• Ενότητα 2

      Περιβαλλοντική Περίπολος με το FOSSBot

      Προστασία Περιβάλλοντος/Τεχνολογία/Προγραμματισμός

      Ταυτότητα Ενότητας

      Τίτλος
      Περιβαλλοντική Περίπολος με το FOSSBot
      Θεματικές Περιοχές
      Υπολογιστικά Συστήματα Τεχνολογία Περιβαλλοντική Επιστήμη
      Μορφή
      Κείμενο, Διαδραστικές δραστηριότητες προγραμματισμού, Περιβάλλον οπτικού προγραμματισμού (FOSSBot), Πειράματα με αισθητήρες, Ομαδική εργασία
      Χρόνος προετοιμασίας
      60-90 λεπτά
      Απαιτούμενος χρόνος μαθήματος
      90 λεπτά (2 x 45 λεπτά συνεδρίες)
      Ηλικιακό εύρος
      13-15 ετών (Γυμνάσιο)
      Λέξεις-κλειδιά
      Αισθητήρες, Αυτοματισμός, Ρομποτική, Περιβαλλοντική Παρακολούθηση, Οπτικός Προγραμματισμός, Αισθητήρες Υπερήχων, Φωτορύπανση, Ηχορύπανση, Αποφυγή Εμποδίων, Αειφορία
      Σύνοψη

      Σε αυτό το μάθημα, οι μαθητές εξερευνούν πώς τα ρομποτικά συστήματα με αισθητήρες μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την παρακολούθηση και την προστασία του περιβάλλοντος. Μέσα από πρακτικό προγραμματισμό με το ρομπότ FOSSBot και το περιβάλλον οπτικού προγραμματισμού του, συνδέουν αισθητήρες, δημιουργούν αυτοματοποιημένα συστήματα περιπολίας και αναπτύσσουν ένα βασικό σύστημα περιβαλλοντικής παρακολούθησης που ανιχνεύει εμπόδια, μετρά την ηχορύπανση και εντοπίζει τη φωτορύπανση. Δουλεύοντας σε ομάδες, οι μαθητές περνούν από δομημένες δραστηριότητες που συνδυάζουν τη θεωρητική κατανόηση με την πρακτική εφαρμογή, χτίζοντας σταδιακά το έργο τους από τον βασικό έλεγχο αισθητήρων σε ένα πλήρως λειτουργικό αυτοματοποιημένο σύστημα περιβαλλοντικής περιπολίας. Αυτή η προσέγγιση καλλιεργεί την επίλυση προβλημάτων, τη συνεργασία και την περιβαλλοντική συνείδηση.

      Εισαγωγή

      Τα συστήματα περιβαλλοντικής παρακολούθησης αποτελούν ουσιαστική εφαρμογή των σύγχρονων τεχνολογιών αυτοματισμού, βοηθώντας στη μείωση των ανθρώπινων επιπτώσεων και στη βελτίωση της ασφάλειας σε δημόσιους και ιδιωτικούς χώρους. Αυτή η ενότητα εισάγει τους μαθητές σε βασικές έννοιες της φυσικής υπολογιστικής (physical computing) χρησιμοποιώντας αισθητήρες όπως φωτοαντιστάσεις και ανιχνευτές υπερήχων συνδεδεμένους σε ένα προγραμματιζόμενο ρομπότ (FOSSBot). Μέσα από πρακτικές δραστηριότητες, οι μαθητές μαθαίνουν πώς οι αισθητήρες συλλέγουν δεδομένα από το περιβάλλον και πώς τα αυτοματοποιημένα συστήματα λαμβάνουν αποφάσεις με βάση αυτά τα δεδομένα. Εφαρμόζουν λογική υπό συνθήκη στον προγραμματισμό για τον έλεγχο των LED, δημιουργώντας ένα έξυπνο σύστημα περιβαλλοντικής περιπολίας που ενεργοποιείται μόνο υπό συγκεκριμένες συνθήκες (π.χ. χαμηλός φωτισμός και ανίχνευση εμποδίων). Αυτό όχι μόνο ενισχύει την υπολογιστική σκέψη αλλά αυξάνει και την ευαισθητοποίηση για τον ρόλο της τεχνολογίας στην προστασία του περιβάλλοντος, την ενεργειακή απόδοση και τη βιώσιμη διαβίωση.

      Βασικές Γνώσεις

      • • Βασικές αριθμητικές πράξεις και λογική (πρόσθεση, αφαίρεση, εντολές if/else)
      • • Εξοικείωση με τον οπτικό προγραμματισμό (περιβάλλοντα με μπλοκ όπως το Scratch)
      • • Κατανόηση προγραμματιστικών δομών (βρόχοι, συνθήκες)
      • • Εισαγωγή σε αισθητήρες και ενεργοποιητές (φωτοαντιστάσεις, αισθητήρες υπερήχων, LED, αισθητήρες ήχου)
      • • Βασική χρήση διαδικτύου και σύνδεσης Wi-Fi
      • • Κατανόηση περιβαλλοντικών εννοιών (ρύπανση, αειφορία, παρακολούθηση)

      Μαθησιακά Αποτελέσματα

      Με την ολοκλήρωση αυτής της δραστηριότητας, οι μαθητές θα είναι σε θέση να:

      • ✓ Να διαμορφώνουν και να χειρίζονται τη διεπαφή προγραμματισμού του FOSSBot μέσω προγράμματος περιήγησης
      • ✓ Να συνδέουν και να ρυθμίζουν βασικούς αισθητήρες (υπερήχων, φωτός και ήχου) για περιβαλλοντική παρακολούθηση
      • ✓ Να ερμηνεύουν τις τιμές των αισθητήρων και να τις χρησιμοποιούν ως εναύσματα για αυτοματοποιημένες αντιδράσεις
      • ✓ Να εφαρμόζουν λογική υπό συνθήκη για τον έλεγχο συσκευών με βάση περιβαλλοντικά δεδομένα σε πραγματικό χρόνο
      • ✓ Να σχεδιάζουν και να κατασκευάζουν ένα λειτουργικό σύστημα περιβαλλοντικής περιπολίας χρησιμοποιώντας οπτικό προγραμματισμό
      • ✓ Να τροποποιούν τις παραμέτρους των αισθητήρων για τη βελτιστοποίηση της συμπεριφοράς του ρομπότ σε συγκεκριμένες συνθήκες
      • ✓ Να συνεργάζονται αποτελεσματικά σε ομάδες, κατανέμοντας ρόλους και αρμοδιότητες
      • ✓ Να κατανοούν πώς η τεχνολογία μπορεί να προάγει την περιβαλλοντική υπευθυνότητα και την ασφάλεια
      • ✓ Να εντοπίζουν σφάλματα (debug) και να βελτιστοποιούν τις λύσεις τους μέσω επαναληπτικών δοκιμών
      • ✓ Να συσχετίζουν τα δεδομένα των αισθητήρων με πραγματικές περιβαλλοντικές παραμέτρους