Die VEX GO-Einführungseinheit zum Bauen macht Sie und Ihre Schüler mit dem VEX GO-Kit vertraut. Die Schüler bereiten sich auf eine wissenschaftliche Reise zur Erforschung des Mars vor! Sie werden mit VEX GO-Teilen experimentieren und untersuchen, wie sie in einem MINT-„Bau“ funktionieren, um räumliches Denken und grundlegende Baufähigkeiten zu erwerben.

Teile im VEX GO Kit

Kinder sind fasziniert davon, Dinge zu bauen und wieder auseinanderzunehmen. VEX GO-Builds sind von Studenten erstellte, kreative, physische Strukturen für MINT-Untersuchungen. Während der Einführungseinheit zum Bauen werden den Schülern die Teile des VEX GO-Kits vorgestellt.

Das VEX GO Kit-Poster listet die wichtigsten Teilekategorien auf: Stifte, Abstandshalter, Wellen, Zahnräder, Riemenscheiben, Scheiben, Anschlüsse, Räder, Träger, Winkelträger, große Träger, Platten und Elektronik. Auf dem Poster werden auch das Pin Tool und die anderen im Kit enthaltenen Teile erwähnt.

Verständnis

Hier sind die Grundlagen des Bauens, die für fast alles, was mit VEX zu tun hat, sowie für die reale Welt gelten.

Orientierung

Versuchen Sie selbst, und bitten Sie Ihre Schüler, ein auf dem Poster gezeigtes Stück zu finden und es in der gleichen Weise in Ihrer Hand auszurichten, wie es gezeigt wird. Wenn Sie dies beim Bauen lernen, stellen Sie sicher, dass Teile an den richtigen Stellen verbunden werden, und verbessern Ihr räumliches Denken für zukünftige Bauten. Ein Teil in einer „Glasbox“ visualisieren zu können, ist ein großes technisches Konzept, da es von dem Bild abhängt, das Sie in Ihrem Kopf erzeugen. VEX-Bauanleitungen wurden unter Berücksichtigung dieser Ansichten erstellt. Fordern Sie sich also selbst heraus und richten Sie das Teil in Ihrer Hand neu aus, um beim Erstellen Ihres Roboters die beste optimale Ansicht zu erhalten.

Teilekategorien

VEX Robotics verwendet vier Hauptkategorien von Teilen. Zu Beginn im MINT-Labor werden geführte Anweisungen verwendet, um Ihr räumliches Denken zu erleichtern, bevor Sie sich dem freien Bauen oder dem Bauen ohne geführte Anweisungen widmen, um Ihren Bedürfnissen gerecht zu werden. An dieser Stelle müssen Sie sich lediglich daran erinnern, dass jeder Build, den Sie sich vorstellen können, absolut möglich ist, da er lediglich aus einer bestimmten Reihenfolge dieser Kategorien besteht. Versuchen Sie in Zukunft, diese Reihenfolge zu ändern, und Sie können jetzt frei bauen wie die Profis!

• Elektronik: Verleihen Sie Ihrem Roboter Leben und Intelligenz.

• Strukturbauteile: werden zum Befestigen von Teilen aneinander verwendet und geben die Gesamtform des Gebäudes vor

• Befestigungselemente: werden zur Verbindung der Strukturbauteile verwendet.

• Bewegungskomponenten: Bieten Sie Ihrem Roboter Bewegung und zusätzliche Funktionen.

Können Sie und Ihre Schüler bestimmen, welche Teile zu den einzelnen Kategorien gehören?

Gebäude

Gebäude mit VEX GO ist auf Einfachheit ausgelegt. Unter Verbindungsstücken versteht man den Anschluss Ihres Telefons an ein Ladegerät. Sie müssen nicht übermäßig viel Druck ausüben, aber Sie können ihn auch nicht einfach auf eine andere Stelle ausruhen. Probieren Sie es selbst aus! Benutzen Sie einen Stift und verbinden Sie ihn mit einem beliebigen Balken. Sie sollten ein deutliches Klicken spüren oder hören können, wenn das Teil vollständig eingeführt ist. Wenn Teile nicht vollständig miteinander verbunden werden, kann dies zu einem späteren Strukturversagen führen, was Ingenieure zu vermeiden versuchen.

Stifte und Abstandshalter

Da Stifte und Abstandsbolzen andere Teile miteinander verbinden, kann es bei Schülern zu Verwirrung bei der Verwendung kommen. Abstandshalter verbinden zwei Teile, lassen aber einen Zwischenraum dazwischen. Jede Art von Abstandshalter hat einen unterschiedlich breiten Spalt, der durch seine Verwendung entsteht.

Stifte verbinden zwei oder mehr Teile so, dass sie bündig aneinander liegen. Der Red Pin kann mit einem Stück auf jeder Seite verbunden werden. Im Gegensatz dazu kann der Green Pin ein Teil auf einer Seite und zwei Teile auf der anderen Seite verbinden.

