Testování, sběr dat a informovaná rozhodnutí
Tipy pro učitele
Poskytněte studentům dostatek času na otestování a zaznamenání několika jízd robota s jeho nákladem a poté na zodpovězení těchto otázek na základě prohlédnutí shromážděných dat. Tabulka s těmito údaji je uvedena níže.
Kam umístíte láhev jako náklad?
V Claw Arm Challenge budete přepravovat láhev pomocí Clawbota V5. To by bylo snadné, ale musíte se svým robotem závodit se zvednutým paží drápů do různých výšek. Abyste zabránili pádu robota, budete muset rozhodnout o nejlepším umístění láhve. Otestujte své předpoklady a spusťte několik testů se svým Clawbotem V5.
Začněte prozkoumáním následujících otázek:
- Kde je těžiště V5 Clawbota (CoG)?
- Pohybuje se CoG při zvednutí paže? Pokud ano, jakým směrem?
- Jak rychle může Clawbot V5 zrychlit a zůstat stabilní, když je jeho rameno spuštěno?
- Jak rychle může Clawbot V5 zrychlit a zůstat stabilní při zvednutém rameni?
- Ovlivňuje poloha láhve stabilitu clawbota V5?
- Kdo by měl být řidičem každého ze tří kol?
Sada nástrojů pro učitele
Odpovědi na tyto otázky budou záviset na shromážděných datech o hmotnosti a polohách lahve, prodloužení ramene s čelistí a různých stylech úderníků. Analýzy dat provedené studenty by měly ovlivnit jejich odpovědi na tyto otázky.
Protokolování dat
Záznam dat vám pomůže shromažďovat informace, které potřebujete k přijetí správného a odůvodněného rozhodnutí.
Pomocí níže uvedené tabulky zaznamenejte výsledky z alespoň 9 zkušebních běhů. Zapište výsledky každé studie do nového řádku. Vyplňte každý sloupec následovně:
- Řidič: jméno spoluhráče, který řídil robota
- Poloha láhve: místo, kam jste umístili láhev na robota
- Výška ramene: výška zvednutého ramene robota
- Zrychlení: míra toho, jak rychle jste robota na začátku zrychlili
- Zrychlení = změna rychlosti / změna času
- Zůstal ve vzpřímené poloze: ano nebo ne
Po zaznamenání každého zkušebního běhu použijte výsledky k výběru polohy láhve, která vám umožní rychle zrychlit a zůstat stabilní.
Sada nástrojů pro učitele
Cílem této aktivity je naučit studenty, jak základní analýzy zaznamenaných dat (tj. detekce vzorců) mohou informovat o rozhodnutích po systematickém testování. V ideálním případě by studenti měli provést několik pokusů s technikou řídicí proměnné používanou v jednoduchých experimentech s robotem za různých podmínek a rozhodnout se, které podmínky jsou nejlepší. Studenti by testovali každou proměnnou, přičemž všechny ostatní by zůstaly konstantní, aby bylo možné nakonec provést spravedlivé srovnání napříč pokusy. V prostředí učebny to však nemusí být možné, protože vyčerpávající testování touto metodou by vyžadovalo mnoho pokusů. Takže lze dělat kompromisy v metodě testování. Bez ohledu na zvolenou metodu by analýzy studentů měly zdůraznit vliv těžiště, polohy robota a nákladu, zrychlení a řidičů na výkon v rámci jednotlivých pokusů.
Motivovat diskusi
Tato aktivita pomohla studentům systematicky vyzkoušet jejich roboty pomocí jednoduchých experimentů. Tyto otázky by mohly pomoci objasnit, jaký byl smysl této aktivity.
Otázka:Proč byl tento přístup lepší než pouhé hádání a ověřování praxí?
Odpověď:Lidská paměť na to, jak a proč něco fungovalo nebo nefungovalo, je omezená a náchylná k chybám. Zaznamenejte si tedy podmínky každého pokusu pomocí uspořádaných faktů z dat z každého pokusu, aby bylo možné vidět vzorce. To je lepší než hledat vzorce pouze na základě zkušeností, protože tomu brání zkreslení a omezení paměti.
Otázka:Myslíte si, že profesionálové opravdu testují takové věci? Proč by také?
A:Inženýři a vědci systematicky testují své návrhy a teorie neustále! Shromažďují a analyzují data na podporu svých rozhodnutí a plánů. Dělají to proto, že finanční nebo biologická rizika jsou často vysoká. Nemohou riskovat drahé chyby pro robota, nebo ještě hůř, pro lidský život. Pečlivé testování chrání před tímto jevem vytvořením určitých plánů založených na faktech o shromážděných datech.