Δοκιμές, Συλλογή Δεδομένων και Ενημέρωση Αποφάσεων
Συμβουλές για τους Δασκάλους
Δώστε στους μαθητές επαρκή χρόνο για να δοκιμάσουν και να καταγράψουν πολλαπλές διαδρομές του ρομπότ με το φορτίο του και στη συνέχεια να απαντήσουν σε αυτές τις ερωτήσεις εξετάζοντας τα δεδομένα που συνέλεξαν. Ο πίνακας για τα δεδομένα αυτά παρέχεται παρακάτω.
Πού θα τοποθετήσετε το μπουκάλι ως φορτίο;
Στην Πρόκληση Claw Arm θα μεταφέρετε ένα μπουκάλι χρησιμοποιώντας το V5 Clawbot. Αυτό θα ήταν εύκολο, αλλά πρέπει να συναγωνιστείς το ρομπότ σου με το νύχι του σηκωμένο σε διαφορετικά ύψη. Έτσι, για να μην πέσει το ρομπότ σας, θα πρέπει να αποφασίσετε την καλύτερη τοποθέτηση του μπουκαλιού. Δοκιμάστε τις υποθέσεις σας και εκτελέστε μερικές δοκιμές με το V5 Clawbot σας.
Ξεκινήστε διερευνώντας τα ακόλουθα ερωτήματα:
- Πού είναι το κέντρο βάρους (CoG) του V5 Clawbot;
- Κινείται το CoG του όταν ο βραχίονας με το νύχι είναι ανυψωμένος; Αν ναι, προς ποια κατεύθυνση;
- Πόσο γρήγορα μπορεί το V5 Clawbot να επιταχύνει και να παραμείνει σταθερό ενώ το χέρι του είναι χαμηλωμένο;
- Πόσο γρήγορα μπορεί το V5 Clawbot να επιταχύνει και να παραμείνει σταθερό ενώ το χέρι του είναι σηκωμένο;
- Επηρεάζει η θέση του μπουκαλιού τη σταθερότητα του V5 Clawbot;
- Ποιος θα πρέπει να είναι ο οδηγός για κάθε έναν από τους τρεις γύρους;
Εργαλειοθήκη Δασκάλου
Οι απαντήσεις σε αυτά τα ερωτήματα θα εξαρτηθούν από τα δεδομένα που συλλέγονται σχετικά με το βάρος και τις θέσεις της φιάλης, την έκταση του βραχίονα με τα νύχια και τα διαφορετικά στυλ των οδηγών. Οι αναλύσεις των δεδομένων από τους μαθητές θα πρέπει να καθοδηγούν τις απαντήσεις τους σε αυτά τα ερωτήματα.
Δεδομένα καταγραφής
Η καταγραφή δεδομένων σάς βοηθά να συλλέξετε τις πληροφορίες που χρειάζεστε για να πάρετε μια ορθή και δικαιολογημένη απόφαση.
Χρησιμοποιώντας τον παρακάτω πίνακα παραδειγμάτων, καταγράψτε τα αποτελέσματά σας από τουλάχιστον 9 δοκιμαστικές εκτελέσεις. Γράψτε τα αποτελέσματα κάθε δοκιμής σε μια νέα σειρά. Συμπληρώστε κάθε στήλη ως εξής:
- Οδηγός: το όνομα του συναδέλφου που οδήγησε το ρομπότ
- Θέση μπουκαλιού: η θέση που τοποθετήσατε το μπουκάλι στο ρομπότ
- Ύψος βραχίονα: το ύψος στο οποίο ήταν υψωμένο το χέρι του ρομπότ
- Επιτάχυνση: το μέτρο του πόσο γρήγορα επιταχύνατε το ρομπότ στην αρχή
- Επιτάχυνση = μεταβολή της ταχύτητας / μεταβολή του χρόνου
- Έμεινε όρθιος: ναι ή όχι
Αφού καταγράψετε κάθε δοκιμαστική λειτουργία, χρησιμοποιήστε τα αποτελέσματα για να επιλέξετε μια θέση για τη φιάλη που σας επιτρέπει να επιταχύνετε γρήγορα και να παραμείνετε σταθεροί.
