• Zarys ćwiczenia
  Podczas tej eksploracji uczniowie najpierw zapoznają się z ustalaniem prędkości jazdy, a następnie poproszą ich o zbadanie, w jaki sposób prędkość robota wpływa na jego pęd. Kliknij tutaj (Google / .docx / .pdf), aby zobaczyć zarys tego działania. Zrozumienie pędu robota będzie ważną koncepcją do zastosowania w grze w kręgle Strike Challenge.

• Co będą programować uczniowie
  Korzystanie z projektu szablonowego Speedbota (układ napędowy z 2 silnikami, bez żyroskopu) umożliwia uczniom zmianę ustawień prędkości Speedbota po prostu przez dodanie set_drive_velocity do drive_for instrukcja. Część ćwiczenia z przewodnikiem polega na tym, że uczniowie poruszają Speedbotem z różnymi prędkościami, a na koniec ćwiczenia mają zastosować swoje umiejętności programowania prędkości w testach transferu pędu i energii.

Oto przegląd interfejsu użytkownika VEXcode V5. Uczniowie zostaną zapoznani z tymi zakładkami/przyciskami podczas zajęć w laboratorium STEM Momentum Alley. W całym laboratorium STEM dostępne są także łącza umożliwiające uzyskanie dodatkowych informacji na temat tych zakładek/przycisków. 

Jeżeli po raz pierwszy uczeń korzysta z VEXcode V5, może w każdej chwili skorzystać z Samouczków. Samouczki znajdują się na pasku narzędzi. 

Modeluj każdy etap rozwiązywania problemów dla uczniów.

• Nazwy projektów mogą zawierać spacje pomiędzy słowami lub po nich.

  

• Możesz poprosić uczniów o dodanie swoich inicjałów lub nazwy grupy do nazwy projektu. Pomoże to rozróżnić projekty, jeśli poprosisz uczniów o ich przesłanie.

• Ponieważ jest to pierwsze ćwiczenie z programowania, jakie mogą podjąć uczniowie, należy modelować poszczególne kroki, a następnie poprosić uczniów o wykonanie tych samych czynności. Następnie nauczyciel powinien monitorować uczniów, aby upewnić się, że prawidłowo wykonują podane czynności.

• Upewnij się, że uczniowie wybrali opcję Otwarte przykłady z menu Plik.

• Upewnij się, że uczniowie wybrali projekt szablonowy Speedbot (2-silnikowy układ napędowy, bez żyroskopu).

• Możesz wskazać uczniom, że na stronie Przykłady jest kilka opcji do wyboru. Budując i używając innych robotów, będą mieli okazję korzystać z różnych szablonów.

• Zwróć uwagę, że kiedy po raz pierwszy otworzyli VEXcode V5, okno miało etykietę VEXcode Project. Projekt VEXcode jest domyślną nazwą projektu przy pierwszym otwarciu VEXcode V5. Po zmianie nazwy projektu na Dysk i zapisaniu wyświetlacz został zaktualizowany, aby pokazać nową nazwę projektu. Korzystając z tego okna na pasku narzędzi, łatwo sprawdzić, czy uczniowie korzystają z właściwego projektu.

• Powiedz uczniom, że są teraz gotowi, aby rozpocząć swój pierwszy projekt. Wyjaśnij uczniom, że wykonując kilka prostych kroków, będą w stanie stworzyć i uruchomić projekt, który popchnie Speedbota do przodu.

• Przypomnij uczniom, aby zapisali swoje projekty w trakcie pracy. Sekcja Python z biblioteki VEX wyjaśnia praktyki zapisywania w VEXcode V5.

Jest to dobry moment na przerwę i poproszenie uczniów o przejrzenie, indywidualnie lub w grupach, kroków, które właśnie zostały wykonane podczas rozpoczynania nowego projektu w VEXcode V5. Poproś uczniów, aby zastanowili się indywidualnie, zanim podzielą się informacjami w swojej grupie lub całej klasie.

Gdy zaczniesz wpisywać instrukcję, możesz zauważyć funkcję autouzupełniania. Użyj klawiszy „W górę” i „W dół”, aby wybrać żądaną nazwę, a następnie naciśnij „Tab” lub (Enter/Return) na klawiaturze, aby dokonać wyboru. Aby uzyskać więcej informacji na temat tej funkcji, zapoznaj się z artykułem Python . 

Zauważ, że instrukcja druga i trzecia (linie 33 i 34 na powyższym obrazku) są takie same jak instrukcja czwarta i piąta (linie 35 i 36 powyżej), ale mają inny parametr prędkości. Po dodaniu trzeciej instrukcji uczniowie mogą zaznaczyć wiersze, które mają zostać powtórzone, a następnie skopiować je i wkleić, aby ukończyć projekt. Następnie mogą zmienić prędkość w czwartej linii na 75 procent. 

• Przypomnij uczniom, aby odłączyli kabel USB od mózgu robota. Podłączenie robota do komputera podczas wykonywania projektu może spowodować, że robot będzie ciągnął za kabel połączeniowy.

• Zatrzymaj się i omów
  Poproś uczniów, aby przewidzieli, co ich zdaniem się stanie, gdy ten projekt zostanie pobrany i uruchomiony na robocie Speedbot. Powiedz uczniom, aby zapisali swoje przewidywania w zeszytach inżynierskich. Jeśli czas na to pozwala, poproś każdą grupę o podzielenie się swoją prognozą.

