VEX GO Intro to Building Unit จะทำให้คุณและนักเรียนของคุณคุ้นเคยกับ VEX GO Kit นักเรียนจะได้เตรียมการเดินทางทางวิทยาศาสตร์เพื่อสำรวจดาวอังคาร! พวกเขาจะทดลองใช้ชิ้นส่วน VEX GO และสำรวจว่าชิ้นส่วนเหล่านี้ทำงานอย่างไรใน "งานสร้าง" ของ STEM เพื่อให้ได้รับเหตุผลเชิงพื้นที่และทักษะการสร้างพื้นฐาน

ชิ้นส่วนในชุด VEX GO Kit

เด็กๆ หลงใหลในการสร้างสรรค์สิ่งของต่างๆ และแยกออกจากกัน VEX GO builds เป็นโครงสร้างทางกายภาพที่สร้างสรรค์และสร้างสรรค์โดยนักเรียนสำหรับการตรวจสอบ STEM นักเรียนจะได้รู้จักกับชิ้นส่วนต่างๆ ของ VEX GO Kit ตลอดทั้งบทนำเกี่ยวกับหน่วยการสร้าง

ชิ้นส่วนชุดอุปกรณ์ VEX GO

โปสเตอร์ VEX GO Kit แสดงรายการหมวดหมู่หลักๆ ของชิ้นส่วน: หมุด สแตนออฟ เพลา เฟือง รอก จาน ขั้วต่อ ล้อ คาน คานมุม คานขนาดใหญ่ แผ่น และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ โปสเตอร์ยังกล่าวถึง Pin Tool และชิ้นส่วนอื่นๆ ที่รวมอยู่ในชุดอุปกรณ์ด้วย

ความเข้าใจ

ต่อไปนี้เป็นข้อมูลเบื้องต้นเกี่ยวกับการก่อสร้าง ซึ่งถือเป็นจริงในเกือบทุกสิ่งที่เกี่ยวข้องกับ VEX รวมถึงในโลกแห่งความเป็นจริง

ปฐมนิเทศ

ลองด้วยตัวเองและขอให้นักเรียนหาชิ้นส่วนที่แสดงในโปสเตอร์และจัดวางในลักษณะเดียวกับมือของคุณตามที่แสดง การเรียนรู้ที่จะทำสิ่งนี้ในขณะที่สร้างเพื่อให้แน่ใจว่าชิ้นส่วนต่างๆ ได้รับการเชื่อมต่อในตำแหน่งที่ถูกต้อง และยังช่วยเพิ่มเหตุผลเชิงพื้นที่ของคุณสำหรับการสร้างในอนาคต ความสามารถในการมองเห็นชิ้นส่วนใน "กล่องแก้ว" เป็นแนวคิดที่ยิ่งใหญ่ในทางวิศวกรรม เนื่องจากขึ้นอยู่กับภาพที่คุณกำลังสร้างไว้ในใจ คำแนะนำในการสร้าง VEX ถูกสร้างขึ้นโดยคำนึงถึงมุมมองเหล่านี้ ดังนั้นลองท้าทายตัวเองและปรับทิศทางชิ้นส่วนในมือของคุณใหม่เพื่อดูมุมมองที่ดีที่สุดเมื่อสร้างหุ่นยนต์ของคุณ

หมวดหมู่ชิ้นส่วน

VEX Robotics ใช้ชิ้นส่วนหลักสี่ประเภท เริ่มต้นจากห้องปฏิบัติการ STEM คำแนะนำแบบแนะนำจะถูกนำมาใช้เพื่ออำนวยความสะดวกในการให้เหตุผลเชิงพื้นที่ของคุณก่อนที่คุณจะเริ่มสร้างแบบอิสระ หรือสร้างแบบไม่มีคำแนะนำเพื่อจุดประสงค์เพื่อให้เหมาะกับความต้องการของคุณ สิ่งที่คุณต้องจำไว้ ณ จุดนี้ก็คือว่างานประกอบใดๆ ก็ตามที่คุณสามารถจินตนาการได้นั้นเป็นไปได้อย่างแน่นอน เพราะมันประกอบด้วยลำดับที่แน่นอนของหมวดหมู่เหล่านี้ ลองจัดเรียงลำดับนี้ใหม่ในอนาคต และตอนนี้คุณก็สร้างอย่างอิสระเหมือนมืออาชีพแล้ว!

