Skip to main content

STEM Laboratuvarları
Momentum Sokağı Öğrenci

Öğretmen Araç Kutusu simgesi Öğretmen Araç Kutusu

  • Etkinlik Özeti
    Bu araştırma, öğrencilere öncelikle sürüş için hızı ayarlamayı öğretecek ve daha sonra onlardan robotun hızının momentumunu nasıl etkilediğini keşfetmelerini isteyecektir. Bu etkinliğin ana hatları için burayı tıklayın (Google / .docx / .pdf). Robotun momentumunu anlamak, Strike Challenge bowling oyununa uygulanacak önemli bir kavram olacaktır.

  • Öğrenciler Neyi Programlayacak
    Speedbot (Drivetrain 2-motor, Gyro Yok) şablon projesinin kullanılması, öğrencilerin, DriveFor ​​(1) dosyasına bir setDriveVelocity (yüzde 50) talimatı ekleyerek Speedbot'un hız ayarlarını değiştirmelerine olanak tanır. , inç) talimat. Etkinliğin rehberli kısmında öğrencilerin Speedbot'u farklı hızlarda hareket ettirmeleri sağlanır ve etkinliğin sonunda onlardan hız programlama becerilerini momentum ve enerji aktarımı testlerine uygulamaları istenir.

Speedbot farklı hızlarda sürüşe hazır!

Bu araştırma, Speedbot'u göreve en uygun hızlarda gidecek şekilde programlama hakkında daha fazla bilgi edinmenize yardımcı olacaktır. Oyunun sonundaki Strike Challenge'da, Speedbot'un hızlı olmasını ve büyük bir momentuma sahip olmasını, ancak topa iyi bir açıyla ve büyük bir kuvvetle vurmak için kontrolü elinde tutmasını sağlayacak bir hız bulmanız gerekecek.

Öğretmen Araç Kutusu simgesi Öğretmen Araç Kutusu

Burada VEXcode V5'in Kullanıcı Arayüzüne genel bir bakış yer almaktadır. Öğrenciler bu Momentum Alley STEM Laboratuvarındaki aktiviteler sırasında bu sekmeler/düğmelerle tanışacaktır. Bu sekmeler/düğmeler hakkında daha fazla bilgi sağlamak için STEM Laboratuvarı genelinde bağlantılar da sağlanmaktadır.

V5 Arayüzü

    Bu araştırmanın ilk bölümünde kullanılacak VEXcode V5 talimatları:

    • Drivetrain.setDriveVelocity(50, yüzde);

    • Drivetrain.driveFor(ileri, 200, mm);

    • Talimat hakkında daha fazla bilgi edinmek için Yardım'ı seçin ve ardından daha fazla bilgi görmek için komutun yanındaki soru işareti simgesini seçin.

      C++'daki Drive For komutu için yardım bilgileri

      Gerekli donanımın, mühendislik not defterinizin ve VEXcode V5  indirilmiş ve hazır olduğundan emin olun.

    Öğretmen İpuçları simgesi Öğretmen İpuçları

    Öğrenci VEXcode V5'i ilk kez kullanıyorsa, bu keşif sırasında istedikleri zaman Eğitimlere başvurabilirler. Öğreticiler araç çubuğunda bulunur.

    2020-11-30_14-15-09.jpg

    Her öğrenci grubu gerekli donanımı ve grubun mühendislik not defterini almalıdır. Daha sonra VEXcode V5'i açın.

    Gerekli malzemeler:
    Miktar İhtiyac duyulan malzemeler
    1

    Sürat Robotu Robotu

    1

    Şarjlı Robot Pili

    1

    VEXcode V5

    1

    USB Kablosu (bilgisayar kullanılıyorsa)

    1

    Mühendislik Defteri

    1

    Top (futbol topunun boyutu ve şekli)

    1

    3m x 3m boş alan

    1

    Metre çubuğu veya Cetvel

    1

    Bant rulo

    1

    Veri tablosu

    Öğretmen İpuçları simgesi Öğretmen İpuçları

    Öğrenciler için sorun giderme adımlarının her birini modelleyin.

    Adım 1:  Keşif için Hazırlık

    Etkinliğe başlamadan önce bu öğelerin her biri hazır mı?

    Adım 2: Yeni Bir Proje Başlatın

    Projeye başlamak için aşağıdaki adımları tamamlayın:

    • Dosya menüsünü açın ve Örnekleri Aç'ı seçin.

