Σχεδιασμός και Κλιμάκωση Ιππόδρομου
Εργαλειοθήκη Εκπαιδευτικού
-
Περίγραμμα Δραστηριότητας
-
Αυτή η εξερεύνηση θα εισαγάγει τους μαθητές στην κλιμάκωση και τη μετατροπή μονάδων σκιαγραφώντας και σχεδιάζοντας έναν Ιππόδρομο. Οι μαθητές θα εργαστούν σε ομάδες για να βρουν έναν χώρο όπου μπορούν να σχεδιάσουν το μάθημά τους. Στη συνέχεια, θα μετρήσουν την περιοχή που έχουν για το μάθημα και θα σκιαγραφήσουν αυτήν την περιοχή με τις κατάλληλες διαστάσεις στο σημειωματάριο μηχανικής τους. Μόλις οι μαθητές έχουν το σκίτσο του πραγματικού μεγέθους του μαθήματος, θα χρησιμοποιήσουν μετατροπές μονάδων για να μειώσουν την κλίμακα του μαθήματος ώστε να χωρέσει στο σημειωματάριο μηχανικής τους.
-
Μόλις το μάθημα μειωθεί σε κλίμακα. Θα σχεδιάσουν επίσης μια μικροποιημένη έκδοση του Speedbot στην διαδρομή τους, ώστε να μπορούν να οπτικοποιήσουν πόσο μεγάλο/μικρό είναι το ρομπότ σε σύγκριση με την διαδρομή τους. Αυτό θα τους βοηθήσει να αποφασίσουν πώς το ρομπότ μπορεί να πλοηγηθεί στην πορεία. Για παράδειγμα, είναι οι στροφές αρκετά πλατιές; Μπορεί το ρομπότ να περάσει εύκολα;
-
Μόλις η ομάδα σχεδιάσει την σμίκρυνση της διαδρομής της, θα χρησιμοποιήσει αυτές τις διαστάσεις για να σχεδιάσει την πραγματική της διαδρομή χρησιμοποιώντας ταινία ή άλλα υλικά. Στη συνέχεια, θα οδηγήσουν το ρομπότ τους στην διαδρομή χρησιμοποιώντας το Πρόγραμμα Οδηγών για να ελέγξουν και να βεβαιωθούν ότι οι μετρήσεις και οι υπολογισμοί τους είναι σωστοί. Οι φοιτητές θα ενθαρρυνθούν να δοκιμάσουν και να επεξεργαστούν τις διαστάσεις του μαθήματός τους όπως κρίνουν κατάλληλο.
-
Υπάρχει η επιλογή κλιμάκωσης χρησιμοποιώντας χαρτί γραφικών παραστάσεων αντί να πραγματοποιείτε πολλαπλές μετατροπές.
-
Αυτές οι δεξιότητες θα τους βοηθήσουν να πετύχουν στο Robo Rally Challenge, όπου θα πρέπει να συνδυάσουν την διαδρομή τους με μια άλλη ομάδα και να οδηγήσουν το ρομπότ στη νέα συνδυασμένη διαδρομή με τον γρηγορότερο δυνατό τρόπο!
| Ποσότητα | Απαιτούμενα υλικά |
|---|---|
| 1 |
Σημειωματάριο Μηχανικής |
| 1 |
Ρολό ταινίας |
| 1 |
VEX V5 Speedbot με φορτισμένη μπαταρία |
| 1 |
Ελεγκτής VEX V5 |
| 1 |
Μετρητής ή χάρακας |
Συμβουλές για τους Δασκάλους
Χρησιμοποιήστε τις μετρήσεις των ρομπότ κατά το σχεδιασμό των ιπποδρόμων για να βεβαιωθείτε ότι τα ρομπότ έχουν αρκετό χώρο για να κινούνται και να στρίβουν χωρίς να διασχίζουν τις γραμμές της διαδρομής.
Βήμα 1: Μέτρηση του ρομπότ σας
Μετρήστε το μήκος και το πλάτος του VEX V5 Speedbot χρησιμοποιώντας ένα ραβδί ή χάρακα και γράψτε τις διαστάσεις του στο σημειωματάριο μηχανικής σας.
Συμβουλές για τους Δασκάλους
Επιτρέψτε στις ομάδες να χρησιμοποιούν διαφορετικούς χώρους μέσα στην τάξη όταν είναι δυνατόν, αλλά ο ίδιος χώρος μπορεί να χρησιμοποιηθεί εάν υπάρχει μόνο ένας διαθέσιμος. Σκεφτείτε το ενδεχόμενο να επιτρέψετε τη χρήση του ίδιου χώρου σε διαφορετικές διαμορφώσεις, ζητώντας από τις ομάδες να ξανασφραγίσουν τις λωρίδες τους με ταινία.