• อิเล็กทรอนิกส์: ให้ชีวิตและความชาญฉลาดแก่หุ่นยนต์ของคุณ

• ส่วนประกอบโครงสร้าง: ใช้เพื่อยึดชิ้นส่วนเข้าด้วยกัน และบรรจุรูปร่างโดยรวมของโครงสร้าง

• รัด: ใช้สำหรับเชื่อมต่อส่วนประกอบโครงสร้าง

• ส่วนประกอบการเคลื่อนไหว: ให้การเคลื่อนไหวและความสามารถเพิ่มเติมแก่หุ่นยนต์ของคุณ

คุณและนักเรียนของคุณสามารถระบุได้ว่าส่วนใดบ้างที่อยู่ในแต่ละหมวดหมู่

อาคาร

การสร้าง ด้วย VEX GO ได้รับการออกแบบโดยคำนึงถึงความเรียบง่าย ชิ้นส่วนที่เชื่อมต่อควรถือเป็นการเชื่อมต่อโทรศัพท์ของคุณเข้ากับอุปกรณ์ชาร์จ คุณไม่จำเป็นต้องออกแรงกดดันมากเกินไป แต่คุณไม่สามารถวางมันลงบนส่วนอื่นอย่างกระทันหันได้ ลองด้วยตัวคุณเอง! ใช้พินและเชื่อมต่อกับลำแสงใดก็ได้ คุณควรจะรู้สึกหรือได้ยินเสียงคลิกที่ชัดเจนเมื่อชิ้นส่วนถูกเสียบเข้าไปจนสุด การเชื่อมต่อชิ้นส่วนเข้าด้วยกันไม่สนิทอาจส่งผลให้เกิดความล้มเหลวของโครงสร้างในภายหลัง ซึ่งเป็นสิ่งที่วิศวกรพยายามหลีกเลี่ยง

พินและสแตนด์ออฟ

เนื่องจากหมุดและที่ยึดเชื่อมต่อชิ้นส่วนอื่นๆ เข้าด้วยกัน นักเรียนอาจสร้างความสับสนในการใช้งาน Standoffs เชื่อมต่อสองชิ้น แต่เว้นช่องว่างไว้ระหว่างกัน ความขัดแย้งแต่ละประเภทมีช่องว่างความกว้างที่แตกต่างกันซึ่งจะถูกสร้างขึ้นตามการใช้งาน

หมุดเชื่อมต่อชิ้นส่วนตั้งแต่สองชิ้นขึ้นไปเพื่อให้วางซ้อนกัน หมุดสีแดงสามารถต่อได้ด้านละหนึ่งชิ้น ในทางตรงกันข้าม หมุดสีเขียวสามารถเชื่อมต่อชิ้นหนึ่งไว้ที่ด้านหนึ่งและอีกสองชิ้นที่อีกด้านหนึ่งได้

	ประโยชน์ของการใช้ตัวขัดแย้งกับพินนั้นขึ้นอยู่กับสถานการณ์ทั้งหมด ในภาพแรกทางด้านซ้าย การขัดแย้งที่เน้นไว้นั้นให้ความสมบูรณ์ของโครงสร้างมากกว่าหมุดในสถานการณ์นี้มาก
	นี่คือตัวอย่างที่หมุดสีแดงจะทำงานได้ดีกว่าหมุดยึด ใช้ยึดคานให้แน่นหนาโดยไม่มีช่องว่างระหว่างคานอื่น
	นี่คือตัวอย่างของหมุดสีเขียวที่ยึดคานสามอันไว้ด้วยกัน เทคนิคการสร้างนี้สามารถใช้ได้เมื่อไม่ได้กำหนดพื้นที่ไว้