      Dosya menüsünde Örneği aç seçeneği vurgulanıyor

       

    • Speedbot (Tahrik Sistemi 2 motorlu, Gyro Yok) şablon projesini seçin ve açın. Şablon projesi Speedbot'un motor konfigürasyonunuiçerir. Şablon kullanılmazsa robotunuz projeyi doğru şekilde çalıştırmayacaktır.

      Örnek Projeler menüsündeki Speedbot şablonunun görüntüsü

       

    • Hızı keşfetmeye çalışacağınız için projenize DriveVelocityadını vereceksiniz. Bitirdiğinizde Kaydet'i seçin.

      VEXcode V5 Araç Çubuğunda proje başlığının yeniden adlandırılması

       

     

     

    Öğretmen İpuçları simgesi Öğretmen İpuçları

    • Proje Adlarında kelimeler arasında veya sonrasında boşluk bulunabilir.

      V5'i yeniden adlandırın

    • Öğrencilerden proje adına isimlerinin baş harflerini veya grup adlarını eklemelerini isteyebilirsiniz. Öğrencilerden projelerini göndermelerini isterseniz bu, projelerin farklılaştırılmasına yardımcı olacaktır.

    • Bu, öğrencilerinizin deneyebileceği ilk programlama etkinliği olduğundan, adımları modellemeli ve ardından öğrencilerden aynı eylemleri tamamlamalarını istemelisiniz. Daha sonra öğretmen, adımları doğru takip ettiklerinden emin olmak için öğrencileri izlemelidir.

    • Öğrencilerin Dosya menüsünden Örnekleri Aç seçeneğini seçtiklerinden emin olun.

    • Öğrencilerin Speedbot (Tahrik Sistemi 2 motorlu, Gyro Yok) şablon projesini seçtiklerinden emin olun.

    • Örnekler sayfasında seçilebilecek birkaç seçim olduğunu öğrencilere belirtebilirsiniz. Başka robotlar yapıp kullandıkça farklı şablonlar kullanma şansına sahip olacaklar.

    •  DriveVelocity proje adının artık araç çubuğunun ortasındaki pencerede olduğundan emin olun.

    Öğretmen Araç Kutusu simgesi Öğretmen Araç Kutusu - Projeleri Kaydetme

    • VEXcode V5'i ilk açtıklarında pencerenin VEXcode Project olarak etiketlendiğini unutmayın. VEXcode Projesi, VEXcode V5 ilk açıldığında varsayılan proje adıdır. Proje Drive olarak yeniden adlandırılıp kaydedildikten sonra ekran, yeni proje adını gösterecek şekilde güncellendi. Araç çubuğundaki bu pencereyi kullanarak öğrencilerin doğru projeyi kullanıp kullanmadıklarını kontrol etmek kolaydır.

    • Öğrencilere artık ilk projelerine başlamaya hazır olduklarını söyleyin. Öğrencilere sadece birkaç basit adımı izleyerek Speedbot'u ileriye taşıyacak bir proje oluşturup yürütebileceklerini açıklayın.

    • Öğrencilere çalışırken projelerini kaydetmeleri gerektiğini hatırlatın. VEX Kütüphanesinin C++ bölümü VEXcode V5'teki kaydetme uygulamalarını açıklamaktadır.

    Öğretmen Araç Kutusu simgesi Öğretmen Araç Kutusu - Durdurun ve Tartışın

    Bu, duraklatmak ve öğrencilerin bireysel olarak veya gruplar halinde VEXcode V5'te yeni bir projeye başlarken henüz tamamlanan adımları gözden geçirmelerini sağlamak için iyi bir noktadır. Öğrencilerden kendi gruplarında veya tüm sınıfta paylaşmadan önce bireysel olarak düşünmelerini isteyin.

    Adım 3: Farklı Hızlarda 150 mm İleri Sürün

    Artık robotu farklı hızlarda ileri gidecek şekilde programlamaya başlamaya hazırsınız!

    • Programlamaya başlamadan önce talimatın ne olduğunu anlamamız gerekir. Bir talimatın üç bölümü vardır. 

    Öğretmen İpuçları simgesi Öğretmen İpuçları

    Talimatı yazmaya başladığınızda otomatik tamamlama işlevini fark edebilirsiniz. İstediğiniz adı seçmek için “Yukarı” ve “Aşağı” tuşlarını kullanın, ardından seçimi yapmak için klavyenizdeki “Sekme” veya (Enter/Return) tuşuna basın. Bu özellikle ilgili daha fazla bilgi için C++ makalesine bakın.