	Der Vorteil der Verwendung eines Abstandshalters gegenüber einem Stift hängt ganz von der Situation ab. Im ersten Bild links bietet der hervorgehobene Abstandshalter eine viel größere strukturelle Integrität als ein Stift in dieser Situation.
	Hier ist ein Beispiel, bei dem die roten Stifte besser funktionieren würden als Abstandshalter. Wird verwendet, um einen Balken sicher und ohne Zwischenraum an einem anderen Balken zu befestigen.
	Hier ist ein Beispiel für einen grünen Stift, der drei Balken zusammenhält. Diese Bautechnik könnte verwendet werden, wenn der Platz nicht gegeben ist.

Anschlüsse

Stifte und Abstandshalter stellen Verbindungen zwischen zueinander parallelen Teilen her. Steckverbinder stellen jedoch Verbindungen im rechten Winkel von 90 Grad her. Der grüne Stecker und der orangefarbene Stecker ermöglichen sowohl rechtwinklige als auch parallele Verbindungen.

Hier ist ein Beispiel für die Verwendung eines Steckverbinders, rot eingekreist. Dieser Verbinder verbindet zwei Balken miteinander. Beim Versuch, unterschiedliche Achsen einzubauen, sind Anschlüsse äußerst wichtig.

Balken und Platten

Balken und Platten werden verwendet, um die strukturelle Basis der meisten Gebäude zu schaffen. Dabei handelt es sich um flache Stücke mit unterschiedlichen Breiten und Längen. Die Breite und Länge eines Balkens oder einer Platte kann anhand der Anzahl der Löcher im Stück gemessen werden. Wenn die Schüler mit dem Bauen beginnen, werden sie lernen, dass Balken (ein Loch breit) nicht so stabil sind wie große Balken (2 Lochbreiten) oder Platten (3 oder mehr Lochbreiten).

Zahnräder und Räder

Die Schüler lernen außerdem, mit der Einheit eine Kombination aus Zahnrädern und Rädern zu nutzen. Zahnräder werden verwendet, um Kraft von einer Position in eine andere zu übertragen. Dies kann mit Zahnrädern gleicher Größe erfolgen, um die gleiche Kraft zu übertragen, oder durch die Verwendung von Zahnrädern unterschiedlicher Größe, um bei der Kraftübertragung einen Geschwindigkeits- oder Leistungsvorteil zu erzielen. Der Pink Pin kann verwendet werden, um Zahnräder mit Balken oder Platten zu verbinden und gleichzeitig die freie Drehung des Zahnrads zu ermöglichen.

Beim Bau des motorisierten Supersportwagens sind drei Beispiele für die Verwendung von Getrieben zu sehen. Im begleitenden MINT-Labor erfahren die Schüler, welchen Unterschied die Zahnradgrößen machen können.

Pin-Tool

Während sich die Schüler mit dem VEX GO-Kit vertraut machen, benötigen sie unweigerlich Hilfe beim Trennen der Teile. Das Pin-Tool hilft Schülern, Teile durch drei verschiedene Funktionen zu trennen: den Puller, den Hebel und den Pusher. Der Abzieher eignet sich am besten zum Entfernen von Stiften, bei denen ein Ende frei ist.

Um den Abzieher zu verwenden, führen Sie den Stift in den Schlitz an der Nase ein, drücken Sie das Stiftwerkzeug zusammen und ziehen Sie ihn zurück. Der Stift sollte sich leicht aus dem Loch entfernen lassen. Falls ein Stift nicht teilweise freiliegt, kann der Drücker verwendet werden, um einen Teil des Stifts freizudrücken. Der Hebel ist am besten geeignet, wenn versucht wird, zwei Balken oder Platten zu trennen, die bündig miteinander verbunden sind. Der Hebel kann zwischen den beiden Teilen eingesetzt werden und zum Trennen der verbundenen Teile verwendet werden.

Mission zum Mars

Wie sammeln Wissenschaftler und Ingenieure Informationen von Orten im Sonnensystem, die weit entfernt und schwer zu erreichen sind?

Es wäre undenkbar, Menschen zum Mond oder Mars zu schicken, ohne über die Technologie zu verfügen, die zum Reisen, zur Erforschung und zum Erhalt des Lebens im Weltraum erforderlich ist. Der Weltraum und die Marsoberfläche sind raue Umgebungen für den Menschen. Ingenieure müssen die Werkzeuge entwerfen und bauen, um Astronauten zu schützen und wissenschaftliche Untersuchungen in der rauen Atmosphäre des Mars zu ermöglichen.

Interessante Fakten über den Mars, die Sie beim Entwerfen für die Einheit „Einführung ins Bauen“ berücksichtigen sollten:

• Die Marsoberfläche ist sehr kalt und trocken; An den meisten Orten ist es zu kalt oder zu trocken, um das Wachstum und die Fortpflanzung von Lebewesen auf der Erde zu ermöglichen.
• Die Durchschnittstemperaturen auf dem Mars liegen deutlich unter -60 °C (-83 °F).
• Die starke Sonneneinstrahlung kann das Körpergewebe schädigen.
• Es herrscht wenig bis gar keine Atmosphäre.
• Es gibt keine Nahrungs- oder Wasserquellen.

