Skip to main content

Khám phá vận tốc - Dựa trên khối

Biểu tượng Hộp công cụ của giáo viên Hộp công cụ giáo viên

  • Sơ lược hoạt động
    Hoạt động khám phá này trước tiên sẽ giới thiệu cho học sinh cách thiết lập vận tốc lái xe và sau đó yêu cầu các em khám phá cách vận tốc của rô-bốt ảnh hưởng đến động lượng của nó. Nhấp vào đây (Google / .docx / .pdf) để xem phác thảo về 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 những 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 tốc độ của khối [Lái xe cho] chỉ bằng cách thêm khối [Đặt tốc độ lái xe] vào ngăn xếp. Phần hướng dẫn của hoạt động yêu cầu học sinh làm việc với khối [Đặt vận tốc truyền động] và phần cuối của hoạt động yêu cầu học sinh áp dụng các kỹ năng lập trình vận tốc của mình vào các bài kiểm tra về động lượng và truyền năng lượng.

Speedbot đã sẵn sàng để lái xe ở các vận tốc khác nhau!

Cuộc điều tra này sẽ giúp bạn tìm hiểu thêm về lập trình Speedbot để lái xe ở tốc độ phù hợp nhất với nhiệm vụ. Trong Strike Challenge ở cuối, bạn sẽ cần tìm vận tốc cho Speedbot sao cho nó có thể chạy nhanh và có động lượng lớn nhưng vẫn kiểm soát được để đánh bóng ở góc tốt và lực lớn.

VEXcode V5 sẽ được sử dụng trong phần đầu tiên của cuộc điều tra này:

Trình tự mã hóa khối VEXcode V5 hiển thị hai khối: 'đặt vận tốc ổ đĩa thành 50%' và 'lái xe về phía trước trong 1 inch'.​​​​​​​

Biểu tượng Mẹo của Giáo viên Mẹo dành cho giáo viên

Nếu đây là lần đầu tiên học viên sử dụng VEXcode V5, họ có thể tham khảo Hướng dẫn bất kỳ lúc nào trong quá trình khám phá này. Phần Hướng dẫn nằm trên thanh công cụ.

Thanh công cụ VEXcode V5 với nút Hướng dẫn được hiển thị trong hộp màu đỏ, bên phải menu Tệp.

Để tìm hiểu thêm thông tin về khối, hãy mở Trợ giúprồi chọn khối bạn muốn đọc.

Trợ giúp trong VEXcode đang mở hiển thị Trợ giúp cho khối Set Drive Velocity. Biểu tượng Trợ giúp ở góc trên bên phải được tô sáng, minh họa những gì cần chọn để mở Menu Trợ giúp cho một khối.

Mỗi nhóm sinh viên nên nhận được phần cứng cần thiết và sổ ghi chép kỹ thuật của nhóm. Sau đó mở VEXcode V5.

Vật liệu cần thiết:
Số lượng Vật liệu cần thiết
1

Robot Speedbot

1

Pin Robot đã sạc

1

VEXcode V5

1

Cáp USB (nếu sử dụng máy tính)

1

Sổ tay kỹ thuật

1

Bóng (kích thước và hình dạng của một quả bóng đá)

1

Không gian trống 3m x 3m

1

Gậy đo hoặc thước đo

1

Cuộn băng dính

1

Bảng DỮ liệu

Biểu tượng Mẹo của Giáo viên Mẹo dành cho giáo viên

  • Làm mẫu từng bước để kiểm tra xem Speedbot đã sẵn sàng chưa để học sinh có thói quen thực hiện.

Bước 1: Chuẩn bị cho cuộc khám phá

Chuẩn Bị cho Cuộc Khám Phá

Trước khi bắt đầu hoạt động, bạn đã chuẩn bị sẵn từng mục này chưa?

Bước 2: Bắt đầu một dự án mới

Trước khi bạn bắt đầu dự án của mình, hãy chọn Speedbot (Drivetrain 2-motors, No Gyro) - 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.

Thanh công cụ VEXcode V5 với menu Tệp mở và Mở Ví dụ được đánh dấu trong hộp màu đỏ. Open Examples là mục menu thứ tư bên dưới New Blocks Project, New Text Project và Open.

