CTE (Workcell)-Pädagogen beginnen hier

Willkommen bei teachingCTE.vex.com!

Ich kann Ihnen gar nicht sagen, wie aufgeregt ich bin, die Workcell mit Ihnen zu teilen! Als ehemaliger Mathematiklehrer an einer High School und einem College kann ich Ihnen aus Erfahrung sagen, wie großartig die Workcell – und der damit verbundene Lehrplan und die Unterstützung – wirklich sind. Es wurde von Lehrern für Lehrer geschrieben, weil wir die Bedürfnisse des Klassenzimmers kennen.

Ich weiß aus erster Hand, wie es aussieht und sich anfühlt, komplexe Konzepte für Schüler zum Leben zu erwecken, und die Freude in ihren Gesichtern, wenn alles endlich einen Sinn ergibt und eine echte Bedeutung hat. Diese Seite soll Ihr persönlicher Überblick über den Workcell-Lehrplan und alle begleitenden Ressourcen sein, die Ihnen und Ihren Schülern zum Erfolg verhelfen.

Vom Bau und der Programmierung der Workcell bis hin zum Erlernen der Funktionsweise von Industrierobotern bietet die Workcell den Schülern ein wirklich unvergleichliches integriertes MINT-Erlebnis.

Lauren Harter
Direktorin für Lehrtechnologie, VEX Robotics

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Die VEX V5 Workcell ist eine Einführung in die Welt der Industrierobotik. Dieses Modell ist klein genug, um auf einem Schreibtisch im Klassenzimmer platziert zu werden, und macht die VEX V5 Workcell in einer Vielzahl von Bildungsumgebungen zugänglich. Darüber hinaus senken die Vorteile der Verwendung von VEXcode V5 als Programmiersprache die Eintrittsbarriere für einen industriellen Roboterarm sowohl für Schüler als auch für Lehrer. Die V5-Arbeitszelle zusammen mit VEXcode V5 bietet Studierenden die Möglichkeit, technische Fähigkeiten und Fähigkeiten zur Problemlösung zu entwickeln, indem sie eine simulierte Fertigungsarbeitszelle mit einem Fünf-Achsen-Roboter bauen und programmieren.

Sehen Sie sich eine Zusammenfassung der V5 Workcell >an

Der V5-Workcell-Lehrplan ist umfassend, strukturiert und bietet alles, was Sie und Ihre Schüler brauchen, um erfolgreich zu sein. Der Lehrplan besteht aus STEM Labs und Workcell Extensions. STEM Labs sind gerüstbasierte, schülerorientierte Materialien, die direkte Anleitung und Bewertung beinhalten. Workcell-Erweiterungen sind bearbeitbare Google Docs, die es Schülern ermöglichen, Bau- und Codierungskonzepte auf offene Weise und mit weniger Gerüsten zu erkunden. 

Die Studierenden beginnen mit den STEM Labs 1–12, um die grundlegenden Konzepte der Industrierobotik zu erlernen, während sie die Arbeitszelle bauen und programmieren, um Aufgaben zu erledigen. Anschließend erkunden die Schüler die Workcell-Erweiterungen, um die in den STEM-Labs 1–12 erlernten Konzepte zu üben und das Erstellen und Codieren weiter voranzutreiben, indem sie das ursprüngliche Workcell-Build-Design modifizieren. Die Studierenden schließen mit STEM Lab 13: Capstone Project Competition ab, wo sie alles, was sie gelernt haben, in einem freien Bauwettbewerb anwenden, der den realen Fabrikbetrieb nachahmt.


V5 Workcell STEM Labs 1-12

Einführung in die V5 Workcell

Die ersten drei Workcell STEM Labs führen die Schüler in Industrierobotik, Sicherheit und die Funktionsweise des Arms der Workcell im 3D-Raum ein.

VEX CTE Labs 1, 2 und 3

Labor 1

Die Schüler beginnen mit dem Bau der Arbeitszelle anhand von Schritt-für-Schritt-Bauanweisungen sodass alle Schüler auch ohne vorherige Bau- oder Ingenieurerfahrung erfolgreich sein können. Beim Aufbau der Workcell lernen die Schüler, wie man sie beherrscht und warum dies für die Funktionalität der Workcell von entscheidender Bedeutung ist.

