Skip to main content

STEM laboratorijos
Momentumo alėja Mokytojas

Mokytojų portalas

Mokytojo įrankių dėžutės piktograma Mokytojo įrankių rinkinys

  • Veiklos metmenys
    Šis tyrinėjimas pirmiausia supažindins mokinius su važiavimo greičio nustatymu, o tada paprašys ištirti, kaip roboto greitis veikia jo pagreitį. Spustelėkite čia (Google / .docx / .pdf), kad pamatytumėte šios veiklos planą. Roboto impulso supratimas bus svarbi koncepcija, kurią reikia pritaikyti „Strike Challenge“ boulingo žaidime.

  • Ką mokiniai programuos
    Naudodami Speedbot (2 variklis, 2 variklis, be giroskopo) šablono projektą mokiniai gali pakeisti Speedbot greičio nustatymus tiesiog pridedant set_drive_velocity prie drive_for. instrukcija. Vadovaujamoje veiklos dalyje mokiniai judina „Speedbot“ skirtingu greičiu, o užsiėmimo pabaigoje jų prašoma pritaikyti greičio programavimo įgūdžius atliekant impulso ir energijos perdavimo testus.

„Speedbot“ yra pasirengęs važiuoti skirtingu greičiu!

Šis tyrimas padės jums sužinoti daugiau apie „Speedbot“ programavimą, kad jis važiuotų tokiu greičiu, kuris geriausiai tinka užduočiai. „Strike Challenge“ pabaigoje turėsite rasti „Speedbot“ greitį, kuris leistų jam būti greitam ir turėti didelį pagreitį, tačiau išlikti valdomas, kad kamuoliuką pataikytumėte geru kampu ir didele jėga.

Mokytojo įrankių dėžutės piktograma Mokytojo įrankių rinkinys

Čia yra VEXcode V5 vartotojo sąsajos apžvalga. Mokiniai bus supažindinti su šiais skirtukais / mygtukais per veiklą šioje Momentum Alley STEM laboratorijoje. Visoje STEM laboratorijoje taip pat pateikiamos nuorodos, kuriose pateikiama daugiau informacijos apie šiuos skirtukus / mygtukus. VEXcode V5 Python vartotojo sąsajos vaizdas

VEXcode V5 Python instrukcijos, kurios bus naudojamos pirmoje šio tyrimo dalyje:

  • drivetrain.set_drive_velocity(50, PERCENT)

  • drivetrain.drive_for(FORWARD, 200, MM)

  • Norėdami sužinoti daugiau informacijos apie instrukcijas, pasirinkite Žinynas, tada pasirinkite klaustuko piktogramą šalia instrukcijos, kad pamatytumėte daugiau informacijos.

    „VEXcode V5“ žinyno vaizdas atidarytas „Python“ projekto lange

    Įsitikinkite, kad turite reikiamą techninę įrangą, inžinerinį nešiojamąjį kompiuterį ir VEXcode V5  atsisiųstą ir paruoštą.

Mokytojo patarimų piktograma Mokytojo patarimai

Jei mokinys pirmą kartą naudoja VEXcode V5, bet kuriuo šio tyrinėjimo metu jis gali peržiūrėti mokymo programas. Mokymai yra įrankių juostoje. Mokymo priemonių piktogramos vaizdas, paryškintas VEXcode V5 įrankių juostoje

Kiekviena studentų grupė turėtų gauti reikiamą techninę įrangą ir grupės inžinerinį sąsiuvinį. Tada atidarykite VEXcode V5.

Reikalingos medžiagos:
Kiekis Reikalingos medžiagos
1

„Speedbot“ robotas

1

Įkrauta roboto baterija

1

VEXkodas V5

1

USB kabelis (jei naudojate kompiuterį)

1

Inžinerijos sąsiuvinis

1

Kamuolys (futbolo kamuolio dydis ir forma) 

1

3m x 3m laisva erdvė

1

Matuoklis arba liniuotė

1

Juostos ritinys

1

Duomenų lentelė

Mokytojo patarimų piktograma Mokytojo patarimai

Sumodeliuokite kiekvieną trikčių šalinimo veiksmą mokiniams.