  • Mở menu Tệp.
  • ChọnMởVí dụ.

Biểu tượng mẫu SpeedBot (Hệ thống truyền động hai động cơ, Không có con quay hồi chuyển), minh họa dự án mẫu nào để chọn cho hoạt động này.

  • Chọn và mở dự án mẫuSpeedbot (Hệ thống truyền động 2 động cơ, Không có con quay hồi chuyển).
  • Đổi tên dự án của bạnDrive Velocityvì chúng ta sẽ sử dụng khối [Set drive velocity].
  • Lưu dự án của bạn.
    • Để được trợ giúp lưu dự án, hãy xem lại Hướng dẫn bên trong VEXcode V5.

      Thanh công cụ VEXcode V5 với nút Hướng dẫn được gọi ra bằng mũi tên màu đỏ, ở bên phải của Menu Tệp.

       

  • Kiểm tra để đảm bảo tên dự ánDrive Velocityhiện nằm trong cửa sổ ở giữa thanh công cụ.

    Thanh công cụ VEXcode V5 hiển thị tên dự án 'Vận tốc ổ đĩa', minh họa menu nào nên được sử dụng để thay đổi tên dự án.

Biểu tượng Mẹo của Giáo viên Mẹo dành cho 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 cho học sinh biết rằng có một số mẫu để lựa chọn trên trangVí dụ. Khi xây dựng và sử dụng các robot khác, trẻ sẽ có cơ hội sử dụng các mẫu khác nhau.

Biểu tượng Hộp công cụ của giáo viên Hộp công cụ giáo viên

Thanh công cụ VEXcode V5 hiển thị tên dự án mặc định là 'VEXcode Project', nằm bên phải nút Slot.

  • Lưu dự án
    Chỉ ra rằng khi họ mở VEXcode V5 lần đầu, cửa sổ được gắn nhãnVEXcode Projectvà không được lưu (được chỉ ra trên thanh công cụ). VEXcode Project là tên dự án mặc định khi VEXcode V5 mở lần đầu. Sau khi dự án được đổi tên thànhDrive Velocityvà được lưu, màn hình sẽ cập nhật thành Đã lưu. Sử dụng cửa sổ này trên thanh công cụ, bạn có thể dễ dàng kiểm tra xem học sinh có đang sử dụng đúng dự án và dự án đã được lưu hay không.

    Sau khi dự án được lưu lần đầu, VEXcode V5 sẽ tự động lưu mọi thay đổi tiếp theo, như được chỉ ra bởi thông báo bên cạnh tên dự án.

    Thông báo cho học sinh rằng họ đã sẵn sàng bắt đầu dự án đầu tiên của mình. Giải thích cho học sinh rằng chỉ cần làm theo một vài bước đơn giản, các em sẽ có thể tạo và chạy một dự án giúp thiết lập tốc độ 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 riêng trước khi chia sẻ trong nhóm hoặc trước cả lớp.

Bước 3: Tiến về phía trước 450 mm với các vận tốc khác nhau

  • Xây dựng dự án này trong VEXcode V5.

    Dự án khối VEXcode V5 với 5 khối chuyển động được gắn vào khối Khi bắt đầu. Theo thứ tự, họ đọc, lái xe về phía trước trong 150mm; đặt vận tốc truyền động là 25%; lái xe về phía trước trong 150mm; đặt vận tốc truyền động là 75%; lái xe về phía trước trong 150mm.

Biểu tượng Hộp công cụ của giáo viên Hộp công cụ 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 nhấp lâu vào khối thứ hai và chọn Sao chép để thêm khối thứ tư và thứ năm. Khi đó vận tốc của khối thứ tư có thể thay đổi thành 75%.

VEXcode V5 chặn dự án với menu ngữ cảnh mở và con trỏ ở Duplicate.

  • Chọn trên biểu tượng Slot. Bạn có thể tải dự án của mình xuống một trong tám vị trí có sẵn trong Robot Brain. Chọn vị trí 1.

    Thanh công cụ VEXcode V5 với menu Slot mở ở bên trái của tên dự án. Menu thả xuống liệt kê tất cả các vị trí có sẵn, từ một đến tám.

