Smart Home z robotem Photon – czujnik podczerwieni

SCENARIUSZ JEST KOONTYNUACJĄ ZAJĘĆ Z CYKLU "SMART HOME Z ROBOTEM PHOTON". PRZED JEGO REALIZACJĄ WARTO PRZEPROWADZIĆ POZOSTAŁE ZAJĘCIA W CYKLU:

• ZDALNE STEROWANIE OŚWIETLENIEM BUDYNKU: https://portal.photon.education/pl/scenariusz/75-smart-home-z-robotem-photon-%E2%80%93-zdalne-sterowanie-o%C5%9Bwietleniem-budynku
• CZUJNIK PODECZERWIENI: https://portal.photon.education/pl/scenariusz/94-smart-home-z-robotem-photon-%E2%80%93-zdalne-d%C5%BAwi%C4%99ki-audio-i-w%C5%82amywacze

Przygotowanie do lekcji

Szczegółowy opis przygotowania do lekcji znajduje się w scenariuszu: https://portal.photon.education/pl/scenariusz/75-smart-home-z-robotem-photon-%E2%80%93-zdalne-sterowanie-o%C5%9Bwietleniem-budynku.

Przebieg zajęć:

1. Rozpoczęcie

• Nauczyciel wita się z uczniami, sprawdza jakość połączenia – mikrofon, głośnik. Przypomina podstawowe zasady uczestnictwa w zajęciach online.
• Dobrze jest przypomnieć o możliwości zgłaszania się w aplikacji MS Teams.
• Warto też wspomnieć, że w zespole pojawiło się dodatkowe konto, które będzie wykorzystane jako narzędzie dodatkowe podczas pracy. Konto to przesyła jedynie obraz wideo.

2. Rozgrzewka

• Nauczyciel przesyła uczniom link do wirtualnej zabawy na rozgrzewkę. Ich zadaniem jest odszyfrowanie tematu lekcji.
  Link: http://bit.ly/Smart_Home_3_podczerwien_prezentacja  (slajd 2)
• Aby sprawnie rozwiązać zadanie, potrzeba umiejętności pracy w zespole. Jedna część zespołu musi stale obserwować kod, druga zaszyfrowane hasło. Dopiero ich współpraca pozwoli na sprawne rozwiązanie zadania.
  Temat to: Czujnik podczerwieni.

3. Inteligentny dom - czujniki inteligentnego domu

• Nauczyciel prosi uczniów, by przypomnieli, korzystając z materiałów z poprzedniej lekcji, czym jest inteligentny dom. Można krótko przypomnieć w dwóch zdaniach temat i zagadnienia poruszane podczas poprzednich lekcji.
• Następnie prosi, by poszukali w sieci informacji o tym, jak działa pilot (np. taki do telewizora) i wypisali kilka linków do stron z tą informacją wspólnie na tablicy interaktywnej (Explain Everything: https://whiteboard.explaineverything.com/, przykładowa wyszukiwanie: „Jak działa pilot telewizyjny”).
• Następnie dzieli uczniów na 3 grupy, każdej grupie przypisuje jedną przestrzeń (kuchnia, pokój, otoczenie domu). Prosi, by każda z grup za pomocą pisaka (prawy górny róg) w interaktywnej aplikacji Genial.ly (slajdy nr. 4, 5, 6)  zaznaczyła na swojej przestrzeni, jakimi przedmiotami i w jaki sposób chciałaby sterować w domu.
• W jaki sposób mogłoby to poprawić komfort życia domowników? Odpowiedzi można też zapisać na tablicy interaktywnej.
• Następnie uczniowie ustalają też wspólnie, czy ich pomysły i rozwiązanie są rzeczywiście przydatne, czy też można je określić niepotrzebnymi, drogimi gadżetami.
• Uczniowie mogą wykonywać to zadanie jako grupy w oddzielnych pokojach w MS Teams lub też indywidualnie na własnych komputerach.
• Nauczyciel pyta uczniów, jakie są wady sterowania za pomocą pilotów (trzeba mieć kilka/gubią się).
• Nauczyciel wyjaśnia uczniom, że obecnie wieloma przedmiotami można sterować za pomocą jednej aplikacji.

