กล่องเครื่องมือครู
-
โครงร่างกิจกรรม
การสำรวจนี้จะแนะนำให้นักเรียนตั้งค่าความเร็วในการขับขี่ก่อน จากนั้นขอให้พวกเขาสำรวจว่าความเร็วของหุ่นยนต์ส่งผลต่อโมเมนตัมของมันอย่างไร คลิกที่นี่ (Google / .docx / .pdf) เพื่อดูโครงร่างของกิจกรรมนี้ การทำความเข้าใจโมเมนตัมของหุ่นยนต์จะเป็นแนวคิดสำคัญในการนำไปใช้กับเกมโบว์ลิ่ง Strike Challenge -
สิ่งที่นักเรียนจะตั้งโปรแกรม
การใช้โปรเจ็กต์เทมเพลต Speedbot (ระบบขับเคลื่อน 2 มอเตอร์ ไม่มีไจโร) ช่วยให้นักเรียนเปลี่ยนการตั้งค่าความเร็วของบล็อก [ขับเคลื่อนเพื่อ] เพียงเพิ่มบล็อก [ตั้งค่าความเร็วขับเคลื่อน] ลงใน ซ้อนกัน. ส่วนที่แนะนำของกิจกรรมให้นักเรียนทำงานกับบล็อก [ตั้งค่าความเร็วขับเคลื่อน] และเมื่อสิ้นสุดกิจกรรมขอให้พวกเขาใช้ทักษะในการเขียนโปรแกรมความเร็วเพื่อทดสอบโมเมนตัมและการถ่ายโอนพลังงาน
Speedbot พร้อมที่จะขับด้วยความเร็วที่แตกต่างกัน!
การตรวจสอบนี้จะช่วยให้คุณเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับการเขียนโปรแกรม Speedbot ให้ขับด้วยความเร็วที่เหมาะสมที่สุดสำหรับงาน ในตอนจบของ Strike Challenge คุณจะต้องค้นหาความเร็วของ Speedbot ที่ช่วยให้มันเร็วและมีโมเมนตัมที่ยอดเยี่ยม แต่ยังคงควบคุมได้เพื่อที่จะตีลูกบอลในมุมที่ดีและมีกำลังมหาศาล
VEXcode V5 ที่จะใช้ในส่วนแรกของการตรวจสอบนี้:
เคล็ดลับของครู
หากนี่เป็นครั้งแรกของนักเรียนที่ใช้ VEXcode V5 พวกเขาสามารถอ้างอิงบทช่วยสอนได้ตลอดเวลาระหว่างการสำรวจนี้ บทช่วยสอนจะอยู่ในแถบเครื่องมือ
หากต้องการข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับบล็อก ให้เปิด Help จากนั้นเลือกบล็อกที่คุณต้องการอ่าน
นักเรียนแต่ละกลุ่มควรได้รับฮาร์ดแวร์ที่จำเป็นและสมุดบันทึกด้านวิศวกรรมของกลุ่ม จากนั้นเปิด VEXcode V5
ปริมาณ | วัสดุที่จำเป็น |
---|---|
1 |
หุ่นยนต์สปีดบอท |
1 |
แบตเตอรี่หุ่นยนต์ที่ชาร์จแล้ว |
1 |
VEXโค้ด V5 |
1 |
สาย USB (หากใช้คอมพิวเตอร์) |
1 |
สมุดบันทึกวิศวกรรมศาสตร์ |
1 |
ลูกบอล (ขนาดและรูปร่างของลูกฟุตบอล) |
1 |
พื้นที่โล่ง 3x3 เมตร |
1 |
ไม้มิเตอร์หรือไม้บรรทัด |
1 |
ม้วนเทป |
1 |
ตารางข้อมูล |
เคล็ดลับของครู
-
สร้างแบบจำลองแต่ละขั้นตอนในการตรวจสอบว่า Speedbot พร้อมใช้งานหรือไม่ เพื่อให้นักเรียนคุ้นเคยกับการทำเช่นนั้น
ขั้นตอนที่ 1: การเตรียมการสำหรับการสำรวจ
การเตรียมการสำหรับการสำรวจ
ก่อนเริ่มกิจกรรม คุณได้เตรียมสิ่งเหล่านี้ให้พร้อมแล้วหรือยัง?