  • Kết nối robot với máy tính hoặc máy tính bảng của bạn. Biểu tượng Brain trên thanh công cụ chuyển sang màu xanh lá cây sau khi kết nối thành công.

    Thanh công cụ VEXcode V5 với một hộp màu đỏ xung quanh biểu tượng Brain màu xanh lá cây, ở giữa các nút Bộ điều khiển và Tải xuống.

  • Sau đó, nhấp vào nút Tải xuống trên thanh công cụ để tải dự án Vận tốc ổ đĩa xuống Robot Brain.

    Màn hình V5 Brain hiển thị Home ở trên cùng. Có một dự án trong khe 1 có tên là 'Vận tốc truyền động', bên dưới nút Cài đặt truyền động. Biểu tượng chương trình phải được nhấn để chọn dự án.

  • Kiểm tra để đảm bảo dự án của bạn đã tải xuống Bộ não của Speedbot bằng cách nhìn vào màn hình của Bộ não Robot. Tên dự án phải được liệt kê trong Vùng 1.
  • Chạy dự án trên robot Speedbot bằng cách chọn dự án và sau đó nhấn Chạy.

    Màn hình não V5 đọc tên dự án 'Vận tốc truyền động' ở trên cùng. Nút Run (Chạy) được đánh dấu bằng một ô màu đỏ bên dưới tên dự án, cho biết những gì cần nhấn để chạy dự án. Biểu tượng chương trình phải được nhấn để chọn dự án.

Biểu tượng Hộp công cụ của giáo viên Hộp công cụ giáo viên

  • Dừng lại và thảo luận
    Yêu cầu học sinh dự đoán những gì 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 có thời gian, hãy yêu cầu mỗi nhóm chia sẻ dự đoán của mình.

    Học sinh phải dự đoán rằng Speedbot sẽ di chuyển về phía trước với tốc độ mặc định (50%), sau đó chậm hơn (25%) so với tốc độ mặc định và cuối cùng là nhanh hơn (75%) so với tốc độ mặc định.

  • Tùy chọn làm mẫu trước
    Làm mẫu chạy dự án trước lớp trước khi cho tất cả học sinh thử cùng một lúc. Tập hợp học sinh vào một khu vực và chừa đủ không gian để Speedbot di chuyển được 450 mm nếu 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 thông thoáng và không có robot nào đâm vào nhau.

Bước 4: Lái xe về phía trước và ngược lại ở các tốc độ khác nhau

Trình tự mã hóa dựa trên khối VEXcode V5 bắt đầu bằng 'khi bắt đầu', sau đó là 'lái xe về phía trước trong 150 mm', 'đặt vận tốc ổ đĩa thành 25 phần trăm' và 'lái xe ngược lại trong 150 mm'. Một menu thả xuống được hiển thị, với tùy chọn đảo ngược được chọn.

  • Thay đổi ổ đĩa thứ hai cho khối để lái theo hướng ngược lại thay vì hướng tới.
  • Sau đó tải xuốngdự.
  • Chạy dự án trên robot Speedbot.

Biểu tượng Hộp công cụ của giáo viên Hộp công cụ 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] từtiếnthànhlùi, chỉ cần nhấp vào menu thả xuống và chọnlùi.

  • Nếu học sinh đang sử dụng máy tính, hãy yêu cầu các em ngắt kết nối cáp USB khỏi Robot Brain. Việc kết nối robot với máy tính trong khi chạy một dự án có thể khiến robot kéo cáp kết nối.

  • Vì chúng ta không chọn vị trí mới nên dự án mới sẽ tải xuống Vị trí 1 và thay thế dự án trước đó.

Biểu tượng Mẹo của Giáo viên Mẹo dành cho giáo viên

Yêu cầu các đội chia sẻ khu vực thử nghiệm và 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 có muốn thiết lập khu vực kiểm tra hay muốn học sinh tự làm việc đó.

Bước 5: Thiết lập khu vực xét nghiệm của bạn

Sơ đồ thể hiện các đường thẳng đứng có khoảng cách đều nhau thể hiện các khoảng cách được đánh dấu ở 0 cm, 50 cm, 100 cm, 150 cm, 200 cm, 250 cm và 3 mét dọc theo thang ngang.

