L'unità VEX GO Intro to Building consentirà a te e ai tuoi studenti di familiarizzare con il kit VEX GO. Gli studenti lavoreranno per prepararsi per un viaggio scientifico alla scoperta di Marte! Sperimenteranno i pezzi VEX GO ed esploreranno il loro funzionamento in una "costruzione" STEM per acquisire ragionamento spaziale e capacità di costruzione fondamentali.

Pezzi nel kit VEX GO

I bambini sono affascinati dal costruire oggetti e smontarli. Le build VEX GO sono strutture fisiche, creative e realizzate dagli studenti per le indagini STEM. Gli studenti verranno introdotti ai pezzi del kit VEX GO durante l'Introduzione all'Unità di costruzione.

Il poster del kit VEX GO elenca le principali categorie di parti: perni, distanziatori, alberi, ingranaggi, pulegge, dischi, connettori, ruote, travi, travi angolari, travi di grandi dimensioni, piastre ed elettronica. Il poster richiama anche lo strumento Pin e gli altri pezzi inclusi nel kit.

Comprensione

Ecco le nozioni di base per costruire, che valgono per quasi tutto ciò che riguarda VEX, così come nel mondo reale.

Orientamento

Prova tu stesso, e chiedi ai tuoi studenti, di trovare un pezzo mostrato nel poster e di orientarlo nella tua mano nello stesso modo mostrato. Imparare a farlo durante la costruzione garantisce che i pezzi vengano collegati nelle posizioni corrette, oltre a migliorare il tuo ragionamento spaziale per le costruzioni future. Essere in grado di visualizzare una parte in una "scatola di vetro" è un concetto enorme in ingegneria poiché dipende dall'immagine che stai creando nella tua mente. Le istruzioni di costruzione VEX sono create pensando a queste visualizzazioni, quindi mettiti alla prova e riorienta la parte che hai in mano per vedere la migliore visualizzazione ottimale durante la creazione del tuo robot.

Categorie di parti

VEX Robotics utilizza quattro categorie principali di parti. A partire dallo STEM Lab, le istruzioni guidate vengono utilizzate per facilitare il tuo ragionamento spaziale prima di intraprendere la costruzione libera o la costruzione senza istruzioni guidate allo scopo di soddisfare le tue esigenze. Tutto quello che devi ricordare a questo punto è che qualsiasi build tu possa immaginare è assolutamente possibile, poiché consiste semplicemente in un certo ordine di queste categorie. Prova a riorganizzare questo ordine in futuro e ora stai costruendo liberamente come i professionisti!

• Elettronica: fornisci vita e intelligenza al tuo robot.

• Componenti strutturali: utilizzati per fissare insieme le parti e contenere la forma complessiva della costruzione

• Elementi di fissaggio: utilizzati per collegare i componenti strutturali.

• Componenti di movimento: forniscono movimento e funzionalità aggiuntive al tuo robot.

Tu e i tuoi studenti potete determinare quali parti appartengono a ciascuna categoria?

Edificio

Building con VEX GO è progettato pensando alla semplicità. I pezzi di collegamento dovrebbero essere considerati come il collegamento del telefono a un caricabatterie. Non è necessario applicare una pressione esorbitante, ma non puoi semplicemente appoggiarla in modo stravagante su un'altra parte. Provalo tu stesso! Usa uno spillo e collegalo a qualsiasi trave. Dovresti essere in grado di sentire o udire un clic distinto quando la parte è completamente inserita. Il mancato collegamento completo dei pezzi può provocare un cedimento strutturale in un secondo momento, qualcosa che gli ingegneri cercano di evitare.

Perni e distanziatori

Poiché perni e distanziatori collegano insieme altri pezzi, gli studenti potrebbero confonderne l'uso. I distanziatori collegano due pezzi ma lasciano uno spazio in mezzo. Ogni tipo di stallo ha uno spazio di larghezza diverso che verrà creato dal suo utilizzo.

I perni collegano due o più pezzi in modo che siano a filo l'uno con l'altro. Il perno rosso può connettersi con un pezzo su ciascun lato. Al contrario, il perno verde può collegare un pezzo su un lato e due pezzi sull'altro lato.

