ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

ΚΑΙ

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΕΛΕΓΧΟΥ

Αλγόριθμος - Προγραμματισμός Συσκευών Ελέγχου

Ε΄ ΚΑΙ ΣΤ΄ΤΑΞΗ

2

5.1 ΠΡΟΒΛΗΜΑ

Για να μπορέσουμε να ελέγχουμε και να προγραμματίζουμε τη λειτουργία κατασκευών ή

συσκευών, θα πρέπει να ακολουθήσουμε τα πιο κάτω βήματα:

Θα διερευνήσουμε και θα μάθουμε τι είναι ο αλγόριθμος και ο

προγραμματισμός.

Θα γνωρίσουμε χαρακτηριστικά και εφαρμογές των συσκευών που προγραμ-

ματίζονται τις οποίες ονομάζουμε συσκευές ελέγχου.

Θα διερευνήσουμε συγκεκριμένες συσκευές ελέγχου που έχουμε στο εργαστή-

ριό όπως τα Egg-Box και Learn & Go.

Θα συνδέσουμε συσκευές ελέγχου σε εξαρτήματα και κατασκευές και θα

προγραμματίσουμε τη λειτουργία τους.

Στην εποχή μας χρησιμοποιούμε καθημερινά «έξυπνες» κατασκευές, οι οποίες

μπορούν να κάνουν διάφορες εργασίες για μας, χωρίς να απαιτείται η παρουσία μας.

Για παράδειγμα, στο σπίτι μπορούμε να προγραμματίσουμε το φούρνο για το ψήσιμο του

φαγητού μας ή να προγραμματίσουμε το αυτόματο σύστημα για το πότισμα του κήπου

μας. Οι προγραμματιζόμενες συσκευές μάς βοηθούν να εξοικονομούμε χρόνο και κόπο

και να αποφεύγουμε τα λάθη!

3

Να βοηθήσετε τον βαρκάρη να λύσει το πρόβλημά του!

Ένας βαρκάρης έχει ένα πρόβατο, ένα λύκο

και ένα καλάθι με χόρτα στη μία όχθη ενός

ποταμού και θέλει να τα περάσει στην απέναντι

όχθη χρησιμοποιώντας μία βάρκα.

Η βάρκα, όμως, είναι μικρή και μπορεί να μεταφέρει, εκτός από τον ίδιο, ακόμα ένα από τα

ζώα ή το καλάθι με τα χόρτα. Ωστόσο, να θυμάστε ότι δεν πρέπει να μείνουν μαζί ο λύκος

με το πρόβατο, γιατί ο λύκος θα φάει το πρόβατο. Επίσης, δεν πρέπει να μείνουν μόνα τους

και το πρόβατο με τα χόρτα, γιατί το πρόβατο θα φάει τα χόρτα.

Για να λύσετε το πρόβλημα, θα να εφαρμόσετε ένα αλγόριθμο (σειρά βημάτων).

ΒΗΜΑ 1: Ας κατανοήσουμε το πρόβλημα

Διαβάζουμε πολλές φορές το πρόβλημα και συζητούμε τα δεδομένα, τα ζητούμενα και το

πλαίσιο του προβλήματος (περιορισμοί).

ΒΗΜΑ 3: Περιγράφουμε με ακρίβεια τη λύση του προβλήματος,

Να βάλετε σε σωστή σειρά τα βήματα (1-5) που πρέπει να εκτελέσουμε διαδοχικά

(δηλαδή τον αλγόριθμο), ώστε να λύσουμε το πρόβλημα.

Πήγαινε στην πρώτη όχθη και βάλε στην βάρκα το πρόβατο και πάρε το στην

απέναντι όχθη.

Πήγαινε πίσω και βάλε τα χόρτα, πάρε τα και άφησέ τα στην απέναντι όχθη.

Βάλε το πρόβατο στην βάρκα, πάρε το και άφησέ το στην απέναντι όχθη.

Βάλε το πρόβατο ξανά στην βάρκα, πάρε το και άφησε το στην πρώτη όχθη.

Βάλε τον λύκο στην βάρκα, πάρε τον και άφησέ τον στην απέναντι όχθη (όπου

είναι τα χόρτα).

ΒΗΜΑ 2: Σκεφτόμαστε πιθανές λύσεις

Δοκιμάζουμε πιθανές λύσεις στο μυαλό μας ή διαδραστκά στις συνδέσεις (ενεργοποιήστε

το Flash): https://blogs.sch.gr/ggkoumas/2013/03/03/ ή http://photodentro.edu.gr/lor/r/8521/760

5.2 ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ

Τι είναι αλγόριθμος;

4

Μια σειρά από οδηγίες (βήματα σε συγκεκριμένη σειρά) για την εκτέλεση μιας

εργασίας ή τη λύση ενός προβλήματος ονομάζεται αλγόριθμος.