Ví dụ về bố trí khu vực thử nghiệm

  • Sử dụng băng dính và que đo để tạo thành một đường thẳng dài 3m trên sàn giống như đường ngang thể hiện trong hình trên.
    • Sau khi đường thẳng được tạo, hãy sử dụng băng dính và thanh đo của bạn một lần nữa để tạo ra các đường thẳng dài 1m trên đường thẳng 3m giống như các đường thẳng đứng trong hình trên. Dán một vạch 1m ở mỗi vạch 50cm trên đường thẳng đứng bằng cách bắt đầu từ 0cm.
    • Các đường ngang ngắn hơn nên được căn giữa trên đường dọc dài hơn.
  • Trong khi khu vực này đang được thiết lập, một hoặc hai thành viên trong nhóm của bạn nên tạo một dự án mới có tên là Momentum. Đặt vận tốc ở mức 50% và để Speedbot lái về phía trước đến vạch đầu tiên ở 50 cm. Hãy nhớ 1 cm = 10 mm, vì vậy robot sẽ di chuyển về phía trước trong 50 cm hoặc 500 mm.

Một dự án VEXcode V5 với khối 'khi bắt đầu' được kết nối với hai khối: 'đặt vận tốc ổ đĩa thành 50 phần trăm' và 'lái xe về phía trước trong 500 mm'

Biểu tượng Hộp công cụ của giáo viên Hộp công cụ dành cho giáo viên - Tại sao lại có hoạt động này?

Thu thập và phân tích dữ liệu, thậm chí là nhận dạng mẫu đơn giản, đều là những kỹ năng khoa học cơ bản. Hoạt động này bổ sung cấu trúc cho quá trình phân tích dữ liệu bằng cách ngăn ngừa những sai lầm phổ biến. Lưu ý rằng hướng dẫn không yêu cầu học sinh thay đổi khoảng cách di chuyển của robot cùng với việc thay đổi vận tốc của robot. Đây là ứng dụng có chủ đích của cái mà các nhà khoa học gọi là Chiến lược Kiểm soát Biến số. Việc hướng dẫn các nhà điều tra mới vào nghề cách thao tác từng biến một (tức là vận tốc trong trường hợp này) để xác định ảnh hưởng của nó đến biến thứ hai (tức là khoảng cách quả bóng di chuyển sau va chạm) là rất quan trọng vì đây không nhất thiết là cách tiếp cận mà học sinh sẽ áp dụng một cách tự phát thay vì cách tiếp cận đoán và kiểm tra. Các phương pháp đoán và kiểm tra thông thường thường thao tác nhiều biến cùng một lúc (tức là thay đổi cả vận tốc và khoảng cách mà robot di chuyển) và quan sát tác động của sự hợp lưu lên khoảng cách mà quả bóng di chuyển sau khi quay. Hoạt động này cố gắng hướng dẫn học sinh tránh điều đó vì mối quan hệ giữa các biến sẽ trở nên mơ hồ. Có phải tốc độ của robot cao hơn, khoảng cách robot di chuyển xa hơn hay cả hai khiến quả bóng di chuyển xa hơn? Chúng ta không thể trả lời câu hỏi đó khi chúng ta thao tác cả hai biến cùng một lúc.

Tuy nhiên, các nhóm có thể tự ý 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 vẫn giữ nguyên vận tốc như trong lần thử nghiệm với khoảng cách ban đầu là 500mm. Theo 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 quá trình va chạm

Sơ đồ ngang dài 3 mét giống như trước đây nhưng bây giờ có một Speedbot V5 ở dòng 0cm và một quả bóng được đặt trên dòng 50cm. Bố trí
Bowling Challenge với V5 Speedbot và bóng

Biểu tượng Mẹo của Giáo viên Mẹo dành cho giáo viên

  • Chuẩn bị khu vực để bóng có thể nảy theo nhiều hướng khác nhau với khoảng cách khác nhau. Đóng cửa ra vào và/hoặc cửa sổ khi cần thiết.

  • Bảng Khám phá vận tốc có thể được lưu ở bên dưới hoặc học sinh có thể tạo lại bảng này trong sổ tay kỹ thuật của mình.

