• Aktivitätsübersicht
  Bei dieser Untersuchung lernen die Schüler zunächst, die Geschwindigkeit für das Fahren einzustellen. Anschließend sollen sie untersuchen, wie sich die Geschwindigkeit des Roboters auf seinen Impuls auswirkt. Klicken Sie hier (Google / .docx / .pdf), um eine Übersicht dieser Aktivität anzuzeigen. Das Verständnis der Dynamik des Roboters ist ein wichtiges Konzept für die Anwendung beim Bowlingspiel Strike Challenge.

• Was die Schüler programmieren werden
  Mithilfe des Speedbot-Vorlagenprojekts (Antriebsstrang mit 2 Motoren, kein Gyro) können die Schüler die Geschwindigkeitseinstellungen des Speedbot ändern, indem sie einfach set_drive_velocity zur Anweisung drive_for hinzufügen. Im angeleiteten Teil der Aktivität bewegen die Schüler den Speedbot mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten. Am Ende der Aktivität werden sie aufgefordert, ihre Fähigkeiten zur Geschwindigkeitsprogrammierung auf Tests von Impuls und Energieübertragung anzuwenden.

Hier ist eine Übersicht über die Benutzeroberfläche von VEXcode V5. Diese Registerkarten/Schaltflächen werden den Schülern im Rahmen der Aktivitäten in diesem Momentum Alley STEM-Labor vorgestellt. Im gesamten STEM-Labor sind außerdem Links mit weiteren Informationen zu diesen Registerkarten/Schaltflächen verfügbar. 

Wenn die Studierenden VEXcode V5 zum ersten Mal verwenden, können sie während der Erkundung jederzeit auf die Tutorials zurückgreifen. Die Tutorials befinden sich in der Symbolleiste. 

Machen Sie den Schülern jeden Schritt zur Fehlerbehebung exemplarisch vor.

• Projektnamen können zwischen oder nach den Wörtern Leerzeichen enthalten.

  

• Sie können die Schüler bitten, ihre Initialen oder den Namen ihrer Gruppe zum Projektnamen hinzuzufügen. Dies trägt zur Differenzierung der Projekte bei, wenn Sie die Studierenden auffordern, diese einzureichen.

• Da dies die erste Programmieraktivität ist, die Ihre Schüler ausprobieren, sollten Sie die Schritte vorführen und die Schüler dann bitten, dieselben Aktionen auszuführen. Der Lehrer sollte die Schüler dann überwachen, um sicherzustellen, dass sie die Schritte richtig ausführen.

• Stellen Sie sicher, dass die Studierenden im Menü „Datei“ die Option „Beispiele öffnen“ ausgewählt haben.

• Stellen Sie sicher, dass die Schüler das Vorlagenprojekt „Speedbot (Antriebsstrang mit 2 Motoren, kein Gyro)“ ausgewählt haben.

• Sie können die Studierenden darauf hinweisen, dass auf der Seite „Beispiele“ mehrere Auswahlmöglichkeiten zur Verfügung stehen. Wenn sie andere Roboter bauen und verwenden, haben sie die Möglichkeit, unterschiedliche Vorlagen zu verwenden.

• Weisen Sie darauf hin, dass das Fenster beim ersten Öffnen von VEXcode V5 die Bezeichnung „VEXcode-Projekt“ trug. „VEXcode-Projekt“ ist der Standardprojektname beim ersten Öffnen von VEXcode V5. Nachdem das Projekt in „Drive“ umbenannt und gespeichert wurde, wurde die Anzeige aktualisiert und zeigte den neuen Projektnamen. Über dieses Fenster in der Symbolleiste lässt sich leicht überprüfen, ob die Studierenden das richtige Projekt verwenden.

• Sagen Sie den Schülern, dass sie nun bereit sind, mit ihrem ersten Projekt zu beginnen. Erklären Sie den Schülern, dass sie mit nur wenigen einfachen Schritten ein Projekt erstellen und ausführen können, das den Speedbot voranbringt.

• Erinnern Sie die Schüler daran, ihre Projekte während der Arbeit zu speichern. Der Abschnitt Python der VEX-Bibliothek erläutert die Speicherpraktiken in VEXcode V5.

