V5 Workcell を使った教育へようこそ!
Workcell を皆さんと共有できることにどれほど興奮しているか、言葉では言い表せません! 高校と大学で数学を教えていた経験から、Workcell とその周辺のカリキュラムやサポートがいかに素晴らしいかをお伝えできます。私たちは教室のニーズを理解しているため、教師によって教師のために書かれています。
学生たちに複雑な概念をわかりやすく伝えることがどのようなことか、またそれが最終的に理解され本当の意味を持つようになったときに彼らがどんな喜びを顔に浮かべるかを、私は直接知っています。このページは、Workcell カリキュラムと、あなたと生徒の成功に役立つすべての付随リソースを個人的に紹介するように設計されています。
ワークセルの構築とコーディングから産業用ロボットの機能の学習まで、ワークセルは学生に真に比類のない統合 STEM 体験を提供します。
ローレン・ハーター
VEXロボティクス教育技術ディレクター
VEX V5ワークセル教育者が利用できるリソースの概要については、上記のビデオをご覧ください。
VEX V5 ワークセルは、産業用ロボットの世界への入門です。このモデルは教室の机に置けるほど小型なので、VEX V5 Workcell をさまざまな教育環境で利用できるようになります。さらに、プログラミング言語として VEXcode V5 を使用する利点により、学生と教師の両方にとって産業用ロボットアームの導入障壁が低くなります。 V5 ワークセルと VEXcode V5 を組み合わせることで、学生は 5 軸ロボットを使用したシミュレートされた製造ワークセルを構築およびプログラミングすることで、技術力と問題解決能力を養う機会を得ることができます。
V5 Workcell カリキュラムは包括的かつ構造化されており、教師と生徒が成功するために必要なものがすべて揃っています。カリキュラムは、STEM ラボとワークセル拡張で構成されています。 STEM ラボは、直接的な指導と評価を含む、段階的に構築された学生向けの教材です。 Workcell Extensions は編集可能な Google ドキュメントであり、これを使用すると、学生は少ないスキャフォールディングで、オープンエンドな方法で構築とコーディングの概念を探索できます。
生徒は、STEM ラボ 1-12 から始めて、タスクを完了するためのワークセルを構築およびコーディングしながら、産業用ロボット工学の基礎概念を学びます。次に、生徒は Workcell Extensions を探索して、STEM Labs 1-12 で学習した概念を実践し、元の Workcell ビルド設計を変更することで、構築とコーディングをさらに進めます。学生たちは、STEM ラボ 13: キャップストーン プロジェクト コンペティションで締めくくります。ここでは、実際の工場の運営を模倣した自由な構築のコンペティション設定で、学んだことをすべて応用します。
V5 ワークセル STEM ラボ 1-12
V5 ワークセルの紹介
最初の 3 つの Workcell STEM ラボでは、産業用ロボット、安全性、および Workcell のアームが 3D 空間でどのように動作するかを学生に紹介します。
ラボ1
生徒は、 ステップバイステップの組み立て手順 を使用してワークセルを組み立てることから始めます。そのため、以前に組み立てやエンジニアリングの経験がなくても、すべての生徒が成功できます。ワークセルを構築しながら、学生はワークセルを習得する方法と、それがワークセルの機能にとってなぜ重要であるかを学びます。
ラボ2
生徒は、教室と業界の両方で安全の重要性について学び、バンパースイッチを使用して緊急停止をシミュレーションします。
ラボ3
生徒がワークセルを構築し、安全性について基本的な理解を身に付けたら、次にワークセルのアームが 3D 空間でどのように動作するかを学習します。生徒はまず、V5 Brain の画面に現在の x、y、z 座標値をリアルタイムで表示しながら、手動で腕を動かします。学生は、ワークセル アームが 3D 空間でどのように動作するかを理解すると、アームを個別の (x、y、z) 位置に移動するように自律的にコーディングするための基礎知識が得られます。
自動動作のための V5 ワークセルのコーディング
STEM ラボ 4 ～ 6 では、自律的な動きのコーディング、特に x 軸、y 軸、z 軸に沿った自律的な動きの探索に重点を置いています。
ラボ4
生徒は、x 軸と y 軸に沿った直線運動と関節運動の違いと、それぞれの利点について学びます。
ラボ5
生徒は、初期の (x, y, z) 座標を格納する変数を導入することで、新たに習得したコーディング スキルと数学を組み合わせます。次に、最初に保存された座標値に増分を追加して、マーカーを x 軸と y 軸に沿って移動します。
ラボ6
生徒は、X 軸と Y 軸に沿ってマーカーを使用して描画を続けます。また、Z 軸を使用して図形や文字の間にマーカーを置く必要もあります。このスキルの進歩により、生徒は後のラボでディスクを拾い上げて配置するために、3 つの軸 (x、y、z) すべてに沿ってアームを操作できるようになります。
誰でもコーディングできる (VEXcode V5)