Για παράδειγμα, αλγόριθμος μπορεί να είναι μια συνταγή μαγειρικής

ή η βήμα προς βήμα περιγραφή της λύσης ενός μαθηματικού

προβλήματος. Για την επίλυση ενός προβλήματος, μπορεί να

υπάρχουν περισσότερες από δύο λύσεις, δηλαδή περισσότεροι από

δύο αλγόριθμοι.

Τα βήματα που αποτελούν έναν αλγόριθμο ονομάζονται οδηγίες ή εντολές.

Αν ακολουθηθούν οι οδηγίες ενός αλγορίθμου στο τέλος πρέπει να προκύπτει ένα

αποτέλεσμα, ένα έργο. Για παράδειγμα, αν ακολουθήσουμε τις οδηγίες μιας συνταγής

μαγειρικής θα παραγάγουμε το επιθυμητό φαγητό.

Λύση 2: Β΄ Αλγόριθμος Λύση 1: Α΄ Αλγόριθμος

5. Γευματίζουμε

2. Βάζουμε πιάτα στο τραπέζι

1. Ετοιμάζουμε το φαγητό

4. Σερβίρουμε το φαγητό στο τραπέζι

3. Τοποθετούμε μαχαιροπίρουνα

7. Πλένουμε τα πιάτα

6. Καθαρίζουμε το τραπέζι

Να χρησιμοποιήσετε τις εντολές που σας δίνονται και να βάλετε τους

αριθμούς σε δική σας σειρά, ώστε να δημιουργήσετε δύο διαφορετικούς

αλγόριθμους, που πρέπει να εκτελέσουμε όταν θέλουμε να γευματίσουμε.

5

1. Με βάση τις πιο κάτω εικόνες να γράψετε με απλές εντολές τον αλγόριθμο για την

πρωινή ρουτίνα του Ζαχαρία με σκοπό να ετοιμαστεί για το σχολείο.

Ξυπνά στις 6:55 π.μ.

6:50 π.μ. 6:55 π.μ. 7:05π.μ.

7:10 π.μ. 7: 20 π.μ. 7:25 π.μ.

ΑΣΚΗΣΕΙΣ

1 2

4

3

5 6

Να μαζεύουμε όλα τα υλικά.

2. Με βάση τις πιο κάτω εικόνες να γράψετε με απλές εντολές τον αλγόριθμο που πρέπει

να εκτελέσουμε όταν θέλουμε να μαγειρέψουμε μια μακαρονάδα!

6

5. Να επιλύσετε διάφορα προβλήματα - αποστολές, χρησιμοποιώντας κάποια

λογισμικά προγραμματισμού στον Ηλεκτρονικό Υπολογιστή ή στο τάπλετ.

ΕΦΑΡΜΟΓΙΔΙΑ

A.L.E.X.

(δωρεάν εφαρμογίδιο App Store ή Play Store)

LIGHT BOT (Φώτης)

(δωρεάν εφαρμογίδιο App Store ή Play Store

ή Η.Υ. με διαδίκτυο)

BEE BOT

https://www.bee-bot.us/emu/beebot.html

ή BLUE BOT από App Store ή Play Store

ΧΕΛΩΝΑ

http://www.logointerpreter.com/turtle-editor.php

FROZEN

https://studio.code.org/s/frozen/stage/1/puzzle/1

STUDIO CODE

ANGRY BIRDS

https://studio.code.org/hoc/1

SCRACH OFFLINE EDITOR

https://scratch.mit.edu/projects/editor/?tutorial=getStarted

7

Να απαντήσετε τα πιο κάτω ερωτήματα:

Ποια βασική διαφορά έχουν μεταξύ τους οι δύο συσκευές;

……………………………………………………………………………………………….....

Σε ποιες περιπτώσεις χρησιμοποιείται η κάθε συσκευή;

ΑΠΛΟΣ ΔΙΑΚΟΠΤΗΣ: …………………………………………………………………...….

ΧΡΟΝΟΔΙΑΚΟΠΤΗΣ: ……………………………………………………………...……….

Ποια πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα έχει η καθεμιά;

ΑΠΛΟΣ ΔΙΑΚΟΠΤΗΣ: …………………………………………………………….……...….

ΧΡΟΝΟΔΙΑΚΟΠΤΗΣ: ……………………………………………….……………………...

Ας σκεφτούμε…

Στο σχολείο ακολουθούμε ένα συγκεκριμένο πρόγραμμα, το οποίο εφαρμόζεται

με τη βοήθεια του σχολικού κουδουνιού.

Ποιος κτυπά το κουδούνι του σχολείου;

Να παρατηρήσετε και να ονομάσετε τις δύο συσκευές ελέγχου του κουδουνιού:

χρονοδιακόπτης, απλός διακόπτης.

