Hộp công cụ dành cho giáo viên
-
Nội dung hoạt động
Việc khám phá này trước tiên sẽ giới thiệu cho học sinh cách thiết lập vận tốc để lái xe và sau đó yêu cầu các em khám phá vận tốc của rô-bốt ảnh hưởng như thế nào đến động lượng của nó. Bấm vào đây (Google / .docx / .pdf) để xem nội dung tóm tắt của hoạt động này. Hiểu được động lượng của robot sẽ là một khái niệm quan trọng để áp dụng vào trò chơi bowling Strike Challenge. -
Học sinh sẽ lập trình gì
Sử dụng dự án mẫu Speedbot (Hệ thống truyền động 2 động cơ, Không có con quay hồi chuyển) cho phép học sinh thay đổi cài đặt vận tốc của khối [Drive for] chỉ bằng cách thêm khối [Set drive speed] vào một khối cây rơm. Phần hướng dẫn của hoạt động yêu cầu học sinh làm việc với khối [Đặt vận tốc truyền động] và khi kết thúc hoạt động yêu cầu các em áp dụng kỹ năng lập trình vận tốc vào các bài kiểm tra động lượng và truyền năng lượng.
Speedbot đã sẵn sàng lái xe ở nhiều vận tốc khác nhau!
Cuộc điều tra này sẽ giúp bạn tìm hiểu thêm về cách lập trình Speedbot để lái xe ở tốc độ phù hợp nhất cho nhiệm vụ. Trong Thử thách tấn công ở cuối, bạn sẽ cần tìm vận tốc cho Speedbot để nó có thể chạy nhanh và có đà lớn nhưng vẫn kiểm soát được để đánh bóng ở một góc tốt và với lực lớn.
VEXcode V5 sẽ được sử dụng trong phần đầu tiên của cuộc điều tra này:
Lời khuyên của giáo viên
Nếu đây là lần đầu tiên học sinh sử dụng VEXcode V5, họ có thể tham khảo Hướng dẫn bất kỳ lúc nào trong quá trình khám phá này. Hướng dẫn nằm trên thanh công cụ.
Để tìm hiểu thêm thông tin về khối, hãy mở Trợ giúp rồi chọn khối bạn muốn đọc.
Mỗi nhóm sinh viên sẽ nhận được phần cứng cần thiết và sổ tay kỹ thuật của nhóm. Sau đó mở VEXcode V5.
Số lượng | Vật liệu cần thiết |
---|---|
1 |
Robot siêu tốc |
1 |
Pin robot đã sạc |
1 |
VEXcode V5 |
1 |
Cáp USB (nếu sử dụng máy tính) |
1 |
Sổ tay kỹ thuật |
1 |
Quả bóng (kích thước và hình dạng của một quả bóng đá) |
1 |
Diện tích 3m x 3m |
1 |
Thước đo hoặc thước kẻ |
1 |
Cuon bang |
1 |
Bảng dữ liệu |
Lời khuyên của giáo viên
-
Làm mẫu từng bước để kiểm tra xem Speedbot đã sẵn sàng chưa để học sinh có thói quen làm như vậy.
Bước 1: Chuẩn bị cho cuộc thám hiểm
Chuẩn bị cho cuộc thám hiểm
Trước khi bắt đầu hoạt động, bạn đã chuẩn bị sẵn từng món đồ này chưa?
-
Tất cả các động cơ có được cắm vào đúng cổng không?
-
Cáp thông minh có được cắm hoàn toàn vào tất cả các động cơ không?
-
Brain có bậtkhông?
-
Pin có được sạckhông?
Bước 2: Bắt đầu một dự án mới
Trước khi bạn bắt đầu dự án của mình, hãy chọn Speedbot (Hệ thống truyền động 2 động cơ, Không có con quay hồi chuyển) - Dự án mẫu. Dự án mẫu chứa cấu hình động cơ của Speedbot. Nếu mẫu không được sử dụng, robot của bạn sẽ không chạy dự án một cách chính xác.
-
Mở menu Tệp.
-
Chọn Mở Ví dụ.
-
Chọn và mở dự án mẫu Speedbot (Hệ thống truyền động 2 động cơ, Không có con quay hồi chuyển).
-
Đổi tên dự án của bạn Tốc độ truyền động vì chúng tôi sẽ sử dụng khối [Đặt tốc độ truyền động].
-
Lưu dự án của bạn.
-
Để được trợ giúp về việc lưu dự án, hãy xem lại Hướng dẫn bên trong VEXcode V5.
-
-
Kiểm tra để đảm bảo tên dự án Drive Velocity hiện có trong cửa sổ ở giữa thanh công cụ.