	Il vantaggio di utilizzare una situazione di stallo rispetto a uno spillo dipende interamente dalla situazione. Nella prima immagine a sinistra, la situazione di stallo evidenziata offre un'integrità strutturale molto maggiore di quella offerta da un perno in questa situazione.
	Ecco un esempio in cui i perni rossi funzionerebbero meglio dei distanziatori. Utilizzato per fissare una trave in modo sicuro senza spazio tra un'altra trave.
	Ecco un esempio di un perno verde che fissa tre travi insieme. Questa tecnica di costruzione potrebbe essere utilizzata quando lo spazio non è scontato.

Connettori

Perni e distanziatori creano connessioni tra pezzi paralleli tra loro. Tuttavia, i connettori creano connessioni ad angolo retto di 90 gradi. Il connettore verde e il connettore arancione consentono collegamenti ad angolo retto e collegamenti paralleli.

Ecco un esempio di connettore utilizzato, cerchiato in rosso. Questo connettore fissa insieme due travi. I connettori sono estremamente importanti quando si tenta di costruire su assi diversi.

Travi e Piastre

Travi e piastre vengono utilizzate per creare la base strutturale della maggior parte delle costruzioni. Si tratta di pezzi piatti con larghezze e lunghezze variabili. La larghezza e la lunghezza di una trave o di una piastra possono essere misurate dal numero di fori sul pezzo. Gli studenti impareranno man mano che iniziano a costruire che le travi (un foro di larghezza) non sono stabili quanto le travi di grandi dimensioni (2 fori di larghezza) o le piastre (3 o più fori di larghezza).

Ingranaggi e ruote

Attraverso l'Unità gli studenti impareranno anche a utilizzare una combinazione di ingranaggi e ruote. Gli ingranaggi vengono utilizzati per trasferire la forza da una posizione all'altra. Questo può essere fatto con ingranaggi della stessa dimensione per trasferire la stessa forza o utilizzando ingranaggi di dimensioni diverse per creare un vantaggio in termini di velocità o potenza durante il trasferimento della forza. Il perno rosa può essere utilizzato per collegare gli ingranaggi a travi o piastre consentendo comunque all'ingranaggio di ruotare liberamente.

Tre esempi di utilizzo degli ingranaggi possono essere visti nella costruzione della supercar motorizzata. Gli studenti impareranno nel laboratorio STEM la differenza che possono fare le dimensioni degli ingranaggi.

Strumento Pin

Mentre gli studenti acquisiscono familiarità con il kit VEX GO, avranno inevitabilmente bisogno di aiuto per separare i pezzi. Lo strumento Perno aiuta gli studenti a separare i pezzi attraverso tre diverse funzioni: estrattore, leva e spintore. L'estrattore è particolarmente adatto per rimuovere i perni che hanno un'estremità libera.

Per utilizzare l'estrattore, inserisci il perno nella fessura sulla parte anteriore, stringi lo strumento perno e tira indietro. Il perno dovrebbe essere facilmente rimosso dal foro. Nel caso in cui un perno non sia parzialmente esposto, è possibile utilizzare lo spintore per liberarne una parte. La leva è particolarmente appropriata quando si tenta di scollegare due travi o piastre che sono a filo l'una con l'altra. La leva può essere inserita tra i due pezzi e utilizzata per separare i pezzi collegati.

Missione su Marte

In che modo scienziati e ingegneri raccolgono informazioni da luoghi del sistema solare lontani e difficili da raggiungere?

Sarebbe impensabile inviare esseri umani sulla Luna o su Marte senza la tecnologia necessaria per viaggiare, investigare e preservare la vita nello spazio. Lo spazio e la superficie di Marte sono ambienti difficili per gli esseri umani. Gli ingegneri devono progettare e costruire gli strumenti per proteggere gli astronauti e facilitare la ricerca scientifica nella dura atmosfera di Marte.

