V5 Workcell-Ausbilder beginnen hier

Willkommen beim Unterrichten mit der V5 Workcell!

Ich kann Ihnen gar nicht sagen, wie aufgeregt ich bin, die Workcell mit Ihnen zu teilen! Als ehemaliger Mathematiklehrer an einer High School und einer Hochschule kann ich Ihnen aus Erfahrung sagen, wie großartig die Workcell – und der dazugehörige Lehrplan und die Unterstützung – wirklich ist. Es wurde von Lehrern für Lehrer geschrieben, weil wir die Anforderungen im Klassenzimmer kennen.

Ich weiß aus erster Hand, wie es aussieht und sich anfühlt, den Schülern komplexe Konzepte näherzubringen, und ich weiß, welche Freude in ihren Gesichtern zu sehen ist, wenn alles endlich einen Sinn ergibt und eine echte Bedeutung hat. Diese Seite soll Ihnen als persönlicher Leitfaden durch den Workcell-Lehrplan und alle dazugehörigen Ressourcen dienen, die Ihnen und Ihren Schülern zum Erfolg verhelfen.

Vom Bauen und Codieren der Workcell bis zum Erlernen der Funktionsweise von Industrierobotern bietet die Workcell den Schülern eine wirklich unübertroffene integrierte MINT-Erfahrung.

Lauren Harter
Direktorin für Unterrichtstechnologie, 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 Klassentisch platziert zu werden, und macht die VEX V5 Workcell in zahlreichen Bildungseinrichtungen einsetzbar. Darüber hinaus senken die Vorteile der Verwendung von VEXcode V5 als Programmiersprache die Einstiegshürde für einen industriellen Roboterarm sowohl für Schüler als auch für Lehrer. Die V5-Arbeitszelle zusammen mit VEXcode V5 bietet Schülern die Möglichkeit, technische Fähigkeiten und Problemlösungskompetenzen zu entwickeln, indem sie eine simulierte Fertigungsarbeitszelle mit einem Fünfachsenroboter bauen und programmieren.

Sehen Sie sich eine Zusammenfassung der V5 Workcell >an

Der Lehrplan von V5 Workcell ist umfassend, strukturiert und bietet alles, was Sie und Ihre Schüler zum Erfolg brauchen. Der Lehrplan besteht aus STEM Labs und Workcell Extensions. STEM-Labore bieten gestützte, auf die Schüler zugeschnittene Materialien, die direkten Unterricht und Bewertung beinhalten. Workcell Extensions sind bearbeitbare Google Docs, die es Schülern ermöglichen, Gebäude- und Codierungskonzepte auf offene Weise und mit weniger Unterstützung zu erkunden. 

Die Schüler beginnen mit den STEM-Laboren 1–12, um die grundlegenden Konzepte der Industrierobotik zu erlernen, während sie die Arbeitszelle zum Erledigen von Aufgaben bauen und programmieren. Anschließend erkunden die Schüler die Workcell-Erweiterungen, um die in den STEM-Laboren 1–12 erlernten Konzepte in die Praxis umzusetzen. Durch Modifizierung des ursprünglichen Workcell-Build-Designs vertiefen sie das Erstellen und Codieren. Den Abschluss bildet das STEM-Labor 13: Capstone Project Competition, bei dem die Schüler alles Gelernte in einer Wettbewerbsumgebung zum freien Bauen anwenden, die den realen Fabrikbetrieb nachahmt.


V5 Workcell STEM Labs 1-12

Einführung in die V5-Arbeitszelle

Die ersten drei Workcell STEM Labs führen die Schüler in die Industrierobotik und Sicherheit ein und zeigen ihnen, wie der Arm der Workcell im 3D-Raum funktioniert.

Flussdiagramm, das die Schritte zum Starten eines CTE-Laborprojekts veranschaulicht, einschließlich Planung, Entwurf und Implementierung von Aufgaben, mit beschrifteten Abschnitten für jede Phase.

Übung 1

Die Schüler beginnen mit dem Aufbau der Arbeitszelle und verwenden dabei Schritt-für-Schritt-Bauanleitungen sodass alle Schüler auch ohne vorherige Bau- oder Ingenieurserfahrung erfolgreich sein können. Während die Schüler die Arbeitszelle bauen, lernen sie, diese zu beherrschen und warum dies für die Funktionalität der Arbeitszelle von entscheidender Bedeutung ist.

Übung 2

Die Schüler lernen zunehmend die Bedeutung der Sicherheit kennen – sowohl im Klassenzimmer als auch in der Industrie – und simulieren einen Not-Aus mithilfe eines Stoßfängerschalters.