Βήμα 2: Σχεδίαση και μέτρηση της περιοχής
Σχεδιάστε ένα απλό σκίτσο της διαθέσιμης περιοχής για το σχεδιασμό του ιπποδρόμου σας στο σημειωματάριο μηχανικής σας. Χρησιμοποιώντας ένα μέτρο ή χάρακα, μετρήστε τις διαστάσεις της περιοχής και καταγράψτε τις στο σκίτσο της περιοχής στο σημειωματάριό σας.
Εργαλειοθήκη Δασκάλου
Μια άλλη επιλογή αντί να μετράτε όλες τις κλιμακωτές αποστάσεις θα ήταν να χρησιμοποιήσετε χαρτί γραφημάτων για να διευκολύνετε τη σχεδίαση της κλιμακωτής διαδρομής.
Χρησιμοποιώντας χαρτί γραφημάτων στο τετράδιο μηχανικής των μαθητών, ζητήστε τους να δημιουργήσουν μια κλίμακα της περιοχής που σκιαγραφήσατε χρησιμοποιώντας τις καταγεγραμμένες μετρήσεις σας. Πριν ξεκινήσετε, αποφασίστε την κλίμακα στην οποία θέλετε να αναδημιουργήσετε την περιοχή σε μέτρα. Για παράδειγμα, κάθε τετράγωνο στο χαρτί γραφημάτων θα μπορούσε να αντιπροσωπεύει ένα μόνο τετραγωνικό μέτρο. Στο παραπάνω παράδειγμα, ένα τετραγωνικό μέτρο έχει διαστάσεις 4 κουτιά επί 4 κουτιά στο χαρτί γραφημάτων.
Θα πρέπει να λάβετε υπόψη το μέγεθος του χαρτιού γραφημάτων σας όταν επιλέγετε την κλίμακα. Μια πολύ μεγάλη κλίμακα μπορεί να μην χωράει στο χαρτί γραφημάτων που χρησιμοποιείτε. Προσθέστε μια κλιμακωτή έκδοση του VEX V5 Speedbot στο χαρτί γραφημάτων σας για να οπτικοποιήσετε το κλιμακωτό μέγεθός του σε σύγκριση με την κλιμακωτή περιοχή που έχετε δημιουργήσει.
Συμβουλές για τους Δασκάλους
Ξεκινήστε ζητώντας από τους μαθητές να μετατρέψουν σε μια τυπική μονάδα μέτρησης είτε μετατρέποντας τις μετρήσεις των ρομπότ σε εκατοστά (σε δεκαδικά ψηφία) είτε μετατρέποντας τις μετρήσεις των μετρητών του χώρου σε εκατοστά. Χρησιμοποιήστε την τυπική μονάδα μέτρησης για να δημιουργήσετε πιο εύκολα την κλίμακα.
Οι κατά προσέγγιση μετρήσεις του Speedbot είναι 30 cm στο μπροστινό μέρος και 24 cm στο πλάι.
30 cm = 300 mm = 0,3 m
24 cm = 240 mm = 0,24 m
Βήμα 3: Δημιουργία κλιμακωτής έκδοσης
Στο σημειωματάριο μηχανικής σας, δημιουργήστε μια κλίμακα της περιοχής που σχεδιάσατε χρησιμοποιώντας τις καταγεγραμμένες μετρήσεις σας. Πριν ξεκινήσετε, αποφασίστε την κλίμακα στην οποία θέλετε να αναδημιουργήσετε την περιοχή σε μέτρα. Για παράδειγμα, 20 χιλιοστά στο σκίτσο μπορεί να αντιστοιχούν σε 1 μέτρο στην περιοχή που έχετε διαθέσιμη για τον ιππόδρομό σας, όπως στο παραπάνω παράδειγμα.
Θα πρέπει να λάβετε υπόψη το μέγεθος του σκίτσου σας όταν επιλέγετε την κλίμακα. Μια πολύ μεγάλη κλίμακα ενδέχεται να μην ταιριάζει στο χαρτί που χρησιμοποιείτε.
Προσθέστε μια κλιμακωτή έκδοση του VEX V5 Speedbot στο σκίτσο σας για να οπτικοποιήσετε το κλιμακωτό μέγεθός του σε σύγκριση με την κλιμακωτή περιοχή που έχετε δημιουργήσει.