Fatti divertenti su Marte da considerare quando si progetta l'Introduzione all'Unità di costruzione:

• La superficie di Marte è molto fredda e secca; nella maggior parte dei luoghi il clima è troppo freddo o secco per consentire la crescita e la riproduzione degli organismi terrestri.
• Le temperature medie su Marte sono ben al di sotto di -60°C (-83°F).
• Esistono livelli elevati di radiazione solare che possono danneggiare i tessuti del corpo.
• C'è poca o nessuna atmosfera.
• Non ci sono fonti di cibo né acqua.

Iniziative in corso

Le attuali iniziative su Marte includono il programma Mars 2020 della NASA e il programma Moon to Mars della NASA. La missione Mars 2020 della NASA sta attualmente pianificando un progetto a lungo termine per l'esplorazione robotica della superficie e dell'atmosfera di Marte. La missione del rover Mars 2020 affronta obiettivi scientifici ad alta priorità per l'esplorazione di Marte, compreso il potenziale per la vita su Marte. La missione offre anche opportunità per raccogliere conoscenze e dimostrare tecnologie che affrontano le sfide delle future spedizioni umane su Marte. Il programma Moon to Mars della NASA esplora l'espansione umana attraverso il sistema solare attraverso partner commerciali e internazionali.

Ogni giorno si verificano nuove entusiasmanti scoperte nelle iniziative spaziali. Insegnanti e studenti possono tenersi aggiornati sul blog Teachable Moments della NASA. Teachable Moments è una risorsa interattiva che include interviste agli astronauti, video e foto attuali e sfide STEM che coinvolgono sia adulti che bambini.

Stabilità & Equilibrio

Stabilità

Nel Lab 3, agli studenti verrà chiesto di costruire una piattaforma di lancio stabile ed equilibrata. Una struttura stabile è quella che non si ribalta, scivola o collassa quando agiscono forze esterne come spinte o trazioni. La stabilità è la resistenza di una struttura a movimenti indesiderati come scivolamento, ribaltamento o collasso. La forma e i materiali utilizzati in una costruzione determinano la sua resistenza a queste forze e ne influenzano la stabilità. In genere, le strutture con una base ampia sono più stabili.

Bilancia

Gli ingegneri sono interessati a come gli oggetti bilanciano in modo da poter costruire strutture sicure (auditorium, ruote panoramiche e piattaforme di lancio). Una struttura equilibrata ha un forte centro di gravità e non si muove facilmente. È progettato e costruito in modo da bilanciare le forze che agiscono su di esso, come la gravità. L'equilibrio è particolarmente importante nei casi in cui una struttura può essere influenzata da carichi pesanti o fenomeni naturali imprevedibili, come i viaggi nello spazio.

Il processo di progettazione ingegneristica

Gli studenti utilizzeranno il processo EDP per progettare e costruire un'astronave e una base su Marte. L'EDP è una serie di passaggi che gli ingegneri seguono per trovare soluzioni ai problemi. Spesso la soluzione prevede la progettazione di un prodotto che soddisfi determinati criteri o svolga un determinato compito.

Gli standard scientifici di prossima generazione suddividono l'EDP nelle seguenti fasi: DEFINIRE → SVILUPPARE SOLUZIONI → OTTIMIZZARE.

• Definire i problemi di ingegneria implica definire il problema da risolvere nel modo più chiaro possibile in termini di criteri di successo e vincoli o limiti.
• La progettazione di soluzioni a problemi di ingegneria inizia con la generazione di diverse soluzioni possibili, quindi la valutazione delle soluzioni potenziali per vedere quali soddisfano meglio i criteri e i vincoli del problema.
• L'ottimizzazione della soluzione progettuale implica un processo in cui le soluzioni vengono sistematicamente testate e perfezionate e il progetto finale viene migliorato scambiando caratteristiche meno importanti con quelle che sono più importanti.

L’EDP è di natura ciclica o iterativa. È un processo di creazione, test, analisi e perfezionamento di un prodotto o processo. Sulla base dei risultati dei test, vengono create nuove iterazioni e continuano a essere modificate finché il team di progettazione non è soddisfatto dei risultati.

In questa unità, gli studenti utilizzeranno l'EDP per immaginare, pianificare e costruire una base su Marte. Dopo una costruzione iniziale, i gruppi testeranno e miglioreranno il progetto di base per soddisfare i criteri e i vincoli di progettazione.