Skip to main content

رحلة المريخ للرياضيات
وحدةخلفية

بوابة المعلم

في وحدة مختبر العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات (Mars Math Expedition STEM)، سيتعرف الطلاب على العناصر المختلفة للمجال وسيتنافسون في مسابقة Mars Math Expedition. أثناء قيامهم بعملية تعلم عناصر التسجيل المختلفة في المسابقة، يمكن للطلاب استكشاف عناصر مختلفة من المهام التي يتم قيادتها على المريخ.

كتاب رحلة الرياضيات إلى المريخ pdf

قدّم مسابقة Mars Math Expedition لطلابك باستخدام كتاب القصص المصورة PDF الخاص بـ Mars Math Expedition! يقدم الكتاب سردًا لمذكرات العقيد جو كجزء من طاقم Mars Math Expedition، ويضع سياقًا لمهام المنافسة للطلاب من خلال تجارب العقيد جو في قصة ممتعة وجذابة. اتبع العقيد جو خلال المهام المختلفة خلال رحلة Mars Math Expedition. اقرأ القصة للطلاب، واطبع نسخة لمكتبة الفصل الدراسي الخاص بك، ثم عد إلى القصة طوال دورة المنافسة الخاصة بك. قد ترغب في مطالبة الطلاب بإنشاء سجلات الرحلات الاستكشافية الخاصة بهم لتتبع تقدمهم من خلال مهام المنافسة جنبًا إلى جنب مع العقيد جو!صورة غلاف كتاب قصص Mars Math Expedition PDF

مهمة ناسا إلى المريخ 2020

تتناول مهمة ناسا للمريخ 2020 الأهداف العلمية ذات الأولوية العالية لاستكشاف المريخ: الحياة والمناخ والجيولوجيا والبشر. ستكمل المركبة الجوالة Perseverance العمليات السطحية لجمع البيانات للمساعدة في إثراء البحث على الكوكب الأحمر. تم تصميم الروبوت في بعثة الرياضيات إلى المريخ لمساعدة المركبة في بعض مهامها مثل جمع العينات، ونقل المواد مثل خلايا الوقود، وإزالة الحطام من موقع الهبوط.

سطح المريخ.
الائتمان: ناسا / مختبر الدفع النفاث

ربط مهام بعثة الرياضيات إلى المريخ بمهمة المريخ 2020

بينما يعمل الطلاب على مهام مختلفة، قد يكونون مهتمين بمعرفة كيفية ارتباط تصرفات الروبوت البطل الخاص بهم بالمهام التي تحدث على كوكب المريخ. يوجد أدناه جدول يقارن عناصر التسجيل في المسابقة بأجزاء من مهمة المريخ 2020.

مهمة بعثة الرياضيات إلى المريخ مهمة ناسا إلى المريخ 2020

جمع عينات من الحفر

عينة من عناصر اللعبة الأرجوانية على مربع أرجواني داخل حفرة في حقل فيكس جو

ستقوم المركبة الجوالة Perseverance بجمع عينات جيولوجية كجزء من عملياتها السطحية.

نقل العينات إلى المختبر

عينة أعلى المختبر المبني بأجزاء VEX GO

ستقوم المركبة الجوالة Perseverance بدفن العينات باستخدام التخزين المؤقت في المستودع حتى تتمكن المهمة المستقبلية من جمع العينات وإعادتها إلى الأرض.

حرك اللوحة الشمسية

من أعلى إلى أسفل من الألواح الشمسية

تم تجهيز المركبة الجوالة Perseverance وطائرة الهليكوبتر Ingenuity بألواح شمسية من أجل الحفاظ على الطاقة.

قم بإخلاء منطقة الهبوط وهبط بالمروحية

منطقة الهليكوبتر والهبوط

انطلقت مروحية المريخ، Ingenuity، إلى المريخ وهي ملتصقة ببطن المركبة الجوالة Perseverance. وستكمل رحلاتها التجريبية خلال المهمة، ولكنها تحتاج إلى منطقة خالية للإقلاع والهبوط فيها.