  • Tiêu chí đánh giá sổ tay kỹ thuật nhóm có thể được tìm thấy tại đây (Google / .docx / .pdf) và tiêu chí đánh giá sổ tay cá nhân có thể được tìm thấy tại đây (Google / .docx / .pdf). Bất cứ khi nào bạn có kế hoạch đánh giá bài làm của học sinh bằng một hoặc nhiều tiêu chí, hãy nhớ chia sẻ tiêu chí đó với các em trước khi các em bắt đầu làm dự án.

Định tâm quả bóng trên đường ngang ở mức 50cm và đặt robot của bạn sao cho mặt trước của nó được định tâm trên đường ngang ở mức 0cm. Đảm bảo mặt trước của robot hướng về phía quả bóng. Chạy dự án Momentum đầu tiên của bạn với vận tốc được đặt ở mức 50% và chú ý kỹ khi robot va chạm với quả bóng.

Ghi lại vận tốc đã đặt, quãng đường di chuyển và quãng đường quả bóng di chuyển trong Bảng dữ liệu này (Google / .pdf). Hàng đầu tiên của bảng đã được bắt đầu cho bạn dựa trên dự án Momentum mà bạn đã làm ở bước trước. Tiếp tục thêm dữ liệu vào bảng này khi bạn thử đặt các vận tốc khác nhau. Sau đó, bạn có thể thêm dữ liệu của các nhóm khác khi cùng cả lớp thảo luận về những phát hiện của mình.

Một bảng có ba cột có nhãn 'Khoảng cách được điều khiển bởi Speedbot', 'Đặt vận tốc của Speedbot' và 'Khoảng cách được di chuyển bởi quả bóng'. Ba hàng đầu tiên trong mục 'Distance Driven by Speedbot' được lấp đầy bằng '500mm', hàng đầu tiên trong mục 'Set Velocity of Speedbot' được lấp đầy bằng '50%' và cột 'Distance Traveled by the Ball' được để trống.

Hãy suy nghĩ và trả lời các câu hỏi dưới đây trong sổ ghi chép kỹ thuật của bạn khi bạn thu thập dữ liệu của mình:

  1. Làm thế nào bạn có thể biết rằng động lượng của robot đã truyền năng lượng cho quả bóng trong vụ va chạm? Giải thích chi tiết.
  2. Lặp lại xét nghiệm ít nhất hai lần nữa. Hãy thử vận tốc dưới 50%. Đặt lại bóng ở vị trí của nó và ghi lại trong bảng khoảng cách mà quả bóng di chuyển. Ngoài ra, hãy thử vận tốc lớn hơn 50%. Đặt lại bóng ở vị trí của nó và ghi lại trong bảng khoảng cách mà quả bóng di chuyển.
  3. Khi tất cả các nhóm đã hoàn thành ba bài kiểm tra, hãy thảo luận về vận tốc mà các nhóm khác đã chọn và quả bóng đã đi được bao xa trong các 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.
  4. Tìm (các) mẫu trong dữ liệu. Khoảng cách di chuyển của quả bóng tăng hay giảm khi vận tốc thiết lập tăng?

 

Biểu tượng Hộp công cụ của giáo viên Hộp công cụ giáo viên - Câu trả lời

  1. 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 để làm bằng chứng.

  2. Khoảng cách mà quả bóng di chuyển phụ thuộc vào khối lượng/trọng lượng của quả bóng được sử dụng và vận tốc được thiết lập cho robot.

  3. Học sinh cần nhận ra rằng vận tốc cao hơn sẽ khiến quả bóng bay xa hơn so với 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 thay đổi nhưng cả hai đều góp phần tạo nên động lượng của robot. Hỏi họ xem họ có nghĩ quả bóng có thể bay xa được không nếu robot nặng hơn. Có lẽ là vậy. Bài đọc tiếp theo sẽ cung cấp thêm thông tin về tác động của khối lượng quả bóng trong quá trình va chạm.

  4. Các nhóm học sinh có thể đã chọn các vận tốc thay đổi rộng rãi nhưng mục tiêu học tập chung là để học sinh nhận ra rằng vận tốc cao hơn dẫn đến động lượng lớn hơn, truyền nhiều năng lượng hơn cho quả bóng trong quá trình va chạm.