Η λειτουργία του σχολικού κουδουνιού ελέγχεται με δύο τρόπους:

Τι είναι συστήματα ελέγχου

8

Συστήματα ελέγχου είναι τα εξαρτήματα ή οι συσκευές που μας βοηθούν

να ελέγχουμε τη λειτουργία μιας άλλης συσκευής (π.χ. κουδούνι).

Τόσο ο απλός διακόπτης όσο και ο χρονοδιακόπτης είναι

συστήματα ελέγχου. Η βασική τους διαφορά είναι ότι ο

απλός διακόπτης είναι χειροκίνητο σύστημα ελέγχου, το

οποίο απαιτεί την παρουσία του ανθρώπου. Αντίθετα, ο χρονοδιακόπτης είναι αυτόματο

σύστημα ελέγχου, το οποίο προγραμματίζεται από τον άνθρωπο προηγουμένως και

εκτελεί επαναλαμβανόμενα μια λειτουργία.

Η καθεμιά από τις πιο κάτω συσκευές διαθέτει δικό της σύστημα ελέγχου.

Να βάλετε X σε αυτές που έχουν χειροκίνητο σύστημα ελέγχου και A σε αυτές που

διαθέτουν αυτόματο σύστημα ελέγχου.

9

Κάποια αυτόματα συστήματα ελέγχου διαθέτουν αισθητήρες (sensors) με τους οποίους

παίρνουν πληροφορίες από το περιβάλλουν (θερμοκρασίας, φωτός ήχου, αφής,

κίνησης, υγρασίας κ.ά.). Να σχολιάσετε τα πιο κάτω παραδείγματα.

Μπορείτε να αναφέρετε μερικά ακόμα παραδείγματα;

………………………………………………………………………………………………………...

………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………......……… ηλεκτρικός

φούρνος

……………………………………………………………

……………………………………………...…………… ξυπνητήρι

……………………………………………………………

…………………………………………………...……… αυτόματο

σύστημα ποτίσματος

Οι πιο κάτω ηλεκτρικές συσκευές διαθέτουν αυτόματα συστήματα ελέγχου, τα οποία βοηθούν

στην επίλυση συγκεκριμένων προβλημάτων. Να μελετήσετε το παράδειγμα και να γράψετε

ένα πρόβλημα που θα μπορούσε να επιλύσει η καθεμιά από τις πιο κάτω συσκευές.

Η μαμά επιλέγει διαφορετικά προγράμματα πλύσης

από το σύστημα προγραμμάτων στο πλυντήριο, για

να πλένει τα λευκά και τα σκούρα ρούχα . πλυντήριο

Αυτόματα συστήματα ελέγχου στην καθημερινή ζωή

10

Στο εργαστήριο Σχεδιασμού και Τεχνολογίας υπάρχουν οι πιο κάτω συσκευές

αυτόματου ελέγχου, με τις οποίες μπορούμε να ελέγξουμε τη λειτουργία

εξαρτημάτων και κατασκευών:

Οι συσκευές EGG-BOX και LEARN&GO είναι χρονοδιακόπτες και τα βασικότερα

χαρακτηριστικά τους είναι:

λειτουργούν με ηλεκτρισμό,

ελέγχουν τη λειτουργία ηλεκτρικών εξαρτημάτων που συνδέονται σε αυτά

(π.χ. λαμπάκια, βομβητές, μοτέρ),

απομνημονεύουν και εκτελούν μια σειρά εντολών που δίνει ο χρήστης.

EGG-BOX LEARN&GO

Ένα εξάρτημα σε κάθε έξοδο για

ΟΝ - OFF λειτουργία

Μοτέρ σε δύο εξόδους για

αντιστροφή φοράς κίνησης

Σε αυτές τις συσκευές ελέγχου, μπορούμε να συνδέσουμε εξαρτήματα ως εξής:

Προσοχή!

Σε κάθε ζεύγος εξόδου τοποθετούμε ένα εξάρτημα.

Ο βομβητής έχει πολικότητα και επομένως συνδέουμε το μαύρο καλώδιο με τη μαύρη έξοδο και

το κόκκινο καλώδιο με την κόκκινη έξοδο.

Χρησιμοποιούμε μπαταριοθήκη για 6V (όχι 9V - καταστρέφει τα λαμπάκια του εργαστηρίου).

Συσκευές ελέγχου στο εργαστήριο

Οδηγός χρήσης των Συσκευών Ελέγχου βρίσκεται στην ιστοσελίδα του

11

Στην αγορά υπάρχουν πολλά παιχνίδια που λειτουργούν με ένα συγκεκριμένο

προγραμματισμό για τη λειτουργία φώτων, ήχου και κίνησης.

