Tổng quan
Điểm số
3+ (Từ 8 tuổi trở lên)
Thời gian
40 phút mỗi phòng thí nghiệm
Câu hỏi thiết yếu của đơn vị
- Cảm biến là gì?
- Dữ liệu là gì?
- Chúng ta có thể sử dụng dữ liệu để giúp giải quyết vấn đề như thế nào?
Hiểu biết về đơn vị
Các khái niệm sau đây sẽ được đề cập trong toàn bộ Đơn vị này:
- Một cảm biến tạo ra dữ liệu về thế giới thực
- Cách sử dụng hiệu quả Cảm biến mắt để thu thập dữ liệu
- Cách hiểu dữ liệu được cung cấp bởi Cảm biến mắt
- Làm thế nào để đưa ra giả thuyết và kiểm tra nó bằng cách sử dụng dữ liệu
Tóm tắt phòng thí nghiệm
Nhấp vào các tab sau để biết tóm tắt về những gì học sinh sẽ làm và học trong mỗi phòng thí nghiệm.
Phòng thí nghiệm 1 - Hiểu dữ liệu
Câu hỏi trọng tâm: Cảm biến mắt là gì và nó báo cáo dữ liệu gì?
- Học sinh sẽ xây dựng Code Base 2.0 - Eye Down.
- Họ sẽ được giới thiệu về Cảm biến mắt, cách thức hoạt động và cách thức báo cáo dữ liệu dưới dạng giá trị màu sắc.
- Học sinh sẽ di chuyển Cơ sở mã trên bề mặt nứt của một cây cầu khi tắt đèn mắt, và quan sát và ghi lại dữ liệu do Cảm biến mắt báo cáo trong Màn hình VEXcode GO.
- Học sinh sẽ dự đoán liệu việc bật đèn mắt có ảnh hưởng đến dữ liệu cảm biến được báo cáo hay không.
- Sau đó, học sinh sẽ di chuyển Đế mã trên bề mặt cầu với đèn mắt bật, đồng thời quan sát và ghi lại dữ liệu do Cảm biến mắt báo cáo trên Màn hình VEXcode GO.
- Họ sẽ so sánh các tập dữ liệu của mình để xác nhận hoặc bác bỏ dự đoán của họ và thảo luận về cách thức và lý do tại sao các tập dữ liệu lại khác nhau.
Phòng thí nghiệm 2 - Thu thập dữ liệu
Câu hỏi trọng tâm: Làm thế nào tôi có thể thu thập dữ liệu bằng cảm biến?
- Học sinh sẽ được thông báo rằng có người dân đã báo cáo rằng có thể có một cây cầu không an toàn trong thành phố của họ. Họ sẽ đóng vai trò là thanh tra cầu và tìm hiểu các tiêu chí về cầu an toàn, cầu có nguy cơ và cầu nguy hiểm để điều tra khiếu nại này.
- Học sinh sẽ sử dụng Cảm biến mắt trên Cơ sở mã để thu thập dữ liệu về đáy cầu.
- Họ sẽ ghi lại dữ liệu về khoảng cách và giá trị sắc thái được báo cáo theo định kỳ trên báo cáo kiểm tra cầu của họ.
- Sau đó, học sinh sẽ sử dụng dữ liệu để biểu diễn giá trị sắc độ và khoảng cách mà robot đã di chuyển.
Phòng thí nghiệm 3 - Phân tích dữ liệu
Câu hỏi trọng tâm: Làm thế nào tôi có thể phân tích dữ liệu từ cảm biến?
- Học sinh sẽ tiếp tục điều tra từ Phòng thí nghiệm 2 để xác định xem có vết nứt nào ở đáy cầu hay không.
- Học sinh tính toán kích thước của bất kỳ vết nứt nào bằng cách sử dụng dữ liệu thu thập được trong Phòng thí nghiệm 2.
- Họ sẽ phân tích dữ liệu thu thập được dựa trên các tiêu chí để xác định xem cây cầu của họ có an toàn, có nguy cơ hay nguy hiểm hay không.
Phòng thí nghiệm 4 - Đưa ra giả thuyết
Câu hỏi trọng tâm: Làm thế nào tôi có thể sử dụng dữ liệu để giải quyết một vấn đề thực tế?
- Học sinh sẽ tìm hiểu về các yếu tố có thể ảnh hưởng đến kết cấu cầu và khiến cầu bị nứt, bao gồm khí hậu, nhịp cầu và lưu lượng giao thông trên cầu.
- Học sinh sẽ được cung cấp bộ dữ liệu về một số cây cầu và sẽ sử dụng dữ liệu này để xác định cây cầu nào cần được ưu tiên kiểm tra và sửa chữa.
- Vì có quá nhiều cây cầu nên không thể kiểm tra tất cả cùng một lúc. Học sinh sẽ cùng nhau quyết định cây cầu nào có khả năng bị nứt cao nhất và cần được kiểm tra dựa trên những gì đã học.