ขั้วต่อ

หมุดและหมุดยึดจะสร้างการเชื่อมต่อระหว่างชิ้นส่วนที่ขนานกัน อย่างไรก็ตาม ตัวเชื่อมต่อจะสร้างการเชื่อมต่อที่มุม 90 องศา ซึ่งเป็นมุมฉาก ขั้วต่อสีเขียวและขั้วต่อสีส้มช่วยให้สามารถเชื่อมต่อมุมฉากและการเชื่อมต่อแบบขนานได้

นี่คือตัวอย่างขั้วต่อที่ใช้ ซึ่งอยู่ในวงกลมสีแดง ขั้วต่อนี้ยึดคานทั้งสองไว้ด้วยกัน ตัวเชื่อมต่อมีความสำคัญอย่างยิ่งเมื่อพยายามสร้างในแกนต่างๆ

คานและแผ่น

คานและเพลตใช้เพื่อสร้างฐานโครงสร้างของงานสร้างส่วนใหญ่ เหล่านี้เป็นชิ้นแบนที่มีความกว้างและความยาวต่างกัน ความกว้างและความยาวของคานหรือแผ่นสามารถวัดได้จากจำนวนรูบนชิ้นงาน นักเรียนจะได้เรียนรู้เมื่อเริ่มสร้างคาน (กว้าง 1 รู) ไม่มั่นคงเท่ากับคานขนาดใหญ่ (กว้าง 2 รู) หรือเพลท (กว้าง 3 รูขึ้นไป)

เกียร์และล้อ

นักเรียนยังจะได้เรียนรู้การใช้เกียร์และล้อผสมกันผ่านหน่วยการเรียนรู้ เกียร์ใช้เพื่อถ่ายโอนแรงจากตำแหน่งหนึ่งไปยังอีกตำแหน่งหนึ่ง ซึ่งสามารถทำได้ด้วยเฟืองที่มีขนาดเท่ากันเพื่อถ่ายโอนแรงเท่ากัน หรือโดยการใช้เฟืองที่มีขนาดต่างกันเพื่อสร้างความได้เปรียบด้านความเร็วหรือกำลังในขณะที่แรงถูกถ่ายโอน พินสีชมพูสามารถใช้เชื่อมต่อเฟืองกับคานหรือเพลทได้ในขณะที่ยังปล่อยให้เฟืองหมุนได้อย่างอิสระ

ตัวอย่างการใช้เกียร์สามตัวอย่างสามารถเห็นได้ในการสร้างรถซุปเปอร์คาร์ที่ใช้เครื่องยนต์ นักเรียนจะได้เรียนรู้ใน STEM Lab ที่แนบมาด้วยถึงความแตกต่างที่ขนาดเกียร์สามารถทำได้

เครื่องมือปักหมุด

ในขณะที่นักเรียนคุ้นเคยกับ VEX GO Kit พวกเขาย่อมต้องการความช่วยเหลือในการแยกชิ้นส่วนอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ เครื่องมือพินช่วยให้นักเรียนแยกชิ้นส่วนต่างๆ ผ่านฟังก์ชันที่แตกต่างกัน 3 แบบ ได้แก่ ตัวดึง คันโยก และตัวดัน ตัวดึงเหมาะที่สุดสำหรับการถอดหมุดที่มีปลายด้านหนึ่งว่าง

หากต้องการใช้ตัวดึง ให้สอดหมุดเข้าไปในช่องที่จมูก บีบเครื่องมือหมุด แล้วดึงกลับ ควรถอดหมุดออกจากรูอย่างง่ายดาย ในกรณีที่หมุดไม่ได้ถูกเปิดออกบางส่วน สามารถใช้ Pusher เพื่อดันหมุดบางส่วนให้เป็นอิสระได้ คันโยกจะเหมาะสมที่สุดเมื่อพยายามปลดคานหรือแผ่นสองอันที่ติดกัน สามารถสอดคันโยกระหว่างสองชิ้นและใช้เพื่อแยกชิ้นส่วนที่เชื่อมต่อกัน

ภารกิจสู่ดาวอังคาร

นักวิทยาศาสตร์และวิศวกรรวบรวมข้อมูลจากสถานที่ต่างๆ ในระบบสุริยะที่อยู่ห่างไกลและเข้าถึงยากได้อย่างไร

