ستُعرّفك مقدمة VEX GO إلى وحدة البناء أنت وطلابك بمجموعة VEX GO Kit. سيعمل الطلاب على التحضير لرحلة علمية لاستكشاف المريخ! سوف يقومون بتجربة قطع VEX GO واستكشاف كيفية عملها في "بناء" العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات لاكتساب التفكير المكاني ومهارات البناء الأساسية.

القطع الموجودة في مجموعة VEX GO

الأطفال مفتونون ببناء الأشياء وتفكيكها. إن تصميمات VEX GO عبارة عن هياكل مادية وإبداعية من صنع الطلاب لتحقيقات العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات (STEM). سيتم تعريف الطلاب بأجزاء مجموعة VEX GO خلال مقدمة وحدة البناء.

يسرد ملصق VEX GO Kit الفئات الرئيسية للأجزاء: المسامير، والمواجهات، والأعمدة، والتروس، والبكرات، والأقراص، والموصلات، والعجلات، والحزم، وعوارض الزاوية، والعوارض الكبيرة، والألواح، والإلكترونيات. يستدعي الملصق أيضًا أداة الدبوس والقطع الأخرى المضمنة في المجموعة.

فهم

فيما يلي أساسيات البناء، والتي تنطبق تقريبًا على كل ما يتعلق بـ VEX، بالإضافة إلى العالم الحقيقي.

توجيه

حاول بنفسك، وكذلك اطلب من طلابك، العثور على القطعة الموضحة في الملصق وتوجيهها بنفس الطريقة في يدك كما هو موضح. إن تعلم القيام بذلك أثناء البناء يضمن توصيل القطع في المواقع الصحيحة، بالإضافة إلى أنه يعزز تفكيرك المكاني للبناء المستقبلي. تعد القدرة على تصور جزء ما في "صندوق زجاجي" مفهومًا ضخمًا في الهندسة لأنه يعتمد على الصورة التي تقوم بإنشائها في عقلك. يتم إنشاء تعليمات بناء VEX مع وضع هذه المشاهدات في الاعتبار، لذا تحدى نفسك وأعد توجيه الجزء الموجود في يدك لرؤية أفضل عرض مثالي عند إنشاء الروبوت الخاص بك.

فئات الجزء

تستخدم VEX Robotics أربع فئات رئيسية من الأجزاء. عند البدء في مختبر العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات، يتم استخدام التعليمات الإرشادية لتسهيل تفكيرك المكاني قبل البدء في البناء الحر، أو البناء بدون تعليمات موجهة بغرض تلبية احتياجاتك. كل ما عليك أن تتذكره في هذه المرحلة هو أن أي بناء يمكنك تخيله هو ممكن تمامًا، لأنه يتكون ببساطة من ترتيب معين لهذه الفئات. حاول إعادة ترتيب هذا الترتيب في المستقبل، وأنت الآن حر في البناء مثل المحترفين!

• الإلكترونيات: توفير الحياة والذكاء للروبوت الخاص بك.

• المكونات الهيكلية: تستخدم لربط الأجزاء ببعضها البعض، واحتواء الشكل العام للبناء

• السحابات: تستخدم لربط المكونات الهيكلية.

• مكونات الحركة: توفر الحركة وقدرات إضافية للروبوت الخاص بك.

هل يمكنك أنت وطلابك تحديد الأجزاء التي تنتمي إلى كل فئة؟

مبنى

تم تصميم المبنى باستخدام VEX GO مع وضع البساطة في الاعتبار. يجب اعتبار قطع التوصيل بمثابة توصيل هاتفك بالشاحن. ليس عليك أن تمارس كميات هائلة من الضغط، ولكن لا يمكنك أن تضعه بشكل غريب على جزء آخر. جرب هذا بنفسك! استخدم دبوسًا وقم بتوصيله بأي شعاع. يجب أن تكون قادرًا على الشعور أو سماع نقرة مميزة عندما يتم إدخال الجزء بالكامل. قد يؤدي عدم ربط القطع معًا بشكل كامل إلى فشل هيكلي في وقت لاحق، وهو أمر يحاول المهندسون تجنبه.

دبابيس ومواجهات

نظرًا لأن الدبابيس والمواجهات تربط القطع الأخرى معًا، فقد يخلط الطلاب بين استخداماتها. تربط المواجهات بين قطعتين ولكن تترك مسافة بينهما. يحتوي كل نوع من المواجهة على فجوة عرض مختلفة سيتم إنشاؤها من خلال استخدامه.

تقوم الدبابيس بتوصيل قطعتين أو أكثر بحيث تتساوى مع بعضها البعض. يمكن توصيل الدبوس الأحمر بقطعة واحدة على كل جانب. في المقابل، يمكن للدبوس الأخضر توصيل قطعة واحدة على جانب واحد وقطعتين على الجانب الآخر.