Lời khuyên của giáo viên
-
Đảm bảo rằng học sinh đã chọn dự án mẫu Speedbot (Hệ thống truyền động 2 động cơ, Không có con quay hồi chuyển).
-
Bạn có thể chỉ ra cho học sinh rằng có một số mẫu để chọn trên trang Ví dụ . Khi xây dựng và sử dụng các robot khác, các em sẽ có cơ hội sử dụng các mẫu khác nhau.
Hộp công cụ dành cho giáo viên
-
Đang lưu dự án
Chỉ ra rằng khi họ mở VEXcode V5 lần đầu tiên, cửa sổ được gắn nhãn VEXcode Project và nó chưa được lưu (được chỉ báo trên thanh công cụ). Dự án VEXcode là tên dự án mặc định khi VEXcode V5 mở lần đầu tiên. Sau khi dự án được đổi tên thành Drive Velocity và được lưu, màn hình sẽ cập nhật thành Đã lưu. Sử dụng cửa sổ này trên thanh công cụ, có thể dễ dàng kiểm tra xem học sinh có đang sử dụng đúng dự án hay không và dự án đó đã được lưu hay chưa.Khi dự án được lưu ban đầu, VEXcode V5 sẽ tự động lưu mọi thay đổi tiếp theo, như được biểu thị bằng thông báo bên cạnh tên dự án.
Nói với học sinh rằng các em đã sẵn sàng bắt đầu dự án đầu tiên của mình. Giải thích cho học sinh rằng bằng cách làm theo một số bước đơn giản, các em sẽ có thể tạo và chạy một dự án nhằm thiết lập vận tốc cho hệ thống truyền động của Speedbot.
-
Dừng lại và thảo luận
Đây là thời điểm tốt để tạm dừng và yêu cầu học sinh xem lại các bước vừa hoàn thành khi bắt đầu một dự án mới trong VEXcode V5 theo cá nhân hoặc theo nhóm. Yêu cầu học sinh suy nghĩ cá nhân trước khi chia sẻ trong nhóm của mình hoặc với cả lớp.
Bước 3: Lái xe về phía trước 450 mm ở các vận tốc khác nhau
-
Xây dựng dự án này trong VEXcode V5.
Hộp công cụ dành cho giáo viên
Lưu ý rằng trong ngăn xếp này, khối thứ hai và thứ ba giống với khối thứ tư và thứ năm. Sau khi thêm khối thứ ba, học sinh có thể nhấp chuột phải hoặc giữ vào khối thứ hai và chọn Nhân bản để thêm khối thứ tư và thứ năm. Khi đó vận tốc của khối thứ tư có thể thay đổi thành 75%.
-
Chọn vào biểu tượng Slot. Bạn có thể tải dự án của mình xuống một trong tám vị trí có sẵn trong Robot Brain. Chọn ô 1.
-
Kết nối robot với máy tính hoặc máy tính bảng của bạn. Biểu tượng Brain trên thanh công cụ sẽ chuyển sang màu xanh lục sau khi thực hiện kết nối thành công.
-
Sau đó, nhấp vào nút Tải xuống trên thanh công cụ để tải dự án Drive Velocity về Robot Brain.
-
Kiểm tra để đảm bảo dự án của bạn đã được tải xuống Bộ não của Speedbot bằng cách nhìn vào màn hình của Bộ não Robot. Tên dự án phải được liệt kê trong Ô 1.
-
Chạy dự án trên robot Speedbot bằng cách chọn dự án rồi nhấn Run.
Hộp công cụ dành cho giáo viên
-
Dừng lại và thảo luận
Yêu cầu học sinh dự đoán điều các em nghĩ sẽ xảy ra khi dự án này được tải xuống và chạy trên robot Speedbot. Yêu cầu học sinh ghi lại dự đoán của mình vào sổ tay kỹ thuật. Nếu thời gian cho phép, yêu cầu mỗi nhóm chia sẻ dự đoán của mình.Học sinh nên dự đoán rằng Speedbot trước tiên sẽ di chuyển về phía trước với vận tốc mặc định (50%), sau đó chậm hơn (25%) so với vận tốc mặc định và sau đó nhanh hơn (75%) so với vận tốc mặc định.
-
Tùy chọn làm mẫu Đầu tiên
Làm mẫu trước lớp trước khi yêu cầu tất cả học sinh thử cùng một lúc. Tập trung học sinh vào một khu vực và chừa đủ chỗ cho Speedbot di chuyển 450 mm nếu nó được đặt trên sàn.Nói với học sinh rằng bây giờ đến lượt các em thực hiện dự án của mình. Hãy đảm bảo rằng chúng có đường đi rõ ràng và không có robot nào đụng phải nhau.
Bước 4: Lái xe tiến và lùi với vận tốc khác nhau
-
Thay đổi ổ thứ hai cho khối để dẫn động lùi thay vì tiến.