4. Doświadczenie: Czy można zobaczyć podczerwień?

• Nauczyciel pyta uczniów, czy wiedzą, jak można zobaczyć podczerwień (czyli skąd wiadomo, że pilot działa).
• W ramach doświadczenia warto posłużyć się tekstem: http://jacek.zlydach.pl/blog/2008-12-08-zobaczyc-podczerwien.html..
• A następnie zaprezentować zjawisko uczniom, naciskając przyciski na pilocie i kierując go jednocześnie w stronę kamery internetowej.

5. Elementy inteligentnego domu - czujnik podczerwieni jako czujnik odległości

• Nauczyciel wprowadza kolejny element wykorzystania światła podczerwieni – pomiar odległości przez promienie odbite.
• Następnie uczniowie wspólnie zastanawiają się, w jaki sposób taką właściwość czujnika możemy wykorzystać w domu.
• Jeżeli nauczyciel zna zasadę działania, warto ją wytłumaczyć uczniom szerzej, porównać z czujnikiem ultradźwiękowym.
• Jeżeli nie, wystarczy wyjaśnić uczniom, że światło podczerwone odbija się od przeszkody i część światła wraca do odbiornika. Im więcej światła wraca, tym bliżej była przeszkoda. Na podstawie ilości odbitego światła sterownik analizuje odległość od przeszkody.
• Dobrze, by uczniowie zasugerowali wykorzystanie czujnika jako informacji o otwartych drzwiach, oknach, sejfach etc.

6. Smart Home w praktyce – czujnik otwartych drzwi

• Najpierw warto zapytać uczniów, w jaki sposób informacja o otwartych drzwiach/oknach mogłaby być pomocna.
• Dobrze, by uczniowie podczas dyskusji poruszyli kwestie bezpieczeństwa:
  • otwarcie drzwi informuje o próbie wejścia do domu
  • otwarty garaż/okno podczas nieobecności właściciela mogą stanowić zaproszenie dla włamywacza
  • otwarte drzwi w lodówce mogą spowodować jej rozmrożenie 😉

7. Smart Home w praktyce – informacja o otwartych drzwiach w domu (Photon Blocks)

• Nauczyciel uruchamia aplikacje Photon Magic Bridge i łączy się za jej pośrednictwem z robotem Photon. Następnie wewnątrz aplikacji uruchamia interfejs Photon Blocks.
• Dalej przechodzi do platformy MS Teams i udostępnia swój ekran z uruchomioną aplikacją Photon Magic Bridge: Interfejs Photon Blocks.
• Nauczyciel umieszcza robota w pobliżu drzwi – np., 15cm od zamkniętych drzwi.
• Nauczyciel przypomina również uczniom, by obserwowali zachowanie robota przez dwa udostępnione konta: część osób ogląda zachowanie otoczenia robota poprzez kamerę (która jest skierowana w stronę robota ORAZ widać przez nią drzwi).
• Uczniowie wraz z nauczycielem analizują przedstawione w prezentacji bloki i następnie tworzą z nich program w aplikacji Genial.ly (slajd nr 7).
• Równocześnie nauczyciel przekazuje jednemu z uczniów kontrolę, by ten ułożył ten sam program bezpośrednio w interfejsie Photon Blocks.
• Po wspólnej analizie programu – nauczyciel może zapytać uczniów w jaki sposób możnaby zmienić ten program (Robot: dodać dźwięk, światło, ruch robota; Ekran: zmiana sceny, tekstu etc.).
• Dobrze by uczniowie, bazując na wiadomościach z poprzedniej lekcji, zwrócili uwagę na fakt – że wiemy o otwartych drzwiach tylko z obrazu kamery. Należałoby więc stworzyć informację zwrotną przekazaną w aplikacji – tak jak w poprzedniej lekcji, z wykorzystaniem np. programu Scratch.