Απαντήστε στις παρακάτω ερωτήσεις στο τετράδιο μηχανικής σας:
- Πώς καθορίσατε την κλίμακα που θα χρησιμοποιούσατε στο σκίτσο σας;
- Πώς επηρέασαν οι διαστάσεις του ρομπότ σας την κλίμακα σας;
Εργαλειοθήκη Δασκάλου
Μπορείτε επίσης να σχεδιάσετε την πορεία χρησιμοποιώντας χαρτί γραφημάτων:
Ζητήστε από τους μαθητές να σχεδιάσουν έναν ιππόδρομο εντός της κλίμακας που έφτιαξαν στο σημειωματάριο μηχανικής τους. Λάβετε υπόψη το μέγεθος του VEX V5 Speedbot και τον τρόπο με τον οποίο αναπαρίσταται στην κλίμακα που χρησιμοποίησαν. Το ρομπότ θα πρέπει να είναι σε θέση να πλοηγείται στην διαδρομή χωρίς να εγκαταλείπει τις πλευρές της.
Προσπαθήστε να είστε όσο το δυνατόν πιο δημιουργικοί με την διαδρομή προσθέτοντας πολλαπλές στροφές και ευθείες. Χρησιμοποιήστε βέλη ή άλλα σύμβολα για να υποδείξετε την κατεύθυνση προς την οποία πρέπει να κινηθεί το ρομπότ στον ιππόδρομο. Επιπλέον, υποδείξτε τη θέση των γραμμών εκκίνησης και τερματισμού χρησιμοποιώντας ένα σύμβολο ή γραμμές.
Συμβουλές για τους Δασκάλους
Ζητήστε από τους μαθητές σας να προσθέσουν ένα σύμβολο ή ένα σχέδιο για το VEX V5 Speedbot σε κλίμακα, για να τους βοηθήσει να αναγνωρίσουν εάν το μέγεθος του μαθήματός τους μπορεί να φιλοξενήσει τα ρομπότ.
Βήμα 4: Σχεδιασμός του μαθήματός σας
Σχεδιάστε έναν ιππόδρομο εντός της κλίμακας που φτιάξατε στο σημειωματάριο μηχανικής σας. Λάβετε υπόψη το μέγεθος του VEX V5 Speedbot και τον τρόπο με τον οποίο αναπαρίσταται στην κλίμακα που χρησιμοποιήσατε. Το ρομπότ θα πρέπει να είναι σε θέση να πλοηγείται στην διαδρομή χωρίς να φεύγει από τις πλευρές της.
Προσπαθήστε να είστε όσο το δυνατόν πιο δημιουργικοί με την διαδρομή σας προσθέτοντας πολλαπλές στροφές και ευθείες. Χρησιμοποιήστε βέλη ή άλλα σύμβολα για να υποδείξετε την κατεύθυνση προς την οποία πρέπει να κινηθεί το ρομπότ στον ιππόδρομο. Επιπλέον, υποδείξτε τη θέση των γραμμών εκκίνησης και τερματισμού χρησιμοποιώντας ένα σύμβολο ή γραμμές.
Βήμα 5: Δημιουργήστε το μάθημά σας
Χρησιμοποιώντας ταινία και το σκίτσο σε κλίμακα του ιπποδρόμου σας, δημιουργήστε μια έκδοση πλήρους μεγέθους του διαδρόμου στην περιοχή που μετρήσατε αρχικά. Δώστε ιδιαίτερη προσοχή στην κλίμακα που επιλέξατε για το σχέδιό σας και χρησιμοποιήστε ένα μέτρο ή χάρακα για να βεβαιωθείτε ότι η έκδοση πλήρους μεγέθους της διαδρομής σας ταιριάζει με τις διαστάσεις της κλιμακωτής έκδοσης που δημιουργήσατε στο σημειωματάριο μηχανικής σας.