-
มอเตอร์ทั้งหมดเสียบเข้ากับพอร์ตที่ถูกต้องหรือไม่?
-
สายเคเบิลอัจฉริยะ เสียบ เข้ากับมอเตอร์ทั้งหมดจนสุดหรือไม่
-
Brain เปิดหรือไม่?
-
แบตเตอรี่ชาร์จแล้วหรือไม่?
ขั้นตอนที่ 2: เริ่มโครงการใหม่
ก่อนที่คุณจะเริ่มโปรเจ็กต์ ให้เลือกโปรเจ็กต์เทมเพลต Speedbot (ระบบขับเคลื่อน 2 มอเตอร์ ไม่มีไจโร) โปรเจ็กต์เทมเพลตประกอบด้วยการกำหนดค่ามอเตอร์ของ Speedbot หากไม่ได้ใช้เทมเพลต หุ่นยนต์ของคุณจะไม่สามารถดำเนินโครงการได้อย่างถูกต้อง
-
เปิดเมนูไฟล์
-
เลือก เปิด ตัวอย่าง
-
เลือกและเปิดโปรเจ็กต์เทมเพลต Speedbot (ระบบขับเคลื่อน 2 มอเตอร์ ไม่มีไจโร)
-
เปลี่ยนชื่อโครงการของคุณ Drive Velocity เนื่องจากเราจะใช้บล็อก [Set drive velocity]
-
บันทึกโครงการของคุณ
-
หากต้องการความช่วยเหลือในการบันทึกโปรเจ็กต์ โปรดดูบทช่วยสอนภายใน VEXcode V5
-
-
ตรวจสอบเพื่อให้แน่ใจว่าชื่อโปรเจ็กต์ Drive Velocity อยู่ในหน้าต่างตรงกลางของแถบเครื่องมือแล้ว
เคล็ดลับของครู
-
ตรวจสอบให้แน่ใจว่านักเรียนได้เลือกโปรเจ็กต์เทมเพลต Speedbot (ระบบขับเคลื่อน 2 มอเตอร์ ไม่มีไจโร)
-
คุณสามารถชี้ให้นักเรียนเห็นว่ามีเทมเพลตหลายแบบให้เลือกในหน้า ตัวอย่าง ขณะที่พวกเขาสร้างและใช้หุ่นยนต์ตัวอื่น พวกเขาจะมีโอกาสใช้เทมเพลตที่แตกต่างกัน
กล่องเครื่องมือครู
-
การบันทึกโปรเจ็กต์
ชี้ให้เห็นว่าเมื่อพวกเขาเปิด VEXcode V5 เป็นครั้งแรก หน้าต่างจะมีป้ายกำกับว่า VEXcode Project และไม่ได้รับการบันทึก (ระบุไว้บนแถบเครื่องมือ) โครงการ VEXcode เป็นชื่อโครงการเริ่มต้นเมื่อ VEXcode V5 เปิดขึ้นครั้งแรก เมื่อเปลี่ยนชื่อโปรเจ็กต์เป็น Drive Velocity และบันทึกแล้ว จอแสดงผลจะอัปเดตเป็น Saved การใช้หน้าต่างนี้ในแถบเครื่องมือทำให้ง่ายต่อการตรวจสอบว่านักเรียนใช้โปรเจ็กต์ที่ถูกต้องและได้รับการบันทึกไว้แล้วเมื่อโปรเจ็กต์ได้รับการบันทึกในขั้นต้น VEXcode V5 จะบันทึกการเปลี่ยนแปลงใดๆ ที่ตามมาโดยอัตโนมัติ ตามที่ระบุไว้ในข้อความถัดจากชื่อโปรเจ็กต์