การส่งมนุษย์ไปยังดวงจันทร์หรือดาวอังคารคงเป็นเรื่องที่คิดไม่ถึงหากปราศจากเทคโนโลยีที่จำเป็นในการเดินทาง ตรวจสอบ และดำรงชีวิตในอวกาศ อวกาศและพื้นผิวดาวอังคารเป็นสภาพแวดล้อมที่รุนแรงสำหรับมนุษย์ วิศวกรต้องออกแบบและสร้างเครื่องมือเพื่อปกป้องนักบินอวกาศและอำนวยความสะดวกในการสืบสวนทางวิทยาศาสตร์ในบรรยากาศอันเลวร้ายของดาวอังคาร

ข้อเท็จจริงสนุกๆ เกี่ยวกับดาวอังคารที่ต้องพิจารณาเมื่อออกแบบบทแนะนำหน่วยการสร้าง:

• พื้นผิวดาวอังคารเย็นและแห้งมาก ในสถานที่ส่วนใหญ่ อากาศหนาวหรือแห้งเกินไปที่จะทำให้สิ่งมีชีวิตบนโลกเจริญเติบโตและการสืบพันธุ์ได้
• อุณหภูมิเฉลี่ยบนดาวอังคารต่ำกว่า -60°C (-83°F) มาก
• มีรังสีดวงอาทิตย์ในระดับสูงซึ่งอาจทำลายเนื้อเยื่อของร่างกายได้
• มีบรรยากาศน้อยหรือไม่มีเลย
• ไม่มีแหล่งอาหารหรือน้ำ

ความคิดริเริ่มในปัจจุบัน

โครงการริเริ่มเกี่ยวกับดาวอังคารในปัจจุบัน ได้แก่ โครงการ Mars 2020 ของ NASA และโครงการ Moon to Mars ของ NASA ปัจจุบันภารกิจ Mars 2020 ของ NASA กำลังวางแผนโครงการระยะยาวสำหรับการสำรวจพื้นผิวและบรรยากาศของดาวอังคารด้วยหุ่นยนต์ ภารกิจสำรวจดาวอังคารในปี 2020 มุ่งเป้าไปที่เป้าหมายทางวิทยาศาสตร์ที่มีลำดับความสำคัญสูงสำหรับการสำรวจดาวอังคาร รวมถึงศักยภาพของสิ่งมีชีวิตบนดาวอังคาร ภารกิจนี้ยังมอบโอกาสในการรวบรวมความรู้และสาธิตเทคโนโลยีที่จัดการกับความท้าทายของการเดินทางของมนุษย์ไปยังดาวอังคารในอนาคต โครงการ Moon to Mars ของ NASA สำรวจการขยายตัวของมนุษย์ผ่านระบบสุริยะผ่านพันธมิตรทางการค้าและระหว่างประเทศ

ความก้าวหน้าใหม่ๆ ที่น่าตื่นเต้นในโครงการริเริ่มด้านอวกาศเกิดขึ้นทุกวัน ครูและนักเรียนสามารถติดตามข่าวสารล่าสุดได้ในบล็อก Teachable Moments ของ NASA Teachable Moments เป็นแหล่งข้อมูลเชิงโต้ตอบที่ประกอบด้วยการสัมภาษณ์นักบินอวกาศ วิดีโอและภาพถ่ายปัจจุบัน และความท้าทายด้าน STEM ที่มีส่วนร่วมสำหรับผู้ใหญ่และเด็ก

ความเสถียร & ยอดคงเหลือ

ความมั่นคง

ในห้องทดลองที่ 3 นักเรียนจะถูกขอให้สร้างแท่นยิงจรวดที่มั่นคงและสมดุล โครงสร้างที่มั่นคงคือโครงสร้างที่จะไม่ล้ม เลื่อน หรือยุบตัวเมื่อถูกกระทำโดยแรงภายนอก เช่น การผลักหรือดึง ความมั่นคงคือการต้านทานของโครงสร้างต่อการเคลื่อนไหวที่ไม่พึงประสงค์ เช่น การเลื่อน การพลิกคว่ำ หรือการพังทลาย รูปร่างและวัสดุที่ใช้ในโครงสร้างเป็นตัวกำหนดความต้านทานต่อแรงเหล่านี้ และส่งผลต่อความมั่นคง โดยทั่วไปแล้ว โครงสร้างที่มีฐานกว้างจะมีเสถียรภาพมากกว่า