Übung 3

Nachdem die Schüler die Arbeitszelle gebaut haben und ein grundlegendes Verständnis für die Sicherheit haben, lernen sie, wie der Arm der Arbeitszelle im 3D-Raum funktioniert. Die Schüler beginnen, indem sie den Arm manuell bewegen, während die aktuellen x-, y- und z-Koordinatenwerte in Echtzeit auf dem Bildschirm des V5 Brain angezeigt werden. Sobald die Schüler verstanden haben, wie der Workcell-Arm im 3D-Raum funktioniert, verfügen sie über das grundlegende Wissen, um mit der autonomen Programmierung des Arms zu beginnen, damit dieser sich zu einer diskreten (x, y, z) Position bewegt.

Codierung der V5-Arbeitszelle für automatisierte Bewegungen

In den STEM-Laboren 4–6 liegt der Schwerpunkt auf der Kodierung autonomer Bewegungen, insbesondere auf der Erforschung autonomer Bewegungen entlang der x-, y- und z-Achse.

Flussdiagramm, das die Schritte zum Abschließen einer Laboraufgabe im Bereich Robotik im Rahmen der beruflichen und technischen Ausbildung veranschaulicht und im Abschnitt „Hier beginnen“ wichtige Aufgaben und Entscheidungspunkte für die Schüler hervorhebt.

Übung 4

Die Schüler erkunden den Unterschied zwischen linearen und gemeinsamen Bewegungen entlang der x- und y-Achse und welche Vorteile jede dieser Bewegungen bietet.

Übung 5

Die Schüler kombinieren ihre neu erworbenen Programmierkenntnisse mit Mathematik, indem sie Variablen einführen, um eine anfängliche (x, y, z)-Koordinate zu speichern. Anschließend fügen sie dem anfänglich gespeicherten Koordinatenwert Inkremente hinzu, um einen Marker entlang der X- und Y-Achse zu verschieben.

Übung 6

Die Schüler zeichnen mit dem Marker weiter entlang der x- und y-Achse, müssen den Marker jedoch auch zwischen Formen oder Buchstaben mithilfe der z-Achse aufnehmen. Durch diesen Kompetenzverlauf werden die Schüler darauf vorbereitet, den Arm in späteren Übungen entlang aller drei Achsen (x, y, z) zu steuern, um Scheiben aufzunehmen und abzulegen.

Kodieren für alle (VEXcode V5)

Grafik, die Kodierungsprinzipien für die berufliche und technische Bildung veranschaulicht und unterschiedliche Schüler bei Programmieraktivitäten zeigt, wodurch die Inklusivität des Lernens betont wird. Teil des Abschnitts „Hier starten“.
  • Keine vorherige Programmiererfahrung erforderlich
  • Schritt-für-Schritt-Videos, die Schülern das Programmieren beibringen
  • Geringe Einstiegshürde mit einer blockbasierten Sprache
  • Integrierte Hilfe und vorgefertigte Beispielprojekte

Erfahren Sie mehr über VEXcode V5 >

VEX Berufliche Entwicklung Plus (PD+)

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

Kostenloses Kontingent für VEX PD+

Infografik, die wichtige Schritte und Ressourcen zum Starten eines Berufs- und technischen Bildungsprogramms veranschaulicht und Symbole und Text enthält, die die Schüler durch den Prozess führen.

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

  • Einführungskurse: Diese selbstgesteuerten Online-Kurse bieten Schulungen für jede VEX-Plattform. Jeder Kurs enthält eine formative Beurteilung und verfolgt Ihren Fortschritt. So können Sie Ihr Verständnis problemlos überprüfen und den Kurs in Ihrem eigenen Tempo absolvieren. Sobald Sie zertifiziert sind, erhalten Sie Zugriff auf die VEX Professional Learning Community (PLC).
  • Professional Learning Community (PLC): Treten Sie einem Netzwerk aus globalen Pädagogen und VEX-Experten bei, wo Sie lernen, teilen und von einer Fülle gemeinsamer Erfahrungen profitieren können. Dies ist Ihr virtuelles Lehrerzimmer, wo Sie sinnvolle Dialoge führen, Fachwissen austauschen, Fragen stellen und zusammenarbeiten können, um Ihren MINT-Unterricht und Ihr MINT-Lernen zu verbessern.