Aktuelle Initiativen

Zu den aktuellen Mars-Initiativen gehören das Mars 2020-Programm der NASA und das Moon to Mars-Programm der NASA. Die NASA-Mission Mars 2020 plant derzeit ein Langzeitprojekt zur robotischen Erkundung der Oberfläche und Atmosphäre des Mars. Die Rover-Mission Mars 2020 befasst sich mit vorrangigen wissenschaftlichen Zielen für die Erforschung des Mars, einschließlich des Potenzials für Leben auf dem Mars. Die Mission bietet auch Möglichkeiten, Wissen zu sammeln und Technologien zu demonstrieren, die den Herausforderungen künftiger bemannter Expeditionen zum Mars gerecht werden. Das NASA-Programm „Moon to Mars“ erforscht mithilfe kommerzieller und internationaler Partner die Ausbreitung des Menschen durch das Sonnensystem.

Jeden Tag gibt es aufregende neue Durchbrüche bei Weltrauminitiativen. Lehrer und Schüler können im Teachable Moments-Blog der NASA auf dem Laufenden bleiben. Teachable Moments ist eine interaktive Ressource, die Astronauteninterviews, aktuelle Videos und Fotos sowie MINT-Herausforderungen umfasst, die für Erwachsene und Kinder gleichermaßen spannend sind.

Stabilität & Gleichgewicht

Stabilität

In Labor 3 werden die Schüler gebeten, eine Startrampe zu bauen, die stabil und ausbalanciert ist. Eine stabile Struktur ist eine Struktur, die nicht umkippt, verrutscht oder zusammenbricht, wenn auf sie äußere Kräfte wie Stöße oder Zug einwirken. Stabilität ist der Widerstand einer Struktur gegenüber unerwünschten Bewegungen wie Rutschen, Kippen oder Zusammenbrechen. Die Form und die verwendeten Materialien bestimmen den Widerstand eines Gebäudes gegenüber diesen Kräften und beeinflussen seine Stabilität. Typischerweise sind Strukturen mit einer breiten Basis stabiler.

Gleichgewicht

Ingenieure interessieren sich dafür, wie Objekte ausbalancieren, damit sie sichere Strukturen (Auditorien, Riesenräder und Startrampen) bauen können. Eine ausgewogene Struktur hat einen starken Schwerpunkt und lässt sich nicht leicht bewegen. Es ist so konzipiert und gebaut, dass es die auf es einwirkenden Kräfte, wie zum Beispiel die Schwerkraft, ausgleicht. Das Gleichgewicht ist besonders wichtig in Fällen, in denen eine Struktur durch schwere Lasten oder unvorhersehbare Naturphänomene, wie etwa die Raumfahrt, beeinträchtigt werden kann.

Der technische Designprozess

Die Studierenden nutzen den Engineering Design Process (EDP), um ein Raumschiff und eine Marsbasis zu entwerfen und zu bauen. Die EDV besteht aus einer Reihe von Schritten, die Ingenieure befolgen, um Lösungen für Probleme zu finden. Die Lösung besteht häufig darin, ein Produkt zu entwerfen, das bestimmte Kriterien erfüllt oder eine bestimmte Aufgabe erfüllt.

Next Generation Science Standards unterteilt die EDV in die folgenden Schritte: DEFINIEREN → LÖSUNGEN ENTWICKELN → OPTIMIEREN.

• Bei der Definition technischer Probleme geht es darum, das zu lösende Problem im Hinblick auf Erfolgskriterien und Einschränkungen bzw. Grenzen möglichst klar anzugeben.
• Das Entwerfen von Lösungen für technische Probleme beginnt mit der Generierung einer Reihe verschiedener möglicher Lösungen und der anschließenden Bewertung potenzieller Lösungen, um festzustellen, welche die Kriterien und Einschränkungen des Problems am besten erfüllen.
• Die Optimierung der Designlösung umfasst einen Prozess, bei dem Lösungen systematisch getestet und verfeinert werden und das endgültige Design verbessert wird, indem weniger wichtige Merkmale durch wichtigere ersetzt werden.

Das EDP ist zyklischer oder iterativer Natur. Dabei handelt es sich um einen Prozess der Herstellung, Prüfung, Analyse und Verfeinerung eines Produkts oder Prozesses. Basierend auf den Testergebnissen werden neue Iterationen erstellt und weiter modifiziert, bis das Designteam mit den Ergebnissen zufrieden ist.

In dieser Einheit nutzen die Schüler das EDP, um sich eine Marsbasis auszudenken, zu planen und zu bauen. Nach einem ersten Build testen und verbessern die Gruppen ihr Basisdesign, um Designkriterien und Einschränkungen zu erfüllen.