Conseils à l'enseignant
Donnez aux élèves suffisamment de temps pour tester et enregistrer plusieurs exécutions du robot avec sa cargaison, puis répondez à ces questions en examinant les données qu'ils ont collectées. Le tableau pour ces données est fourni ci-dessous.
Où positionnerez-vous la bouteille en tant que cargaison ?
Dans le Claw Arm Challenge, vous transporterez une bouteille à l'aide du V5 Clawbot. Ce serait facile, mais vous devez faire la course avec votre robot avec son bras à griffes levé à différentes hauteurs. Donc, pour éviter que votre robot ne tombe, vous devrez décider du meilleur placement de la bouteille. Testez vos hypothèses et effectuez des essais avec votre V5 Clawbot.
Commencez par examiner les questions suivantes :
- Où se trouve le centre de gravité (CoG) du V5 Clawbot ?
- Son CoG se déplace-t-il lorsque le bras de la griffe est levé ? Si oui, dans quelle direction ?
- À quelle vitesse le V5 Clawbot peut-il accélérer et rester stable lorsque son bras est abaissé ?
- À quelle vitesse le V5 Clawbot peut-il accélérer et rester stable lorsque son bras est levé ?
- La position de la bouteille affecte-t-elle la stabilité du V5 Clawbot ?
- Qui devrait être le chauffeur pour chacune des trois manches ?
Boîte à outils de l'enseignant
Les réponses à ces questions dépendront des données recueillies sur le poids et la position de la bouteille, l'extension du bras de la griffe et les différents styles des conducteurs. Les analyses des données par les élèves doivent éclairer leurs réponses à ces questions.
Données d'enregistrement
La journalisation des données vous aide à collecter les informations dont vous avez besoin pour prendre une décision solide et justifiée.
À l'aide de l'exemple de tableau ci-dessous, enregistrez vos résultats d'au moins 9 essais. Écrivez les résultats de chaque essai dans une nouvelle ligne. Remplissez chaque colonne comme suit :
- Chauffeur : le nom du coéquipier qui a conduit le robot
- Position de la bouteille : l'emplacement où vous avez placé la bouteille sur le robot
- Hauteur du bras : la hauteur à laquelle le bras du robot a été levé
- Accélération : la mesure de la vitesse à laquelle vous avez accéléré le robot au début
- Accélération = changement de vitesse / changement dans le temps
- Resté à l'endroit : oui ou non
Après avoir enregistré chaque essai, utilisez les résultats pour choisir une position pour la bouteille qui vous permet d'accélérer rapidement et de rester stable.
Boîte à outils de l'enseignant
L'objectif de cette activité est de faire en sorte que les élèves reconnaissent comment les analyses de base des données consignées (c.-à-d. la détection de modèles) peuvent éclairer les décisions à la suite de tests systématiques. Idéalement, les élèves devraient effectuer plusieurs essais avec une technique de variable de contrôle utilisée dans une simple expérimentation avec le robot dans différentes conditions et décider quelles conditions sont les meilleures. Les élèves testeraient chaque variable avec toutes les autres maintenues constantes afin qu'en fin de compte, des comparaisons équitables entre les essais puissent être faites. Cependant, dans une salle de classe, cela pourrait ne pas être possible car des tests exhaustifs utilisant cette méthode nécessiteraient de nombreux essais. Il est donc possible de faire des compromis dans la méthode de test. Quelle que soit la méthode, les analyses des étudiants doivent mettre en évidence les effets du centre de gravité, des positions du robot et de la cargaison, de l'accélération et des conducteurs sur les performances au cours des essais.
Motiver la discussion
Cette activité a aidé les étudiants à tester systématiquement leurs robots par le biais d'une simple expérimentation. Ces questions pourraient aider à clarifier le but de cette activité.
Q : Pourquoi cette approche était-elle meilleure que de simplement deviner et vérifier par la pratique ?
R : La mémoire humaine de comment et pourquoi quelque chose a fonctionné ou n'a pas fonctionné est limitée et sujette à l'erreur. Consignez ou enregistrez donc les conditions de chaque essai en utilisant les faits organisés des données de chaque essai afin que les modèles puissent être vus. C'est mieux que de chercher des modèles basés uniquement sur l'expérience, car les préjugés et les limitations de la mémoire s'y opposent.
Q : Pensez-vous que les professionnels testent vraiment des choses comme ça ? Pourquoi le feraient-ils ?
R : Les ingénieurs et les scientifiques testent systématiquement leurs conceptions et leurs théories tout le temps ! Ils collectent et analysent des données pour soutenir les décisions et les plans qu'ils prennent. Ils le font parce que souvent les risques financiers ou biologiques sont élevés. Ils ne peuvent pas risquer des erreurs coûteuses pour un robot, ou bien pire pour la vie d'une personne. Des tests minutieux protègent contre cela en faisant en sorte que les plans soient basés sur les faits concernant les données qu'ils ont collectées.