Velocity verkennen - C++

• Activiteitenoverzicht
  In dit onderzoek maken leerlingen eerst kennis met het instellen van de rijsnelheid en krijgen ze vervolgens de opdracht om te onderzoeken hoe de snelheid van de robot het momentum beïnvloedt. Klik hier (Google / .docx / .pdf) voor een overzicht van deze activiteit. Het begrijpen van het momentum van de robot is een belangrijk concept dat we moeten toepassen op het Strike Challenge bowlingspel.

• Wat de studenten zullen programmeren
  Met behulp van het Speedbot-sjabloonproject (aandrijflijn 2 motoren, geen gyro) kunnen de studenten de snelheidsinstellingen van de Speedbot wijzigen door eenvoudigweg de instructie setDriveVelocity (50 procent) toe te voegen aan de instructie driveFor (1 inch). Tijdens het begeleide deel van de activiteit laten leerlingen de Speedbot met verschillende snelheden bewegen. Aan het einde van de activiteit moeten ze hun programmeersnelheidsvaardigheden toepassen op tests met impuls en energieoverdracht.

Hier is een overzicht van de gebruikersinterface van VEXcode V5. Tijdens de activiteiten in dit Momentum Alley STEM Lab maken studenten kennis met deze tabbladen/knoppen. Er zijn ook links beschikbaar in het STEM Lab met meer informatie over deze tabbladen/knoppen.

Als dit de eerste keer is dat de student VEXcode V5 gebruikt, kan hij/zij de tutorials op elk gewenst moment tijdens de verkenning raadplegen. De tutorials bevinden zich in de werkbalk.

Geef de studenten een voorbeeld van elke stap in het probleemoplossen.

• Projectnamen kunnen spaties tussen of na de woorden bevatten.

  

• U kunt leerlingen vragen hun initialen of de naam van hun groep aan de projectnaam toe te voegen. Hiermee kunt u de projecten differentiëren als u de studenten vraagt deze in te leveren.
• Omdat dit de eerste programmeeractiviteit is die uw leerlingen proberen, moet u de stappen modelleren en de leerlingen vervolgens vragen dezelfde handelingen uit te voeren. Vervolgens moet de docent toezicht houden op de leerlingen om er zeker van te zijn dat zij de stappen correct volgen.
• Zorg ervoor dat de studenten 'Voorbeelden openen' hebben geselecteerd in het menu 'Bestand'.
• Zorg ervoor dat de studenten het sjabloonproject Speedbot (aandrijflijn 2 motoren, geen gyro) hebben geselecteerd.
• U kunt de studenten erop wijzen dat er op de pagina met voorbeelden verschillende opties zijn waaruit ze kunnen kiezen. Naarmate ze andere robots bouwen en gebruiken, krijgen ze de kans om verschillende sjablonen te gebruiken.

• Wijs erop dat toen ze VEXcode V5 voor het eerst openden, het venster de naam VEXcode Project had. VEXcode Project is de standaardprojectnaam wanneer VEXcode V5 voor het eerst wordt geopend. Nadat het project was hernoemd naar Drive en opgeslagen, werd de weergave bijgewerkt met de nieuwe projectnaam. Met behulp van dit venster in de werkbalk kunt u eenvoudig controleren of de studenten het juiste project gebruiken.

• Vertel de leerlingen dat ze nu klaar zijn om met hun eerste project te beginnen. Leg de leerlingen uit dat ze met behulp van een paar eenvoudige stappen een project kunnen maken en uitvoeren om de Speedbot verder te laten groeien.

• Herinner leerlingen eraan dat ze hun projecten moeten opslaan terwijl ze eraan werken. In het gedeelteC++van de VEX-bibliotheek worden de opslagmethoden in VEXcode V5 uitgelegd.

Dit is een goed moment om even stil te staan en de studenten de zojuist voltooide stappen voor het starten van een nieuw project in VEXcode V5 individueel of in groepen te laten doornemen. Vraag de studenten om individueel te reflecteren voordat ze hun bevindingen met de groep of de hele klas delen.

Zodra u begint met typen, ziet u mogelijk een functie voor automatisch aanvullen. Gebruik de toetsen ‘Omhoog’ en ‘Omlaag’ om de gewenste naam te selecteren en druk vervolgens op ‘Tab’ of (Enter/Return) op uw toetsenbord om uw selectie te maken. Voor meer informatie over deze functie, zie het artikelC++.

Merk op dat de tweede en derde instructies (regels 29 en 30) hetzelfde zijn als de vierde en vijfde instructies (regels 31 en 32), maar met een andere snelheidsparameter. Nadat de derde instructie is toegevoegd, kunnen de leerlingen regels 29 en 30 selecteren om de regels eronder te kopiëren en te plakken, zodat ze regels 31 en 32 krijgen. Vervolgens kunnen ze de snelheid in lijn 31 naar 75 procent veranderen.

• Herinner de leerlingen eraan dat ze de USB-kabel uit de Robot Brain moeten halen. Als de robot tijdens het uitvoeren van een project verbinding maakt met een computer, kan het zijn dat de robot aan de verbindingskabel trekt.

• Stop en bespreek
  Vraag de studenten te voorspellen wat er volgens hen zal gebeuren als dit project wordt gedownload en uitgevoerd op de Speedbot-robot. Vraag de leerlingen om hun voorspellingen in hun technische notitieboekjes te schrijven. Als de tijd het toelaat, vraag dan elke groep om hun voorspelling te delen.