- 事前のコーディング経験は必要ありません
- 学生にコーディングの方法を段階的に説明するビデオ
- ブロックベースの言語で参入障壁が低い
- 組み込みのヘルプと事前に作成されたサンプルプロジェクト
VEX プロフェッショナル開発プラス (PD+)
VEX Robotics は、 pd.vex.comで包括的な専門能力開発リソースを提供しています。 VEX の Professional Development Plus (PD+) プラットフォームは、STEM の世界の教育者を支援するために設計された豊富なリソースの目的地です。 VEX PD+ プラットフォームでは、無料層とオールアクセス有料層の 2 つの層が提供されます。
VEX PD+ 無料プラン
VEX PD+ 無料プランには以下へのアクセスが含まれます:
- 入門コース: これらの自分のペースで学べるオンライン コースでは、各 VEX プラットフォームに関するトレーニングが提供されます。各コースには形成的評価が含まれており、進捗状況を追跡するため、理解度を簡単に確認し、自分のペースでコースを完了できます。認定されると、VEX Professional Learning Community (PLC) にアクセスできるようになります。
- プロフェッショナル ラーニング コミュニティ (PLC): 世界中の教育者と VEX エキスパートのネットワークに参加して、豊富な共有体験から学び、共有し、メリットを得ることができます。これは仮想の教師ラウンジです。ここでは、有意義な対話をしたり、専門知識を共有したり、質問したり、協力して STEM の指導と学習を改善したりできます。
VEX PD+ 有料プラン（オールアクセス）
VEX PD+ 有料プラン (オールアクセス) には、次のアクセスが含まれます。
- 1対1セッション: VEX エキスパートとの 1対1セッションをスケジュールし、ニーズに合わせたガイダンスとサポートを受けます。
- VEX マスタークラス: 入門コースからより高度で教育学に重点を置いたコースまで、専門家が指導するビデオベースのコース。
- VEX ビデオ ライブラリ: さまざまなトピックと VEX プラットフォームにわたる数百のビデオにいつでもどこからでもアクセスできます。
- ライブセッション: テーマ別に 1 時間の専門家主導セッションで、VEX を使用した指導に関する洞察と実用的なヒントが提供されます。
- VEX ロボティクス教育者カンファレンス: VEX PD+ コミュニティが一堂に会し、対面での実践的な学習、刺激的な基調講演、VEX 教育の専門家による学習セッションを行う年次カンファレンスです。
すべてのユーザーは、VEX PD+ のすべての機能のツアーを含む独自のダッシュボードにアクセスできるため、簡単に使い始めることができます。当社は、PD+ を継続的に新しい教材で更新し、当社のプラットフォームが教育者にとって豊富でダイナミックなリソースであり続けるよう努めています。
私たちはあなたのプロとしての旅をサポートするためにここにいます。ご質問やご意見がございましたら、VEX PD+ のフィードバック ツールをご利用ください。皆さんが探索し、学び、つながることを楽しみにしています。
ピックアンドプレースの探索
STEM ラボ 7 ～ 9 では、電磁石の紹介と、色付きディスクの選択、配置、輸送に重点を置いています。
ラボ7
学生は、V5 Brain の画面上の色付きボタンとして機能するユーザー インターフェイス (UI) を操作することで、電磁石について学びます。生徒はピックアップ場所の上部にあるディスクの色を識別し、画面上の対応するボタンを選択します。これにより、アームがディスクを拾い上げ、その色に固有のドロップオフ位置にドロップします。これにより、学生は後のラボでセンサーがこのプロセスをさらに自動化する方法を認識できるようになります。以前に学習した Z 軸と直線運動と関節運動の違いが基本レベルに適用されます。
ラボ8
学生は光学センサーを追加して、ディスクの色を識別するプロセスを自動化します。最初は複数のディスクがロードされるため、新しいディスクがピックアップされるたびにピックアップ位置の Z 軸がどのように変化するかを学生は考慮する必要があります。ラボ 8 では、直線および関節の動き、x 軸、y 軸、z 軸の探索、自動化におけるセンサーの利点など、以前の多くの概念と深く結びつきます。
ラボ9
学生は、ワークセル ビルドに時間ベースのコンベアを追加することで、コンベアについて学びます。時間ベースのコンベアを使用すると、学生はコンベアの回転速度と方向を理解することができ、センサーを使用してコンベアを自動的に開始および停止する利点について考えるきっかけにもなります。
VEX リソースライブラリ
ストレージ、ビルド、マスタリング、コーディングなど、さまざまなサポートがすぐに利用できます
それは失敗ではなく、学びだ
- 学生は反復プロセスに取り組む
- エンジニアリング設計プロセスは、コードやエンジニアリングビルド設計を戦略的に更新するために使用されます。
ディスクの輸送と分類
STEM ラボ 10-12 では、ディスクの輸送と分類の最適化に重点を置いています。
ラボ10