1 veiksmas:  Pasiruošimas tyrinėjimui

Ar prieš pradėdami veiklą turite pasiruošę kiekvieną iš šių dalykų?

  • Ar visi varikliai prijungti prie tinkamų prievadų?

  • Ar išmanieji kabeliai iki galo įkišti į visus variklius?

  • Ar smegenys įjungtos?

  • Ar akumuliatorius įkrautas?

2 veiksmas: pradėkite naują projektą

Norėdami pradėti projektą, atlikite šiuos veiksmus:

  • Atidarykite meniu Failas ir pasirinkite Atidaryti pavyzdžius.

    Failo meniu, atidaryto VEXcode V5, vaizdas su paryškintais atvirais pavyzdžiais

     

  • Pasirinkite ir atidarykite „Speedbot“ („Drivetrain 2-motor, No Gyro“) šablono projektą. Šablono projekte yra „Speedbot“ variklio konfigūracija. Jei šablonas nenaudojamas, jūsų robotas netinkamai vykdys projektą.

    „Speedbot“ šablono vaizdas pavyzdinių projektų meniu

     

  • Kadangi dirbsite tyrinėdami greitį, savo projektą pavadinsite DriveVelocity. Baigę pasirinkite Išsaugoti.

    Projekto pavadinimo pervadinimo vaizdas

     

Mokytojo patarimų piktograma Mokytojo patarimai

  • Projektų pavadinimuose gali būti tarpų tarp žodžių arba po jų.

    Pervardykite V5

  • Galite paprašyti mokinių prie projekto pavadinimo pridėti savo inicialus arba grupės pavadinimą. Tai padės atskirti projektus, jei paprašysite mokinių juos pateikti.

  • Kadangi tai yra pirmoji programa, kurią gali bandyti jūsų mokiniai, turėtumėte modeliuoti veiksmus ir paprašyti mokinių atlikti tuos pačius veiksmus. Tada mokytojas turėtų stebėti mokinius, kad įsitikintų, jog jie teisingai atlieka veiksmus.

  • Įsitikinkite, kad mokiniai meniu Failas pasirinko Atidaryti pavyzdžius.

  • Įsitikinkite, kad mokiniai pasirinko Speedbot (Drivetrain 2-motor, No Gyro) šablono projektą.

  • Galite atkreipti mokiniams dėmesį, kad puslapyje Pavyzdžiai yra keletas pasirinkimų. Kurdami ir naudodami kitus robotus, jie turės galimybę naudoti skirtingus šablonus.

  • Patikrinkite, ar projekto pavadinimas DriveVelocity dabar yra lange įrankių juostos centre. Image of the project name in the Toolbar

Mokytojo įrankių dėžutės piktograma Mokytojo įrankių rinkinys Projektų

  • Atkreipkite dėmesį, kad pirmą kartą atidarius VEXcode V5 langas buvo pažymėtas VEXcode Project. VEXcode Project yra numatytasis projekto pavadinimas, kai pirmą kartą atidaromas VEXcode V5. Kai projektas buvo pervadintas į Diską ir buvo išsaugotas, ekranas buvo atnaujintas, kad būtų rodomas naujas projekto pavadinimas. Naudojant šį įrankių juostos langą, lengva patikrinti, ar mokiniai naudoja tinkamą projektą.

  • Pasakykite mokiniams, kad jie dabar yra pasirengę pradėti savo pirmąjį projektą. Paaiškinkite mokiniams, kad atlikę kelis paprastus veiksmus, jie galės sukurti ir vykdyti projektą, kuris pajudins Speedbot į priekį.

  • Priminkite mokiniams išsaugoti savo projektus jiems dirbant. Python skyriuje iš VEX bibliotekos paaiškinama įrašymo praktika VEXcode V5.