8. Smart Home w praktyce – informacja o otwartych drzwiach w domu (Scratch)

• Nauczyciel przedstawia uczniom cel programowania kolejnego elementu inteligentnego domu – czujnik informujący o otwarciu drzwi.
• Dobrze, by nauczyciel na tablicy narysował z uczniami prosty układ wyjaśniające zasadę działania.
• Jeżeli drzwi są zamknięte – robot na ekranie (duszek) świeci w kolorze zielonym.
• Jeżeli drzwi są otwarte – robot włącza czerwone czułka, na ekranie zmienia się scena (kostium czerwony) i pojawia się informacja o otwartych drzwiach (Powiedz:… przez 2 sekundy).
• Zanim uczniowie przejdą do kolejnego slajdu w aplikacji Genial.ly, nauczyciel prosi by przypomnieli, które polecenia odpowiadają za informację zwrotną w aplikacji, czyli które polecenia zmienią scenę na ekranie. Polecenia z zakładki „Wygląd”.
• Korzystając ze slajdu aplikacji Genial.ly (nr 8) uczniowie na własnych urządzeniach układają program informujący o otwartych/zamkniętych drzwiach. Warto nawiązać do programu tworzoneo na poprzedniej lekcji i zwrócić uwagę na fakt, że wtedy, w momencie kiedy robot usłyszał hałas – alarmował. Tutaj jedynie przekazuje informację – drzwi mogą być otwarte na chwilę (by z kimś porozmawiać). Korzystamy więc nie z instrukcji „Czekaj”, a z instrukcji „Jeżeli … w przeciwnym razie…”

9. Uruchomienie właściwego programu. Rzeczywisty test czujnika otwartych drzwi.

• Nauczyciel, na komputerze, do którego podłączony jest robot Photon, uruchamia interfejs Scratch i udostępnia ekran uczniom. Następnie przekazuje kontrolę nad udostępnionym ekranem jednemu z nich, który ze swojego komputera – zdalnie tworzy ten sam program dla robota Photon – już bezpośrednio w aplikacji. Następnie uczeń uruchamia program.
• Nauczyciel przypomina również uczniom, by obserwowali zachowanie robota przez dwa udostępnione konta (część osób ogląda zachowanie otoczenia robota poprzez kamerę (która jest skierowana w stronę robota ORAZ widać przez nią drzwi, a część osób ogląda uruchomiony program i analizuje scenę (zachowanie robota).
• Następnie, jako że nauczyciel znajduje się w pobliżu robota – jego zadaniem będzie otwieranie i zamykanie drzwi, tak by uczniowie mogli sprawdzić poprawność stworzonego programu.

10. Podsumowanie zajęć

• W ramach podsumowania zajęć dobrze, by nauczyciel zapytał uczniów jaką podstawową różnicę zauważyli pomiędzy programowaniem z wykorzystaniem aplikacji Photon Blocks i Photon Scratch.
• Warto, by uczniowie zauważyli, że interfejs Scratch przekazał informację zwrotną w aplikacji. Uczniowie nie tylko mogli zaobserwować robota za pomocą dołączonej kamery. W Scratch, gdyby nawet ją wyłączyli, za pomocą grafiki w aplikacji – sceny – również otrzymaliby informację o otwartych drzwiach.
• Jeżeli planowana jest kolejna lekcja z serii Smart Home z wykorzystaniemrobota Photon, dobrze jest ją zapowiedzieć.
• Jeżeli jest to ostatnia lekcja z cyklu Smart Home – dobrze jest cały cykl podsumować, wskazując możliwości wykorzystania technologii w inteligentnych domach.