Icarus NextGen Challenge (Νέα κατηγορία STEMATHLON)

Icarus NextGen Challenge
(Νέα κατηγορία STEMATHLON)

A. Προκλήσεις μέσα από ερωτήματα
_

Πώς μπορούμε να «δούμε» τις αόρατες δυνάμεις (Φυσική) πριν καν το Drone σηκωθεί από το έδαφος;
Η αξία της τηλεμετρίας στο «έδαφος» πριν την πτήση. Οι μαθητές/τριες μπορούν να παρατηρήσουν τις μεταβολές στις τιμές του IMU (Αδρανειακή Μονάδα Μέτρησης) και του Επιταχυνσιόμετρου απλά μετακινώντας το drone με το χέρι, κατανοώντας την έννοια της κλίσης (Pitch/Roll) και της επιτάχυνσης (g) πριν την απογείωση.
Μπορεί ένας «ψηφιακός ορίζοντας» να βοηθήσει για ασφαλή πτήση σε συνθήκες μηδενικής ορατότητας;
Η κατανόηση του Πιλοτηρίου. Η οπτικοποίηση των δεδομένων (τηλεμετρία) μετατρέπει την οθόνη σε ένα κέντρο ελέγχου όπου ο πιλότος «βλέπει» την ισορροπία και το υψόμετρο χωρίς να κοιτάζει το ίδιο το αεροσκάφος.
Πώς οι «εμφωλευμένοι βρόχοι» μετατρέπουν μια απλή κίνηση σε μια σύνθετη γεωμετρική χορογραφία;
Σύνδεση Μαθηματικών και Προγραμματισμού. Οι μαθητές/τριες καλούνται να χρησιμοποιήσουν βρόχους για να σχεδιάσουν κλειστά πολύγωνα (π.χ. πεντάγωνα) σε διαφορετικά επίπεδα ύψους, εφαρμόζοντας τη γεωμετρία στην πράξη.
Ποια είναι η «υπογραφή» μιας ομαλής πτήσης στα γραφήματα τηλεμετρίας;
Ανάλυση δεδομένων (Data Analysis). Μέσα από την πρόκληση «Smooth Operator», οι συμμετέχοντες πρέπει να κρατήσουν τις γραμμές των γραφημάτων όσο το δυνατόν πιο επίπεδες, κατανοώντας βιωματικά ότι η σταθερή ταχύτητα σημαίνει μηδενική επιτάχυνση (a≈0).
Πώς η προσθήκη ενός μικροεπεξεργαστή μπορεί να μετατρέψει το Drone σε έναν «ιπτάμενο περιβαλλοντικό σταθμό»;
Επέκταση δυνατοτήτων. Εφόσον το Drone δεν διαθέτει όλους τους αισθητήρες, ο/η μαθητής/τρια καλείται να σκεφτεί πώς θα αξιοποιούσε ένα μικροεπεξεργαστή για να μετρήσει μεγέθη όπως θερμοκρασία ή επίπεδα φωτός σε σημεία που ο άνθρωπος δεν έχει πρόσβαση.
Μπορούμε να προβλέψουμε την πτώση ενός Drone μόνο από τη στάθμη της μπαταρίας και την ένταση του Wi-Fi;
Διαχείριση κινδύνου και Pre-flight Check. Η χρήση φύλλων καταγραφής για τη στάθμη μπαταρίας και την ισχύ του Wi-Fi (SNR) διδάσκει στους/στις μαθητές/τριες τη σημασία του ελέγχου συστημάτων για την αποφυγή κρίσιμων σφαλμάτων κατά τη διάρκεια μιας αποστολής.
Πώς η μετατροπή της πτήσης σε «ψηφιακά ίχνη» (.csv) μας επιτρέπει να επαναλάβουμε μια επιτυχημένη αποστολή;
Η κατανόηση της αξίας των Big Data. Πώς η καταγραφή χιλιάδων γραμμών δεδομένων (ταχύτητα, ύψος, κλίση) σε ένα αρχείο .csv δεν είναι απλά μια λίστα αριθμών, αλλά το «DNA» της πτήσης που επιτρέπει τη μετα-ανάλυση σφαλμάτων και τη βελτίωση του κώδικα.
Μπορεί το Drone μας να “μιλάει” σε όλο τον κόσμο σε πραγματικό χρόνο μέσω του Cloud;
Η εξοικείωση με το Internet of Things (IoT). Η ερώτηση εστιάζει στη χρήση του ThingSpeak. Οι συμμετέχοντες καλούνται να κατανοήσουν πώς οι μετρήσεις του Drone μεταδίδονται στο διαδίκτυο και οπτικοποιούνται σε ζωντανά διαγράμματα, επιτρέποντας σε κάποιον που βρίσκεται σε άλλη πόλη να παρακολουθεί την κατάσταση της πτήσης και τις περιβαλλοντικές συνθήκες (π.χ. μέσω του micro:bit).
Μπορεί ένα Drone να αποκτήσει «αντίληψη» του χώρου και να πάρει αποφάσεις βασισμένο σε όσα βλέπει;
Η εισαγωγή στην υπολογιστική όραση (Computer Vision) και τη Μηχανική Μάθηση. Εδώ προκαλείται η κατανόηση της διαδικασίας:
- Εντοπισμός: Αναγνώριση αντικειμένου από το χρώμα του (Color Tracking).
- Διαστασιολόγηση: Πώς το μέγεθος του αντικειμένου στην οθόνη μεταφράζεται σε απόσταση από το Drone.Απόκριση:
- Η εντολή “Follow” (Ακολούθησε), όπου το Drone προσαρμόζει τους κινητήρες του ώστε να διατηρεί το αντικείμενο στο κέντρο του κάδρου, προσομοιώνοντας τη λειτουργία ενός αυτόνομου οχήματος.