Labor 2

Die Schüler lernen zunehmend die Bedeutung der Sicherheit kennen – sowohl im Klassenzimmer als auch in der Industrie – und simulieren einen Notstopp mithilfe eines Stoßstangenschalters.

Labor 3

Sobald die Schüler die Arbeitszelle gebaut haben und über ein grundlegendes Verständnis der Sicherheit verfügen, lernen sie, wie der Arm der Arbeitszelle im 3D-Raum funktioniert. Die Schüler beginnen damit, den Arm manuell zu bewegen und dabei die aktuellen X-, Y- und Z-Koordinatenwerte in Echtzeit auf dem Bildschirm des V5 Brain anzuzeigen. Sobald die Schüler verstehen, wie der Workcell-Arm im 3D-Raum funktioniert, verfügen sie über das Grundwissen, um damit zu beginnen, den Arm autonom so zu programmieren, dass er sich an eine diskrete Position (x, y, z) bewegt.

Codierung der V5-Arbeitszelle für automatisierte Bewegungen

Die STEM Labs 4–6 konzentrieren sich auf die Codierung autonomer Bewegungen, insbesondere auf die Erforschung autonomer Bewegungen entlang der x-, y- und z-Achse.

VEX CTE Labs 4, 5 und 6

Labor 4

Die Schüler erforschen den Unterschied zwischen linearen und Gelenkbewegungen entlang der x- und y-Achse und wie jede ihre eigenen Vorteile hat.

Labor 5

Die Schüler kombinieren ihre neu erworbenen Programmierfähigkeiten mit Mathematik, indem sie Variablen einführen, um eine anfängliche (x, y, z)-Koordinate zu speichern. Anschließend addieren sie Inkremente zum ursprünglich gespeicherten Koordinatenwert, um eine Markierung entlang der x- und y-Achse zu verschieben.

Labor 6

Die Schüler zeichnen weiterhin mit dem Marker entlang der X- und Y-Achse, müssen den Marker aber auch mithilfe der Z-Achse zwischen Formen oder Buchstaben aufnehmen. Diese Weiterentwicklung der Fähigkeiten bereitet die Schüler darauf vor, den Arm entlang aller drei Achsen (x, y, z) zu bewegen, um in späteren Übungen Scheiben aufzunehmen und zu platzieren.

Codierung für alle (VEXcode V5)

Codierung für alle (VEXcode V5)
  • Keine Vorkenntnisse im Programmieren erforderlich
  • Schritt-für-Schritt-Videos, die einen Schüler durch das Programmieren führen
  • Niedrige Eintrittsbarriere mit einer blockbasierten Sprache
  • Integrierte Hilfe und vorgefertigte Beispielprojekte

Erfahren Sie mehr über VEXcode V5 >

VEX Professional Development Plus (PD+)

VEX Robotics bietet umfassende Ressourcen zur beruflichen Weiterentwicklung, die unter pd.vex.comverfügbar sind. Die Professional Development Plus (PD+)-Plattform von VEX ist Ihr Ziel für eine Fülle von Ressourcen, die Pädagogen in der Welt der MINT-Fächer befähigen sollen. Die VEX PD+-Plattform bietet zwei Stufen – eine kostenlose Stufe und eine kostenpflichtige All-Access-Stufe.

Kostenlose VEX PD+-Stufe

V5

Das kostenlose Kontingent von VEX PD+ beinhaltet den Zugriff auf:

  • Einführungskurse: Diese Online-Kurse zum Selbststudium bieten Schulungen zu jeder VEX-Plattform. Jeder Kurs enthält eine formative Bewertung und verfolgt Ihren Fortschritt, sodass Sie Ihr Verständnis leicht überprüfen und den Kurs in Ihrem eigenen Tempo absolvieren können. Sobald Sie zertifiziert sind, erhalten Sie Zugang zur VEX Professional Learning Community (PLC).
  • Professional Learning Community (PLC): Treten Sie einem Netzwerk globaler Pädagogen und VEX-Experten bei, in dem Sie lernen, sich austauschen und von einer Fülle gemeinsamer Erfahrungen profitieren können. Dies ist Ihre virtuelle Lehrerlounge, in der Sie einen sinnvollen Dialog führen, Fachwissen austauschen, Fragen stellen und gemeinsam daran arbeiten können, Ihr MINT-Lehren und -Lernen zu verbessern.