    • Talimatları projeye ekleyin:

    Öğretmen İpuçları simgesi Öğretmen İpuçları

    İkinci ve üçüncü talimatların (29 ve 30. satırlar) dördüncü ve beşinci talimatlarla (31. ve 32. satırlar) aynı olduğuna ancak farklı bir hız parametresine sahip olduğuna dikkat edin. Üçüncü talimatı ekledikten sonra öğrenciler 29. ve 30. Satırları vurgulayarak alttaki satırları kopyalayıp yapıştırarak 31. ve 32. Satırları oluşturabilirler. Daha sonra Hat 31'deki hızı yüzde 75'e değiştirebilirler.

    • Robot Beynindeki mevcut sekiz yuvadan birini seçmek için Yuva simgesini seçin ve yuva 1'i seçin.

       

    • V5 Robot Beynini bir mikro USB kablosu kullanarak bilgisayara bağlayın ve V5 Robot Beynini açın. Başarılı bir bağlantı kurulduğunda araç çubuğundaki Beyin simgesi yeşile döner.

    • Projeyi Brain'e indirmek için İndir seçin.

       

    Öğretmen Araç Kutusu simgesi Öğretmen Araç Kutusu

    • Öğrencilere USB kablosunu Robot Beyninden çıkarmaları gerektiğini hatırlatın. Bir projeyi yürütürken robotun bilgisayara bağlı olması, robotun bağlantı kablosunu çekmesine neden olabilir.

    • Robot Beyin ekranına bakarak projenizin (C++) indirilmiş olduğundan emin olun. DriveVelocity proje adı Yuva 1'de listelenmelidir.

    Öğretmen Araç Kutusu simgesi Öğretmen Araç Kutusu

    • Dur ve Tartış
      Öğrencilerden, bu proje Speedbot robotuna indirilip çalıştırıldığında ne olacağını düşündüklerini tahmin etmelerini isteyin. Öğrencilere tahminlerini mühendislik defterlerine kaydetmelerini söyleyin. Zaman kalırsa her gruptan tahminlerini paylaşmalarını isteyin.

      Öğrenciler Speedbot'un önce varsayılan hızında (%50), ardından varsayılan hızından daha yavaş (%25) ve ardından varsayılan hızından daha hızlı (%75) ilerleyeceğini tahmin etmelidir.

    • Model İlk
      Tüm öğrencilerin aynı anda denemesini sağlamadan önce projeyi sınıfın önünde yürüten model. Öğrencileri bir alanda toplayın ve Speedbot'un yere yerleştirilmesi durumunda hareket edebilmesi için yeterli alan bırakın.

      Öğrencilere artık projelerini yürütme sırasının kendilerine geldiğini söyleyin. Yollarının açık olduğundan ve hiçbir Speedbot'un birbirine çarpmayacağından emin olun.

    • Projenin seçildiğinden emin olarak projeyi robot üzerinde çalıştırın(C++) ve ardından Robot Beynindeki Çalıştır butonuna basın. İlk projenizi oluşturduğunuz için tebrikler!

    Adım 4: Farklı Hızlarda 150 mm İleri ve Geri Sürüş

    Artık robotunuzu farklı hızlarda ileri doğru hareket edecek şekilde programladığınıza göre, onu farklı hızlarda ileri ve geri hareket edecek şekilde programlayın.

    • -150'yi görüntülemek için talimatı için ikinci sürücüdeki parametreyi değiştirin.

    • DriveVelocity ReverseVelocity'ye değiştirmek için Proje Adını seçin.

    • Yeni bir yuva seçmek için Yuva simgesini seçin. Slot 2'yi seçin.

      Araç Çubuğundaki 2. yuva seçiminin resmi

       

    • (C++) projesini indirin.

    • Robot Beyin ekranına bakarak projenizin (C++) indirilmiş olduğundan emin olun. ReverseVelocity proje adı Yuva 2'de listelenmelidir.

    • Projenin seçildiğinden emin olarak (C++) projesini robot üzerinde çalıştırın ve ardından Robot Beyni üzerindeki Çalıştır butonuna basın.

    Öğretmen Araç Kutusu simgesi Öğretmen Araç Kutusu - 4. Adımın Tamamlanması

    •  DriveFor komutunu ileri  gerideğiştirmek için ilk parametreyi -150 olarak değiştirmeniz yeterlidir. Bu, aktarma organlarındaki motorların ters yönde hareket etmesini sağlayacaktır.