Mokytojo įrankių dėžutės piktograma Mokytojo įrankių rinkinys - Sustokite ir aptarkite

Tai yra geras taškas pristabdyti ir paprašyti mokinių peržiūrėti žingsnius, kurie ką tik buvo atlikti pradedant naują projektą VEXcode V5 individualiai arba grupėse. Paprašykite mokinių individualiai apmąstyti, prieš pasidalydami savo grupėje arba visai klasei.

3 veiksmas: važiuokite į priekį 150 mm skirtingais greičiais

Jūs nesate pasirengęs pradėti programuoti roboto, kad jis važiuotų į priekį skirtingais greičiais! 

  • Prieš pradėdami programuoti, turime suprasti, kas yra instrukcija. Instrukcijoje yra trys dalys. Python komandos vaizdas su kiekvienu identifikuotu komponentu

Mokytojo patarimų piktograma Mokytojo patarimai

Pradėdami vesti nurodymą galite pastebėti automatinio užbaigimo funkciją. Mygtukais „aukštyn“ ir „žemyn“ pasirinkite norimą pavadinimą, tada klaviatūroje paspauskite „Tab“ arba (Enter/Return), kad pasirinktumėte. Daugiau informacijos apie šią funkciją rasite straipsnyje Python . Image of the autocomplete feature in a Python project

  • Pridėkite instrukcijas prie projekto: Python komandų, kurias reikia pridėti prie projekto, vaizdas

Mokytojo patarimų piktograma Mokytojo patarimai

Atkreipkite dėmesį, kad antroji ir trečioji instrukcijos (33 ir 34 eilutės aukščiau esančiame paveikslėlyje) yra tokios pačios kaip ketvirtosios ir penktosios instrukcijos (35 ir 36 eilutės aukščiau), tačiau su skirtingu greičio parametru. Pridėję trečiąsias instrukcijas, mokiniai gali paryškinti eilutes, kurios turi būti kartojamos, ir jas nukopijuoti bei įklijuoti, kad užbaigtų projektą. Tada jie gali pakeisti greitį ketvirtoje eilutėje iki 75 proc. 

  • Pasirinkite lizdo piktogramą, kad pasirinktumėte vieną iš aštuonių galimų roboto smegenų lizdų ir pasirinkite 1 lizdą.

    Įrankių juostoje esančio projekto Drive Velocity 1 lizdo pasirinkimo vaizdas

     

  • Prijunkite V5 Robot Brain prie kompiuterio naudodami mikro USB kabelį ir įjunkite V5 Robot Brain. Sėkmingai užmezgus ryšį, įrankių juostoje esanti smegenų piktograma tampa žalia .

  • Pasirinkite Atsisiųsti , kad atsisiųstumėte projektą į smegenis.

     

Mokytojo įrankių dėžutės piktograma Mokytojo įrankių rinkinys

  • Priminkite mokiniams atjungti USB kabelį nuo roboto smegenų. Jei vykdydamas projektą robotas prijungtas prie kompiuterio, jis gali traukti jungiamąjį laidą.
  • Patikrinkite, ar jūsų projektas atsisiųstas (Python) žiūrėdami į roboto smegenų ekraną. Projekto pavadinimas DriveVelocity turėtų būti nurodytas 1 lizde.

    „DriveVelocity“ programos vaizdas, atsisiųstas į V5 Brain 1 lizdą

Mokytojo įrankių dėžutės piktograma Mokytojo įrankių rinkinys

  • Sustokite ir aptarkite
    Paprašykite mokinių nuspėti, kas, jų manymu, nutiks, kai šis projektas bus atsiųstas ir paleistas naudojant Speedbot robotą. Pasakykite mokiniams savo prognozes įrašyti į savo inžinerijos sąsiuvinius. Jei laikas leidžia, paprašykite kiekvienos grupės pasidalyti savo prognozėmis.

