الخلفية

ستتحدى وحدة تحدي الهبوط على سطح المريخ طلابك لبناء مشاريع VEXcode 123 لحل مشكلة ما. تُعرّف هذه الوحدة الطلاب على استخدام مستشعر العين في مقدمة الروبوت 123 في تحدٍ، مستوحى من العملية التي يستخدمها العلماء أثناء محاولة هبوط المركبة الفضائية، مثل مركبة Mars 2020 Perseverance rover. سيقوم الطلاب بترميز الروبوت 123 للكشف عن عقبة، ثم توهج لون للإشارة إلى وجود عقبة في موقع الهبوط.

مهمة ناسا إلى المريخ 2020

تتناول مهمة المريخ 2020 التابعة لوكالة ناسا أهدافًا علمية ذات أولوية عالية لاستكشاف المريخ: الحياة والمناخ والجيولوجيا والبشر. ولكن قبل أن تتمكن مركبة المثابرة من بدء مهمتها في جمع عينات الصخور والتربة على السطح، تحتاج المركبة إلى الهبوط بأمان على الكوكب الأحمر.

وفقًا لوكالة ناسا، فإن حوالي 40 ٪ فقط من البعثات المرسلة إلى المريخ (من قبل أي وكالة فضائية) كانت ناجحة. ستستغرق عملية الدخول والنزول والهبوط بأكملها دقائق فقط، لكن المركبة الفضائية التي تحمل مركبة Perseverance الجوالة تحتاج إلى الإبطاء من حوالي 20000 كيلومتر في الساعة (حوالي12500 ميل في الساعة) إلى الصفر والعثور على مساحة مفتوحة ومسطحة للهبوط. سطح المريخ مليء بالعقبات — الحفر الهائلة والمنحدرات والشقوق والصخور الخشنة. يمكن للرياح التي لا يمكن التنبؤ بها أن تثير المزيد من المضاعفات.

للمساعدة في ضمان الهبوط الآمن، ستلتقط مركبة المثابرة صورًا أثناء النزول وتقارن تلك الصور بالخرائط. يمكن أن تقرر بسرعة ما إذا كان قد تم تحديد هذه المنطقة على أنها خطرة من قبل العلماء وإجراء تعديلات على الأرض في منطقة مفتوحة. شاهد الفيديو أدناه لترى كيف من المتوقع أن تهبط المركبة الجوالة.

ملف فيديو

في هذه الوحدة، سيقوم الطلاب بترميز الروبوت 123 للكشف عن العقبات في مواقع الهبوط في حقول 123 الخاصة بهم للمساعدة في ضمان هبوط آمن للمركبة الجوالة.

ما هو المستشعر ؟

المستشعر هو في جوهره جهاز يساعد الروبوت على فهم العالم من حوله. يقوم بذلك من خلال جمع البيانات حول بيئته والإبلاغ عنها، والتي يمكن استخدامها بعد ذلك في مشروع لاتخاذ قرارات الروبوت، أو أداء سلوكيات معينة. يمكن اعتبار هذا التسلسل حلقة → قرار → التفكير المنطقي.

حلقة قرار → قانون → التفكير

في هذه الوحدة، سيقوم الروبوت 123 باكتشاف الأجسام في حقل 123 للمساعدة في إخلاء المنطقة من أجل هبوط آمن للمركبة الجوالة. يقوم طلاب المشروع بتنفيذ هذه الحلقة حيث يستشعر مستشعر العين وجود كائن، ثم يأمر VEXcode 123 بالتفكير واتخاذ القرارات بناءً على ما إذا كان مستشعر العين يكتشف كائنًا أم لا، ثم يعمل الروبوت 123 من خلال توهج الزر الموجود على الروبوت.

ما هو مستشعر العين ؟

يوجد مستشعر العين على الروبوت 123 على الجانب الأمامي، أسفل السهم الأبيض. يمكن استخدام مستشعر العين للكشف عن وجود أو عدم وجود كائن، وكذلك لونه أو مستوى سطوعه. 

يستخدم مستشعر العين ضوء الأشعة تحت الحمراء للكشف عن الأشياء. تعكس الأجسام ذات الألوان الفاتحة ضوء الأشعة تحت الحمراء ويتم اكتشافها بسهولة أكبر بواسطة مستشعر العين. تمتص الأجسام ذات اللون الداكن ضوء الأشعة تحت الحمراء ولا يكتشفها مستشعر العين أيضًا. أثناء الوحدة، استخدم ورقًا أبيض أو فاتح اللون للعقبات للتأكد من أن مستشعر العين سيكون قادرًا على اكتشاف هذه الأشياء.