- Học sinh sẽ đưa ra giả thuyết về cây cầu nào 'nguy hiểm' và sẽ kiểm tra giả thuyết đó trong Phòng thí nghiệm 5.
Phòng thí nghiệm 5 - Kiểm tra giả thuyết
Câu hỏi trọng tâm: Làm thế nào tôi có thể sử dụng dữ liệu để kiểm tra giả thuyết?
- Dựa trên giả thuyết mà học sinh đưa ra trong Phòng thí nghiệm 4, các em sẽ sử dụng Cảm biến mắt trên Cơ sở mã để thu thập dữ liệu về cây cầu mà các em đã chọn theo các khoảng thời gian đều đặn.
- Học sinh sẽ ghi lại và phân tích dữ liệu của mình để kiểm tra giả thuyết đã hình thành trong Phòng thí nghiệm 4.
- Học sinh sẽ tạo một báo cáo kiểm tra cầu tóm tắt những phát hiện của mình và cách dữ liệu hỗ trợ hoặc bác bỏ giả thuyết của họ. Họ sẽ chia sẻ báo cáo với lớp.
Tiêu chuẩn đơn vị
Tiêu chuẩn của Đơn vị sẽ được đề cập trong mọi Phòng thí nghiệm trong Đơn vị.
Hiệp hội giáo viên khoa học máy tính (CSTA)
1B-DA-06 : Tổ chức và trình bày dữ liệu thu thập được một cách trực quan để làm nổi bật mối quan hệ và hỗ trợ cho tuyên bố.
Cách đạt được tiêu chuẩn: Trong Phòng thí nghiệm 1, học sinh dự đoán liệu việc sử dụng đèn mắt có ảnh hưởng đến cách Cảm biến mắt báo cáo dữ liệu hay không. Chúng thu thập dữ liệu cảm biến mắt về màu sắc trên cầu, cả khi có và không có ánh sáng mắt. Họ sắp xếp dữ liệu trong một bảng và sử dụng nó để hỗ trợ hoặc bác bỏ dự đoán mà họ đưa ra. Trong Phòng thí nghiệm 2, học sinh kiểm tra tuyên bố rằng một cây cầu ở thành phố của họ không an toàn. Chúng ghi lại khoảng cách và giá trị màu sắc được cảm biến mắt báo cáo trong một bảng. Học sinh sử dụng dữ liệu này và trình bày dưới dạng biểu đồ để xem vị trí vết nứt tiềm ẩn. Trong Phòng thí nghiệm 3, học sinh sử dụng dữ liệu thu thập được để chỉ ra mối quan hệ giữa giá trị sắc độ và vị trí cũng như kích thước của vết nứt trên cầu, nhằm xác định tính xác thực của tuyên bố của họ.
Trong Phòng thí nghiệm 4, học sinh được cung cấp một tập dữ liệu về nhiều loại cầu khác nhau và phân tích dữ liệu để đưa ra giả thuyết về cây cầu nào nguy hiểm nhất và cần được kiểm tra. Trong Phòng thí nghiệm 5, họ kiểm tra giả thuyết của mình từ Phòng thí nghiệm trước bằng cách thu thập dữ liệu về cây cầu mà họ đã chọn. Học sinh sắp xếp và trình bày dữ liệu của mình và cách dữ liệu hỗ trợ giả thuyết của họ trong báo cáo kiểm tra cầu.
Hiệp hội giáo viên khoa học máy tính (CSTA)
1B-DA-07: Sử dụng dữ liệu để làm nổi bật hoặc đề xuất mối quan hệ nhân quả, dự đoán kết quả hoặc truyền đạt một ý tưởng.
Cách đạt được tiêu chuẩn: Trong Phòng thí nghiệm 1, học sinh sử dụng dữ liệu thu thập được để làm nổi bật mối quan hệ nhân quả giữa ánh sáng mắt và cách giá trị sắc độ được Cảm biến mắt báo cáo. Trong Phòng thí nghiệm 2, học sinh thu thập dữ liệu bằng cách quét cây cầu bằng Cảm biến mắt trên Cơ sở mã. Sau đó, họ sử dụng dữ liệu đó để truyền đạt các mô hình trong dữ liệu thông qua biểu đồ. Trong Phòng thí nghiệm 3, học sinh sử dụng dữ liệu thu thập được để truyền đạt kích thước và vị trí của vết nứt trên cầu.
Trong Phòng thí nghiệm 4, học sinh sử dụng dữ liệu để hình thành và đề xuất giả thuyết về việc cây cầu nào nguy hiểm và cần được kiểm tra. Trong Phòng thí nghiệm 5, họ kiểm tra giả thuyết của mình bằng cách thu thập dữ liệu về cây cầu họ đã chọn và sử dụng dữ liệu để truyền đạt ý tưởng của họ về độ an toàn của cây cầu trong báo cáo kiểm tra cầu.