ارفع سفينة الصواريخ 

سفينة الصواريخ مستلقية على طول البلاط الأحمر

في حين أن مركبة بيرسيفيرانس لن تغادر سطح المريخ، فإن أي مهمات مستقبلية ستحتاج إلى صاروخ من أجل الانطلاق وبدء الرحلة من المريخ إلى الأرض.

تحريك خلايا الوقود

خليتا وقود مصنوعتان من أجزاء فيكس جو تعششان على حامليهما

ستتطلب المهمات المستقبلية إلى المريخ مصادر طاقة غير الألواح الشمسية من أجل إطلاق الصواريخ إلى الأرض أو تغذية مهمات أكثر تقدمًا. ويمكن استخدام خلايا الوقود لتوفير تلك الطاقة.

مسابقات VEX GO

تجلب المسابقات الصفية إثارة مسابقات الروبوتات إلى بيئة التعلم الخاصة بك، مما يمكّن المعلمين من الاستفادة من الإبداع والتحفيز في بيئة المنافسة في فصولهم الدراسية. سيساعد تنظيم مسابقة الفصل الدراسي في ضمان نجاحها، والتأكد من أنك وطلابك على نفس الصفحة أثناء الفصل الدراسي.

التحضير لمسابقات VEX GO

أثناء مرورك بالوحدة، ستلاحظ أنه يمكن بناء ميدان المنافسة VEX GO على مراحل. يساعد ذلك الطلاب على التركيز على المهام الفردية في الميدان حتى يتمكنوا من ممارسة مهاراتهم. بعد البناء والتمرين على جميع المراحل الأربع، سيكون لدى الطلاب خبرة في كل طريقة لتسجيل النقاط في ميدان المنافسة النهائية. قبل البدء، يجب عليك أن تقرر ما إذا كنت تريد بناء المراحل بنفسك، أو إذا كنت تريد أن يساعد الطلاب في بناء الميدان. سيعطي بناء الميدان للطلاب مقدمة للعمل مع تعليمات البناء، وتجربة بناء الفريق، وتجربة العمل مع أجزاء VEX GO.

إذا اخترت أن يقوم الطلاب ببناء الميدان، فيرجى إتاحة المزيد من الوقت (يقدر بساعة إضافية لكل مرحلة). تسرد استراتيجيات التيسير في كل مختبر (في صفحة المشاركة) الخيارات الموصى بها لكيفية تقسيم تعليمات البناء حسب الفرق. ويرد أدناه مثال على هذا الانهيار.

استراتيجيات التيسير

إجراء مسابقة VEX GO

إنشاء ترتيب المباراة

يمكن أن تتحرك المباريات بسلاسة أكبر إذا عرفت أنت وطلابك متى من المتوقع أن يكونوا جاهزين للمنافسة. تبلغ مدة معظم المباريات دقيقة واحدة، ولكنك ستحتاج إلى إتاحة الوقت للإعداد والتنظيف، حتى يتمكن الطلاب من التنقل في مساحة الفصل الدراسي بسهولة. لذا، فإن إعداد جدول زمني يسمح بحوالي 5 دقائق لكل مباراة، يجب أن يأخذ في الاعتبار حركة الطلاب والإعداد والتنظيف.

انشر الجدول مع الفرق، أو اطبعه ووزعه على الطلاب حتى يتمكنوا من معرفة الموعد المتوقع أن يكونوا جاهزين فيه بوضوح. يتم ربط طلب مطابقة العينة في ملخص المختبرات. يظهر أدناه مثال لترتيب المطابقة.

لقطة شاشة لترتيب المباراة

ستحتاج إلى إجراء جولات متعددة من المنافسة حتى يتمكن الطلاب من تكرار استراتيجيتهم والبناء بين المباريات، لذا فإن إنشاء جدول زمني سيساعدك على تخطيط وقت صفك للسماح بدرس منافسة ناجح. إن وجود جدول زمني محدد مسبقًا سيمكنك أيضًا من الإعلان عن المباريات طوال الفصل، بحيث يظل تركيزك على التسجيل والتوقيت في ميدان المنافسة.