في هذه الوحدة، سيتم استخدام مستشعر العين للكشف عن وجود جسم ما في مسار الروبوت 123. يعني موضع مستشعر العين على الروبوت 123 أنه يمكنه فقط اكتشاف الأشياء الموجودة أمامه مباشرة. ضع في اعتبارك هذا عندما تضع 123 روبوتًا وعقبات مع طلابك حتى تهيئ المواد الطلاب للنجاح. 

لمزيد من المعلومات حول كيفية ترميز مستشعر العين باستخدام VEXcode 123، راجع مقالة ترميز مستشعر العين VEXcode 123 باستخدام VEXcode 123 VEX Library.

ما هو VEXcode 123 ؟

VEXcode 123 هي لغة برمجة قائمة على الكتلة تستخدم مع 123 Robot. لغة البرمجة هي مجموعة من القواعد التي تمثل فيها الرموز الإجراءات. تتبع لغات البرمجة التعليمات خطوة بخطوة التي ينفذها الكمبيوتر من أجل تشغيل المشروع.

لمزيد من المعلومات حول كيفية العمل مع VEXcode 123، راجع قسم VEXcode 123 في مكتبة VEX.

ما هي كتل VEXcode 123 التي تحتاجها ؟

تمثل الكتل الموجودة في VEXcode 123 أوامر 123 Robot المستخدمة لإنشاء مشروع في VEXcode 123. فيما يلي قائمة بالكتل الرئيسية المستخدمة خلال هذه الوحدة.

كيف يعمل حظر [Drive until ]؟

[قُد حتى] تقوم الكتل بالتحقق بشكل متكرر من الحالة والتحكم في تدفق المشروع. لن ينتقل المشروع إلى الكتلة التالية في المكدس حتى يتم استيفاء حالة كتلة [Drive until]. في المشروع الموضح أدناه، سيقود الروبوت 123 إلى الأمام ويتحقق باستمرار مما إذا كان مستشعر العين قد اكتشف كائنًا. بمجرد اكتشاف جسم ما بواسطة مستشعر العين، سيتوقف روبوت 123 عن القيادة وينتقل إلى الكتلة التالية، كتلة [توهج].

تدفق

يمكن ضبط الشرط الذي سيوقف قيادة 123 Robot. تستخدم هذه الوحدة معلمة "الكائن" بحيث يتوقف الروبوت عن القيادة عندما يكتشف مستشعر العين الموجود في الجزء الأمامي من الروبوت 123 كائنًا.

التحضير للتحدي المفتوح في هذه الوحدة

في هذه الوحدة، سيُطلب من الطلاب استخدام ما تعلموه سابقًا لإنشاء مشروع لحل التحدي. نظرًا لأنه من المهم تحدي الطلاب بانتظام لحل المشكلات وتطبيق المهارات التي يتعلمونها بطريقة جديدة، فإننا نشجعك على تحدي طلابك واستخدام هذه الاستراتيجيات لبناء المرونة والمساعدة في توجيههم خلال التحدي. فيما يلي بعض الاقتراحات لمساعدة الطلاب أثناء تجربتهم لمشاريعهم: 

تقديم الملاحظات دون تقديم الحل - من المتوقع ارتكاب أخطاء أثناء العمل من خلال التحدي وتشجيعها. "يمكن للأخطاء في التعلم أن تخلق الفرص، [و] يمكن أن تساعد في تحقيق الروابط."^{1 يمكن أن يساعد} إنشاء عملية مألوفة لحل المشكلات مع طلابك في معرفة كيفية تحديد المشكلة والمضي قدمًا عند ارتكاب خطأ، وبالتالي تقليل الاضطراب والإحباط. حاول استخدام دورة حل المشكلات التالية مع طلابك لمساعدتهم على استكشاف الأخطاء وإصلاحها في مشاريعهم والتوصل إلى حلول خاصة بهم. 