VEX PD+ kostenpflichtiger Tarif (All-Access)

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Die kostenpflichtige VEX PD+-Stufe (All-Access) beinhaltet den Zugriff auf:

  • Einzelsitzungen: Vereinbaren Sie eine Einzelsitzung mit einem VEX-Experten und erhalten Sie Anleitung und Unterstützung, die auf Ihre Bedürfnisse zugeschnitten sind.
  • VEX-Meisterkurse: videobasierte, von Experten geleitete Kurse, die von Einführungskursen „Erste Schritte“ bis hin zu fortgeschritteneren und pädagogikorientierten Kursen reichen.
  • VEX-Videobibliothek: Zugriff auf Hunderte von Videos zu verschiedenen Themen und VEX-Plattformen, jederzeit und von überall verfügbar.
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  • Live-Sitzungen: thematische, einstündige, von Experten geleitete Sitzungen, die Einblicke und praktische Erkenntnisse zum Unterrichten mit VEX bieten.
  • VEX Robotics Educators Conference: Eine jährliche Konferenz, die die VEX PD+ Community für persönliches, praktisches Lernen, inspirierende Keynotes und Lernsitzungen mit VEX-Bildungsexperten zusammenbringt.

Jeder Benutzer hat außerdem Zugriff auf sein eigenes Dashboard, das eine Tour durch alle VEX PD+-Funktionen enthält, sodass er problemlos loslegen kann. Wir aktualisieren PD+ kontinuierlich mit neuen Materialien und stellen so sicher, dass unsere Plattform eine reichhaltige, dynamische Ressource für unsere Pädagogen bleibt.

Wir sind hier, um Sie auf Ihrem beruflichen Weg zu unterstützen. Wenn Sie Fragen oder Feedback haben, können Sie das Feedback-Tool in VEX PD+ verwenden. Wir freuen uns darauf, dass Sie erkunden, lernen und Kontakte knüpfen.

Pick and Place erkunden

Die STEM Labs 7–9 konzentrieren sich auf die Einführung in den Elektromagneten und das Aufnehmen, Platzieren und Transportieren farbiger Scheiben.

VEX CTE Labs 7, 8 und 9

Labor 7

Die Schüler werden mit dem Elektromagneten vertraut gemacht, indem sie mit einer Benutzeroberfläche (UI) auf dem Bildschirm des V5 Brain interagieren, die als farbige Tasten fungiert. Der Schüler identifiziert die Farbe der Scheibe oben am Abholort und wählt die entsprechende Schaltfläche auf dem Bildschirm aus. Dadurch wird der Arm dazu veranlasst, die Scheibe aufzunehmen und sie an einer für diese Farbe spezifischen Abgabestelle abzulegen. Dadurch können Studierende in späteren Übungen erkennen, wie Sensoren diesen Prozess weiter automatisieren können. Früheres Wissen über die Z-Achse und die Unterschiede zwischen linearen und Gelenkbewegungen wird auf einem grundlegenden Niveau angewendet.

Labor 8

Die Schüler fügen einen optischen Sensor hinzu, um den Prozess der Identifizierung von Festplattenfarben zu automatisieren. Die Schüler müssen berücksichtigen, wie sich die Z-Achse für den Aufnahmeort jedes Mal ändert, wenn eine neue Festplatte aufgenommen wird, da zunächst mehr als eine Festplatte geladen wird. Labor 8 stellt tiefe Verbindungen zu vielen früheren Konzepten her, einschließlich linearer und Gelenkbewegung; Erkundung der x-, y- und z-Achsen; und der Vorteil von Sensoren für die Automatisierung.

Labor 9

Die Schüler lernen Förderbänder kennen, indem sie ihrem Workcell-Aufbau zeitbasierte Förderbänder hinzufügen. Der Einsatz zeitbasierter Förderbänder hilft Schülern zu verstehen, wie schnell und in welche Richtung sie sich drehen, und kann sie dazu anregen, die Vorteile der Verwendung von Sensoren zum automatischen Starten und Stoppen von Förderbändern in Betracht zu ziehen.

