In Workcell STEM Lab 13: Capstone Projectentwerfen die Schüler eine Workcell, die alle 36 zufällig ausgegebenen Scheiben so schnell wie möglich in die farblich passenden Endzonen sortiert.
Für das richtige Sortieren der Scheiben werden Punkte vergeben. Falsches oder unzureichendes Werten der Scheiben führt zum Verlust von Punkten. Abhängig davon, wie und wie schnell die Scheiben in den Endzonen gestapelt werden, werden Bonuspunkte vergeben. Der Gewinner des Capstone-Projekts wird dadurch ermittelt, wer am Ende aller Durchläufe die meisten Punkte hat.
Die Organisation Ihres Unterrichts für diesen Wettbewerb trägt dazu bei, den Erfolg für Sie und Ihre Schüler sicherzustellen.
Die Schüler sollten in Gruppen eingeteilt und mit der zugehörigen Arbeitszelle gepaart sein. Gruppen sollten während des gesamten Labors 13 bei ihrer zugewiesenen Arbeitszelle bleiben, da Gruppen ihre Arbeitszelle auf eine für ihre Gruppe spezifische und einzigartige Weise entwerfen und ändern.
STEM Lab 13 ist so konzipiert, dass es über einen Zeitraum von mehreren Wochen abgeschlossen werden kann. Der empfohlene Zeitraum beträgt 4 Wochen, dies kann jedoch je nach Klassenzimmer und Schülern variieren. Der Abschnitt Rethink von STEM Lab 13 umfasst den Capstone Project-Wettbewerb.
Vor dem Start des Wettbewerbs
Halten Sie vor dem Unterricht die folgenden Gegenstände bereit:
- Mindestens fünf Kopien pro Gruppe des ausgedruckten Spielberichtsbogens auf der letzten Seite des Regeldokuments
- Die V5 Workcell Bestenliste
- Spielplan
- Spiele können reibungsloser ablaufen, wenn Sie und Ihre Schüler wissen, wann jede Gruppe wettkampfbereit sein muss. Jeder Lauf sollte nicht länger als 10 Minuten dauern, Sie müssen jedoch Zeit für den Aufbau und die Wertung am Ende einplanen. Beim Erstellen eines Zeitplans, der etwa 15 Minuten pro Spiel vorsieht, sollten Vorbereitung und Punktestand berücksichtigt werden.
- Sie sollten jeder Gruppe während des Wettbewerbs mindestens zwei Läufe zuweisen, damit die Schüler ihre Strategie zwischen den Spielen wiederholen und weiterentwickeln können.
- Durch die Erstellung eines Zeitplans können Sie Ihre Unterrichtszeit besser planen und so einen erfolgreichen Wettbewerb gewährleisten. Ein vorgegebener Zeitplan ermöglicht es Ihnen außerdem, die Spiele während des Unterrichts anzukündigen, sodass Sie sich weiterhin auf die Punktevergabe und die Zeiteinteilung konzentrieren können.
- Hängen Sie Ihren Stundenplan mit den zugewiesenen Zeiten für jede Gruppe auf oder drucken Sie ihn aus und geben Sie ihn den Schülern, damit diese deutlich sehen können, wann sie fertig sein müssen. Dieser Stundenplan legt dann die Parameter für die Übungszeit der Schüler fest. Unten sehen Sie ein Beispiel für einen Spielplan.
Während des Wettbewerbs
Nutzen Sie die folgende Anleitung, um den Wettbewerb in Ihrem Klassenzimmer zu erleichtern. Es wird empfohlen, für den Abschnitt „Spielen“ von STEM Lab 13 etwa eine Woche und für den Abschnitt „Überdenken“ etwa drei Wochen einzuplanen. Auch dies kann sich je nach den Anforderungen Ihres Klassenzimmers und Ihrer Schüler ändern. Die folgenden Empfehlungen basieren auf einem Zeitrahmen von vier Wochen und können an Ihre Situation angepasst werden.
Mit den optionalen Rubriken für Zusammenarbeit und Programmierung können Sie den Schülern Feedback geben und ihre Projekte im gesamten STEM Lab 13 und im Wettbewerb bewerten.