دورة حل مشاكل

• وصف المشكلة
  • اطلب من الطالب أن يشرح ما هو الخطأ. يجب أن يكون الطلاب قادرين على ربط الخطأ بالهدف المشترك أو التحدي المطروح.
    • كيف يتحرك الروبوت 123 في مشروعه ؟ كيف يجب أن يتحرك الروبوت ؟ 
• تحديد متى وأين بدأت المشكلة
  • اسأل الطالب متى لاحظ المشكلة لأول مرة.
    • ما هو جزء المشروع الذي تم تنفيذه ؟
  • إذا كان الطلاب يواجهون صعوبة في تحديد مكان الخطأ في المشروع، شجعهم على استخدام ميزة خطوة المشروع في VEXcode 123.  يمكن استخدام الإشارات المرئية المتوفرة مع ميزة Project Steping لمساعدة الطلاب على استكشاف أخطاء مشروعهم وإصلاحها من خلال القدرة على رؤية الكتل التي يتم تنفيذها واحدة تلو الأخرى.   سيمنحهم ذلك رؤية أفضل للكتل التي قد تسبب الخطأ، لذلك يمكن أن يصبح تصحيح الأخطاء عملية أكثر استهدافًا وكفاءة. لمزيد من المعلومات حول كيفية استخدام ميزة خطوة المشروع، راجع مقالة خطوة من خلال مشروع في مكتبة VEXcode 123 VEX. 
• إجراء تعديلات & الاختبار
  • عندما يجد الطلاب خطأ، يجب عليهم إجراء تعديلات على مشروعهم. يمكن للطلاب اختبار المشروع مع كل تعديل يتم إجراؤه. إذا نجح المشروع، فيمكنهم الانتقال إلى الخطوة التالية في دورة حل المشكلات. إذا لم ينجح المشروع، فيمكنهم العودة إلى بداية العملية والمحاولة مرة أخرى.
• انعكاس
  • اطلب من الطلاب التفكير في الخطأ الذي ارتكبوه وتغلبوا عليه أثناء العملية.
    • ماذا كان الخطأ ؟ ماذا تعلمت من هذا الخطأ ؟ كيف يمكن أن يساعدك عند ترميز 123 Robot في المرة القادمة ؟
  • شجع الطلاب على التعرف على أخطائهم وما تعلموه من العملية للمساعدة في تشجيع عقلية النمو. يمكن أن يساعد التركيز القوي على عقلية النمو الطلاب على تعلم متى وكيف يستمرون وأيضًا متى يطلبون المساعدة.² إذا كان بإمكان الطلاب رؤية عمليتهم كمقدمة للتعلم الجديد، فيمكنهم استخدام الخطوات هنا لتعزيز تعلمهم بالإضافة إلى تعزيز تعلم زملائهم في الفصل. عندما يواجه الطلاب هذه المشكلات ويفكرون في أخطائهم، شجعهم على مشاركة أخطائهم ومعالجتها مع زملائهم الطلاب. وبهذه الطريقة، يمكن للطلاب أن يصبحوا "مصادر تعليمية لبعضهم البعض".³

تم تصميم Clear the Landing Area (Lab 2) ليكون استكشافًا مفتوحًا سيطلب من طلابك المثابرة لحل التحدي. في هذا المختبر، نقدم الحلقات مع كتلة [Forever] ونطلب من الطلاب تجربة استخدام الحلقات في مشروعهم للحصول على محرك 123 Robot للكشف عن جميع العقبات في منطقة الهبوط (VEX 123 Field). إذا كان استخدام الحلقات في مشروع جديدًا على طلابك، فقد يستغرق الأمر عدة تكرارات لمشاريعهم لاستخدام الحلقات بشكل فعال. استخدم الاقتراحات الموضحة في هذا القسم لإعداد الطلاب لعملية التجربة والخطأ، ولمساعدتهم على استكشاف أخطاء مشاريعهم وإصلاحها لتحقيق هدف التحدي. يحتوي قسم التيسير في اللعب الجزء 1 و 2 على دعم تعليمي إضافي لتوجيه الطلاب من خلال تحدي المختبر 2. يمكن أن يساعدك وجود خطة لكيفية تقديم الدعم لحل المشكلات والتجربة والخطأ المطلوب في هذا المختبر في تلبية الاحتياجات الفردية لطلابك.

راجع مقالة Building Resilience in STEM Labs VEX Library لمزيد من المعلومات حول كيف يمكن للتعليقات الفعالة أن تساعد الطلاب على بناء المرونة وعقلية النمو أثناء العمل من خلال STEM Labs.

---

¹ هاتى وجون وشيرلي كلارك. التعلم المرئي: التغذية الراجعة. روتليدج، مجموعة تايلور & فرانسيس، 2019.

²  المرجع نفسه.

³ المرجع نفسه، الصفحة 121