Ubrukelige roboter med micro:bit

La elevene lage prototyper av roboter med enkel elektronikk og programmering av micro:bit.

Beskrivelse

Skriv ut

Innledning

Av: Kristine Sevik og Vibeke Guttormsgaard

Vi er omgitt av programmerbar elektronikk hver dag uten at vi tenker over det, og som oftest er vi opptatt av at disse skal ha en nytteverdi for oss – for eksempel at lyset skrus på når du kommer inn i rommet eller at komfyren slår av varmen når den når en viss temperatur. Men hva skjer om vi lar kreativiteten få fritt spillerom og utfordrer elevene til å lage noe som er totalt unyttig?

Dette opplegget handler om å stimulere elevenes kreativitet, skaperevne og entreprenørskap. Opplegget kan gjøres som en sammenhengende aktivitet over 3-4 skoletimer eller fordeles på flere økter. Opplegget egner seg til tverrfaglig arbeid i naturfag, matematikk og kunst- og håndverk, samt valgfagene programmering og teknologi i praksis.

Slik gjør du

Ha en kort innledning om trinnene i en designprosess og målet med opplegget, før elevene setter seg sammen i grupper på 2-3 og finner et meningsløst problem som kan løses av roboter. Neste skritt er å tenke ut en robot som kan løse problemet og lage en skisse for løsningen.

Begynn gjerne med å gi elevene eksempel på et slikt meningsløst problem, slik som: “Når jeg lager te mens jeg jobber på pc, så glemmer jeg å ta opp teposen. Resultatet er at teen blir for sterk (og kald) før jeg får drukket den”. Løsningen er å programmere en robotarm til å putte te-posen nedi når jeg setter varmt vann foran den, og ta posen opp igjen når det har gått 3 minutter. Ha gjerne med en egen prototype i papp som løser oppgaven.

 

robotarm som senker teposen i koppen din bygd med microbit og papp

te-bot med microbit

Gi elevene det de trenger av utstyr og informasjon til å løse oppgaven (se for eksempel vedlagte filer). De bør få en kort oversikt over tilgjengelig utstyr og eksempel på hvordan de kan programmere bevegelse og sensorer.

Deretter er det bare å la kreativiteten og fantasien blomstre.

 

Mål

 

Relevante kompetansemål fra naturfag (teknologi og design): 

Etter 7. trinn:

  • planlegge, bygge og teste mekaniske leker og forklare prinsipper for mekaniske overføringer
  • planlegge, lage og teste enkle produkter som gjør bruk av elektrisk energi, og reklamere for ferdig framstilt produkt
  • beskrive livsløpet til et produkt og diskutere i hvilken grad produktet er forenelig med bærekraftig utvikling
Etter 10. trinn:
  • utvikle produkter ut fra kravspesifikasjoner og vurdere produktenes funksjonalitet, brukervennlighet og livsløp i forhold til bærekraftig utvikling
  • teste og beskrive egenskaper ved materialer som brukes i en produksjonsprosess, og vurdere materialbruken ut fra miljøhensyn
  • beskrive et elektronisk kommunikasjonssystem, forklare hvordan informasjon overføres fra avsender til mottaker, og gjøre rede for positive og negative konsekvenser

 

Relevante kompetansemål fra kunst og håndverk: 

Etter 7. trinn:

  • lage enkle bruksformer i ulike materialer og kunne gjøre rede for sammenheng mellom idé, valg av materialer, håndverksteknikker, form, farge og funksjon (design)

Etter 10. trinn

  • designe produkter ut fra en kravspesifikasjon for form og funksjon (design)
  • beskrive ulike løsningsalternativer i design av et produkt ved hjelp av skisser og digital programvare (design
  • bygge og teste bærende konstruksjoner i ulike materialer (arkitektur)

 

Relevante kompetansmål fra matematikk:

Etter 7. trinn:

  • byggje tredimensjonale modellar, teikne perspektiv med eitt forsvinningspunkt og diskutere prosessane og produkta
  • velje høvelege målereiskapar og gjere praktiske målingar i samband med daglegliv og teknologi og vurdere resultata ut frå presisjon og måleusikkerheit (måling)

Etter 10. trinn:

  • bruke tal og variablar i utforsking, eksperimentering og praktisk og teoretisk problemløysing og i prosjekt med teknologi og design (tall og algebra)

Utstyr

Hver gruppe trenger en micro:bit eller en annen programmerbar mikrokontroller og tilgang til en datamaskin som kan brukes i programmeringen.