    Mokiniai turėtų numatyti, kad „Speedbot“ pirmiausia judės į priekį numatytuoju greičiu (50 %), tada lėčiau (25 %) nei numatytasis greitis, o tada greičiau (75 %) nei numatytasis.

  • Pirmas modelis
    Modeliuokite projekto vykdymą prieš klasę, kol visi mokiniai bando iš karto. Surinkite mokinius vienoje srityje ir palikite pakankamai vietos Speedbot judėti, jei jis pastatytas ant grindų.

    Pasakykite mokiniams, kad dabar jų eilė vykdyti savo projektą. Įsitikinkite, kad jie turi aiškų kelią ir kad joks „Speedbot“ nesusidurs.

  • Vykdykite (Python) projektą robote, įsitikindami, kad projektas pasirinktas, tada paspauskite mygtuką Run ant roboto smegenų. Sveikiname sukūrus pirmąjį projektą!

    „Brain Screen“ vaizdas, skirtas „DriveVelocity“ projektui vykdyti

4 veiksmas: Važiuokite pirmyn ir atbuline eiga 150 mm skirtingais greičiais

Dabar, kai užprogramavote savo robotą važiuoti į priekį skirtingais greičiais, užprogramuokite jį taip, kad dabar važiuotų į priekį ir atbuline eiga skirtingais greičiais.

  • Pakeiskite parametrą antroje drive_for instrukcijoje, kad būtų rodoma REVERSE.

    Pakoreguoto parametro vaizdas projekte

  • Pasirinkite projekto pavadinimą, kad pakeistumėte jį iš DriveVelocity į ReverseVelocity.

  • Pasirinkite lizdo piktogramą, kad pasirinktumėte naują lizdą. Pasirinkite 2 lizdą.

    2 lizdo pasirinkimo įrankių juostoje vaizdas

     

  • Atsisiųskite (Python) projektą.

  • Patikrinkite, ar jūsų projektas atsisiųstas (Python) žiūrėdami į roboto smegenų ekraną. Projekto pavadinimas ReverseVelocity turėtų būti nurodytas 2 lizde.

    Programos ReverseVelocity vaizdas, atsisiųstas į V5 Brain 2 lizdą

  • Vykdykite (Python) projektą robote, įsitikindami, kad projektas pasirinktas, tada paspauskite mygtuką Run ant roboto smegenų.

    „Brain Screen“ vaizdas, skirtas „Reverse Velocity“ projektui vykdyti

Mokytojo įrankių dėžutės piktograma Mokytojo įrankių rinkinys veiksmo užbaigimas

  • Norėdami pakeisti komandą drive_for iš į priekį į atgal, tiesiog pakeiskite pirmąjį parametrą į REVERSE. Dėl to pavaros varikliai judės priešinga kryptimi.

  • mm skaičių galima keisti, tačiau šiame pavyzdyje paliksime juos 150 mm, kaip nustatyta ankstesniame žingsnyje.

  • Priminkite mokiniams, kad prieš vykdydami projektą atjunkite USB kabelį nuo roboto smegenų.

  • Priminkite mokiniams išsaugoti savo projektus jiems dirbant. VEX bibliotekoje yra skyrius Python , kuriame paaiškinama įrašymo praktika VEXcode V5.

Mokytojo patarimų piktograma Mokytojo patarimai

Jei reikia, paprašykite komandų pasidalinti bandymo zona ir kamuoliu, tačiau taip pat gali būti įrengtos kelios bandymų zonos, kiekviena su savo kamuoliuku. Nuspręskite, ar norite nustatyti testavimo sritį (-es), ar norite, kad tai padarytų mokiniai.

5 veiksmas: testavimo zonos nustatymas

Bandymo zonos sąrankos vaizdas su linijomis, kurios yra atskirtos ir pažymėtos kas 50 cm nuo 0 iki 3 m
Bandymo zonos išdėstymo pavyzdys

  • Naudokite juostą ir matuoklį, kad ant grindų sukurtumėte 3 m liniją, panašią į horizontalią liniją, parodytą aukščiau esančiame paveikslėlyje.