تقديم المتصدرين

انشر أو اعرض جدول المباريات على السبورة البيضاء في الفصل الدراسي الخاص بك، وامنح الطلاب مساحة لكتابة إجمالي النقاط وتحديد الفائز في كل مباراة. يمكن أن يوفر هذا السجل المرئي للمباريات حافزًا للطلاب أثناء استمرارهم في التكرار، بالإضافة إلى منحهم فكرة عن الفرق الأخرى لاستكشافها أثناء تطوير استراتيجيات اللعبة.

فيكس الذهاب المتصدرين

يمكنك أيضًا استخدام VEX GO Leaderboard في الفصل الدراسي الخاص بك. لمزيد من المعلومات حول لوحة المتصدرين VEX GO وكيفية استخدامها، راجع هذه المقالة. (قريبا)

إعداد مساحة للمسابقة

هناك ثلاثة مجالات رئيسية يجب عليك تخصيصها ضمن المساحة الخاصة بك لمنافسة الفصل الدراسي الخاص بك:

  • ميدان المنافسة - لديك ميدان منافسة مركزي واحد حيث ستقام جميع المباريات. يجب أن يكون هذا متاحًا بسهولة لجميع الطلاب، وأن يكون به مساحة كافية للطلاب الذين ليسوا في المباراة للمراقبة، حتى يتمكنوا من استكشاف الفرق الأخرى. ستكون هذه هي المسؤولية الرئيسية للمعلم أثناء إجراء المباريات، حيث ستكون مسؤولاً عن التسجيل والحفاظ على الوقت، لذا فإن توفير مساحة ذات موقع مركزي حيث لا يزال بإمكانك الإشراف على طلابك هو الأمثل.
  • منطقة التدريب - احصل على حقل إضافي، أو مساحة مسجلة، يمكن للطلاب استخدامها للتدرب على مباريات المنافسة الخاصة بهم. إذا سمحت المساحة، فقد ترغب في أن يكون لديك أكثر من منطقة تدريب واحدة، حتى تتمكن فرق متعددة من التدريب في وقت واحد.
  • أماكن اجتماعات الفريق والتحضير - احصل على العديد من الطاولات أو مساحات الاجتماعات المتاحة للتحالفات لاستخدامها "كقاعدة رئيسية" أو "حفرة" طوال المنافسة. سيوفر هذا مساحة للتوثيق في دفتر الهندسة الخاص بهم، أو الاجتماع لتطوير استراتيجية اللعبة، أو البناء والتكرار على الروبوتات الخاصة بهم.

يمكن أن يشتمل أحد الأمثلة على تخطيط مساحة الفصل الدراسي على ملعب منافسة ذو موقع مركزي، مع مكاتب مدفوعة على جانب واحد من الفصل الدراسي كمساحات لاجتماعات الفريق، ومساحة تدريب مخصصة على الجانب الآخر من الغرفة. سوف تحتاج إلى تحديد ما هو الأفضل لإعدادك، بناءً على قيود المساحة لديك واحتياجات طلابك. يحتوي نموذج التخطيط أدناه على منطقة للمنافسة والتمرين ومساحات لاجتماعات الفريق ومكان لنشر لوحة المتصدرين.

تخطيط المثال

قد ترغب في أن يجلس طلابك جميعًا حول الملعب أثناء المباريات ويراقبوها، أو يمكنك اتباع مسار مثل ما يلي: 

  • سيكون المعلم متمركزًا بين ميدان المنافسة ولوحة المتصدرين.
  • في نهاية المباراة، يعلن المعلم الفائز، ويكتب النتائج على لوحة المتصدرين، بينما تقوم المجموعتان المتنافستان بمسح ميدان المنافسة للمباراة التالية.
  • يعلن المعلم عن المجموعات التالية التي ستتنافس، ويعطيهم "دقيقتين تحذير" لبدء المباراة.
  • بمجرد إخلاء الملعب، يقوم الطلاب الذين انتهوا من المنافسة بإعادة الروبوت الخاص بهم إلى مساحة الاجتماع لوضع استراتيجية للجولة التالية، ويمكن للطلاب القادمين للعب التجمع في ميدان المنافسة من مساحة التدريب و/أو مساحة الاجتماعات.

