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Lección 1: Programación: Mis Amigos Robóticos

Algoritmos | Depurar | Sin conexión

Descripción

Utilizando un conjunto especial de comandos offline, los/as estudiantes diseñarán algoritmos para dar instrucciones a un "robot" para apilar vasos en diferentes patrones. Los/as estudiantes tomarán turnos participando como el robot, respondiendo sólo al algoritmo definido por sus pares. Este segmento enseña a los/as estudiantes la conexión entre símbolos y acciones, la diferencia entre un algoritmo y un programa, y la valiosa habilidad de debugging.

Propósito

Esta lección sin conexión une a la clase como equipo con la tarea simple que completar: hacer que un “robot” apile unos vasos de una forma específica. Los/as estudiantes trabajarán para reconocer acciones del mundo real como instrucciones potenciales en códigos. También se practicará el arte de seguir instrucciones precisas, a medida que los/as estudiantes trabajan para traducir algoritmos a códigos, usando los símbolos proporcionados. Si surgen problemas en el código, los/as estudiantes deberían trabajar juntos para reconocer los errores y construir soluciones. Esta actividad sienta las bases para la programación que los/as estudiantes harán a lo largo del curso mientras aprenden la importancia de definir un algoritmo claramente comunicado.

Agenda

Actividad previa (5 min)

Actividad (45 min)

Actividad de Cierre (10 min)

Ver en Code Studio

Objetivos

Los estudiantes podrán:

  • Replantear una secuencia de pasos como un programa codificado
  • Identificar y corregir bugs o errores en instrucciones en secuencia

Preparación

Enlaces

¡Importante! Haz una copia de los documentos que piensas compartir con los estudiantes.

Para los estudiantes

Vocabulario

  • Algoritmo - una lista de tareas para finalizar una tarea.
  • Bug o error - parte de un programa que no funciona correctamente.
  • Depurar - encontrar y solucionar problemas en un algoritmo o programa.
  • Bucle - la acción de hacer algo una y otra vez.
  • Programa - un algoritmo que se ha programado como algo que puede ser ejecutado por una máquina.
  • Repetir - hacer algo de nuevo.

Soporte

Informar un error

Guía docente

Actividad previa (5 min)

Discussion Goal

El objetivo de esta discusión rápida es llamar la atención sobre el hecho de que, si bien los robots parecen comportarse como personas, en realidad sólo responden a su programación. Los/as estudiantes probablemente se referirán a los robots de las películas y la televisión que se comportan más como humanos. Motívelos a considerar robots que han visto u oído en la vida real, como los Roombas, o incluso asistentes digitales como Amazon Alexa.

Hablar con Robots

Discutir Comience preguntando a la clase si alguien ha oído sobre la robótica. ¿Alguien ha visto alguna vez un robot o tocado uno? ¿Un robot "escucha" realmente lo que tu hablas? ¿"Entiende" realmente lo que estás diciendo?

Decir Los robots sólo pueden hacer lo que han sido instruidos o programados para hacer. Para realizar una tarea, un robot necesita tener una lista de instrucciones (a veces llamada algoritmo) que pueda leer. Hoy, vamos a aprender lo que se necesita para que eso suceda.

Actividad (45 min)

Introducción y Modelación

Robot Symbols

Teaching Tip

Opciones de diferenciación:

Simplificar: ¿Todo esto se siente un poco complicado para su clase? He aquí un par de consejos para simplificar el proceso:

  • Cargue muchos pasos en hacia arriba y hacia abajo
    • Arriba significa que el vaso sube automáticamente tan alto como sea necesario
    • Abajo significa que baja automáticamente hasta que aterrice sobre algo
    • La mano regresa automáticamente a la pila de vasos después de posicionar un vaso

Intensificar: ¿Son sus estudiantes más avanzados/as? ¿Quiere que esta lección esté relacionada más cercanamente a los desafíos online? Aquí hay algunas modificaciones que puede hacer:

  • Una flecha corresponde a un movimiento
    • Cuando se remueve un vaso de la pila, vuelve a la mesa antes de moverlo.
    • Los/as estudiantes necesitan usar múltiples flechas "hacia arriba" para levantar el vaso varias veces
    • Los/as estudiantes necesitan usar varias flechas "hacia abajo" para bajar los vasos varios niveles
    • Los/as estudiantes necesitan usar las flechas "hacia atrás" para devolver el vaso a la pila
    • Montaje: Tenga pilas de vasos o recortes de trapezoides de papel disponible para los grupos.