    • Sukūrę liniją, dar kartą naudokite juostą ir matuoklio lazdelę, kad per 3 m liniją sukurtumėte 1 m linijas, tokias kaip vertikalios linijos aukščiau esančiame paveikslėlyje. Užklijuokite 1 m liniją ties kiekviena 50 cm žyma ant vertikalios linijos, pradedant nuo 0 cm.

    • Trumpesnės horizontalios linijos turėtų būti nukreiptos į ilgesnę vertikalią liniją.

  • Kol kuriama sritis, vienas ar du jūsų komandos nariai turėtų sukurti naują projektą pavadinimu „Momentum“. Nustatykite 50 % greitį ir leiskite Speedbot važiuoti pirmyn iki pirmosios linijos 50 cm. Turėkite omenyje 1 cm = 10 mm, todėl robotas pajudės į priekį 50 cm arba 500 milimetrų.

Mokytojo įrankių dėžutės piktograma Mokytojo įrankių rinkinys - Kodėl ši veikla?

  • Duomenų rinkimas ir analizė, net paprastas modelio atpažinimas, yra pagrindiniai mokslo įgūdžiai. Ši veikla prideda duomenų analizės struktūros, užkertant kelią įprastoms klaidoms.

  • Atkreipkite dėmesį, kad instrukcijos nesako mokiniams keisti roboto važiavimo atstumo ir roboto greičio. Tai sąmoningas taikymas to, ką besimokantys mokslininkai vadina kintamųjų kontrolės strategija. Mokyti pradedančiuosius tyrėjus manipuliuoti vienu kintamuoju vienu metu (ty šiuo atveju greičiu), siekiant nustatyti jo įtaką antrajam kintamajam (ty atstumui, kurį rutulys nukeliauja po susidūrimo), yra svarbu, nes tai nebūtinai yra požiūris, kurį studentai pasirinks. spontaniškai taikant spėjimo ir patikrinimo metodą. Įprasti atspėjimo ir patikrinimo metodai dažnai manipuliuoja daugiau nei vienu kintamuoju vienu metu (ty keičiant greitį ir atstumą, kurį nukeliauja robotas) ir stebint santakos poveikį atstumui, kurį rutulys nukeliauja po sukimosi. Šia veikla bandoma nukreipti mokinius nuo to, nes kintamųjų santykiai tada yra dviprasmiški. Ar didesnis roboto greitis, didesnis atstumas, kurį robotas nuvažiuoja, ar abu lemia kamuoliuko judėjimas toliau? Negalime į tai atsakyti, kai vienu metu manipuliuojame abiem kintamaisiais.

  • Tačiau komandos gali spontaniškai pabandyti vairuoti robotą skirtingais atstumais. Jei tai pastebėsite, paprašykite jų pakeisti tik atstumą, bet išlaikyti tokį patį greitį, koks buvo bandant su pradiniu 500 mm atstumu. Tokiu būdu jie gali palyginti tą patį greitį su skirtingais važiavimo atstumais, kad sužinotų, ar roboto važiavimo atstumas taip pat turi įtakos kamuoliuko nukeliauimui.

6 veiksmas: Energijos perdavimo susidūrimų metu patikrinimas

Boulingo sąrankos vaizdas su robotu ties 0 cm linija ir kamuoliuku ant 50 cm linijos
Boulingo išbandymo aikštelė su robotu ir kamuoliu

Boulingo išbandymo aikštelė su robotu ir kamuoliu

Centruokite rutulį ant horizontalios linijos 50 cm atstumu ir padėkite savo robotą taip, kad jo priekis būtų horizontalios linijos centre 0 cm atstumu. Įsitikinkite, kad roboto priekis yra nukreiptas į kamuoliuko kryptį. Vykdykite savo pirmąjį „Momentum“ projektą, kurio greitis nustatytas į 50%, ir atidžiai stebėkite, kaip robotas susiduria su kamuoliu.