تسهيل مسابقة VEX GO 

هناك عدد من إستراتيجيات التيسير التي يمكنك استخدامها للمساعدة في ضمان نجاح مسابقاتك، وتحقيق أقصى استفادة أنت وطلابك من تجربة التعلم هذه.

تكوين فرق متوازنة

سيتم إجراء بعض المسابقات في فرق، حيث سيعمل الطلاب معًا للمنافسة. يجب على المعلم تعيين الفرق قبل فئة المنافسة. عند تعيين شراكات الفريق، ضع في اعتبارك نقاط القوة والضعف لدى طلابك، للتأكد من توازن الفرق عبر الفصل الدراسي. إن إقران المجموعات الأكثر خبرة مع المجموعات الأقل خبرة يمنح الطلاب فرصة للتعلم من بعضهم البعض بطريقة حقيقية.

عندما يدخل الطلاب إلى الفصل الدراسي، يجب عليهم البدء في تجميع فريقهم، والمشاركة في المسابقة بأكملها، بدءًا من إستراتيجية اللعبة وإعداد الروبوت إلى التدريب على المباراة نفسها، في فريقهم. للمساعدة في تسهيل ذلك، تأكد من سهولة وصول الطلاب إلى مهام فريقهم عن طريق نشر القائمة في مكان مرئي في الفصل الدراسي، أو طباعتها وتوزيعها على الطلاب.

نصائح وحيل لتسهيل المنافسة

هناك العديد من الطرق التي يمكنك من خلالها إعداد وتنظيم مسابقات الفصل الدراسي، وستجد ما يناسبك أنت وطلابك بمرور الوقت. فيما يلي بعض الاعتبارات التي يمكن أن تدعمك أنت وطلابك لإجراء منافسة ناجحة في الفصل الدراسي.

  • لمساعدة الطلاب على الحفاظ على تركيزهم وتفاعلهم أثناء درس المنافسة، قد ترغب في مطالبتهم بتعيين أدوار داخل فرقهم استنادًا إلى الأدوار والإجراءات الروتينية في عرض شرائح صور المختبر. 
  • إتاحة الوقت الكافي لممارسة وتطوير استراتيجية اللعبة. خاصة بالنسبة للطلاب الجدد في بيئة المنافسة، فإن العمل ضمن فريق والتفكير بعمق في إستراتيجية اللعبة سيستغرق وقتًا وممارسة. لضمان حصول طلابك على أقصى استفادة من تجربة المنافسة في الفصل الدراسي، امنح وقتًا إضافيًا للعب الجزء الأول من كل مختبر حيث سيمارس الطلاب مهاراتهم. قد ترغب في تقديم فكرة إستراتيجية اللعبة كمناقشة للصف بأكمله، حتى يتمكن الطلاب من الحصول على نفس نقطة الدخول للعمل منها قبل أن ينضموا إلى فرقهم.
  • تزويد الطلاب باستراتيجيات اتخاذ القرارات ضمن فريق. يمكن نشرها على لوحة الإعلانات أو مشاركتها مع المجموعات عندما تواجه خلافات حول الإستراتيجية. إن الاتفاق على "كسر التعادل" قبل بدء العمل الجماعي يمكن أن يساعد الطلاب على مواصلة المضي قدمًا خلال المنافسة.

يتضمن الجزء الثاني من اللعب في كل مختبر أيضًا مطالبات تسهيلية بشأن ما يجب طرحه على الطلاب قبل مباراة المنافسة وأثناءها وبعدها. استخدم هذه للمساعدة في الحفاظ على مشاركة الطلاب طوال المسابقة.

عملية التصميم الهندسي

سيستخدم الطلاب عملية التصميم الهندسي (EDP) لإنشاء إستراتيجية لعبتهم بالإضافة إلى إجراء أي تعديلات على الروبوت. 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. هذه عملية دورية. يمكن للطلاب مواصلة العمل خلال هذه الدورة مرارًا وتكرارًا أثناء محاولتهم الحصول على درجات عالية.