  Studenten moeten voorspellen dat de Speedbot eerst met de standaardsnelheid (50%) vooruit zal rijden, vervolgens langzamer (25%) dan de standaardsnelheid en dan sneller (75%) dan de standaardsnelheid.

• Model Eerst
  Model het project uitvoeren voor de klas voordat alle studenten het tegelijk proberen. Verzamel de studenten op één plek en laat voldoende ruimte over voor de Speedbot om te bewegen als deze op de grond wordt geplaatst.

  Vertel de studenten dat zij nu aan de beurt zijn om hun project uit te voeren. Zorg ervoor dat ze een vrije doorgang hebben en dat de Speedbots elkaar niet kunnen raken.

• Om de opdrachtdriveForte wijzigen vanforwardnaarreverse, wijzigt u eenvoudigweg de eerste parameter in reverse. Hierdoor gaan de motoren in de aandrijflijn in de tegenovergestelde richting bewegen.
• U kunt het aantal mm wijzigen, maar voor dit voorbeeld laten we het op 150 mm staan, zoals ingesteld in de vorige stap.
• Herinner de leerlingen eraan de USB-kabel los te koppelen van de Robot Brain voordat ze het project uitvoeren.
• Herinner leerlingen eraan dat ze hun projecten moeten opslaan terwijl ze eraan werken. De VEX-bibliotheek heeft een sectie voorC++waarin de opslagmethoden in VEXcode V5 worden uitgelegd.

Vraag teams om het testgebied en de bal te delen indien nodig. Er kunnen echter ook meerdere testgebieden met elk een eigen bal worden ingericht. Beslis of u de testruimte(s) zelf wilt inrichten of dat u wilt dat de studenten dit doen.

• Het verzamelen en analyseren van gegevens, en zelfs het herkennen van simpele patronen, behoren tot fundamentele wetenschappelijke vaardigheden. Deze activiteit brengt structuur aan in de data-analyse door veelvoorkomende fouten te voorkomen.

• Merk op dat de instructies niet aangeven dat leerlingen de rijafstand van de robot moeten variëren samen met de snelheid van de robot. Dit is een doelbewuste toepassing van wat leerwetenschappers de 'Controle van Variabelen Strategie' noemen. Het is belangrijk om beginnende onderzoekers te leren om met één variabele tegelijk te manipuleren (in dit geval de snelheid) om zo de invloed ervan op een tweede variabele te bepalen (in dit geval de afstand die de bal aflegt na de botsing). Dit is namelijk niet per se een aanpak die leerlingen spontaan zullen kiezen in plaats van een gok-en-controle-aanpak. Bij typische gok- en controlemethoden wordt er vaak met meer dan één variabele tegelijk gemanipuleerd (bijvoorbeeld door zowel de snelheid als de afstand die de robot aflegt te veranderen) en wordt gekeken naar de impact van de samenvloeiing op de afstand die de bal na de rotatie aflegt. Met deze activiteit willen we leerlingen daarvan afleiden, omdat de relaties tussen de variabelen dan dubbelzinnig zijn. Komt het door de hogere snelheid van de robot, de grotere afstand die de robot aflegt, of door beide, waardoor de bal verder vliegt? Die vraag kunnen we niet beantwoorden als we beide variabelen tegelijkertijd manipuleren.

• Het kan echter ook voorkomen dat teams spontaan proberen de robot over verschillende afstanden te laten rijden. Als u dit ziet, vraag hen dan om alleen de afstand te veranderen, maar de snelheid gelijk te houden aan de proef met de oorspronkelijke afstand van 500 mm. Op die manier kunnen ze dezelfde snelheid met verschillende rijafstanden vergelijken en nagaan of de rijafstand van de robot ook een rol speelt bij de afstand die de bal aflegt.

• Zorg ervoor dat de bal op verschillende afstanden en in verschillende richtingen kan stuiteren. Sluit deuren en/of ramen indien nodig.

• De tabel voor Exploring Velocity kan hieronder worden opgeslagen, maar leerlingen kunnen de tabel ook zelf in hun technische notitieboekjes maken.

• Een rubriek voor het evalueren van team engineering notebooks is hier te vinden (Google / .docx / .pdf), en een rubriek voor het evalueren van individuele notebooks is hier te vinden (Google / .docx / .pdf). Wanneer u van plan bent om het werk van studenten te beoordelen aan de hand van een of meerdere rubrieken, zorg er dan voor dat u de rubriek met hen deelt voordat ze aan het project gaan werken.

1. De beweging van de bal is bewijs dat de robot tijdens de botsing energie overbracht. Studenten kunnen ook de snelheid van de bal na de impact of de richting waarin de bal zich beweegt beschrijven als bewijs.

2. De afstand die de bal aflegt, hangt af van de massa/het gewicht van de gebruikte bal en de ingestelde snelheid van de robot.

3. Studenten moeten beseffen dat de bal bij hogere snelheden verder vliegt dan bij lagere snelheden. Koppel dit expliciet aan het momentum van de robot. Benadruk dat het gewicht van de robot niet is veranderd, alleen de snelheid. Beide factoren dragen bij aan het momentum van de robot. Vraag ze of ze denken dat de bal even ver zou komen als de robot zwaarder was. Dat zou vermoedelijk wel zo zijn. In de volgende lezing wordt meer verteld over de effecten van de massa van de bal tijdens de botsing.

4. Studentengroepen hebben misschien gekozen voor sterk uiteenlopende snelheden, maar het algemene leerdoel is dat studenten beseffen dat hogere snelheden leiden tot een groter momentum, waardoor er meer energie op de bal wordt overgebracht bij botsingen.