B. Πρόσκληση
_

Αγαπητοί γονείς και εκπαιδευτικοί,

Σας προσκαλούμε να γνωρίσετε από κοντά το μέλλον της εκπαίδευσης στον φετινό τελικό του STEMATHLON, με τη σφραγίdα του STEM Education, όπου παρουσιάζουμε για πρώτη φορά τη νέα, πρωτοποριακή κατηγορία Icarus NextGen Challenge. Δεν πρόκειται απλώς για έναν διαγωνισμό με drones, αλλά για μια ολιστική εκπαιδευτική εμπειρία που μετατρέπει τους μαθητές και τις μαθήτριες από παθητικούς χρήστες σε δημιουργικούς συμμέτοχους στη λύση προβλημάτων της καθημερινότητας.

Γιατί τα Drones είναι καταλύτης στη STEM εκπαιδευτική προσέγγιση;

Η νέα αυτή κατηγορία έχει σχεδιαστεί με επίκεντρο τη βιωματική μάθηση (Learning by Doing) και την καλλιέργεια των δεξιοτήτων του 21ου αιώνα (4Cs: Κριτική σκέψη, Επικοινωνία, Συνεργασία, Δημιουργικότητα):

Ανάπτυξη υπολογιστικής σκέψης: Οι μαθητές/τριες δεν «παίζουν» με ένα τηλεκατευθυνόμενο· μαθαίνουν να προγραμματίζουν αυτόνομες πτήσεις. Χρησιμοποιώντας από block-based προγραμματισμό (για το Δημοτικό) έως και Python (για το Γυμνάσιο), κατανοούν την αλγοριθμική λογική και τον τρόπο που μια μηχανή «διαβάζει» το περιβάλλον της μέσω αισθητήρων.
Εφαρμοσμένη Μηχανική & Φυσική: Μέσα από την πρόκληση της πτήσης, οι έννοιες της αεροδυναμικής (άνωση, βαρύτητα, ώθηση) παύουν να είναι θεωρία στο βιβλίο και γίνονται πράξη. Ειδικά στην κατηγορία του Δημοτικού, οι μαθητές συναρμολογούν το δικό τους drone (Air:bit 2), εμβαθύνοντας στη λειτουργία του hardware.
Στρατηγική & επίλυση προβλημάτων: Στο αγωνιστικό πεδίο, οι ομάδες καλούνται να διαχειριστούν κρίσεις σε πραγματικό χρόνο, να διορθώσουν σφάλματα στον κώδικα (debugging) και να λάβουν γρήγορες αποφάσεις υπό πίεση χρόνου.
Καλλιέργεια δεξιοτήτων: Η επιτυχία εξαρτάται από τη δυναμική της ομάδας. Ο σαφής καταμερισμός ρόλων (Προγραμματιστής, Μηχανικός, Πιλότος) και η συλλογική ευθύνη για την επίτευξη του στόχου αποτελούν τα θεμέλια για την επαγγελματική τους πορεία.

Ένα ασφαλές και επαγγελματικό περιβάλλον

Η ασφάλεια των παιδιών είναι η απόλυτη προτεραιότητά μας. Ο διαγωνισμός διεξάγεται σε ειδικά διαμορφωμένο πεδίο με περιμετρικό προστατευτικό δίχτυ ύψους 2,5μ., ενώ όλα τα drones φέρουν υποχρεωτικά προστατευτικά ελίκων και αλγορίθμους αυτόματης παύσης σε περίπτωση πρόσκρουσης.

Ελάτε να δούμε μαζί τα παιδιά μας να “απογειώνουν” τις γνώσεις τους!

________________

Από εμάς υπάρχει αμέριστη συμπαράσταση και στο https://portal.stem.edu.gr (Οδηγοί, βιβλία, Επεκτάσεις περιβάλλοντος προγραμματισμού, δραστηριότητες και για μαθητές/τριες Δημοτικού και Γυμνασίου, Tips)

Γ. Υποστηρικτικό υλικό
_

Εδώ θα βρείτε υποστηρικτικό υλικό του Οργανισμού STEM Education.

Όταν επιλέξετε να ανοίξετε ένα, θα χρειαστεί να εγγραφείτε σ' αυτό με τα στοιχεία σας και ένα υπαρκτό e-mail ή το gmail σας για single sign-on.

Ακολουθήστε τη ροή των δραστηριοτήτων του μαθήματος στην επιλογή [Περιεχόμενο Μαθήματος].

Το υλικό εμπλουτίζεται ...

Καλή μελέτη.