  • تحديد المشكلات يتضمن تحديد المشكلة التي يتعين حلها بأكبر قدر ممكن من الوضوح من حيث معايير النجاح، والقيود أو الحدود. بالنسبة للمسابقة، يتضمن ذلك تحديد العناصر التالية:
    • سجل 
    • قواعد اللعبة
    • تصميم الروبوت
    • استراتيجية اللعبة
  • يبدأ تصميم الحلول بتوليد عدد من الحلول الممكنة المختلفة، ثم تقييم الحلول المحتملة لمعرفة أي منها يلبي معايير وقيود المشكلة على أفضل وجه. يمكن أن تكون هناك خطوات ضمن خيار التصميم هذا لجمع البيانات التي يمكن استخدامها كجزء من عملية صنع القرار.
    • امتحان
    • تنافس
    • يقيم
    • يراقب
  • تحسين حل التصميم يتضمن عملية يتم فيها اختبار الحلول وتحسينها بشكل منهجي وتحسين التصميم النهائي من خلال استبدال الميزات الأقل أهمية بتلك الأكثر أهمية.
    • تحقق من القواعد
    • استراتيجية اللعبة
    • تصميم الروبوت
ماء عطر

إن EDP دوري أو تكراري بطبيعته. إنها عملية صنع واختبار وتحليل وصقل منتج أو عملية. وبناءً على نتائج الاختبار، يتم إنشاء تكرارات جديدة، ويستمر تعديلها حتى يصبح الفريق راضيًا عن النتائج. يعتمد EDP بشكل كبير على التواصل الجيد بين أعضاء الفريق. راجع القسم التالي للحصول على معلومات حول كيفية المساعدة في تشجيع الطلاب على اتخاذ قرارات تعاونية خلال هذه الوحدة.

صنع القرار التعاوني

بينما يعمل الطلاب من خلال عملية التصميم الهندسي، سيحتاجون إلى التواصل مع أعضاء فريقهم. يعد التواصل الجيد واتخاذ القرارات التعاونية طريقة رائعة لضمان إجراء الطلاب لمحادثات مثمرة حول الإستراتيجية وبناء مهاراتهم كمتواصلين جيدين. عندما يتخذ الطلاب القرارات، شجعهم على البدء بمشاركة البيانات معًا، واستخدام البيانات لاقتراح أفكار إستراتيجية، والاستماع لبعضهم البعض، والتوصل إلى اتفاق حول الإستراتيجية التي يريدون تجربتها خلال دورتهم التالية من خلال EDP. 

كيف يبدو اتخاذ القرار التعاوني الجيد؟ 

  • الاستماع الفعال: يجب أن تتاح الفرصة لكل فرد في الفريق للتحدث. يجب على أعضاء الفريق طرح أسئلة حول الأفكار الأخرى والتناوب.
    • إذا لم يكن الطلاب متأكدين من فهمهم لأفكار زملائهم في الفريق، فاطلب منهم تكرار ما يعتقدون أن الفكرة هي عليه. ثم يمكن لزميل الفريق توضيح أي أجزاء مطلوبة.
  • القرارات المبنية على البيانات: يجب على الطلاب استخدام المعلومات التي جمعوها أثناء الاختبار والتدريب لاتخاذ القرار. كم من الوقت استغرقت تلك الاستراتيجية؟ كم عدد النقاط التي أحرزها؟ هل سجلت المزيد من النقاط في الاتجاه الآخر؟ شجع الطلاب على تسجيل هذه المعلومات في أوراق جمع البيانات أو أوراق عمل المخططات حتى يكون لديهم أرقام للرجوع إليها أثناء محادثات الفريق.
  • الاختلاف بشكل منتج ومحترم: ستكون هناك لحظات لا يستطيع فيها أعضاء الفريق التوصل إلى إجماع واضح. ومن المهم، أثناء اختلافهم، أن يفعلوا ذلك بطريقة تحترم بعضهم البعض. فيما يلي بعض الأمثلة حول كيفية الاختلاف بطريقة مثمرة: 
    • استخدم نبرة صوت هادئة ولطيفة
    • اطرح الأسئلة بهدوء
  • استمر في مشاركة أفكار الإستراتيجية: من المرجح أن تتوصل الفرق إلى إستراتيجية مشتركة عبارة عن مزيج من أقوى الأجزاء في جميع الأفكار. شجع الطلاب على الاستمرار في التناوب والاستماع لبعضهم البعض حتى يتمكنوا من التوصل إلى حل وسط.