	تعتمد فائدة استخدام المواجهة مقابل الدبوس كليًا على الموقف. في الصورة الأولى على اليسار، توفر المواجهة المميزة سلامة هيكلية أكبر بكثير من الدبوس في هذه الحالة.
	فيما يلي مثال على أن المسامير الحمراء ستعمل بشكل أفضل من المواجهات. يستخدم لتأمين شعاع بشكل آمن مع عدم وجود مساحة بين شعاع آخر.
	فيما يلي مثال على دبوس أخضر يثبت ثلاث حزم معًا. يمكن استخدام تقنية البناء هذه عندما لا تكون المساحة متاحة.

الموصلات

تعمل الدبابيس والمواجهات على إنشاء اتصالات بين القطع المتوازية مع بعضها البعض. ومع ذلك، تقوم الموصلات بإنشاء اتصالات بزاوية قائمة تبلغ 90 درجة. يسمح الرابط الأخضر والموصل البرتقالي باتصالات الزاوية اليمنى بالإضافة إلى الاتصالات المتوازية.

فيما يلي مثال على موصل يتم استخدامه، محاط بدائرة باللون الأحمر. يربط هذا الموصل شعاعين معًا. تعد الموصلات مهمة للغاية عند محاولة البناء في محاور مختلفة.

الحزم والألواح

تُستخدم العوارض والألواح لإنشاء القاعدة الهيكلية لمعظم المباني. هذه قطع مسطحة ذات عرض وأطوال مختلفة. يمكن قياس عرض وطول العارضة أو اللوحة بعدد الثقوب الموجودة على القطعة. سوف يتعلم الطلاب عندما يبدأون في بناء أن العوارض (عرض ثقب واحد) ليست مستقرة مثل العوارض الكبيرة (عرض ثقبين) أو الألواح (عرض 3 فتحات أو أكثر).

التروس والعجلات

سيتعلم الطلاب أيضًا استخدام مجموعة من التروس والعجلات من خلال الوحدة. تستخدم التروس لنقل القوة من موضع إلى آخر. يمكن القيام بذلك باستخدام تروس من نفس الحجم لنقل نفس القوة أو باستخدام تروس ذات أحجام مختلفة لإنشاء ميزة السرعة أو القوة أثناء نقل القوة. يمكن استخدام الدبوس الوردي لتوصيل التروس بالعوارض أو الألواح مع السماح للترس بالدوران بحرية.

يمكن رؤية ثلاثة أمثلة لاستخدام التروس في بناء السيارة الفائقة المزودة بمحرك. سوف يتعلم الطلاب في مختبر العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات (STEM Lab) المصاحب الفرق الذي يمكن أن تحدثه أحجام المعدات.

أداة الدبوس

بينما يتعرف الطلاب على مجموعة VEX GO، سيحتاجون حتمًا إلى المساعدة في فصل القطع. تساعد أداة الدبوس الطلاب على فصل القطع من خلال ثلاث وظائف مختلفة: الساحب، والرافعة، والدافع. يعتبر Puller هو الأنسب لإزالة المسامير التي لها طرف واحد حر.

لاستخدام أداة السحب، أدخل الدبوس في الفتحة الموجودة في الأنف، واضغط على أداة الدبوس، ثم اسحبها للخلف. يجب إزالة الدبوس بسهولة من الحفرة. في حالة عدم تعرض الدبوس جزئيًا، يمكن استخدام أداة الدفع لدفع جزء من الدبوس لتحريره. تعتبر الرافعة أكثر ملاءمة عند محاولة فصل عارضتين أو لوحين متساطحين مع بعضهما البعض. يمكن إدخال الرافعة بين القطعتين واستخدامها لفصل القطع المتصلة.

مهمة إلى المريخ

كيف يجمع العلماء والمهندسون المعلومات من أماكن بعيدة في النظام الشمسي ويصعب الوصول إليها؟

لن يكون من الممكن تصور إرسال البشر إلى القمر أو المريخ دون التكنولوجيا اللازمة للسفر والتحقيق والحفاظ على الحياة في الفضاء الخارجي. يعد الفضاء وسطح المريخ بيئتين قاسيتين بالنسبة للبشر. يتعين على المهندسين تصميم وبناء الأدوات اللازمة لحماية رواد الفضاء وتسهيل البحث العلمي في أجواء المريخ القاسية.

حقائق ممتعة عن كوكب المريخ يجب مراعاتها عند تصميم مقدمة وحدة البناء:

• سطح المريخ بارد جدًا وجاف؛ في معظم الأماكن، يكون الجو باردًا أو جافًا جدًا بحيث لا يسمح بنمو وتكاثر الكائنات الحية على الأرض.
• متوسط ​​درجات الحرارة على المريخ أقل بكثير من -60 درجة مئوية (-83 درجة فهرنهايت).
• هناك مستويات عالية من الإشعاع الشمسي، والتي يمكن أن تلحق الضرر بأنسجة الجسم.
• هناك جو ضئيل أو معدوم.
• لا توجد مصادر للطعام أو الماء.