Vier Wochen vor dem Wettkampf (Woche eins)
Im Abschnitt Playwerden den Schülern verschiedene Konzepte vorgestellt, die sie auf die Gestaltung ihrer eigenen Arbeitszelle für den Capstone Project-Wettbewerb vorbereiten.
- Bringen Sie die Schüler zum Unterrichten der gesamten Klasse zusammen und stellen Sie ihnen das Labor vor.
- Die Studierenden lernen das Workcell-Design kennen, indem sie analysieren, warum der Aufbau in Labor 11 auf eine bestimmte Art und Weise angelegt ist. Durch die Durchsicht und das Verständnis des Labordesigns lernen sie Konzepte wie die mechanischen Grenzen des Arbeitszellenarms kennen, erfahren, wie und warum Förderbänder an bestimmten Stellen platziert werden und wie wichtig Abhol- und Abgabestellen sind.
- Im gesamten Abschnitt „Spielen“ erkunden die Schüler außerdem, wie sich das Verschieben der Armposition auf seine X-, Y- und Z-Koordinaten auswirkt, wie die Armposition auf der Arbeitszelle mechanisch verschoben werden kann und welche Möglichkeit zum Erstellen benutzerdefinierter V5-Smart-Kabel besteht.
- Sagen Sie den Schülern, dass sie diese Konzepte anwenden können, wenn sie im Abschnitt „Überdenken“ ihre eigene Arbeitszelle entwerfen.
- Erklären Sie den Schülern, dass es für dieses Labor keinen vorgeschriebenen Aufbau gibt. In diesem Labor ist ein Beispielaufbau für Labor 13 abgebildet, es gibt jedoch keine zugehörigen Aufbauanweisungen. Die Studierenden können für dieses Labor jede gewünschte Art von Arbeitszelle entwerfen und bauen, solange sie den Wettbewerbsregeln entspricht.
- Befolgen Sie die Moderationsanweisungen am Anfang jeder der Spielseiten um den Spielabschnitt zu moderieren.
Drei Wochen vor dem Wettkampf (Woche zwei)
- Stellen Sie den Schülern als gesamte Klasse den Wettbewerb vor. Betonen Sie noch einmal, dass es für diesen Wettbewerb keinen vorgeschriebenen Aufbau gibt. Die Studierenden können Beispiele aus Labor 13, den vorherigen 12 Laboren und den Workcell-Erweiterungen verwenden. Um im Wettbewerb erfolgreich zu sein, können die Studierenden jedoch jedes beliebige Layout entwerfen. Die Schüler können die Informationen aus Abschnitt Spielen“ beim Entwerfen ihrer Arbeitszelle verwenden.
- Teilen Sie die Schüler in Gruppen auf, falls dies nicht bereits geschehen ist. Stellen Sie sicher, dass sie über die ihnen zugewiesene Arbeitszelle, ihr Gerät mit VEXcode V5 und ihre technischen Notizbücher verfügen. Die empfohlene Gruppengröße liegt zwischen 2 und 4 Schülern pro Arbeitszelle.
- Weisen Sie die Gruppen an, sich zunächst die beiden Videos auf dieser Seite anzusehen und dann das Regeldokument zu lesen, bevor sie ein Brainstorming für ein Design durchführen.
- Verteilen Sie mehrere ausgedruckte Bewertungsbögen an die Schüler. Zwei davon werden für die tatsächlich gewerteten Läufe verwendet; alle weiteren Blätter können zum Erfassen der Punkte beim Üben verwendet werden.
- Während die Schüler die Videos ansehen und die Regeln lesen, gehen Sie durch den Raum und beantworten Sie alle auftretenden Fragen.
- Wenn die Schülerinnen und Schüler das Video angesehen und das Regeldokument gelesen haben, stellen Sie sicher, dass sie die Regeln verstanden haben, indem Sie den Gruppen die folgenden Fragen zur formativen Beurteilung stellen, bevor Sie fortfahren:
- Sobald klar ist, dass alle Gruppen mit den Regeln einverstanden sind, sagen Sie ihnen, dass sie mit der Arbeit an ihrem Entwurf beginnen sollen. Während die Gruppen arbeiten, gehen Sie durch den Raum und stellen Sie den Schülern die folgenden Fragen:
- Wie gehen Sie die Herausforderung an? Was ist Ihre Strategie? Wie wollen Sie ihre Arbeitszelle wettbewerbsfähig gestalten?