I tillegg bør alle elevene ha tilgang på:

  • et utvalg av små servomotorer som kan drive roboten. Det finnes to typer servoer: 180-graders egner seg til å programmere robotarmer mm som skal gå opp/ned eller frem og tilbake, men skal du lage robotbil så må du ha 360graders for å få hjul som går helt rundt.
  • ledninger og/eller krokodilleklemmer for å bygge kretsen
  • batteripakker som kan gi strøm til microbiten dersom den skal fungere uavhengig av en datamaskin. Dersom prosjektet bruker flere servoer, kan det være nødvendig med enda en ekstern batteripakke. Ha et utvalg av 3V og 5V batteripakker tilgjengelig.
  • byggematerialer til selve roboten. Alt fra tekstiler, papp, doruller, piperensere, gummistrikk og glitter! Kun fantasien setter grenser – la gjerne elevene finne egne materialer om tiden tillater det.

 

bit og batteripakke

Fra venstre: servo, kabler og krokodilleklemmer, micro:bit og batteripakke

Forberedelse

Det er en fordel om elevene har prøvd programmering av micro:bit tidligere, se for eksempel læringsopplegget “Kom i gang med micro:bit”

 

Tips

Husk å ha nok servoer og batteripakker tilgjengelig!

Noen elever trenger litt hjelp til å formulere problemet – det kan være en utfordring å få helt frie tøyler. Vær veileder, men la dem komme fram til problemet og løsningen mest mulig på egenhånd.

Oppgaveforslag

Oppdrag til elevene:
1. Finn et problem som trenger å løses – gjerne så meningsløst som mulig
2. Tenk ut hvordan en robot kan ”løse” problemet ditt
3. Design roboten din og programmet
4. Lag en prototype med tilgjengelige materialer, micro:bit og servoer
5. Presenter design, kode og prototype

Vurdering

Det er mange måter å vurdere et slikt opplegg på. Man kan velge å vektlegge kreativitet i problem og løsning, design og utforming, nøyaktighet, kompleksitet i funksjonalitet og programkode eller en kombinasjon av ulike faktorer.

Oppdraget til elevene kan også varieres i vanskelighetsgrad slik at det kan tilpasses elever fra mellomtrinn til videregående skole.

Evaluering av opplegg

VI har kjørt dette opplegget med elever fra 4. trinn og til og med videregående. Samtlige elevgrupper produserte en fungerende robot som var programmert til å løse et ikke-eksisterende problem i løpet av 4 skoletimer, til tross for liten eller ingen forkunnskap i programmering. Nedenfor er en video fra en 3-timers workshop med ungdomsskoleelever.

Tilleggsinformasjon

Naturfag etter 10.trinn

Utforske, forstå og lage teknologiske systemer som består av en sender og en mottaker.

Naturfag etter 7.trinn

Designe og lage et produkt basert på brukerbehov.
Utforske, lage og programmere teknologiske systemer som består av deler som virker sammen.

K&H etter 10.trinn

Utforske hvordan digitale verktøy og ny teknologi kan gi muligheter for kommunikasjonsformer og opplevelser i skapende prosesser og produkter.
Utforske muligheter innenfor håndverksteknikker og egnet teknologi ved å bearbeide og sammenføye harde, plastiske og myke materialer.
Utvikle løsninger gjennom en stegvis designprosess og vurdere holdbarhet, funksjon og estetisk uttrykk.
Visualisere form ved hjelp av frihåndstegninger, arbeidstegninger, modeller og digitale verktøy.
Vurdere materialers holdbarhet og muligheter for reparasjon og gjenbruk, og bruke ulike verktøy og materialer på en hensiktsmessig og miljøbevisst måte.

K&H etter 7.trinn

Bruke digitale verktøy til å planlegge og presentere prosesser og produkter.
Bruke programmering til å skape interaktivitet og visuelle uttrykk.
Bruke ulike håndverktøy og elektriske verktøy for å bearbeide og sammenføye harde, plastiske og myke materialer på en trygg og miljøbevisst måte.
Bruke ulike strategier for idéutvikling og problemløsing.
Designe og lage en utstilling som viser fram prosess og produkt.
Undersøke materialene i ulike gjenstander og vurdere funksjon, holdbarhet og muligheter for reparasjon og gjenbruk.

Matematikk etter 10.trinn

Utforske matematiske eigenskapar og samanhengar ved å bruke programmering.