  Uczniowie powinni przewidzieć, że Speedbot będzie najpierw poruszał się do przodu ze swoją domyślną prędkością (50%), następnie wolniej (25%) niż domyślna prędkość, a następnie szybciej (75%) niż domyślna prędkość.

• Model First
  Modeluj prowadzenie projektu przed klasą, zanim wszyscy uczniowie spróbują jednocześnie. Zbierz uczniów w jednym miejscu i zostaw wystarczająco dużo miejsca, aby Speedbot mógł się poruszać, jeśli zostanie umieszczony na podłodze.

  Powiedz uczniom, że teraz ich kolej na realizację projektu. Upewnij się, że mają wolną drogę i że żadne Speedboty nie wpadną na siebie.

• Aby zmienić polecenie drive_for z do przodu na do tyłu, po prostu zmień pierwszy parametr na REVERSE. Spowoduje to ruch silników w układzie napędowym w przeciwnym kierunku.

• Liczbę mm można zmienić, ale w tym przykładzie pozostawimy ją na poziomie 150 mm, jak ustawiliśmy w poprzednim kroku.

• Przypomnij uczniom, aby przed uruchomieniem projektu odłączyli kabel USB od Robot Brain.

• Przypomnij uczniom, aby zapisali swoje projekty w trakcie pracy. Biblioteka VEX zawiera sekcję dotyczącą Pythona , która wyjaśnia praktyki zapisywania w VEXcode V5.

W razie potrzeby poproś zespoły, aby podzieliły się obszarem testowym i piłką, ale można również utworzyć wiele obszarów testowych, każdy z własną piłką. Zdecyduj, czy chcesz ustawić obszary testowe, czy też chcesz, aby zrobili to uczniowie.

• Gromadzenie i analiza danych, nawet proste rozpoznawanie wzorców, to podstawowe umiejętności naukowe. To działanie dodaje struktury analizie danych, zapobiegając typowym błędom.

• Zwróć uwagę, że instrukcje nie mówią uczniom, aby zmieniali odległość, na jaką porusza się robot, jednocześnie zmieniając prędkość robota. Jest to celowe zastosowanie tego, co naukowcy zajmujący się uczeniem się nazywają strategią kontroli zmiennych. Nauczenie początkujących badaczy manipulowania jedną zmienną na raz (w tym przypadku prędkością) w celu określenia jej wpływu na drugą zmienną (tj. odległość, jaką przebędzie piłka po zderzeniu) jest ważne, ponieważ niekoniecznie jest to podejście, które uczniowie przyjmą spontanicznie, metodą zgadywania i sprawdzania. Typowe podejście polegające na zgadywaniu i sprawdzaniu często manipuluje więcej niż jedną zmienną na raz (tj. zmienia się zarówno prędkość, jak i odległość, jaką pokonuje robot) i obserwuje wpływ zbieżności na odległość, jaką pokonuje piłka po obrocie. To ćwiczenie ma na celu odciągnięcie uczniów od tego tematu, ponieważ relacje między zmiennymi są wówczas niejednoznaczne. Czy to większa prędkość robota, im większa odległość, jaką robot pokonuje, czy też jedno i drugie powoduje, że piłka leci dalej? Nie możemy odpowiedzieć na to pytanie, manipulując obiema zmiennymi jednocześnie.

• Jednakże zespoły mogą spontanicznie próbować prowadzić robota na różne odległości. Jeśli to zaobserwujesz, poproś ich jedynie o zmianę odległości, ale utrzymanie prędkości na poziomie takim, jak było w próbie z pierwotną odległością 500 mm. W ten sposób mogą porównać tę samą prędkość z różnymi dystansami, aby sprawdzić, czy odległość przebyta przez robota ma również wpływ na odległość, jaką pokonuje piłka.

• Przygotuj miejsce, w którym piłka będzie odbijać się w różnych kierunkach i na różne odległości. W razie potrzeby zamknij drzwi i/lub okna.

• Tabela badania prędkości może zostać zapisana poniżej lub uczniowie mogą odtworzyć tę tabelę w swoich notatnikach inżynierskich.

• Rubrykę dotyczącą oceny notatników inżynieryjnych można znaleźć tutaj (Google / .docx / .pdf), a rubrykę dotyczącą oceny indywidualnych notatników można znaleźć tutaj (Google / .docx / .). Ilekroć planujesz ocenić pracę uczniów za pomocą rubryk, pamiętaj, aby udostępnić im tę rubrykę, zanim zaczną pracować nad projektem.

1. Ruch piłki świadczy o tym, że robot podczas zderzenia przekazał energię. Jako dowód uczniowie mogą również opisać prędkość piłki po uderzeniu lub kierunek jej ruchu.

2. Odległość, jaką pokonuje piłka, zależy od masy/ciężaru użytej piłki i prędkości ustawionej dla robota.

3. Uczniowie powinni zdawać sobie sprawę, że wyższe prędkości powodują, że piłka leci dalej niż mniejsze prędkości. Wyraźnie połącz to z pędem robota. Podkreśl, że ciężar robota się nie zmienił, a jedynie jego prędkość, ale że oba te czynniki wpływają na pęd robota. Zapytaj ich, czy ich zdaniem piłka poleciałaby tak daleko, gdyby robot był cięższy. Prawdopodobnie tak. Więcej na temat wpływu masy piłki podczas zderzenia napiszemy w następnym czytaniu.

4. Grupy uczniów mogły wybrać bardzo zmienne prędkości, ale ogólnym celem nauczania jest uświadomienie uczniom, że wyższe prędkości prowadzą do większego pędu, który przekazuje więcej energii piłce podczas zderzeń.