-
Sau đó tải xuống dự án.
-
Chạy dự án trên robot Speedbot.
Hộp công cụ dành cho giáo viên - Hoàn thành Bước 4
-
Không cần phải lưu lại dự án vì VEXcode V5 sẽ tự động lưu.
-
Để thay đổi khối [Drive for] từ chuyển tiếp thành đảo ngược, chỉ cần nhấp vào menu thả xuống và chọn đảo ngược.
-
Nếu học sinh đang sử dụng máy tính, hãy yêu cầu họ ngắt kết nối cáp USB khỏi Robot Brain. Việc để robot kết nối với máy tính trong khi đang chạy dự án có thể khiến robot kéo cáp kết nối.
-
Vì chúng tôi không chọn vị trí mới nên dự án mới sẽ tải xuống Vị trí 1 và thay thế dự án trước đó.
Lời khuyên của giáo viên
Yêu cầu các đội chia sẻ khu vực thử nghiệm và quả bóng nếu cần thiết nhưng cũng có thể thiết lập nhiều khu vực thử nghiệm, mỗi khu vực có bóng riêng. Quyết định xem bạn muốn thiết lập (các) khu vực kiểm tra hay bạn muốn học sinh làm như vậy.
Bước 5: Thiết lập khu vực thử nghiệm của bạn
Ví dụ bố trí khu vực thử nghiệm
-
Sử dụng băng dính và thước đo để tạo một đường dài 3m trên sàn giống như đường ngang trong hình trên.
-
Sau khi tạo xong đường kẻ, hãy sử dụng băng dính và que đo của bạn một lần nữa để tạo các đường 1m ngang qua đường 3m giống như các đường thẳng đứng trong hình trên. Dán một đường dài 1m ở mỗi điểm 50cm trên đường thẳng đứng, bắt đầu từ 0cm.
-
Các đường ngang ngắn hơn nên được căn giữa trên đường dọc dài hơn.
-
-
Trong khi khu vực đang được thiết lập, một hoặc hai thành viên trong nhóm của bạn nên tạo một dự án mới có tên Momentum. Đặt vận tốc ở mức 50% và điều khiển Speedbot tiến tới vạch đầu tiên ở khoảng cách 50 cm. Hãy nhớ 1 cm = 10 mm, vì vậy robot sẽ di chuyển về phía trước 50 cm hoặc 500 mm.
Hộp công cụ dành cho giáo viên - Tại sao lại thực hiện hoạt động này?
Thu thập và phân tích dữ liệu, thậm chí là nhận dạng mẫu đơn giản, là những kỹ năng khoa học cơ bản. Hoạt động này bổ sung cấu trúc cho phân tích dữ liệu đó bằng cách ngăn chặn những sai lầm phổ biến. Lưu ý rằng hướng dẫn không yêu cầu học sinh thay đổi khoảng cách lái xe của robot cùng với việc thay đổi vận tốc của robot. Đây là một ứng dụng có chủ ý của cái mà các nhà khoa học học tập gọi là Chiến lược kiểm soát các biến số. Việc dạy các nhà điều tra mới vào nghề thao tác một biến tại một thời điểm (tức là vận tốc trong trường hợp này) để xác định ảnh hưởng của nó lên biến số thứ hai (tức là khoảng cách quả bóng di chuyển sau va chạm) là quan trọng vì đó không nhất thiết là cách tiếp cận mà học sinh sẽ áp dụng. một cách tự phát theo cách tiếp cận đoán và kiểm tra. Các phương pháp đoán và kiểm tra điển hình thường thao tác nhiều biến cùng một lúc (tức là thay đổi cả vận tốc và quãng đường mà robot di chuyển) và quan sát tác động của hợp lưu lên quãng đường mà quả bóng di chuyển sau khi quay. Hoạt động này cố gắng hướng dẫn học sinh tránh xa điều đó vì khi đó mối quan hệ giữa các biến số còn mơ hồ. Đó có phải là vận tốc của robot cao hơn, khoảng cách mà robot di chuyển càng xa hay cả hai đều khiến quả bóng di chuyển xa hơn? Chúng ta không thể trả lời điều đó khi chúng ta thao tác cả hai biến cùng một lúc.
Tuy nhiên, các đội có thể tự động thử lái robot đi những khoảng cách khác nhau. Nếu bạn quan sát thấy điều này, hãy yêu cầu họ chỉ thay đổi khoảng cách nhưng giữ nguyên vận tốc như khi thử nghiệm với khoảng cách 500mm ban đầu. Bằng cách đó, họ có thể so sánh cùng một vận tốc với các khoảng cách lái khác nhau để xem liệu khoảng cách lái của robot có ảnh hưởng đến quãng đường bóng di chuyển hay không.