Εργαλειοθήκη Δασκάλου
Στόχος αυτής της δραστηριότητας είναι να κατανοήσουν οι μαθητές πώς οι βασικές αναλύσεις καταγεγραμμένων δεδομένων (δηλαδή, η ανίχνευση προτύπων) μπορούν να καθοδηγήσουν τις αποφάσεις μετά από συστηματικές δοκιμές. Ιδανικά, οι μαθητές θα πρέπει να εκτελέσουν πολλαπλές δοκιμές με μια τεχνική μεταβλητής ελέγχου που χρησιμοποιείται σε απλά πειράματα με το ρομπότ υπό διαφορετικές συνθήκες και να αποφασίσουν ποιες συνθήκες είναι οι καλύτερες. Οι μαθητές θα έλεγχαν κάθε μεταβλητή διατηρώντας όλες τις άλλες σταθερές, έτσι ώστε τελικά να μπορούν να γίνουν δίκαιες συγκρίσεις μεταξύ των δοκιμών. Ωστόσο, σε ένα περιβάλλον τάξης αυτό μπορεί να μην είναι εφικτό, επειδή οι εξαντλητικές δοκιμές με αυτήν τη μέθοδο θα απαιτούσαν πολλές δοκιμές. Έτσι, μπορούν να γίνουν συμβιβασμοί στη μέθοδο δοκιμής. Ανεξάρτητα από τη μέθοδο, οι αναλύσεις των μαθητών θα πρέπει να επισημαίνουν τις επιπτώσεις του κέντρου βάρους, των θέσεων του ρομπότ και του φορτίου, της επιτάχυνσης και των οδηγών στις επιδόσεις σε όλες τις δοκιμές.
Παρακινήστε τη συζήτηση
Αυτή η δραστηριότητα βοήθησε τους μαθητές να πραγματοποιήσουν συστηματικές δοκιμές των ρομπότ τους μέσω απλών πειραματισμών. Αυτές οι ερωτήσεις ίσως βοηθήσουν να διευκρινιστεί ποιος ήταν ο σκοπός αυτής της δραστηριότητας.
Ε:Γιατί αυτή η προσέγγιση ήταν καλύτερη από την απλή εικασία και τον έλεγχο μέσω της πράξης;
Α:Η ανθρώπινη μνήμη για το πώς και γιατί κάτι λειτούργησε ή δεν λειτούργησε είναι περιορισμένη και επιρρεπής σε σφάλματα. Καταγράψτε λοιπόν τις συνθήκες κάθε δοκιμής χρησιμοποιώντας οργανωμένα στοιχεία των δεδομένων από κάθε δοκιμή, ώστε να είναι ορατά τα μοτίβα. Αυτό είναι καλύτερο από το να αναζητούμε μοτίβα που βασίζονται μόνο στην εμπειρία, επειδή οι προκαταλήψεις και οι περιορισμοί της μνήμης εμποδίζουν αυτό.
Ε:Πιστεύετε ότι οι επαγγελματίες δοκιμάζουν όντως τέτοια πράγματα; Γιατί να το κάνουν;
A:Οι μηχανικοί και οι επιστήμονες δοκιμάζουν συστηματικά τα σχέδια και τις θεωρίες τους συνεχώς! Συλλέγουν και αναλύουν δεδομένα για να υποστηρίξουν τις αποφάσεις και τα σχέδια που κάνουν. Το κάνουν αυτό επειδή συχνά οι οικονομικοί ή βιολογικοί κίνδυνοι είναι υψηλοί. Δεν μπορούν να διακινδυνεύσουν ακριβά λάθη για ένα ρομπότ ή, πολύ χειρότερα, για τη ζωή ενός ανθρώπου. Οι προσεκτικές δοκιμές των μέτρων προστασίας κατά αυτού του είδους, μέσω της κατάρτισης ορισμένων σχεδίων, βασίζονται στα στοιχεία σχετικά με τα δεδομένα που έχουν συλλέξει.