Įrašykite nustatytą greitį, nuvažiuotą atstumą ir rutulio nuvažiuotą atstumą šioje duomenų lentelėje (Google / .pdf). Pirmoji lentelės eilutė jums buvo paleista remiantis Momentum projektu, su kuriuo dirbote ankstesniame žingsnyje. Toliau įtraukite duomenis į šią lentelę, kai bandote nustatyti skirtingus greičius. Tada galite pridėti kitų komandų duomenis, kai aptariate savo išvadas kaip klasė.

Mokytojo patarimų piktograma Mokytojo patarimai

  • Paruoškite vietą kamuoliuko atšokimui įvairiomis kryptimis įvairiais atstumais. Jei reikia, uždarykite duris ir (arba) langus.

  • Greičio tyrinėjimo lentelę galima išsaugoti iš apačios arba mokiniai gali atkurti lentelę savo inžinerijos sąsiuviniuose.

  • Komandos inžinerinių sąsiuvinių vertinimo rubriką rasite čia (Google / .docx / .pdf), o atskirų sąsiuvinių vertinimo rubriką rasite čia (Google / .docx / . pdf). Kai planuojate įvertinti studentų darbą naudodami rubriką (-as), prieš pradėdami dirbti su projektu būtinai pasidalykite ja su jais.

Rinkdami duomenis pagalvokite apie toliau pateiktus klausimus ir atsakykite į juos savo inžinerijos bloknote:

  • Kaip galite pasakyti, kad susidūrimo metu roboto impulsas perdavė energiją rutuliui? Paaiškinkite su detalėmis.

  • Pakartokite testą dar bent du kartus. Išbandykite greitį, mažesnį nei 50%. Iš naujo nustatykite kamuoliuką į savo padėtį ir įrašykite į lentelę, kiek toli kamuolys nukeliauja. Be to, išbandykite greitį, didesnį nei 50%. Iš naujo nustatykite kamuoliuką į savo padėtį ir įrašykite į lentelę, kiek toli kamuolys nukeliauja.

  • Kai visos grupės atliks tris testus, aptarkite greitį, kurį pasirinko kitos grupės, ir kiek toli rutulys nukeliavo jų bandymuose. Kol komandos dalijasi savo duomenimis, pridėkite savo išvadas į lentelę.

  • Ieškokite duomenų šablono (-ų). Ar rutulio nuvažiuotas atstumas didėja ar mažėja didėjant nustatytam greičiui?

Mokytojo įrankių dėžutės piktograma Mokytojo įrankių rinkinys - atsakymai

  1. Rutulio judėjimas yra įrodymas, kad susidūrimo metu robotas perdavė energiją. Kaip įrodymą mokiniai taip pat gali apibūdinti rutulio greitį po smūgio arba jo judėjimo kryptį.

  2. Atstumas, kurį nukeliauja rutulys, priklauso nuo naudojamo rutulio masės/svorio ir robotui nustatyto greičio.

  3. Mokiniai turėtų suprasti, kad didesni greičiai verčia rutulį nukeliauti toliau nei mažesni greičiai. Aiškiai susiekite tai su roboto impulsu. Pabrėžkite, kad roboto svoris nepasikeitė, pasikeitė tik jo greitis, bet abu prisideda prie roboto impulso. Paklauskite jų, ar, jų nuomone, kamuolys nukeliautų taip toli, jei robotas būtų sunkesnis. Tikėtina, kad būtų. Daugiau apie rutulio masės poveikį susidūrimo metu rasite kitame svarstyme.

  4. Studentų grupės galėjo pasirinkti labai skirtingus greičius, tačiau bendras mokymosi tikslas yra, kad mokiniai suprastų, kad didesnis greitis sukelia didesnį impulsą, kuris susidūrimo metu perduoda daugiau energijos kamuoliukui.