Bước 6: Kiểm tra sự truyền năng lượng trong các va chạm
Lời khuyên của giáo viên
-
Chuẩn bị khu vực để bóng nảy theo các hướng khác nhau ở các khoảng cách khác nhau. Đóng cửa ra vào và/hoặc cửa sổ khi cần thiết.
-
Bảng Khám phá Vận tốc có thể được lưu từ bên dưới hoặc học sinh có thể tạo lại bảng trong sổ tay kỹ thuật của mình.
-
có thể tìm thấy phiếu tự đánh giá sổ ghi chép kỹ thuật của nhóm tại đây (Google / .docx ) và phiếu tự đánh giá để đánh giá sổ ghi chép của từng cá nhân có thể tìm thấy tại đây (Google / .docx .). Bất cứ khi nào bạn dự định đánh giá bài làm của học sinh bằng (các) phiếu tự đánh giá, hãy nhớ chia sẻ phiếu tự đánh giá đó với họ trước khi họ bắt đầu thực hiện dự án.
Căn giữa quả bóng trên đường ngang ở khoảng cách 50cm và đặt robot của bạn sao cho mặt trước của nó nằm ở giữa đường ngang ở khoảng cách 0cm. Đảm bảo mặt trước của robot hướng về hướng của quả bóng. Chạy dự án Động lượng đầu tiên của bạn có vận tốc được đặt thành 50% và chú ý kỹ khi robot va chạm với quả bóng.
Ghi lại vận tốc đã đặt, quãng đường được đánh và quãng đường bóng đi được trong Bảng dữ liệu này (Google / .pdf). Hàng đầu tiên của bảng đã được bắt đầu cho bạn dựa trên dự án Động lực mà bạn đã thực hiện ở bước trước. Tiếp tục thêm dữ liệu vào bảng này khi bạn thử thiết lập các vận tốc khác nhau. Sau đó, bạn có thể thêm dữ liệu của các nhóm khác khi thảo luận về những phát hiện của mình với cả lớp.
Hãy suy nghĩ và trả lời các câu hỏi bên dưới trong sổ tay kỹ thuật của bạn khi bạn thu thập dữ liệu của mình:
-
Làm thế nào bạn có thể biết rằng động lượng của robot đã truyền năng lượng cho quả bóng trong quá trình va chạm? Giải thích với các chi tiết.
-
Lặp lại thử nghiệm ít nhất hai lần nữa. Hãy thử tốc độ dưới 50%. Đặt lại quả bóng ở vị trí của nó và ghi vào bảng quả bóng đi được bao xa. Ngoài ra, hãy thử vận tốc lớn hơn 50%. Đặt lại quả bóng ở vị trí của nó và ghi vào bảng quả bóng đi được bao xa.
-
Khi tất cả các nhóm đã hoàn thành ba bài kiểm tra của mình, hãy thảo luận về vận tốc mà các nhóm khác đã chọn và quả bóng đã đi được bao xa trong bài kiểm tra của họ. Khi các nhóm chia sẻ dữ liệu của họ, hãy thêm những phát hiện của họ vào bảng của bạn.
-
Tìm kiếm (các) mẫu trong dữ liệu. Quãng đường mà quả bóng đi được tăng hay giảm khi vận tốc tăng?
Hộp công cụ dành cho giáo viên - Câu trả lời
-
Chuyển động của quả bóng là bằng chứng cho thấy robot đã truyền năng lượng trong quá trình va chạm. Học sinh cũng có thể mô tả tốc độ của quả bóng sau khi va chạm hoặc hướng di chuyển của nó làm bằng chứng.
-
Khoảng cách mà quả bóng di chuyển phụ thuộc vào khối lượng/trọng lượng của quả bóng được sử dụng và vận tốc đặt cho robot.
-
Học sinh nên nhận ra rằng vận tốc cao hơn sẽ khiến quả bóng bay xa hơn vận tốc thấp hơn. Kết nối rõ ràng điều này với động lượng của robot. Nhấn mạnh rằng trọng lượng của robot không thay đổi, chỉ có vận tốc của nó nhưng cả hai đều góp phần tạo nên động lượng của robot. Hỏi họ xem họ có nghĩ quả bóng sẽ bay xa nếu robot nặng hơn không. Có lẽ là như vậy. Bài đọc tiếp theo sẽ trình bày thêm về ảnh hưởng của khối lượng quả bóng khi va chạm.
-
Các nhóm học sinh có thể đã chọn những vận tốc có độ biến thiên lớn nhưng mục tiêu học tập tổng thể là để học sinh nhận ra rằng vận tốc cao hơn dẫn đến động lượng lớn hơn và truyền nhiều năng lượng hơn cho quả bóng khi va chạm.