VEX PD+ kostenpflichtige Stufe (All-Access)

Infografik, die wichtige Schritte und Ressourcen zum Starten eines Berufs- und technischen Bildungsprogramms (CTE) veranschaulicht, einschließlich Wege, Unterstützungsdienste und wichtiger Informationen für Studenten.

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

  • 1-1-Sitzungen: Planen Sie eine 1-1-Sitzung mit einem VEX-Experten und erhalten Sie auf Ihre Bedürfnisse zugeschnittene Beratung und Unterstützung.
  • VEX-Meisterkurse: Videobasierte, von Experten geleitete Kurse, die von einführenden „Erste Schritte“-Kursen bis hin zu fortgeschritteneren und pädagogisch ausgerichteten Kursen reichen.
  • VEX-Videobibliothek: Zugriff auf Hunderte von Videos zu verschiedenen Themen und VEX-Plattformen, jederzeit und von überall verfügbar.
Abbildung, die wichtige Schritte und Ressourcen zum Starten eines Berufs- und technischen Bildungsprogramms zeigt, einschließlich Symbolen für Anleitung, Tools und Unterstützung, die Schülern die Navigation auf ihrem Bildungsweg erleichtern sollen.
  • 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 zum persönlichen, praxisorientierten Lernen, inspirierenden Keynotes und Lernsitzungen mit VEX-Bildungsexperten zusammenbringt.

Jeder Benutzer hat außerdem Zugriff auf sein eigenes Dashboard, das eine Übersicht über alle Funktionen von VEX PD+ enthält, sodass ihm der Einstieg erleichtert wird. Wir aktualisieren PD+ kontinuierlich mit neuen Materialien und stellen so sicher, dass unsere Plattform eine umfangreiche, 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, dass Sie erkunden, lernen und Kontakte knüpfen.

Pick and Place erkunden

In den STEM-Laboren 7–9 liegt der Schwerpunkt auf der Einführung in den Elektromagneten und dem Aufnehmen, Platzieren und Transportieren farbiger Scheiben.

Abbildung eines Robotiklaboraufbaus für die berufliche und technische Bildung mit verschiedenen Roboterkomponenten und -werkzeugen, der Schülern im Abschnitt „Hier starten“ praktische Lernerfahrungen vermitteln soll.

Übung 7

Die Schüler lernen den Elektromagneten kennen, indem sie mit einer Benutzeroberfläche (UI) auf dem Bildschirm des V5 Brain interagieren, die als farbige Schaltflächen fungiert. Der Schüler identifiziert die Farbe der Scheibe oben am Abholort und wählt die entsprechende Schaltfläche auf dem Bildschirm aus. Dadurch wird der Arm veranlasst, die Scheibe aufzunehmen und an einem für diese Farbe spezifischen Abgabeort abzulegen. Dadurch können die Studierenden erkennen, wie Sensoren diesen Prozess in späteren Laboren weiter automatisieren können. Frühere Kenntnisse über die Z-Achse und die Unterschiede zwischen linearen und Gelenkbewegungen werden auf grundlegender Ebene angewendet.

Übung 8

Die Schüler fügen einen optischen Sensor hinzu, um den Prozess der Identifizierung der Scheibenfarben zu automatisieren. Die Studierenden müssen berücksichtigen, dass sich die Z-Achse für den Aufnahmeort jedes Mal ändert, wenn eine neue Diskette aufgenommen wird, da anfangs mehr als eine Diskette geladen wird. Labor 8 stellt enge Verbindungen zu vielen früheren Konzepten her, darunter lineare und Gelenkbewegungen, die Erforschung der x-, y- und z-Achse und den Vorteil von Sensoren für die Automatisierung.

Übung 9

Die Schüler werden mit Förderbändern vertraut gemacht, indem sie ihrem Workcell-Bau zeitbasierte Förderbänder hinzufügen. Durch die Verwendung zeitbasierter Förderbänder können die Schüler besser verstehen, wie schnell und in welche Richtung sich diese drehen. Außerdem werden sie dazu angeregt, die Vorteile des Einsatzes von Sensoren zum automatischen Starten und Stoppen von Förderbändern zu berücksichtigen.

Eine VEX-Bibliothek mit Ressourcen

Support auf Knopfdruck für Speicherung, Aufbau, Mastering, Codierung und vieles mehr

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

Es ist kein Versagen, es ist Lernen

  • Die Schüler beteiligen sich am Iterationsprozess
  • Der Engineering Design Process wird verwendet, um Code oder ein Engineering-Build-Design strategisch zu aktualisieren

Unterstützung bei der Stärkung der Resilienz von Schülern mithilfe von STEM Labs >

Transport- und Sortierdisketten

In den STEM Labs 10-12 steht die Optimierung des Transports und der Sortierung von Scheiben im Mittelpunkt.