Mostrar: Muestre el Programación: Mis Amigos Robóticos - Clave de símbolo o escriba las acciones permitidas en la pizarra - asegúrese que estén en un lugar dónde puedan verlos durante toda la actividad. Explique a la clase que estas serán las únicas seis acciones que usarán durante el ejercicio. Para esta tarea, instruirán a su amigo/a "robot" para que construya una pila de vasos especifica usando sólo los comandos enlistados en la clave.

Modelar: Con el prepósito de explicar cómo deben funcionar las instrucciones, modele para la clase cómo crear y seguir un algoritmo para replicar un patrón simple. Ubique una pila de vasos simple en frente suyo para comenzar.

Mostrar: Sostenga el patrón que planea modelar. Un patrón simple de tres vasos es un buen lugar para comenzar.

Sugerir: Pregunte a la clase cuál sería la primera instrucción, usando sólo las seis instrucciones permitidas. El primer movimiento debería ser "recoger vaso". Si los/as estudiantes sugieren algo más de la lista, realice esa acción y permítales ver su error. Si sugieren algo que no está en la lista, muestre una reacción clara de mal funcionamiento e infórmeles que el comando no fue comprendido.

Con un vaso en la mano, pida a la clase que continúe dándole instrucciones hasta que el primer vaso esté ubicado. Este es un buen momento para clarificar que un "paso al frente" y un "paso atrás" implican moverse el ancho de medio vaso. Vea las imágenes siguientes como referencia.

3 cup pattern

Continúe pidiendo instrucciones a la clase hasta que hayan completado el diseño completo.

Una vez que su pila esté completa, señale que ellos/as acaban de darle una serie de instrucciones para completar una tarea. Eso es un algoritmo. Los algoritmos son geniales para compartir ideas, pero deletrearlos palabra por palabra puede tomar mucho tiempo. ¡Para eso son los símbolos! Cuando codifican un algoritmo en símbolos que un robot (o computador) comprende, eso se llama programación.

Pida a la clase que lo/a ayude a escribir el "programa" para ese primer movimiento, y luego el resto de los movimientos necesarios para completar el patrón. Dependiendo de la confianza de sus estudiantes, podría cambiar alternativamente entre actuar como el "robot" y escribir el código, o puede incentivarlos para que escriban todo el programa antes que lo implemente. Una solución posible luce algo así:

3 cup solution

Voluntario/a: Una vez que la clase haya completado el programa modelo, pida a uno/a de los/as estudiantes que salga adelante y actúe como el "robot" para asegurar que el programa realmente funciona. Anímelos/as a ecir las instrucciones en voz alta a medida que "ejecutan" el código.

Programando Sus Robots

Agrupar: Coloque a los/as estudiantes en grupos de 4. Cada grupo debe dividirse en dos parejas - cada pareja desarrollará su propio programa para ser "dirigido" por la otra pareja.

Distribuir: Dé a cada grupo una pila de vasos o recortes de papel..

Mostrar: Muestre Apilando Ideas - Manipuladores a la clase, o distribuya copias individuales para que los grupos las usen. Haga que cada pareja (no grupo) escoja qué idea les gustaría hicieran sus robots. Trate de que opten por una idea más fácil la primera vez, y luego pídales que escojan un diseño más complejo más adelante. Anime a las parejas a mantener su elección en secreto de la otra mitad de su grupo.

Discutir: Dé a cada pareja tiempo para discutir cómo se debe construir la pila, usando sólo los símbolos proporcionados. Asegúrese de que cada grupo anote el "programa" en algún lugar, para que el "robot" lo lea más tarde.

Teaching Tip

Reforzando las reglas: Mientras el robot esté trabajando en la pila asegúrese que la clase sepa:

  • A los/as programadores/as no se les está permitido hablar cuando el robot está trabajando. Esto incluye dar respuestas o señalar cuando el robot ha hecho algo mal.
  • Los/as programadores/as deben levantar sus manos si ven un bug.

Hacer:: Una vez que ambas parejas del grupo han decidido sus algoritmos, pueden turnarse para ser "robots", siguiendo las instrucciones que cada pareja escribió. Anime a los/as estudiantes a observar de cerca a su "robot" para asegurarse de que están siguiendo las instrucciones. Si un/a estudiante ve un bug y levanta la mano, pídale al robot que termine las instrucciones lo mejor que pueda. Después, pida a los/as estudiantes que discutan el problema potencial y que propongan una solución. Continúe repitiendo hasta que la pila se construya correctamente.

Circular: Busque grupos que estén intentando tomar atajos añadiendo cosas (como números) a su código. Elógielos/as por su ingenio, pero recuérdeles que para este ejercicio, los robots no entienden nada más que los símbolos proporcionados. Si desea, puede sugerirles que guarden su brillante solución para la próxima vez que jueguen a este juego, ¡ya que podrían tener la oportunidad de usarla pronto!.