Dies ist ein guter Punkt, um eine Pause einzulegen und die Schüler einzeln oder in Gruppen die gerade abgeschlossenen Schritte zum Starten eines neuen Projekts in VEXcode V5 wiederholen zu lassen. Bitten Sie die Schüler, einzeln nachzudenken, bevor sie ihre Erkenntnisse in ihrer Gruppe oder der gesamten Klasse teilen.

Möglicherweise bemerken Sie eine Autovervollständigungsfunktion, wenn Sie mit der Eingabe der Anweisung beginnen. Wählen Sie mit den Tasten „Auf“ und „Ab“ den gewünschten Namen aus und drücken Sie dann die „Tabulatortaste“ oder (Eingabe/Return) auf Ihrer Tastatur, um die Auswahl zu treffen. Weitere Informationen zu dieser Funktion finden Sie im Artikel Python . 

Beachten Sie, dass die zweite und dritte Anweisung (Zeilen 33 und 34 im Bild oben) mit der vierten und fünften Anweisung (Zeilen 35 und 36 oben) identisch sind, jedoch einen anderen Geschwindigkeitsparameter aufweisen. Nach dem Hinzufügen der dritten Anweisung können die Schüler die zu wiederholenden Zeilen markieren und sie kopieren und einfügen, um das Projekt abzuschließen. Sie können dann die Geschwindigkeit in der vierten Zeile auf 75 Prozent ändern. 

• Erinnern Sie die Schüler daran, das USB-Kabel vom Robot Brain zu trennen. Wenn der Roboter während der Ausführung eines Projekts an einen Computer angeschlossen ist, kann es passieren, dass er am Verbindungskabel zieht.

• Anhalten und diskutieren
  Bitten Sie die Schüler, vorherzusagen, was ihrer Meinung nach passieren wird, wenn dieses Projekt heruntergeladen und auf dem Speedbot-Roboter ausgeführt wird. Bitten Sie die Schüler, ihre Vorhersagen in ihren technischen Notizbüchern festzuhalten. Wenn es die Zeit erlaubt, bitten Sie jede Gruppe, ihre Vorhersage mitzuteilen.

  Die Schüler sollten vorhersagen, dass sich der Speedbot zuerst mit seiner Standardgeschwindigkeit (50 %) vorwärts bewegt, dann langsamer (25 %) als die Standardgeschwindigkeit und dann schneller (75 %) als die Standardgeschwindigkeit.

• Zuerst ein Modell
  Führen Sie das Projekt vor der Klasse vor, bevor Sie es von allen Schülern gleichzeitig ausprobieren lassen. Versammeln Sie die Schüler an einem Ort und lassen Sie genügend Bewegungsfreiheit für den Speedbot, wenn er auf dem Boden steht.

  Sagen Sie den Schülern, dass sie nun an der Reihe sind, ihr Projekt durchzuführen. Stellen Sie sicher, dass die Wege frei sind und dass sich keine Speedbots gegenseitig anrempeln.

• Um den Befehl drive_for von vorwärts in rückwärtszu ändern, ändern Sie einfach den ersten Parameter in REVERSE. Dadurch bewegen sich die Motoren im Antriebsstrang in die entgegengesetzte Richtung.

• Die Anzahl der mm kann geändert werden, für dieses Beispiel belassen wir sie jedoch bei 150 mm, wie im vorherigen Schritt festgelegt.

• Erinnern Sie die Schüler daran, das USB-Kabel vom Robot Brain zu trennen, bevor sie das Projekt ausführen.

• Erinnern Sie die Schüler daran, ihre Projekte während der Arbeit zu speichern. Die VEX-Bibliothek hat einen Abschnitt für Python , der die Speicherpraktiken in VEXcode V5 erklärt.

Bitten Sie die Teams, sich bei Bedarf den Testbereich und den Ball zu teilen. Es können jedoch auch mehrere Testbereiche mit jeweils eigenem Ball eingerichtet werden. Entscheiden Sie, ob Sie die Prüfungsbereiche selbst einrichten möchten oder ob dies die Studierenden tun sollen.

• Das Sammeln und Analysieren von Daten sowie selbst die Erkennung einfacher Muster sind grundlegende wissenschaftliche Fähigkeiten. Diese Aktivität verleiht der Datenanalyse Struktur, indem sie häufige Fehltritte verhindert.