Flussdiagramm, das die Schritte zum Abschließen der Übungen 10–12 im CTE-Programm veranschaulicht und wichtige Aufgaben und Entscheidungspunkte hervorhebt, die die Schüler in ihrem Lernprozess befolgen müssen.

Übung 10

Die Studenten automatisieren den Transport der Scheiben auf den Förderbändern weiter, indem sie einen optischen Sensor und Linienverfolger hinzufügen. Vor diesem Labor legten die Studenten eine beliebige Farbscheibe auf das Förderband, die in Zeitinkrementen transportiert werden sollte. Der optische Sensor löst je nach erkannter Farbe bestimmte Verhaltensweisen aus und automatisiert so die Farberkennung. Line Tracker werden hinzugefügt, um bestimmte Förderbänder bei Auslösung zu starten und zu stoppen und den Umleiter zu aktivieren. Den Studierenden wird klar, dass durch die Verwendung von Sensoren anstelle zeitbasierter Förderbänder gewährleistet wird, dass die Scheiben jedes Mal an der gleichen Stelle anhalten, unabhängig von Schlupf oder möglichen Umweltfaktoren.

Übung 11

Anstatt dass der Schüler immer nur eine Diskette auf einmal in das System einführt, wird ein Disketten-Zuführer hinzugefügt, um den Vorgang zu automatisieren und die gleichzeitige Ausgabe mehrerer Disketten zu ermöglichen. Wenn im Klassenraum mehr als eine Workcell vorhanden ist, haben die Schüler die Möglichkeit, kooperative Systeme kennenzulernen. Beispielsweise könnten die Schüler ein Programm erstellen, bei dem die erste Scheibe jeder Farbe in Arbeitszelle 1 sortiert wird und die zweite in Arbeitszelle 2 umgeleitet und dort sortiert wird.

Übung 12

Bis zu diesem Punkt der Laborreihe haben die Studenten einen stark strukturierten Lehrplan mit diskreten Aufbauanweisungen und Codebeispielen erlebt. Im Labor 12 können die Schüler erkunden, wie sie die Arbeitszelle mithilfe des gesamten Wissens, das sie in den Laboren 1–11 erworben haben, leicht verändern können, um an einem Klassenwettbewerb teilzunehmen. Beispiele für Änderungen könnten das Hinzufügen zusätzlicher Sensoren oder die Erweiterung der Höhe des Scheibenzuführers sein.

Der Kontext ist entscheidend

  • Die Studierenden haben die Möglichkeit, ihre neu erworbenen Fähigkeiten im Kontext anzuwenden
  • Die Herausforderungen in jedem STEM-Labor sind darauf ausgelegt, Fähigkeiten zu testen, die in realen Anwendungen eingesetzt werden.
  • Der Workcell-Lehrplan gibt den Schülern die Möglichkeit, Konzepte auf praktische Weise zu erlernen

Pädagogik auf einem soliden Fundament

Die von Lehrern für Lehrer entwickelte Workcell bietet forschungsbasierte und standardkonforme Lehrplanressourcen mit nachweisbaren Ergebnissen, damit Sie selbstbewusst unterrichten können.

Ihr Lehrerhandbuch

Cover des Lehrerhandbuchs für CTE (Berufs- und technische Bildung) mit modernem Design und pädagogischen Themen, das für Pädagogen gedacht ist, um Schüler beim technischen Lernen anzuleiten.

Jedes MINT-Labor verfügt über integrierte Lehrernotizen und Moderationshinweise sowie vorgefertigte Muster-Codierungslösungen und Antwortschlüssel für Bewertungsfragen.

Diese helfen zu beantworten

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

 

Planung für Sie erledigt

Flussdiagramm, das den Planungsprozess für Programme zur beruflichen und technischen Bildung (CTE) veranschaulicht und im Abschnitt „Hier beginnen“ wichtige Schritte und Ressourcen für Pädagogen hervorhebt.

Der Workcell Cumulative Pacing Guide führt Sie durch die Implementierung der Workcell STEM Labs und Extensions.