    • Mm sayısı değiştirilebilir ancak bu örnekte bunları önceki adımda ayarlandığı gibi 150 mm'de bırakacağız.

    • Projeyi çalıştırmadan önce öğrencilere USB kablosunu Robot Beyinden çıkarmaları gerektiğini hatırlatın.

    • Öğrencilere çalışırken projelerini kaydetmeleri gerektiğini hatırlatın. VEX Kütüphanesi, VEXcode V5'teki kaydetme uygulamalarını açıklayan C++ için bir bölüme sahiptir.

    Öğretmen İpuçları simgesi Öğretmen İpuçları

    Ekiplerden gerekirse test alanını ve topu paylaşmalarını isteyin, ancak her birinin kendi topuna sahip birden fazla test alanı da kurulabilir. Test alanlarını mı ayarlamak istediğinize, yoksa öğrencilerin bunu yapmasını mı istediğinize karar verin.

    Adım 5: Test Alanınızı Ayarlama

    Örnek test alanı düzeni

    • Yukarıdaki resimde gösterilen yatay çizgiye benzer şekilde zeminde 3 m'lik bir çizgi oluşturmak için bant ve ölçüm çubuğu kullanın.

      • Çizgi oluşturulduktan sonra, yukarıdaki resimdeki dikey çizgiler gibi 3 m'lik çizgi boyunca 1 m'lik çizgiler oluşturmak için bandı ve ölçüm çubuğunu bir kez daha kullanın. 0 cm'den başlayarak dikey çizgi üzerinde her 50 cm'lik işarette 1 m'lik bir çizgi bantlayın.

      • Daha kısa yatay çizgiler, daha uzun dikey çizginin üzerinde ortalanmalıdır.

    • Alan kurulurken ekibinizin bir veya iki üyesi Momentum adında yeni bir proje oluşturmalıdır. Hızı %50'ye ayarlayın ve Speedbot'un 50 cm'deki ilk hatta doğru ilerlemesini sağlayın. 1 cm = 10 mm'yi aklınızda bulundurun, böylece robot 50 cm veya 500 milimetre ileri gidecektir.

    Öğretmen Araç Kutusu simgesi Öğretmen Araç Kutusu - Neden bu etkinlik?

    • Veri toplama ve analiz, hatta basit örüntü tanıma temel bilim becerileridir. Bu aktivite, yaygın yanlış adımları önleyerek veri analizine yapı katar.

    • Talimatların öğrencilere robotun hızını değiştirmenin yanı sıra robotun sürüş mesafesini de değiştirmelerini söylemediğine dikkat edin. Bu, öğrenen bilim adamlarının Değişkenlerin Kontrolü Stratejisi adını verdikleri şeyin kasıtlı bir uygulamasıdır. Acemi araştırmacılara, ikinci bir değişken (yani topun çarpışmadan sonra kat ettiği mesafe) üzerindeki etkisini belirlemek için her seferinde bir değişkeni (yani bu durumda hız) manipüle etmeyi öğretmek önemlidir çünkü bu, öğrencilerin mutlaka benimseyecekleri bir yaklaşım değildir. tahmin-kontrol yaklaşımıyla kendiliğinden. Tipik tahmin ve kontrol yaklaşımları genellikle aynı anda birden fazla değişkeni manipüle eder (yani robotun hem hızını hem de kat ettiği mesafeyi değiştirir) ve kesişmenin topun dönüşten sonra kat edeceği mesafe üzerindeki etkisini gözlemler. Bu aktivite öğrencileri bundan uzaklaştırmaya çalışır çünkü değişkenler arasındaki ilişkiler belirsizdir. Robotun daha yüksek hızı mı, robotun daha uzak mesafeye gitmesi mi, yoksa her ikisi de topun daha uzağa gitmesine neden olur mu? Her iki değişkeni aynı anda manipüle ettiğimizde buna cevap veremeyiz.

    • Ancak ekipler kendiliğinden robotu farklı mesafelere sürmeyi deneyebilir. Bunu gözlemlerseniz, onlardan yalnızca mesafeyi değiştirmelerini ancak hızı orijinal 500 mm mesafeyle yapılan bir denemede olduğu gibi aynı tutmalarını isteyin. Bu şekilde, robotun sürüş mesafesinin topun ne kadar uzağa gideceğini de etkileyip etkilemediğini görmek için aynı hızı farklı sürüş mesafeleriyle karşılaştırabilirler.