Eine VEX-Ressourcenbibliothek

Sofortige Unterstützung bei Speicherung, Erstellung, Mastering, Codierung und vielem mehr

Sehen Sie sich den Abschnitt „Workcell“ der VEX-Bibliothek >an

Es ist kein Scheitern, es ist Lernen

  • Die Studierenden beteiligen sich am Prozess der Iteration
  • Der Engineering-Design-Prozess wird verwendet, um Code oder einen Engineering-Build-Entwurf strategisch zu aktualisieren

Unterstützung beim Aufbau der Widerstandsfähigkeit von Schülern mithilfe von STEM Labs >

Transport- und Sortierscheiben

Die STEM Labs 10-12 konzentrieren sich auf die Optimierung von Transport- und Sortierscheiben.

VEX CTE Labs 10, 11 und 12

Labor 10

Durch das Hinzufügen eines optischen Sensors und Linienverfolgern automatisieren die Schüler den Transport der Scheiben entlang der Förderbänder weiter. Vor diesem Labor legte der Schüler die von ihm gewählte Farbscheibe in Zeitschritten auf das Förderband, um ihn zu transportieren. Der optische Sensor löst basierend auf der erkannten Farbe bestimmte Verhaltensweisen aus und automatisiert die Farberkennung. Line Tracker werden hinzugefügt, um bei Auslösung bestimmte Förderbänder zu starten und zu stoppen und die Umleitung zu aktivieren. Die Schüler erkennen, dass die Verwendung von Sensoren anstelle von zeitbasierten Förderern sicherstellt, dass die Scheiben jedes Mal an der gleichen Stelle anhalten, unabhängig von Schlupf oder anderen Umweltfaktoren, die ihn beeinflusst haben könnten.

Labor 11

Anstatt dass der Schüler jeweils nur eine Scheibe in das System einführt, wird eine Scheibenzuführung hinzugefügt, um den Vorgang zu automatisieren und die gleichzeitige Ausgabe mehrerer Scheiben zu ermöglichen. Wenn im Klassenzimmer mehr als eine Arbeitszelle vorhanden ist, haben die Schüler die Möglichkeit, kooperative Systeme kennenzulernen. Beispielsweise könnten die Schüler ein Programm erstellen, bei dem der erste jeder farbigen Scheibe in Arbeitszelle eins sortiert wird und der zweite in Arbeitszelle 2 umgeleitet und dort sortiert wird.

Labor 12

Bis zu diesem Punkt der Labs-Reihe haben die Studierenden einen stark strukturierten Lehrplan mit diskreten Build-Anweisungen und Codebeispielen erlebt. In Labor 12 können Schüler erkunden, wie sie die Arbeitszelle leicht verändern können, indem sie ihr gesamtes Wissen, das sie in Labor 1–11 gelernt haben, nutzen, um an einem Klassenwettbewerb teilzunehmen. Einige Beispiele für Änderungen könnten das Hinzufügen zusätzlicher Sensoren oder die Vergrößerung der Höhe des Scheibenförderers sein.

Der Kontext ist der Schlüssel

  • Die Studierenden haben die Möglichkeit, ihre neu erlernten Fähigkeiten im Kontext anzuwenden
  • Die Herausforderungen in jedem MINT-Labor sind darauf ausgelegt, Fähigkeiten zu testen, die in realen Anwendungen eingesetzt werden
  • Der Workcell-Lehrplan bietet Studierenden die Möglichkeit, Konzepte praxisnah zu erlernen

Pädagogik auf einem soliden Fundament aufgebaut

Die Workcell wurde von Lehrern für Lehrer entwickelt und bietet forschungsbasierte und an Standards ausgerichtete Lehrplanressourcen, die auf bewährten Ergebnissen basieren, damit Sie mit Zuversicht unterrichten können.

Ihr Lehrerhandbuch

Ihr Lehrerhandbuch

Jedes MINT-Labor verfügt über integrierte Lehrernotizen und Moderationsaufforderungen sowie vorgefertigte Beispielcodierungslösungen und Antwortschlüssel für Bewertungsfragen.

Diese helfen bei der Beantwortung

  • Was sollte ich als Pädagoge tun, um diese Aktivitäten zu erleichtern?
  • Was werden die Schüler tun?
  • Wie überprüfe ich ihr Verständnis?