Απαντήστε στις παρακάτω ερωτήσεις στο τετράδιο μηχανικής σας:
- Ποιο ήταν το πιο δύσκολο κομμάτι κατά τη δημιουργία μιας πλήρους έκδοσης του μαθήματος από την κλιμακωτή έκδοσή σας; Γιατί;
- Ποιες στρατηγικές χρησιμοποιήσατε για να διαπιστώσετε εάν οι μετρήσεις σας ήταν ακριβείς; Πώς τα σκέφτηκες;
Εργαλειοθήκη Δασκάλου
Οι μαθητές είναι πιθανό να αναφέρουν ότι το πιο δύσκολο κομμάτι στη δημιουργία μιας πλήρους έκδοσης του μαθήματος με βάση την κλιμακωτή έκδοση είναι η ανάγκη για ακριβείς μετρήσεις. Αυτή η εμπειρία θα πρέπει να επισημαίνει τα ανθρώπινα λάθη κατά τη λήψη μετρήσεων, ειδικά όταν μια μέτρηση πραγματοποιείται μόνο μία φορά. Για σκοπούς σχεδιασμού, ένας τρόπος μείωσης των σφαλμάτων μέτρησης είναι η μέτρηση περισσότερες από μία φορές και ο υπολογισμός του μέσου όρου των μετρήσεων που λαμβάνονται σε αυτές τις πολλαπλές προσπάθειες. Με αυτόν τον τρόπο, οι μεγαλύτερες και μικρότερες μετρήσεις σας, οι οποίες μπορεί να είναι ανακριβείς, προσαρμόζονται σε μια πιθανότερη ακριβή τιμή.
Συμβουλές για τους Δασκάλους
Δώστε στους μαθητές χρόνο να:
-
Δοκιμάστε τον Ιππόδρομό τους
-
Σημειώστε τις απαραίτητες αλλαγές μεγέθους/διαστάσεων
-
Κάντε αυτές τις αλλαγές σχεδιάζοντας και αναδιαμορφώνοντας
-
Επαναλάβετε τη δοκιμή.
Βήμα 6: Δοκιμάστε το μάθημά σας
Ώρα να δοκιμάσετε το μάθημα! Λειτουργούν οι κλιμακωτές μετρήσεις στον Ιππόδρομο; Ας το μάθουμε!
Ακολουθήστε την ακόλουθη διαδικασία:
1. Βεβαιωθείτε ότι τόσο ο εγκέφαλος του ρομπότ όσο και ο ελεγκτής είναι ενεργοποιημένα.
2. Συνδέστε τον ελεγκτή V5με τον εγκέφαλο ρομπότ V5.
3. Τοποθετήστε το Speedbot σας στη γραμμή εκκίνησης στον Ιππόδρομό σας.
4. Εξετάστε τον τρόπο οδήγησης του ρομπότ χρησιμοποιώντας το χειριστήριο.
5. Εκτελέστε το Πρόγραμμα Οδήγησηςγια να οδηγήσετε το Speedbot μέσα από τον Ιππόδρομο.
6. Σημειώστε τυχόν σημεία στον Ιππόδρομο που πρέπει να προσαρμοστούν ως προς το μέγεθος στο σημειωματάριο μηχανικής σας.
7. Αφού οδηγήσετε το ρομπότ γύρω από τον Ιππόδρομο μερικές φορές για να ελέγξετε το μέγεθος, σχεδιάστε ξανά τον Ιππόδρομο με τα βελτιωμένα μεγέθη.
8. Επαναπροσδιορίστε την κλίμακα του Ιππόδρομου, καταγράψτε τις αλλαγές που έγιναν και τους λόγους στο σημειωματάριο μηχανικής σας και δοκιμάστε το ξανά!
Εργαλειοθήκη Δασκάλου
-
Σταματήστε και Συζητήστε
Αφού οι μαθητές δοκιμάσουν τους ιππόδρομούς τους και κάνουν τις απαραίτητες βελτιώσεις, ξεκινήστε μια συζήτηση στην τάξη μαζί τους. Αρχικά, ζητήστε από τους μαθητές να μοιραστούν τις εμπειρίες τους με έναν/μία συνεργάτη/συνεργάτιδα ή μια μικρή ομάδα, προτού τους ζητήσετε να συμμετάσχουν σε μια συζήτηση με όλη την τάξη.
Διευκολύνετε τη συζήτηση ρωτώντας:
-
Ποια μέρη του αρχικού σχεδιασμού του Ιππόδρομού σας είχαν το σωστό μέγεθος; Ποια μέρη χρειάστηκαν αλλαγή μεγέθους και γιατί;
-
Πώς σας επέτρεψε η κλιμάκωση του Ιππόδρομου σας να κάνετε αλλαγές στο μέγεθος ευκολότερες;
-
Σας βοήθησε το μέγεθος του Speedbot σε κλίμακα που σχεδιάστηκε στην κλίμακα του Ιππόδρομου σας να αποφασίσετε πώς πρέπει να κινείται το ρομπότ; Γιατί ή γιατί όχι;
-
Αν επαναλάμβανες αυτή τη δραστηριότητα, υπάρχει κάτι που θα είχες κάνει διαφορετικά;