    Adım 6: Çarpışma Sırasında Enerji Transferinin Test Edilmesi

    Robot ve topla bowling mücadelesi test alanı

    Topu 50cm yatay çizgi üzerinde ortalayın ve robotunuzu ön tarafı 0cm yatay çizgi üzerinde ortalanacak şekilde yerleştirin. Robotun ön tarafının top yönüne baktığından emin olun. Hızı %50'ye ayarlanmış olan ilk Momentum projenizi çalıştırın ve robot topla çarpışırken çok dikkatli olun.

    Ayarlanan hızı, gidilen mesafeyi ve topun kat ettiği mesafeyi bu Veri Tablosuna kaydedin (Google / .pdf). Tablonun ilk satırı, bir önceki adımda üzerinde çalıştığınız Momentum projesi temel alınarak sizin için başlatıldı. Farklı hızlar ayarlamayı denedikçe bu tabloya veri eklemeye devam edin. Daha sonra bulgularınızı sınıf olarak tartışırken diğer ekiplerin verilerini ekleyebilirsiniz.

    Öğretmen İpuçları simgesi Öğretmen İpuçları

    • Topun farklı mesafelerde farklı yönlerde sıçraması için alanı hazırlayın. Gerektiğinde kapıları ve/veya pencereleri kapatın.

    • Hızı Keşfetme tablosu aşağıdan kaydedilebilir veya öğrenciler tabloyu mühendislik defterlerinde yeniden oluşturabilirler.

    • Ekip mühendisliği not defterlerini değerlendirmek için bir değerlendirme burada bulabilirsiniz (Google ) ve bireysel not defterlerini değerlendirmek bir değerlendirme tablosunu burada bulabilirsiniz (Google .docx .). Öğrenci çalışmalarını bir dereceli puanlama anahtarıyla değerlendirmeyi planladığınızda, proje üzerinde çalışmaya başlamadan önce dereceli anahtarı onlarla paylaştığınızdan emin olun.

    Verilerinizi toplarken mühendislik not defterinizde aşağıdaki soruları düşünün ve yanıtlayın:

    • Çarpışma sırasında robotun momentumunun topa enerji aktardığını nasıl anlarsınız? Detaylarıyla açıklayın.

    • Testi en az iki kez daha tekrarlayın. %50'den daha düşük bir hız deneyin. Topu pozisyonuna sıfırlayın ve topun ne kadar uzağa gittiğini tabloya kaydedin. Ayrıca %50'nin üzerinde bir hız deneyin. Topu pozisyonuna sıfırlayın ve topun ne kadar uzağa gittiğini tabloya kaydedin.

    • Tüm gruplar üç testi tamamladıktan sonra diğer grupların seçtikleri hızları ve testlerinde topun ne kadar uzağa gittiğini tartışın. Ekipler verilerini paylaştıkça bulgularını tablonuza ekleyin.

    • Verilerdeki kalıp(lar)ı arayın. Ayarlanan hız arttıkça topun kat ettiği mesafe artar mı yoksa azalır mı?

    Öğretmen Araç Kutusu simgesi Öğretmen Araç Kutusu - Cevaplar

    1. Topun hareketi, robotun çarpışma sırasında enerji aktardığının kanıtıdır. Öğrenciler ayrıca topun çarpma sonrasındaki hızını veya hareket yönünü kanıt olarak tanımlayabilirler.

    2. Topun kat ettiği mesafe, kullanılan topun kütlesine/ağırlığına ve robot için ayarlanan hıza bağlıdır.

    3. Öğrenciler, yüksek hızların topun düşük hızlara göre daha uzağa gitmesine yol açtığını bilmelidir. Bunu açıkça robotun momentumuna bağlayın. Robotun ağırlığının değişmediğini, yalnızca hızının değiştiğini, her ikisinin de robotun momentumuna katkıda bulunduğunu vurgulayın. Robot daha ağır olsaydı topun bu kadar uzağa gidebileceğini düşünüp düşünmediklerini sorun. Muhtemelen öyle olacaktır. Bir sonraki okumada çarpışma sırasında topun kütlesinin etkileri hakkında daha fazla bilgi bulacaksınız.

    4. Öğrenci grupları çok değişken hızlar seçmiş olabilir, ancak genel öğrenme hedefi öğrencilerin daha yüksek hızların daha büyük momentuma yol açtığını ve çarpışmalar sırasında topa daha fazla enerji aktardığını fark etmelerini sağlamaktır.