สมดุล

วิศวกรสนใจว่าวัตถุ สมดุล อย่างไรจึงจะสามารถสร้างโครงสร้างที่ปลอดภัยได้ (หอประชุม ชิงช้าสวรรค์ และแท่นปล่อยจรวด) โครงสร้างที่สมดุลมีจุดศูนย์ถ่วงที่แข็งแกร่ง และไม่เคลื่อนที่ได้ง่าย ได้รับการออกแบบและสร้างขึ้นเพื่อให้สมดุลกับแรงที่กระทำต่อวัตถุ เช่น แรงโน้มถ่วง ความสมดุลมีความสำคัญอย่างยิ่งในกรณีที่โครงสร้างอาจได้รับผลกระทบจากน้ำหนักมากหรือปรากฏการณ์ทางธรรมชาติที่คาดเดาไม่ได้ เช่น การเดินทางในอวกาศ

กระบวนการออกแบบทางวิศวกรรม

นักเรียนจะใช้กระบวนการออกแบบทางวิศวกรรม (EDP) เพื่อออกแบบและสร้างยานอวกาศและฐานดาวอังคาร EDP ​​เป็นชุดขั้นตอนที่วิศวกรปฏิบัติตามเพื่อหาวิธีแก้ไขปัญหา บ่อยครั้ง โซลูชันเกี่ยวข้องกับการออกแบบผลิตภัณฑ์ที่ตรงตามเกณฑ์ที่กำหนดหรือบรรลุผลสำเร็จในงานบางอย่าง

Next Generation Science Standards แบ่ง EDP ออกเป็นขั้นตอนต่อไปนี้: DEFINE → DEVELOP SOLUTIONS → OPTIMIZE

• การกำหนดปัญหาทางวิศวกรรม เกี่ยวข้องกับการระบุปัญหาที่ต้องแก้ไขให้ชัดเจนที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ในแง่ของเกณฑ์ความสำเร็จ และข้อจำกัดหรือขีดจำกัด
• การออกแบบวิธีแก้ปัญหาทางวิศวกรรม เริ่มต้นด้วยการสร้างวิธีแก้ปัญหาที่เป็นไปได้จำนวนหนึ่ง จากนั้นประเมินวิธีแก้ปัญหาที่เป็นไปได้เพื่อดูว่าวิธีใดที่ตรงกับเกณฑ์และข้อจำกัดของปัญหามากที่สุด
• การเพิ่มประสิทธิภาพโซลูชันการออกแบบ เกี่ยวข้องกับกระบวนการที่โซลูชันได้รับการทดสอบและปรับปรุงอย่างเป็นระบบ และการออกแบบขั้นสุดท้ายได้รับการปรับปรุงโดยการแลกเปลี่ยนคุณลักษณะที่สำคัญน้อยกว่ากับคุณลักษณะที่มีความสำคัญมากกว่า

EDP ​​มีลักษณะเป็นวงจรหรือวนซ้ำ เป็นกระบวนการสร้าง ทดสอบ วิเคราะห์ และปรับปรุงผลิตภัณฑ์หรือกระบวนการ จากผลการทดสอบ จะมีการสร้างการวนซ้ำใหม่และทำการแก้ไขต่อไปจนกว่าทีมออกแบบจะพอใจกับผลลัพธ์

ในหน่วยการเรียนรู้นี้ นักเรียนจะใช้ EDP เพื่อฝัน วางแผน และสร้างฐานดาวอังคาร หลังจากการสร้างครั้งแรก กลุ่มต่างๆ จะทดสอบและปรับปรุงการออกแบบฐานของตนเพื่อให้ตรงตามเกณฑ์และข้อจำกัดในการออกแบบ