Skip to main content

Phòng thí nghiệm STEM
Hẻm đà Học sinh

Biểu tượng Hộp công cụ dành cho giáo viên 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 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 vận tốc của Speedbot chỉ bằng cách thêm lệnh setDriveVelocity (50, phần trăm) vào driveFor ​​(1 , inch) hướng dẫn. Phần được hướng dẫn của hoạt động yêu cầu học sinh di chuyển Speedbot ở các vận tốc khác nhau và khi kết thúc hoạt động yêu cầu các em áp dụng các 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.

Biểu tượng Hộp công cụ dành cho giáo viên Hộp công cụ dành cho giáo viên

Dưới đây là tổng quan về Giao diện người dùng của VEXcode V5. Học sinh sẽ được làm quen với các tab/nút này trong các hoạt động trong Phòng thí nghiệm STEM Hẻm Động lực này. Các liên kết cũng được cung cấp trong Phòng thí nghiệm STEM để cung cấp thêm thông tin về các tab/nút này.

Giao diện V5

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

    • Drivetrain.setDriveVelocity(50, phần trăm);

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

    • Để tìm hiểu thêm thông tin về hướng dẫn, hãy chọn Trợ giúp rồi chọn biểu tượng dấu chấm hỏi bên cạnh lệnh để xem thêm thông tin.

      Thông tin trợ giúp cho lệnh Drive For trong C++

      Đảm bảo bạn có phần cứng cần thiết, sổ tay kỹ thuật và VEXcode V5  đã được tải xuống và sẵn sàng.

    biểu tượng Lời khuyên của Giáo viên 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.

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

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

    Vật liệu thiết yếu:
    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

    biểu tượng Lời khuyên của Giáo viên Lời khuyên của giáo viên

    Làm mẫu từng bước khắc phục sự cố cho học sinh.

    Bước 1:  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 đúng vào cổngkhông?

    • Các dây cáp thông minh có được cắm hoàn toàn vào tất cả các động cơ không?

    • Brain có bậtkhông?

    • Pin đã được sạcchưa?

    Bước 2: Bắt đầu một dự án mới

    Hoàn thành các bước sau để bắt đầu dự án:

    • Mở menu Tệp và chọn Mở ví dụ.

      Tùy chọn ví dụ mở được tô sáng trong menu Tệp

       

    • Chọn và mở dự án mẫu Speedbot (Drivetrain 2-motor, No Gyro). 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.

      Hình ảnh mẫu Speedbot trong menu Dự án mẫu

       

    • Vì bạn sẽ khám phá vận tốc nên bạn sẽ đặt tên cho dự án của mình DriveVelocity. Khi hoàn tất, chọn Lưu.

      Đổi tên dự án trên Thanh công cụ của VEXcode V5

       

     

     

    biểu tượng Lời khuyên của Giáo viên Lời khuyên của giáo viên

    • Tên dự án có thể có khoảng cách giữa hoặc sau các từ.

      Đổi tên V5

    • Bạn có thể yêu cầu học sinh thêm tên viết tắt của họ hoặc tên nhóm của họ vào tên dự án. Điều này sẽ giúp phân biệt các dự án nếu bạn yêu cầu học sinh nộp chúng.

    • Vì đây là hoạt động lập trình đầu tiên mà học sinh của bạn có thể thử, nên bạn nên làm mẫu các bước rồi yêu cầu học sinh hoàn thành các hành động tương tự. Sau đó, giáo viên nên theo dõi học sinh để đảm bảo rằng các em thực hiện đúng các bước.

    • Đảm bảo rằng học sinh đã chọn Mở ví dụ từ menu Tệp.

    • 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 lựa chọn 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.

    • Kiểm tra để đảm bảo tên dự án DriveVelocity hiện nằm trong cửa sổ ở giữa thanh công cụ.

    Biểu tượng Hộp công cụ dành cho giáo viên Hộp công cụ dành cho giáo viên - Dự án tiết kiệm

    • Chỉ ra rằng khi họ mở VEXcode V5 lần đầu tiên, cửa sổ được gắn nhãn Dự án VEXcode. Dự án VEXcode là tên dự án mặc định khi VEXcode V5 được mở lần đầu tiên. Sau khi dự án được đổi tên thành Drive và được lưu, màn hình sẽ được cập nhật để hiển thị tên dự án mới. 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.

    • Nói với học sinh rằng các em đã sẵn sàng bắt đầu dự án đầu tiên của mình. Giải thích cho học sinh rằng chỉ cần làm theo một số bước đơn giản, các em sẽ có thể tạo và chạy một dự án giúp Speedbot tiến lên phía trước.

    • Nhắc nhở học sinh lưu dự án của mình khi làm bài. Phần C++ từ Thư viện VEX giải thích các cách lưu trong VEXcode V5.

    Biểu tượng Hộp công cụ dành cho giáo viên Hộp công cụ dành cho giáo viên - 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 150 mm ở các vận tốc khác nhau

    Bây giờ bạn đã sẵn sàng để bắt đầu lập trình cho robot lái xe về phía trước với các vận tốc khác nhau!