 

Planung für Sie erledigt

Planung für Sie erledigt

Der Leitfaden zur kumulativen Stimulation von Workcell führt Sie durch die Implementierung der Workcell STEM Labs und Erweiterungen.

Vorschauseiten bieten eine Zusammenfassung jedes Labs auf einen Blick:

 

Ausrichtung an Standards

VEX V5 STEM Labs zielen auf eine Reihe von Standards ab und tragen dazu bei, sicherzustellen, dass alle Schüler Zugang zu fundierten Inhalten haben. Im Dokument „Wo und wie Standards erreicht werden“ können Sie sehen, wie unsere Lektionen konkret dazu beitragen, die Lernziele Ihrer Schüler zu erreichen. Jede Registerkarte entspricht einer anderen STEM-Laboreinheit.


V5-Arbeitszellenerweiterungen

VEX V5 Workcell Extensions sollen die in den STEM Labs 1-12 behandelten Konzepte weiter erforschen und Schüler in zusätzliche Sortier- und Automatisierungskonzepte einführen. Diese Erweiterungen sollten abgeschlossen sein, nachdem alle zwölf VEX V5 Workcell STEM Labs in Vorbereitung auf STEM Lab 13: Capstone Project durchlaufen wurden.

V5-Arbeitszellenerweiterungen

STEM Labs + Erweiterungen = der Lehrplan eines ganzen Jahres steht Ihnen zur Verfügung

Sehen Sie sich den Cumulative Pacing Guide >an

Technische Konzepte für Arbeitszellenerweiterungen

Diese Erweiterungen erfordern, dass Studierende neue Abschnitte der Workcell planen und bauen, um praktische Erfahrungen mit spezifischen technischen Konzepten zu sammeln.

Technische Konzepte für Arbeitszellenerweiterungen

Es gibt keine Bauanweisungen für die Erweiterungen, aber der Aufbau spezifischer Mechanismen wird behandelt. Dies ermöglicht weitere Modifikationen der ursprünglichen Workcell-Builds und schließt die Lücke zwischen der Verwendung von Build-Anweisungen in Labs 1–12 und dem freien Erstellen in Lab 13.

Während die STEM Labs darauf ausgelegt sind, in einer bestimmten Reihenfolge abgeschlossen zu werden, können die Workcell Extensions in beliebiger Reihenfolge abgeschlossen werden. Allerdings sind die Konzepte in einigen Erweiterungen komplexer als in anderen.

Erfahren Sie mehr über die Konzepte, die von den V5 Workcell Extensions >abgedeckt werden

STEM Lab 13: Capstone-Projekt

Simulieren Sie die reale Fabrikabwicklung mit dem Capstone-Projektwettbewerb, indem Sie mit Genauigkeit, Effizienz und Materialbeschränkungen experimentieren. Es gibt keinen vorgeschriebenen Aufbau für dieses Labor und die Studierenden haben die Möglichkeit, ihre eigene Arbeitszelle zu entwerfen.

Capstone-Projektlabor 13

Im STEM Lab 13 wenden die Studierenden alles, was sie in den Labs 1–12 und den Erweiterungen gelernt haben, in einem Wettbewerbsumfeld an. Dies unterscheidet sich von allem, was die Studierenden in den Laboren 1–12 oder den Erweiterungen erlebt haben, da es von den Studierenden verlangt, basierend auf ihrer Strategie für den Capstone-Projektwettbewerb ein Arbeitszellenlayout von Grund auf zu entwerfen. Die Studierenden werden ihre Ingenieurs- und Programmierfähigkeiten anwenden, um in diesem Labor erfolgreich zu sein.


Das gesamte Workcell-Erlebnis

Der V5-Workcell-Lehrplan ist eine echte Erfahrung mit integrierten MINT-Fächern, die den Schülern auf leicht zugängliche und praxisnahe Weise den Umgang mit Industrierobotik und Fabrikautomation näher bringt. Die Studierenden erwerben Erfahrung im Bauen und Codieren, erhalten aber auch eine praktische Anwendung mathematischer und naturwissenschaftlicher Konzepte wie dem kartesischen Koordinatensystem, Variablen und Bewegung im 3D-Raum. Diese Links helfen Ihnen beim Zugriff auf den Workcell-Lehrplan.

For more information, help, and tips, check out the many resources at VEX Professional Development Plus

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