• Beachten Sie, dass die Schüler in den Anweisungen nicht aufgefordert werden, neben der Geschwindigkeit des Roboters auch die Fahrstrecke zu variieren. Dies ist eine gezielte Anwendung dessen, was Lernwissenschaftler als „Strategie der Variablenkontrolle“ bezeichnen. Es ist wichtig, unerfahrenen Forschern beizubringen, jeweils eine Variable (in diesem Fall die Geschwindigkeit) zu manipulieren, um ihren Einfluss auf eine zweite Variable (die Distanz, die der Ball nach dem Zusammenstoß zurücklegt) zu bestimmen, da dies nicht unbedingt eine Vorgehensweise ist, die die Schüler spontan einer Rate-und-Überprüfung-Methode vorziehen. Bei typischen Rate-und-Prüf-Ansätzen wird häufig mehr als eine Variable gleichzeitig manipuliert (d. h. sowohl die Geschwindigkeit als auch die vom Roboter zurückgelegte Distanz werden geändert) und die Auswirkung der Konfluenz auf die Distanz, die der Ball nach der Drehung zurücklegt, beobachtet. Mit dieser Aktivität möchten wir die Schüler davon abbringen, da die Beziehungen zwischen den Variablen in diesem Fall nicht eindeutig sind. Ist es die höhere Geschwindigkeit des Roboters, die größere Distanz, die der Roboter fährt, oder beides, das dazu führt, dass der Ball weitere Strecken zurücklegt? Das können wir nicht beantworten, wenn wir beide Variablen gleichzeitig manipulieren.

• Allerdings können die Teams auch spontan versuchen, mit dem Roboter unterschiedliche Distanzen zurückzulegen. Wenn Sie dies beobachten, bitten Sie Ihren Trainer, nur die Distanz zu ändern, die Geschwindigkeit jedoch beizubehalten, die bei einem Versuch mit der ursprünglichen Distanz von 500 mm vorlag. Auf diese Weise können sie die gleiche Geschwindigkeit mit unterschiedlichen Schlagdistanzen vergleichen, um zu sehen, ob die Schlagdistanz des Roboters auch einen Einfluss darauf hat, wie weit der Ball fliegt.

• Bereiten Sie den Bereich so vor, dass der Ball in verschiedene Richtungen und über verschiedene Entfernungen abprallen kann. Schließen Sie bei Bedarf Türen und/oder Fenster.

• Die Tabelle zum Erkunden der Geschwindigkeit kann unten gespeichert werden, oder die Schüler können die Tabelle in ihren technischen Notizbüchern neu erstellen.

• Eine Rubrik zur Bewertung von Notizbüchern für die Entwicklung von Teams finden Sie hier (Google / .docx / .pdf), und eine Rubrik zur Bewertung einzelner Notizbücher finden Sie hier (Google / .docx / .pdf). Wenn Sie vorhaben, die Arbeit eines Schülers anhand einer oder mehrerer Rubriken zu bewerten, teilen Sie ihnen die Rubrik unbedingt mit, bevor sie mit der Arbeit am Projekt beginnen.

1. Die Bewegung des Balles ist ein Beweis dafür, dass der Roboter beim Zusammenstoß Energie übertragen hat. Als Beweis könnten die Schüler auch die Geschwindigkeit des Balls nach dem Aufprall oder seine Flugrichtung beschreiben.

2. Die vom Ball zurückgelegte Distanz hängt von der Masse/dem Gewicht des verwendeten Balls und der eingestellten Geschwindigkeit des Roboters ab.

3. Die Schüler sollten erkennen, dass der Ball bei höherer Geschwindigkeit weiter fliegt als bei niedrigerer Geschwindigkeit. Verknüpfen Sie dies explizit mit der Dynamik des Roboters. Heben Sie hervor, dass sich das Gewicht des Roboters nicht geändert hat, sondern nur seine Geschwindigkeit, dass aber beides zur Dynamik des Roboters beiträgt. Fragen Sie sie, ob der Ball ihrer Meinung nach genauso weit fliegen würde, wenn der Roboter schwerer wäre. Das wäre vermutlich der Fall. Mehr zu den Auswirkungen der Ballmasse beim Zusammenstoß erfahren Sie im nächsten Teil.

4. Die Schülergruppen haben möglicherweise sehr unterschiedliche Geschwindigkeiten gewählt, das allgemeine Lernziel besteht jedoch darin, dass die Schüler erkennen, dass höhere Geschwindigkeiten zu einem größeren Impuls führen, der bei Kollisionen mehr Energie auf den Ball überträgt.