Repetir: Dependiendo del tiempo disponible, mezcle las parejas y deles la oportunidad de hacer un patrón diferente. Cada vez que los grupos repitan el proceso, anímelos a elegir un patrón más desafiante.

Discussion Goal

Tener Sentido: El objetivo de esta discusión es dar a los/as estudiantes espacio para que entiendan su experiencia como robots y como programadores. Las preguntas son intencionalmente amplias, pero están diseñadas para que los estudiantes piensen en los desafíos de escribir un programa claro y las limitaciones de un robot o computadora para interpretar sus instrucciones.

Discutir: Después que todos hayan tenido la oportunidad de ser el robot, reúna a la clase para discutir su experiencia. En particular, discutan como clase:

  • ¿Cuál fue la parte más difícil de encontrar las instrucciones?
  • ¿Alguien encontró un bug en sus instrucciones, mientras su robot las estaba siguiendo?
    • ¿Cuál era el bug?
    • ¿Por qué crees que no te diste cuenta cuando escribiste el programa?
  • Cuándo eras el robot ¿cuál fue la parte más difícil de seguir las instrucciones que te dieron?

Actividad de Cierre (10 min)

Escribir en el Diario

Hacer que los/as estudiantes escriban acerca de lo que aprendieron, por qué es útil y cómo se sienten, puede ayudar a solidificar cualquier conocimiento que hayan obtenido hoy y a construir una hoja de revisión para que la revisen en el futuro.

Sugerencias para el Diario:

  • ¿De qué trató la lección de hoy?
  • ¿Cómo te sentiste durante la lección?
  • Dibuja una pila de vasos que el robot hizo hoy.
  • ¡Dibuja una pila de vasos que te gustaría que hiciera un robot algún día!

Normas de aprendizaje

Ver las normas del curso

Estándares para ciencias de la computación CSTA K-12 (2017)

AP - Algoritmos y programación
  • 1B-AP-11 - Descompone (desglosa) de los problemas en subproblemas más pequeños y manejables para facilitar el proceso de desarrollo del programa.

Oportunidades multidisciplinarias

Esta lista presenta oportunidades dentro de la lección para acompañar las normas de otras áreas de contenido.

Normas básicas comunes para artes del lenguaje

L - Idioma
  • 4.L.6 - Adquirir y usar palabras y frases académicas generales y de un ámbito específico de manera precisa y apropiada para cada grado, incluidas aquellas que indican acciones, emociones o estados de ánimo precisos (por ejemplo, cuestionar, quejarse, balbucear)
SL - Hablar y escuchar
  • 4.SL.1 - Participar con efectividad en una variedad de debates en conjunto (individuales, en grupos y dirigidas por el docente) con distintos socios sobre temas y textos de cuarto grado, retomando ideas de otros y expresando las suyas de forma clara.
  • 4.SL.1.b - Seguir las reglas acordadas para los debates y tomar los roles asignados.
  • 4.SL.1.c - Plantear y responder preguntas específicas para aclarar o dar seguimiento a la información, y hacer comentarios que contribuyan al debate y se vinculen con los comentarios de los demás.
  • 4.SL.6 - Diferenciar entre contextos que requieren español formal (por ejemplo, presentar ideas) y situaciones en las que el discurso informal es apropiado (por ej., debatir en grupos pequeños); usar el español formal cuando sea apropiado para la tarea y la situación.

Normas básicas comunes para matemáticas

MP - Prácticas matemáticas
  • MP.1 - Entender problemas y no parar hasta resolverlos
  • MP.2 - Razonar de manera abstracta y cuantitativa
  • MP.3 - Construir argumentos viables y criticar el razonamiento de los demás
  • MP.5 - Utilizar las herramientas adecuadas de manera estratégica
  • MP.6 - Estar atento a la precisión
  • MP.7 - Buscar y usar estructuras
  • MP.8 - Buscar y expresar regularidades en patrones de razonamiento

Normas de ciencias de la próxima generación

ETS - Ingeniería en las ciencias
ETS1 - Diseño técnico
  • 3-5-ETS1-1 - Definir un problema de diseño simple que refleje una necesidad o un deseo e incluya criterios específicos para el éxito y restricciones en los materiales, el tiempo o el costo.
  • 3-5-ETS1-3 - Planificar y llevar a cabo pruebas justas en las que se controlen las variables y se consideren los puntos de falla para identificar aspectos de un modelo o prototipo que puedan mejorarse.