjai elvégzik a feladataikat, de kevés az érdemi interakció vagy közös problémamegoldás.
- A csapaton belül konfliktusok vannak, a munkamegosztás hiányzik, egy ember dolgozik a többiek helyett.
Prezentáció és dokumentáció
- A bemutató világos, a csapat logikusan érvel a megoldások mellett. A repülési terv és a kód vizuálisan is követhető.
- A prezentáció érthető, bemutatja a főbb lépéseket, de a technikai részletek kifejtése néhol hiányos.
- A csapat bemutatja a repülést, de a folyamat (tervezés, hibakeresés) ismertetése felületes.
- A prezentáció zavaros, a csapat nem tud válaszolni a technikai kérdésekre, hiányzik a dokumentáció.
--------------------------------------------------------------------------------
Az osztályban tanuló diákokat a szaktanár ismeri, így a csapatok összetételénél figyel, hogy kiegyensúlyozott legyen az összetétel.
Csapaton belüli kommunikáció, tervezés: Repülési terv, drón misszió megvalósítása programozás segítségével.