Να κατασκευάσετε μοντέλα τέτοιων παιχνιδιών (από το Παράρτημα ή δικά σας) και

να προγραμματίσετε τη λειτουργία εξαρτημάτων (λαμπτήρων, βομβητών, μοτέρ) σε

αυτά με τη χρήση συσκευών ελέγχου, όπως το Egg - Box και το Learn & Go.

ΠΡΟΒΛΗΜΑ

ΑΡΧΙΚΕΣ ΙΔΕΕΣ

Μπορείτε να δείτε παραδείγματα από μοντέλα παιχνιδιών που κατασκεύασαν άλλα παιδιά.

5.3 ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ

Για να γνωρίσετε τις συσκευές ελέγχου και για να πετύχετε τον

στόχο σας, να λύσετε τις δραστηριότητες που ακολουθούν. Egg Learn & Go

12

ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ

Ηλεκτρική

Συσκευή

δευτερόλεπτα

1 2 3 4 5

λάμπα

Να χρωματίσετε κατάλληλα τον πίνακα, ώστε να δείχνει ότι η λάμπα μένει αναμμένη για τα

πρώτα 3 δευτερόλεπτα και παραμένει σβηστή για 2 δευτερόλεπτα.

Στην Συσκευή Ελέγχου έχουν συνδεθεί τρεις συσκευές: λάμπα, βομβητής και ανεμόμυλος.

Να μελετήσετε τον πιο κάτω πίνακα προγραμματισμού και να απαντήσετε στις ερωτήσεις,

έχοντας υπόψιν ότι οι συσκευές θα λειτουργήσουν μόνο για 10 δευτερόλεπτα.

Για πόσα δευτερόλεπτα θα είναι αναμμένη η λάμπα; ………………………………......

Σε ποιο δευτερόλεπτο θα ηχήσει ο βομβητής; …………………………………………..

Για ποια δευτερόλεπτα δεν θα λειτουργεί ο ανεμόμυλος; ………………………………

Για πόσο χρόνο θα λειτουργούν ταυτόχρονα η λάμπα και ο βομβητής; ………………

Για πόσο χρόνο θα λειτουργούν ταυτόχρονα και οι τρεις συσκευές; ………………….

Να χρησιμοποιήσετε τον ηλεκτρονικό υπολογιστή,

για να κάνετε τις δραστηριότητες από το λογισμικό του

Egg-Box simulator.

Σύνδεσμος: ιστοσελίδα του ΥΠΠΑΝ / Εκπαιδευτικό Υλικό Δημοτικής / Σχεδιασμός και Τεχνολογία -

Ψηφιακές Τεχνολογίες/ Υλικό /Στ΄ Τάξη/ Συστήματα Τεχνολογία Ελέγχου / Προσομοιωτής Egg Box.

Ηλεκτρική

Συσκευή

δευτερόλεπτα

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

λάμπα

βομβητής

ανεμόμυλος

Λειτουργεί

Δεν λειτουργεί

Υπόμνημα

Λειτουργεί

Δεν λειτουργεί

Υπόμνημα

13

Ακολουθεί φύλλο αξιολόγησης

Αφού το συμπληρώσετε παρακαλώ να

το στείλετε με φωτογραφία στο viper

μου

EIRINI MANDOLE 99383074

14

ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ

(Να συμπληρώσετε μετά την ολοκλήρωση της κατασκευής σας).

1. Να βάλετε σε κύκλο το ορθό σε κάθε περίπτωση.

Ο αλγόριθμος αφορά σε:

α) μια συγκεκριμένη σειρά εντολών, (β) μια λύση.

Τα συστήματα ελέγχου προγραμματίζονται:

(α) από μόνα τους, (β) από τον άνθρωπο.

Τα συστήματα ελέγχου αξιοποιούνται σε πολλούς τομείς της σύγχρονης ζωής με σκοπό

(α) να διευκολύνουν τον άνθρωπο, (β) σταδιακά να αντικαταστήσουν τον άνθρωπο.

3. Αν μια λάμπα και ένας βομβητής συνδεθούν σε συσκευή ελέγχου όπως δείχνει το

πιο κάτω σχήμα, τι θα συμβεί όταν:

(α) πατήσουμε το μπλε κουμπί στην έξοδο 1;

………………………………………………………….

(β) πατήσουμε το μπλε κουμπί στην έξοδο 2;

………………………………………………………….

(γ) πατήσουμε και τα δύο μπλε κουμπιά ξανά;

…………………………………………………………..

2. Να αντιστοιχίσετε τις πιο κάτω συσκευές με το είδος του συστήματος ελέγχου που

διαθέτει η καθεμιά.

Απλό

σύστημα ελέγχου

Αυτόματο σύστημα

ελέγχου

15