บอกนักเรียนว่าพวกเขาพร้อมที่จะเริ่มโครงงานแรกแล้ว อธิบายให้นักเรียนฟังว่าด้วยการทำตามขั้นตอนง่ายๆ ไม่กี่ขั้นตอน นักเรียนจะสามารถสร้างและดำเนินโครงการที่จะกำหนดความเร็วของระบบขับเคลื่อนของ Speedbot ได้
-
หยุดและอภิปราย
นี่เป็นจุดที่ดีที่จะหยุดชั่วคราวและให้นักเรียนทบทวนขั้นตอนที่เพิ่งเสร็จสิ้นในการเริ่มโครงการใหม่ใน VEXcode V5 เป็นรายบุคคลหรือเป็นกลุ่ม ขอให้นักเรียนไตร่ตรองเป็นรายบุคคลก่อนแบ่งปันภายในกลุ่มหรือกับทั้งชั้นเรียน
ขั้นตอนที่ 3: ขับไปข้างหน้า 450 มม. ด้วยความเร็วที่ต่างกัน
-
สร้างโปรเจ็กต์นี้ใน VEXcode V5
กล่องเครื่องมือครู
โปรดสังเกตว่าในสแต็กนี้ บล็อกที่สองและสามจะเหมือนกับบล็อกที่สี่และห้า หลังจากเพิ่มบล็อกที่สามแล้ว นักเรียนสามารถคลิกขวาหรือคลิกยาวบนบล็อกที่สอง และเลือกทำซ้ำเพื่อเพิ่มบล็อกที่สี่และห้า จากนั้นความเร็วของบล็อกที่สี่สามารถเปลี่ยนเป็น 75%
-
เลือกที่ไอคอนสล็อต คุณสามารถดาวน์โหลดโปรเจ็กต์ของคุณลงในหนึ่งในแปดช่องที่มีอยู่ใน Robot Brain เลือกช่องที่ 1
-
เชื่อมต่อหุ่นยนต์เข้ากับคอมพิวเตอร์หรือแท็บเล็ตของคุณ ไอคอน Brain ในแถบเครื่องมือจะเปลี่ยนเป็นสีเขียวเมื่อทำการเชื่อมต่อสำเร็จ
-
จากนั้นคลิกปุ่มดาวน์โหลดบนแถบเครื่องมือเพื่อดาวน์โหลดโปรเจ็กต์ Drive Velocity ไปยัง Robot Brain
-
ตรวจสอบเพื่อให้แน่ใจว่าโปรเจ็กต์ของคุณดาวน์โหลดไปยัง Speedbot's Brain แล้วโดยดูที่หน้าจอของ Robot Brain ชื่อโครงการควรอยู่ในช่องที่ 1
-
รันโปรเจ็กต์บนหุ่นยนต์ Speedbot โดยเลือกโปรเจ็กต์แล้วกด Run
กล่องเครื่องมือครู
-
หยุดและอภิปราย
ขอให้นักเรียนคาดการณ์สิ่งที่พวกเขาคิดว่าจะเกิดขึ้นเมื่อมีการดาวน์โหลดและรันโปรเจ็กต์นี้บนหุ่นยนต์ Speedbot บอกให้นักเรียนบันทึกคำทำนายลงในสมุดบันทึกทางวิศวกรรม หากมีเวลา ขอให้แต่ละกลุ่มแบ่งปันคำทำนายของตนนักเรียนควรคาดการณ์ว่า Speedbot จะเคลื่อนที่ไปข้างหน้าในขั้นแรกด้วยความเร็วเริ่มต้น (50%) จากนั้นจะช้ากว่า (25%) จากความเร็วเริ่มต้น และเร็วขึ้น (75%) จากความเร็วเริ่มต้น
-
ตัวเลือกสำหรับการสร้างแบบจำลองแรก
