Lehrertipps
Geben Sie den Schülern ausreichend Zeit, um mehrere Läufe des Roboters mit seiner Ladung zu testen und zu protokollieren und diese Fragen dann zu beantworten, indem Sie die von ihnen gesammelten Daten überprüfen. Die Tabelle für diese Daten finden Sie unten.
Wo werden Sie die Flasche als Fracht positionieren?
In der Klauenarm-Herausforderung transportierst du eine Flasche mit dem V5-Klauenbot. Das wäre einfach, aber Sie müssen Ihren Roboter mit seinem Klauenarm in verschiedene Höhen heben. Damit Ihr Roboter nicht umfällt, müssen Sie sich also für die beste Platzierung der Flasche entscheiden. Testen Sie Ihre Annahmen und führen Sie einige Tests mit Ihrem V5-Clawbot durch.
Beginnen Sie mit der Untersuchung der folgenden Fragen:
- Wo liegt der Schwerpunkt des V5 Clawbot (CoG)?
- Bewegt sich sein CoG, wenn der Klauenarm angehoben wird? Wenn ja, in welche Richtung?
- Wie schnell kann der V5 Clawbot beschleunigen und stabil bleiben, während sein Arm abgesenkt wird?
- Wie schnell kann der V5 Clawbot beschleunigen und stabil bleiben, während sein Arm angehoben wird?
- Beeinflusst die Position der Flasche die Stabilität des V5 Clawbot?
- Wer sollte der Fahrer für jede der drei Runden sein?
Lehrer-Toolbox
Die Antworten auf diese Fragen hängen von den gesammelten Daten über das Gewicht und die Positionen der Flasche, die Verlängerung des Klauenarms und die verschiedenen Stile der Fahrer ab. Die Analyse der Daten durch die Schüler sollte ihre Antworten auf diese Fragen geben.
Protokollierungsdaten
Die Datenprotokollierung hilft Ihnen, die Informationen zu sammeln, die Sie benötigen, um eine fundierte, gerechtfertigte Entscheidung zu treffen.
Zeichnen Sie anhand der nachstehenden Beispieltabelle Ihre Ergebnisse aus mindestens 9 Testläufen auf. Schreiben Sie die Ergebnisse jeder Studie in eine neue Zeile. Füllen Sie jede Spalte wie folgt aus:
- Fahrer: Der Name des Teamkollegen, der den Roboter gefahren hat
- Flaschenposition: die Position, an der Sie die Flasche auf den Roboter gestellt haben
- Armhöhe: Die Höhe, in der der Roboterarm angehoben wurde
- Beschleunigung: Das Maß dafür, wie schnell Sie den Roboter beim Start beschleunigt haben
- Beschleunigung = Änderung der Geschwindigkeit / Änderung der Zeit
- Stand aufrecht: ja oder nein
Nachdem Sie jeden Probelauf aufgezeichnet haben, wählen Sie anhand der Ergebnisse eine Position für die Flasche, mit der Sie schnell beschleunigen und stabil bleiben können.
Lehrer-Toolbox
Ziel dieser Aktivität ist es, dass die Schüler erkennen, wie grundlegende Analysen protokollierter Daten (d. h. Mustererkennung) Entscheidungen nach systematischen Tests beeinflussen können. Idealerweise sollten die Schüler mehrere Versuche mit einer Kontrollvariablentechnik durchführen, die in einfachen Experimenten mit dem Roboter unter verschiedenen Bedingungen verwendet wird, und entscheiden, welche Bedingungen am besten sind. Die Schüler testeten jede Variable mit allen anderen, die konstant gehalten wurden, so dass letztendlich faire Vergleiche zwischen den Versuchen durchgeführt werden können. In einem Klassenzimmer ist dies jedoch möglicherweise nicht möglich, da umfassende Tests mit dieser Methode viele Versuche erfordern würden. So können Kompromisse bei der Testmethode gemacht werden. Unabhängig von der Methode sollten die Analysen der Schüler die Auswirkungen von Schwerpunkt, Roboter- und Frachtpositionen, Beschleunigung und Fahrern auf die Leistung in allen Versuchen hervorheben.
Diskussion motivieren
Diese Aktivität half den Schülern durch systematische Probeläufe ihrer Roboter durch einfaches Experimentieren. Diese Fragen könnten helfen, den Sinn dieser Aktivität zu klären.
F: Warum war dieser Ansatz besser als nur zu raten und durch Übung zu überprüfen?
A: Die menschliche Erinnerung daran, wie und warum etwas funktioniert oder nicht funktioniert hat, ist begrenzt und fehleranfällig. Protokollieren oder notieren Sie also die Bedingungen jedes Versuchs anhand organisierter Fakten der Daten aus jedem Versuchslauf, damit Muster sichtbar werden. Dies ist besser, als nach Mustern zu suchen, die allein auf Erfahrung basieren, da Vorurteile und Gedächtnisbeschränkungen dem im Wege stehen.
F: Glauben Sie, dass Profis solche Dinge wirklich testen? Warum sollten sie?
A: Ingenieure und Wissenschaftler testen systematisch ihre Entwürfe und Theorien die ganze Zeit! Sie sammeln und analysieren Daten, um die von ihnen getroffenen Entscheidungen und Pläne zu unterstützen. Sie tun dies, weil oft die finanziellen oder biologischen Risiken hoch sind. Sie können keine teuren Fehler für einen Roboter oder viel schlimmer für das Leben einer Person riskieren. Sorgfältige Tests sichern dies ab, indem sie bestimmte Pläne auf der Grundlage der Fakten über die von ihnen gesammelten Daten erstellen.