لن يتمكن جميع الطلاب والفرق من التوصل إلى اتفاق واضح. إذا كنت بحاجة إلى تسوية أي نزاعات، فاستخدم طريقة محددة بوضوح للطلاب مسبقًا. على سبيل المثال، اطلب من الطلاب تجربة كلتا الاستراتيجيتين بدءًا بالشخص الذي لديه دور "المنشئ" من قائمة مراجعة الأدوار والإجراءات الروتينية. بعد ذلك سوف يفهم كلا الطالبين أنه سيتعين على كل منهما تجربة استراتيجيته ومعرفة كيفية أدائهما في الاختبارات. وبعد ذلك يمكنهم استخدام البيانات من تلك الاختبارات لاتخاذ القرار.

علامة تبويب محرك الأقراص في VEXcode GO

يتم استخدام علامة التبويب Drive في VEXcode GO لقيادة Competition Advance Hero Robot باستخدام عناصر التحكم في عصا التحكم. راجع هذه الصفحة لمزيد من المعلومات حول الوصول إلى VEXcode GO على جهازك. 

يوجد داخل علامة التبويب Drive خيارات متعددة للتحكم في Hero Robot. تُعرف هذه أيضًا بتكوينات محرك الأقراص أو أوضاع محرك الأقراص. حدد وضع Drive عن طريق اختيار أحد الأزرار الموضحة هنا. 

علامة تبويب Drive في vexcode تذهب مع وضع محرك الأقراص وتسليط الضوء على 4 أزرار

وضع محرك الأقراص ضوابط عصا التحكم

محرك الخزان

أيقونة عينة لمحرك الخزان

قم بقيادة المحرك الأيسر للروبوت باستخدام عصا التحكم اليسرى، والمحرك الأيمن للروبوت باستخدام عصا التحكم اليمنى.

عصا التحكم في محرك الخزان

الممرات اليسرى

أيقونة عينة للممر الأيسر

قم بقيادة الروبوت للأمام والخلف واليسار واليمين باستخدام عصا التحكم اليسرى.

صورة الممرات اليسرى

الممرات الصحيحة

رمز عينة للممر الصحيح

قم بقيادة الروبوت للأمام والخلف واليسار واليمين باستخدام عصا التحكم اليمنى.

عصا التحكم الممرات اليمنى

سبليت آركيد

أيقونة عينة لتقسيم الممرات

قم بقيادة الروبوت إلى اليسار واليمين باستخدام عصا التحكم اليسرى، وإلى الأمام والخلف باستخدام عصا التحكم اليمنى.

عصي التحكم الممرات المقسمة

التحكم في ذراع الروبوت المتقدم للمنافسة

من أجل التحكم في حركة الذراع لروبوت Competition Advance، يجب ضبط المنفذ على "MOTOR" في علامة تبويب Drive. بما أن محرك الذراع موصول بالمنفذ 2، قم بتبديل المنفذ 2 للتحكم في ذراع الروبوت البطل.

روبوت بطل مزود بمحرك ذراع يتم توصيله بالكهرباء

للتحكم في محرك الذراع، حدد الأسهم الحمراء والخضراء. لاحظ أن هذا يتحكم في اتجاه دوران المحرك، وليس بالضرورة اتجاه حركة الذراع. سيحتاج الطلاب إلى الضغط على السهم الأحمر لتحريك ذراع الروبوت لأعلى والسهم الأخضر لتحريك الذراع لأسفل.

تم تحديد محرك الذراع وتم تمييز الأسهم باللونين الأحمر والأخضر لأعلى ولأسفل