โมเดลดำเนินโครงการหน้าชั้นเรียนก่อนที่จะให้นักเรียนทุกคนลองทำพร้อมกัน รวบรวมนักเรียนไว้ในบริเวณเดียวและปล่อยให้มีที่เพียงพอให้ Speedbot เคลื่อนที่ได้ 450 มม. หากวางอยู่บนพื้นบอกนักเรียนว่าตอนนี้ถึงคราวที่พวกเขาต้องทำโครงงานแล้ว ตรวจสอบให้แน่ใจว่าพวกเขามีเส้นทางที่ชัดเจนและไม่มีหุ่นยนต์วิ่งชนกัน
ขั้นตอนที่ 4: ขับไปข้างหน้าและถอยหลังด้วยความเร็วที่ต่างกัน
-
เปลี่ยนไดรฟ์ ตัวที่สองสำหรับ บล็อกเพื่อขับถอยหลังแทนการเดินหน้า
-
จากนั้น ดาวน์โหลด โครงการ
-
ดำเนินโครงการบนหุ่นยนต์ Speedbot
กล่องเครื่องมือสำหรับครู
-
เสร็จสิ้นขั้นตอนที่ 4
-
ไม่จำเป็นต้องบันทึกโครงการอีกครั้งเนื่องจาก VEXcode V5 จะบันทึกอัตโนมัติ
-
หากต้องการเปลี่ยนบล็อก [Drive for] จาก ไปข้างหน้า ย้อนกลับเพียงคลิกที่เมนูแบบเลื่อนลงและเลือก ย้อนกลับ
-
หากนักเรียนใช้คอมพิวเตอร์ ขอให้พวกเขาถอดสาย USB ออกจาก Robot Brain การมีหุ่นยนต์เชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์ในขณะที่ดำเนินโครงการอาจทำให้หุ่นยนต์ดึงสายเชื่อมต่อ
-
เนื่องจากเราไม่ได้เลือกช่องใหม่ โปรเจ็กต์ใหม่จะดาวน์โหลดไปที่ช่อง 1 และแทนที่โปรเจ็กต์ก่อนหน้า
เคล็ดลับของครู
ขอให้ทีมแบ่งปันพื้นที่ทดสอบและลูกบอลหากจำเป็น แต่สามารถจัดเตรียมพื้นที่ทดสอบหลายแห่งด้วยลูกบอลของตัวเองได้ ตัดสินใจว่าคุณต้องการตั้งค่าพื้นที่ทดสอบหรือต้องการให้นักเรียนกำหนด
ขั้นตอนที่ 5: การตั้งค่าพื้นที่ทดสอบของคุณ
ตัวอย่างเค้าโครงพื้นที่ทดสอบ
-
ใช้เทปและแท่งมิเตอร์สร้างเส้นยาว 3 เมตรบนพื้นเหมือนกับเส้นแนวนอนที่แสดงในภาพด้านบน
-
หลังจากสร้างเส้นแล้ว ให้ใช้เทปและแท่งมิเตอร์อีกครั้งเพื่อสร้างเส้นยาว 1 เมตรพาดผ่านเส้น 3 เมตร เช่นเดียวกับเส้นแนวตั้งในภาพด้านบน ติดเทปเส้นแนวตั้งขนาด 1 ม. ทุก ๆ 50 ซม. โดยเริ่มจาก 0 ซม.
-
เส้นแนวนอนที่สั้นกว่าควรอยู่กึ่งกลางของเส้นแนวตั้งที่ยาวกว่า
-
-
ในขณะที่พื้นที่กำลังถูกจัดเตรียม สมาชิกหนึ่งหรือสองคนในทีมของคุณควรสร้างโปรเจ็กต์ใหม่ชื่อ Momentum ตั้งค่าความเร็วที่ 50% และให้ Speedbot ขับไปข้างหน้าไปยังบรรทัดแรกที่ระยะ 50 ซม. โปรดทราบว่า 1 ซม. = 10 มม. ดังนั้นหุ่นยนต์จะเคลื่อนที่ไปข้างหน้า 50 ซม. หรือ 500 มม.