- Ermutigen Sie Gruppen, die Schwierigkeiten haben, noch einmal im Abschnitt „Spielen“ nachzuschauen. Dort erfahren Sie, wie Sie die x-, y- und z-Koordinaten nach der Bewegung des Arms ermitteln, die mechanischen Grenzen des Arms verstehen oder benutzerdefinierte V5-Kabel herstellen.
- Wenn die Gruppen immer noch nicht sicher sind, wo sie anfangen sollen, ermutigen Sie sie, sich die Workcell Extensions anzusehen, um Ideen und Inspiration sowie schrittweise Hilfe zum Erstellen bestimmter Mechanismen zu erhalten. Weitere Informationen zu diesen Mechanismen finden Sie in diesem Artikel.
Zwei Wochen vor dem Wettkampf (Woche drei)
Nachdem die Gruppen ihre erste Iteration entworfen haben, ermutigen Sie die Schüler, ihre Entwürfe zu testen, das Ergebnis aufzuzeichnen, Anpassungen vorzunehmen und es dann erneut zu versuchen. Bitte beachten Sie, dass die Studierenden mehrere Wochen benötigen, um eine Arbeitszelle in einen wettbewerbsfähigen Zustand zu bringen. Die Studierenden sollten sowohl das physische Design der Arbeitszelle als auch den Code iterieren.
Sobald die Gruppen ihre Arbeitszellen oft genug entworfen und getestet haben, um eine funktionierende Version zu erhalten, ist es an der Zeit, gegeneinander anzutreten.
Der Tag vor dem Wettkampf
Sagen Sie den Schülern, dass ihnen am Wettkampftag zwei vollständige Läufegestattet sind. Die höchste Punktzahl dieser beiden Läufe wird als Endpunktzahl gewertet. Sie als Lehrer gehen durch den Raum und notieren die erste Punktzahl jeder Gruppe. Anschließend beginnen Sie wieder mit der ersten Gruppe, um deren zweite Punktzahl zu ermitteln. Dadurch hat jede Gruppe zwischen ihren Durchläufen Zeit, etwaige Hardware- oder Codierungsprobleme zu beheben, die während des ersten Durchlaufs auftreten.
Beachten Sie, dass die Gruppen nicht physisch gegeneinander antreten. Jede Gruppe tritt an, während Sie als Lehrer den Lauf beobachten, um die Zeit und die Punktzahl aufzuzeichnen.
Wenn eine Gruppe nicht aktiv bewertet wird, sollte sie planen, zu üben und die Ergebnisse zu wiederholen. Es wird empfohlen, sich an einen veröffentlichten Spielplan zu halten, damit die Schüler wissen, wann sie antreten werden. Geben Sie den Schülern diesen Zeitplan jetzt, damit sie sich am nächsten Tag angemessen auf den Wettbewerb vorbereiten können.
Wettkampftag
Um den Punktestand und die Zeit für jede Gruppe im Auge zu behalten, verwenden Sie das V5 Workcell Leaderboard. Dadurch können die Studierenden ihren Punktestand in Echtzeit sehen. Informationen zur Durchführung des Capstone-Projekt-Wettbewerbs mithilfe dieser Bestenliste finden Sie in diesem Artikel.
Nach dem Wettbewerb
Nachdem alle Gruppen an den Wettbewerben teilgenommen haben, bringen Sie die Schüler zu einer Diskussion mit der gesamten Klasse wieder zusammen. Stellen Sie den Schülern einige dieser Fragen, um die Herausforderung abzuschließen.
- Wie haben Sie die Regeln interpretiert, um Designentscheidungen zu treffen?
- Was war Ihre Strategie, um die höchste Punktzahl zu erreichen?
- Was fand Ihre Gruppe an dieser Herausforderung schwierig?
- Hat Ihr Projekt beim ersten Versuch funktioniert? Wenn nicht, welche Änderungen haben Sie vorgenommen, um es zu verbessern?
- Wie hat Ihre Gruppe zusammengearbeitet, um die Herausforderung zu lösen?
Sie können aus der Bestenliste auch die Ergebnisse jeder Gruppe oder sogar die Rangliste der gesamten Klasse ausdrucken.