'n Verkeerslig is die beste eerste toestandmasjien wat 'n kind kan bou, want 'n tienjarige ken reeds elke reël uit die kop uit. Elke kleur is 'n toestand, elke verandering is 'n oorgang, en die tydsberekening is bloot hoe lank die masjien wag voordat dit aanbeweeg. Noem daardie drie dele hardop en die meeste van die kode skryf homself.

Die drie woorde wat dit oopsluit

'n Toestandmasjien is 'n manier om iets te beskryf wat net in een situasie op 'n slag kan wees. 'n Verkeerslig is óf rooi, óf groen, óf oranje. Dit is nooit twee gelyktydig nie, en dit volg altyd dieselfde pad. Daardie enkele reël is wat dit so 'n skoon onderrighulpmiddel maak.

Teken dit op die bord as drie sirkels met pyle tussen hulle. Die sirkels is die toestande. Die pyle is die oorgange. Vra die klas wanneer elke pyl moet vuur, en jy het reeds die hele program beskryf voordat 'n enkele reël geskryf is.

Bou eers die vaste siklus

Begin met die eenvoudigste weergawe: rooi vir vyf sekondes, groen vir vyf sekondes, oranje vir twee, en dan terug na rooi, vir altyd. Net een lig is op enige oomblik aan. Daardie beperking is die les. As twee ligte saam aangaan, is die masjien in 'n onmoontlike toestand, en kinders sien daardie fout gou raak.

Jy kan dit bou met drie LED's op 'n broodbord, met die ingeboude ligte van die sheenbot∞-bord, of heeltemal in die webblaaier met die blokredigeerder wanneer daar geen hardeware in die klas is nie. Die bedrading verander; die toestandsdiagram nie.

Voeg die voetgangerknoppie by

Maak dit nou interessant. 'n Voetgangerknoppie is 'n gebeurtenis, en gebeurtenisse is die rede waarom toestandmasjiene 'n eenvoudige getydsde lus klop. Wanneer iemand die knoppie tydens groen druk, moet die lig nie na rooi klap nie. Dit moet sy beurt klaarmaak, na oranje beweeg, dan rooi, en 'n bietjie langer hou sodat 'n mens kan oorstap.

Dit leer twee idees gelyktydig. Eerstens kan 'n oorgang deur 'n gebeurtenis sowel as deur 'n tydhouer geaktiveer word. Tweedens is sommige oorgange bewaak: die druk maak net saak terwyl die lig groen is. 'n Toestandmasjien vir kinders wat om 'n verkeerslig gebou is, is eintlik 'n les oor wanneer 'n reël geld, nie net wat die reël is nie.

Waarom hierdie patroon oral is

Sodra 'n kind toestande en oorgange in 'n verkeerslig kan sien, begin hulle dit oral raaksien. 'n Mikrogolfoond is ledig, besig om te kook, of gepouseer. 'n Speletjiekarakter staan, hardloop of spring, en kan nie twee gelyktydig doen nie. Verkoopmasjiene, hysbakdeure en die boodskappe wat toestelle na mekaar stuur, werk almal op dieselfde vorm. Dit is een van die min idees in rekenaarwetenskap wat 'n tienjarige en 'n praktiserende ingenieur presies dieselfde teken.

'n Lesplan van 40 minute

• Teken die drie-toestand-diagram saam voordat julle enige kode aanraak, ongeveer vyf minute.
• Kodeer die vaste rooi-groen-oranje-siklus en laat dit loop tot die tydsberekening reg voel.
• Skakel doelbewus twee ligte gelyktydig aan sodat die klas 'n onmoontlike toestand sien.
• Voeg die voetgangerknoppie by en besluit, as groep, presies wanneer die druk moet saak maak.
• Sluit af deur drie masjiene by die huis te noem wat op dieselfde manier werk.

Die hele projek pas binne een sessie en verg byna geen nuwe woordeskat nie. As jy 'n klaargemaakte weergawe met werkkaarte wil hê, sit dit binne ons robotika-kurrikulum, en jy kan eers 'n klas probeer deur 'n gratis proefles.