กล่องเครื่องมือสำหรับครู
-
ทำไมต้องทำกิจกรรมนี้
การรวบรวมและการวิเคราะห์ข้อมูล แม้แต่การจดจำรูปแบบง่ายๆ ก็เป็นทักษะพื้นฐานทางวิทยาศาสตร์ กิจกรรมนี้จะเพิ่มโครงสร้างให้กับการวิเคราะห์ข้อมูลโดยการป้องกันข้อผิดพลาดทั่วไป โปรดสังเกตว่าคำแนะนำไม่ได้บอกให้นักเรียนเปลี่ยนระยะการขับเคลื่อนของหุ่นยนต์พร้อมกับการเปลี่ยนแปลงความเร็วของหุ่นยนต์ นี่เป็นการประยุกต์ใช้สิ่งที่นักวิทยาศาสตร์การเรียนรู้เรียกว่ากลยุทธ์การควบคุมตัวแปรโดยเจตนา การสอนผู้ตรวจสอบมือใหม่ให้จัดการตัวแปรทีละตัวในแต่ละครั้ง (กล่าวคือ ความเร็วในกรณีนี้) เพื่อกำหนดอิทธิพลของมันต่อตัวแปรตัวที่สอง (เช่น ระยะทางที่ลูกบอลเคลื่อนที่หลังจากการชน) มีความสำคัญเนื่องจากไม่จำเป็นว่าจะต้องเป็นแนวทางที่นักเรียนจะนำมาใช้ ด้วยวิธีเดาและตรวจสอบอย่างเป็นธรรมชาติ วิธีการเดาและตรวจสอบโดยทั่วไปมักจะจัดการกับตัวแปรมากกว่าหนึ่งตัวในแต่ละครั้ง (เช่น การเปลี่ยนแปลงทั้งความเร็วและระยะทางที่หุ่นยนต์เคลื่อนที่) และการสังเกตผลกระทบของจุดบรรจบกับระยะทางที่ลูกบอลเคลื่อนที่หลังการหมุน กิจกรรมนี้พยายามแนะนำนักเรียนให้ห่างจากสิ่งนั้น เนื่องจากความสัมพันธ์ระหว่างตัวแปรมีความคลุมเครือ มันเป็นความเร็วที่สูงกว่าของหุ่นยนต์ ระยะทางที่หุ่นยนต์ขับเคลื่อนได้ไกลขึ้น หรือทั้งสองอย่างที่ทำให้ลูกบอลเคลื่อนที่ได้ไกลขึ้นหรือไม่? เราไม่สามารถตอบได้ว่าเมื่อเราจัดการตัวแปรทั้งสองในเวลาเดียวกัน
อย่างไรก็ตาม ทีมอาจลองขับหุ่นยนต์ในระยะทางที่ต่างกันออกไปอย่างเป็นธรรมชาติ หากคุณสังเกตสิ่งนี้ ให้ขอให้พวกเขาเปลี่ยนระยะทางแต่รักษาความเร็วเท่าเดิมในการทดลองโดยใช้ระยะ 500 มม. เดิม ด้วยวิธีนี้ พวกเขาสามารถเปรียบเทียบความเร็วเดียวกันกับระยะการขับเคลื่อนที่แตกต่างกัน เพื่อดูว่าระยะการขับเคลื่อนของหุ่นยนต์ยังส่งผลต่อระยะทางที่ลูกบอลเคลื่อนที่หรือไม่
ขั้นตอนที่ 6: ทดสอบการถ่ายโอนพลังงานระหว่างการชน
เคล็ดลับของครู
-
เตรียมพื้นที่ให้ลูกบอลกระเด้งไปในทิศทางต่างๆ ตามระยะทางที่ต่างกัน ปิดประตูและ/หรือหน้าต่างตามความจำเป็น
-
คุณสามารถบันทึกตารางสำหรับการสำรวจความเร็วได้จากด้านล่าง หรือนักเรียนสามารถสร้างตารางใหม่ในสมุดบันทึกด้านวิศวกรรมของตนเองได้
-
คุณสามารถดูรูบริกสำหรับการประเมินสมุดบันทึกด้านวิศวกรรมของทีมได้ที่นี่ (Google / .docx / .pdf) และสามารถดูรูบริกสำหรับการประเมินสมุดบันทึกแต่ละรายการได้ที่นี่ (Google / .docx / )). เมื่อใดก็ตามที่คุณวางแผนประเมินงานของนักเรียนโดยใช้เกณฑ์การให้คะแนน อย่าลืมแบ่งปันเกณฑ์การให้คะแนนกับนักเรียนก่อนที่นักเรียนจะเริ่มโครงงาน
วางลูกบอลให้อยู่กึ่งกลางเส้นแนวนอนที่ระยะ 50 ซม. และวางหุ่นยนต์ของคุณโดยให้ด้านหน้าของลูกบอลอยู่ตรงกลางเส้นแนวนอนที่ระยะ 0 ซม. ตรวจสอบให้แน่ใจว่าด้านหน้าของหุ่นยนต์หันหน้าไปทางทิศทางของลูกบอล ดำเนินโครงการโมเมนตัมแรกของคุณโดยตั้งความเร็วไว้ที่ 50% และให้ความสนใจเป็นพิเศษในขณะที่หุ่นยนต์ชนกับลูกบอล
บันทึกความเร็วที่ตั้งไว้ ระยะทางที่ขับเคลื่อน และระยะทางที่ลูกบอลเคลื่อนที่ในตารางข้อมูลนี้ (Google / .pdf) แถวแรกของตารางได้เริ่มต้นสำหรับคุณตามโครงการโมเมนตัมที่คุณทำในขั้นตอนก่อนหน้า เพิ่มข้อมูลลงในตารางนี้ต่อไปในขณะที่คุณลองตั้งค่าความเร็วที่แตกต่างกัน จากนั้นคุณสามารถเพิ่มข้อมูลของทีมอื่นๆ ขณะที่คุณอภิปรายสิ่งที่คุณค้นพบในชั้นเรียน
ลองคิดและตอบคำถามด้านล่างในสมุดบันทึกด้านวิศวกรรมของคุณในขณะที่คุณรวบรวมข้อมูล:
-
คุณจะบอกได้อย่างไรว่าโมเมนตัมของหุ่นยนต์ถ่ายโอนพลังงานไปยังลูกบอลระหว่างการชน อธิบายพร้อมรายละเอียด.