    • Trước khi bắt đầu lập trình, chúng ta cần hiểu lệnh là gì. Có ba phần trong một hướng dẫn. 

    biểu tượng Lời khuyên của Giáo viên Lời khuyên của giáo viên

    Bạn có thể nhận thấy chức năng tự động hoàn thành khi bạn bắt đầu nhập hướng dẫn. Sử dụng các phím “Lên” và “Xuống” để chọn tên bạn muốn, sau đó nhấn “Tab” hoặc (Enter/Return) trên bàn phím để thực hiện lựa chọn. Để biết thêm thông tin về tính năng này, hãy xem bài viết C++ .

    • Thêm hướng dẫn vào dự án:

    biểu tượng Lời khuyên của Giáo viên Lời khuyên của giáo viên

    Lưu ý rằng trong lệnh thứ hai và thứ ba (Dòng 29 và 30) giống như lệnh thứ tư và thứ năm (Dòng 31 và 32) nhưng có tham số vận tốc khác. Sau khi thêm hướng dẫn thứ ba, học sinh có thể bôi đen Dòng 29 và 30 để sao chép và dán các dòng bên dưới tạo thành Dòng 31 và 32. Sau đó, họ có thể thay đổi vận tốc ở Dòng 31 thành 75%.

    • Chọn biểu tượng Slot để chọn một trong 8 slot có sẵn trên Robot Brain và chọn slot 1.

       

    • Kết nối V5 Robot Brain với máy tính bằng cáp micro USB và cấp nguồn cho V5 Robot Brain. Biểu tượng Brain trên thanh công cụ chuyển sang màu xanh lục sau khi kết nối thành công.

    • Chọn Download để tải dự án về Brain.

       

    Biểu tượng Hộp công cụ dành cho giáo viên Hộp công cụ dành cho giáo viên

    • Nhắc học sinh 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.

    • Kiểm tra để đảm bảo dự án của bạn có lượt tải xuống (C++) bằng cách nhìn vào màn hình của Robot Brain. Tên dự án DriveVelocity phải được liệt kê trong Ô 1.

    Biểu tượng Hộp công cụ dành cho giáo viên 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.

    • Mô hình Đầu tiên
      Mô hình thực hiện dự án trước lớp trước khi yêu cầu tất cả học sinh thực hiện cùng một lúc. Tập hợp học sinh vào một khu vực và chừa đủ chỗ cho Speedbot di chuyển nếu nó được đặt trên sàn.

      Nói với học sinh rằng bây giờ đến lượt các em thực hiện dự án của mình. Đảm bảo rằng chúng có đường đi rõ ràng và không có Speedbots nào đụng nhau.

    • Chạy(C++) dự án trên robot bằng cách đảm bảo dự án được chọn rồi nhấn nút Run trên Robot Brain. Chúc mừng bạn đã tạo dự án đầu tiên!

    Bước 4: xe tiến và lùi trong 150 mm ở các vận tốc khác nhau

    Bây giờ bạn đã lập trình cho rô-bốt của mình lái xe về phía trước với các vận tốc khác nhau, hãy lập trình để robot lái xe tiến và lùi với các vận tốc khác nhau.

    • Thay đổi tham số trong lệnh điều khiển  hiển thị -150.

    • Chọn Tên dự án để thay đổi từ DriveVelocity thành ReverseVelocity.

    • Chọn biểu tượng Slot để chọn slot mới. Chọn ô 2.

      Hình ảnh lựa chọn slot 2 trên Toolbar

       

    • Tải xuống (C++) dự án.

    • Kiểm tra để đảm bảo dự án của bạn có lượt tải xuống (C++) bằng cách nhìn vào màn hình của Robot Brain. Tên dự án ReverseVelocity phải được liệt kê trong Ô 2.

    • Chạy (C++) dự án trên robot bằng cách đảm bảo dự án được chọn và sau đó nhấn nút Run trên Robot Brain.

    Biểu tượng Hộp công cụ dành cho giáo viên Hộp công cụ dành cho giáo viên - Hoàn thành Bước 4

    • Để thay đổi lệnh driveFor từ chuyển tiếp thành đảo ngược, chỉ cần thay đổi tham số đầu tiên thành -150. Điều này sẽ khiến các động cơ trong hệ thống truyền động di chuyển theo hướng ngược lại.

    • Số mm có thể thay đổi, nhưng trong ví dụ này, chúng tôi sẽ để chúng ở mức 150 mm như đã đặt ở bước trước.

    • Nhắc học sinh ngắt kết nối cáp USB khỏi Robot Brain trước khi chạy dự án.

    • Nhắc nhở học sinh lưu dự án của mình khi làm bài. Thư viện VEX có một phần dành cho C++ giải thích các cách lưu trong VEXcode V5.

    biểu tượng Lời khuyên của Giáo viên 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 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 là 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.

    Biểu tượng Hộp công cụ dành cho giáo viên 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

    Khu thử thách bowling với robot và bóng

    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.

    biểu tượng Lời khuyên của Giáo viên 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.

    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?

    Biểu tượng Hộp công cụ dành cho giáo viên Hộp công cụ dành cho 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 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 đặt cho robot.

    3. 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 đóng góp vào 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.

    4. 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.