المبادرات الحالية

تشمل مبادرات المريخ الحالية برنامج Mars 2020 التابع لناسا وبرنامج Moon to Mars التابع لناسا. تخطط مهمة ناسا للمريخ 2020 حاليًا لمشروع طويل المدى للاستكشاف الآلي لسطح المريخ وغلافه الجوي. تتناول مهمة Mars 2020 rover الأهداف العلمية ذات الأولوية العالية لاستكشاف المريخ، بما في ذلك إمكانية الحياة على المريخ. وتوفر المهمة أيضًا فرصًا لجمع المعرفة وإظهار التقنيات التي تعالج تحديات الرحلات الاستكشافية البشرية المستقبلية إلى المريخ. يستكشف برنامج Moon to Mars التابع لناسا التوسع البشري من خلال النظام الشمسي من خلال شركاء تجاريين ودوليين.

تحدث اختراقات جديدة ومثيرة في مبادرات الفضاء كل يوم. يمكن للمدرسين والطلاب متابعة آخر المستجدات على مدونة Teachable Moments التابعة لناسا. Teachable Moments هو مورد تفاعلي يتضمن مقابلات مع رواد الفضاء ومقاطع فيديو وصور حالية وتحديات العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات (STEM) التي تجذب البالغين والأطفال على حدٍ سواء.

الاستقرار & التوازن

استقرار

في المعمل 3، سيُطلب من الطلاب بناء منصة إطلاق مستقرة ومتوازنة. الهيكل المستقر هو الذي لا يسقط أو ينزلق أو ينهار عند التأثير عليه من قبل قوى خارجية مثل الدفع أو السحب. الاستقرار هو مقاومة الهيكل للحركات غير المرغوب فيها مثل الانزلاق أو الانقلاب أو الانهيار. ويحدد الشكل والمواد المستخدمة في البناء مدى مقاومته لهذه القوى، ويؤثر على ثباته. عادةً ما تكون الهياكل ذات القاعدة العريضة أكثر استقرارًا.

توازن

يهتم المهندسون بكيفية موازنة الأشياء حتى يتمكنوا من بناء هياكل آمنة (قاعات العرض، وعجلات فيريس، ومنصات الإطلاق). يتمتع الهيكل المتوازن بمركز ثقل قوي، ولا يتحرك بسهولة. لقد تم تصميمه وبنائه بطريقة تعمل على موازنة القوى المؤثرة عليه، مثل الجاذبية. يعد التوازن مهمًا بشكل خاص في الحالات التي قد يتأثر فيها الهيكل بالأحمال الثقيلة أو الظواهر الطبيعية غير المتوقعة، مثل السفر إلى الفضاء.

عملية التصميم الهندسي

سيستخدم الطلاب عملية التصميم الهندسي (EDP) لتصميم وبناء سفينة فضاء وقاعدة المريخ. إن EDP عبارة عن سلسلة من الخطوات التي يتبعها المهندسون للتوصل إلى حلول للمشكلات. في كثير من الأحيان، يتضمن الحل تصميم منتج يلبي معايير معينة أو ينجز مهمة معينة.

تقوم معايير علوم الجيل التالي بتقسيم EDP إلى الخطوات التالية: التحديد → تطوير الحلول → الأمثل.

• تعريف المشكلات الهندسية يتضمن تحديد المشكلة التي سيتم حلها بأكبر قدر ممكن من الوضوح من حيث معايير النجاح، والقيود أو الحدود.
• تصميم حلول للمشكلات الهندسية يبدأ بتوليد عدد من الحلول الممكنة المختلفة، ثم تقييم الحلول المحتملة لمعرفة أي منها يلبي معايير وقيود المشكلة على أفضل وجه.
• تحسين حل التصميم يتضمن عملية يتم فيها اختبار الحلول وتحسينها بشكل منهجي وتحسين التصميم النهائي من خلال استبدال الميزات الأقل أهمية بتلك الأكثر أهمية.

إن EDP دوري أو تكراري بطبيعته. إنها عملية صنع واختبار وتحليل وصقل منتج أو عملية. واستنادًا إلى نتائج الاختبار، يتم إنشاء تكرارات جديدة، ويستمر تعديلها حتى يصبح فريق التصميم راضيًا عن النتائج.

في هذه الوحدة، سيستخدم الطلاب برنامج EDP للحلم والتخطيط وبناء قاعدة المريخ. بعد البناء الأولي، ستقوم المجموعات باختبار وتحسين تصميمها الأساسي للوفاء بمعايير وقيود التصميم.