-
ทำซ้ำการทดสอบอย่างน้อยสองครั้ง ลองความเร็วน้อยกว่า 50% รีเซ็ตลูกบอลให้อยู่ในตำแหน่งเดิมและบันทึกในตารางว่าลูกบอลเคลื่อนที่ไปไกลแค่ไหน นอกจากนี้ให้ลองใช้ความเร็วมากกว่า 50% รีเซ็ตลูกบอลให้อยู่ในตำแหน่งเดิมและบันทึกในตารางว่าลูกบอลเคลื่อนที่ไปไกลแค่ไหน
-
เมื่อทุกกลุ่มทำแบบทดสอบทั้งสามเสร็จแล้ว ให้อภิปรายเกี่ยวกับความเร็วที่กลุ่มอื่นๆ เลือกและระยะทางที่ลูกบอลเคลื่อนที่ในการทดสอบ ขณะที่ทีมแชร์ข้อมูล ให้เพิ่มสิ่งที่ค้นพบลงในตารางของคุณ
-
ค้นหารูปแบบในข้อมูล ระยะทางที่ลูกบอลเคลื่อนที่เพิ่มขึ้นหรือลดลงเมื่อความเร็วที่ตั้งไว้เพิ่มขึ้นหรือไม่
กล่องเครื่องมือครู
-
คำตอบ
-
การเคลื่อนที่ของลูกบอลเป็นหลักฐานว่าหุ่นยนต์ถ่ายโอนพลังงานระหว่างการชน นักเรียนอาจอธิบายความเร็วของลูกบอลหลังจากการชนหรือทิศทางการเคลื่อนที่เพื่อเป็นหลักฐาน
-
ระยะทางที่ลูกบอลเคลื่อนที่ขึ้นอยู่กับมวล/น้ำหนักของลูกบอลที่ใช้และความเร็วที่ตั้งไว้สำหรับหุ่นยนต์
-
นักเรียนควรตระหนักว่าความเร็วสูงจะทำให้ลูกบอลเคลื่อนที่ได้ไกลกว่าความเร็วที่ต่ำกว่า เชื่อมต่อสิ่งนี้กับโมเมนตัมของหุ่นยนต์อย่างชัดเจน เน้นย้ำว่าน้ำหนักของหุ่นยนต์ไม่เปลี่ยนแปลง มีเพียงความเร็วเท่านั้น แต่ทั้งสองส่วนมีส่วนในโมเมนตัมของหุ่นยนต์ ถามพวกเขาว่าพวกเขาคิดว่าลูกบอลจะเคลื่อนที่ได้ไกลหรือไม่หากหุ่นยนต์หนักกว่า มันก็คงจะ.. จะมีข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับผลกระทบของมวลของลูกบอลระหว่างการชนในการอ่านครั้งต่อไป
-
กลุ่มนักเรียนอาจเลือกความเร็วที่แปรผันได้อย่างกว้างขวาง แต่วัตถุประสงค์การเรียนรู้โดยรวมคือเพื่อให้นักเรียนรับรู้ว่าความเร็วที่สูงกว่าจะนำไปสู่โมเมนตัมที่มากขึ้น ซึ่งจะถ่ายเทพลังงานไปยังลูกบอลมากขึ้นในระหว่างการชน