Auf den Vorschauseiten finden Sie eine Zusammenfassung der einzelnen Labore auf einen Blick:

 

Ausrichtung auf Standards

VEX V5 STEM Labs zielen auf eine Reihe von Standards ab und tragen dazu bei, sicherzustellen, dass alle Schüler Zugriff auf wichtige Inhalte haben. Im Dokument „Wo und wie Standards erreicht werden“ erfahren Sie, auf welche Weise unser Unterricht konkret zum Erreichen der Lernziele Ihrer Schüler beiträgt. Jede Registerkarte korreliert mit einer anderen STEM-Laboreinheit.


V5 Workcell-Erweiterungen

VEX V5 Workcell Extensions dienen dazu, die in den STEM Labs 1-12 behandelten Konzepte weiter zu vertiefen und den Schülern zusätzliche Sortier- und Automatisierungskonzepte näherzubringen. Diese Erweiterungen sollten nach Durchlaufen aller zwölf VEX V5 Workcell STEM Labs als Vorbereitung auf STEM Lab 13: Capstone Project abgeschlossen sein.

Diagramm der VEX V5 Workcell-Erweiterungen, das verschiedene Komponenten und Konfigurationen für Bildungsrobotik in der beruflichen und technischen Bildung veranschaulicht.

STEM Labs + Extensions = ein ganzes Jahr Lehrplan auf Knopfdruck

Den Leitfaden zum kumulativen Tempo anzeigen >

Diagramm zur Veranschaulichung wichtiger technischer Konzepte für die berufliche und technische Ausbildung mit Komponenten wie Designprozess, Problemlösung und Teamarbeit, das darauf abzielt, Schüler auf ihrem Bildungsweg zu begleiten.

Diese Erweiterungen erfordern, dass die Studierenden neue Abschnitte der Arbeitszelle planen und bauen, um praktische Erfahrungen mit bestimmten technischen Konzepten zu sammeln.

Diagramm zur Veranschaulichung wichtiger technischer Konzepte für die berufliche und technische Ausbildung mit Komponenten wie Designprozess, Problemlösung und Teamarbeit, das darauf abzielt, Schüler auf ihrem Bildungsweg zu begleiten.

Es gibt keine Bauanleitungen für die Erweiterungen, aber der Aufbau spezifischer Mechanismen wird behandelt. Dies ermöglicht eine stärkere Modifikation der ursprünglichen Workcell-Builds und schließt die Lücke zwischen der Verwendung von Build-Anweisungen in den Laboren 1–12 und dem freien Erstellen in Labor 13.

Während die STEM Labs so konzipiert sind, dass sie in einer bestimmten Reihenfolge abgeschlossen werden müssen, können die Workcell Extensions in beliebiger Reihenfolge abgeschlossen werden. Allerdings sind die Konzepte einiger Erweiterungen komplexer als andere.

Erfahren Sie mehr über die Konzepte der V5 Workcell Extensions >

STEM-Labor 13: Abschlussprojekt

Simulieren Sie mit dem Capstone Project Competition die reale Fabrikausführung, indem Sie mit Genauigkeit, Effizienz und Materialbeschränkungen experimentieren. Für dieses Labor gibt es keinen vorgeschriebenen Aufbau und die Studierenden haben die Möglichkeit, ihre eigene Arbeitszelle zu entwerfen.

Ein Diagramm, das den Aufbau für Labor 13 in einem Kurs zur beruflichen und technischen Bildung veranschaulicht und beschriftete Komponenten und Verbindungen für pädagogische Robotikaktivitäten enthält.

Im STEM-Labor 13 wenden die Schüler alles, was sie in den Laboren 1–12 gelernt haben, und die Erweiterungen in einem Wettbewerbsumfeld an. Dies unterscheidet sich von allem, was die Studenten in den Laboren 1–12 oder den Erweiterungen erlebt haben, weil es von den Studenten verlangt, basierend auf ihrer Strategie für den Capstone Project Competition ein Workcell-Layout von Grund auf neu zu entwerfen. Um in diesem Labor erfolgreich zu sein, werden die Studierenden ihre Ingenieur- und Programmierkenntnisse anwenden.


Das komplette Workcell-Erlebnis

Der Lehrplan von V5 Workcell bietet eine echte Erfahrung integrierter MINT-Fächer und bringt Schülern die Industrierobotik und Fabrikautomatisierung auf zugängliche und praktische Weise näher. Die Schüler sammeln nicht nur Erfahrungen im Bauen und Programmieren, sondern lernen auch mathematische und wissenschaftliche Konzepte in der Praxis anzuwenden, beispielsweise das kartesische Koordinatensystem, Variablen und Bewegung im dreidimensionalen Raum. Über diese Links können Sie auf den Lehrplan von Workcell zugreifen.

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

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