学生たちは、光学センサーとライン トラッカーを追加することで、ディスクがコンベアに沿って移動する仕組みをさらに自動化します。このラボの前に、生徒は時間増分に基づいて、搬送するコンベアに任意の色のディスクを配置します。光学センサーは、検出された色に基づいて特定の動作をトリガーし、色の検出を自動化します。ライン トラッカーは、トリガーされたときに特定のコンベアを開始および停止し、ダイバータを作動させるために追加されます。学生たちは、時間ベースのコンベアの代わりにセンサーを使用すると、滑りや影響を与える可能性のある環境要因に関係なく、ディスクが毎回同じ場所で停止することを保証できることを理解します。
ラボ11
学生が一度に 1 枚のディスクをシステムに挿入する代わりに、ディスク フィーダーを追加してプロセスを自動化し、複数のディスクを一度に配布できるようにします。教室に複数のワークセルがある場合、生徒は協調システムを体験するオプションがあります。たとえば、生徒は、各色のディスクの最初のディスクをワークセル 1 でソートし、2 番目のディスクをワークセル 2 に転送してそこでソートするプログラムを作成できます。
ラボ12
ラボシリーズのこの時点まで、学生は個別のビルド手順とコード例を含む、しっかりと構築されたカリキュラムを体験してきました。ラボ 12 では、学生はラボ 1 ～ 11 で学んだすべての知識を使用してワークセルをわずかに変更し、教室での競争に参加する方法を検討します。変更の例としては、追加のセンサーを追加したり、ディスク フィーダーの高さを拡張したりすることが挙げられます。
文脈が鍵
- 生徒は新しく学んだスキルを状況に応じて応用する機会を持つ
- 各STEMラボの課題は、実際のアプリケーションで使用されるスキルをテストするように設計されています。
- ワークセルカリキュラムは、学生に実践的な方法で概念を学ぶ機会を提供します
堅固な基盤の上に築かれた教育学
教師によって教師のために開発された Workcell は、実証済みの結果に裏打ちされた研究に基づいた標準準拠のカリキュラム リソースを提供するため、自信を持って教えることができます。
教師用マニュアル
各 STEM ラボには、教師用メモと促進プロンプトが組み込まれているほか、評価質問に対する既成のサンプル コーディング ソリューションと解答キーも用意されています。
これらは答えを助ける
- 教育者として、これらの活動を促進するために何をすべきでしょうか?
- 学生たちは何をするのでしょうか？
- 彼らの理解度をどうやって確認すればいいでしょうか?
あなたのために計画します
Workcell 累積ペース ガイド では、Workcell STEM ラボと拡張機能の実装について説明します。
プレビュー ページでは、各ラボの概要を一目で確認できます。
- デジタル例
- 印刷可能なプレビュー
-
オプションの Google ドキュメントのルーブリック:
- コラボレーション
- 建物
- エンジニアリングノート（書き込み）
- 疑似コード/コーディング
- 学生の評価 (例)
標準への準拠
VEX V5 STEM ラボはさまざまな基準を対象としており、すべての学生が充実したコンテンツにアクセスできるようにします。当社のレッスンが生徒の学習目標の達成にどのように役立つかは、「基準が達成される場所と方法」ドキュメントで具体的に確認できます。各タブは異なる STEM ラボ ユニットと相関しています。
V5 ワークセル拡張
VEX V5 Workcell Extensions は、STEM Labs 1-12 で取り上げられた概念をさらに探求し、追加のソートおよび自動化の概念を学生に紹介するように設計されています。これらの拡張機能は、STEM ラボ 13: キャップストーン プロジェクトの準備として、VEX V5 ワークセル STEM ラボの 12 個すべてを完了した後に完了する必要があります。
STEMラボ + 拡張機能 = 1年分のカリキュラムがすぐに利用可能
これらの拡張機能では、学生はワークセルの新しいセクションを計画して構築し、特定のエンジニアリング概念に関する実践的な経験を積む必要があります。
拡張機能のビルド手順はありませんが、特定のメカニズムの構築については説明されています。これにより、元の Workcell ビルドをさらに変更できるようになり、ラボ 1 ～ 12 でのビルド手順の使用とラボ 13 での自由なビルドの間のギャップが埋められます。
STEM ラボは特定の順序で完了するように設計されていますが、ワークセル拡張機能は任意の順序で完了できます。ただし、一部の拡張機能の概念は他の拡張機能よりも複雑です。
STEMラボ13: キャップストーンプロジェクト
キャップストーン プロジェクト コンペティションでは、精度、効率、材料の制約を実験しながら、実際の工場の実行をシミュレートします。このラボでは規定の構築はなく、学生は独自のワークセルを設計する機会が与えられます。
STEM ラボ 13 では、生徒はラボ 1 ～ 12 で学んだすべての内容とその拡張を競技環境に応用します。これは、学生がラボ 1 ～ 12 や拡張機能で経験したこととは異なります。これは、学生がキャップストーン プロジェクト コンペティションの戦略に基づいて、ワークセル レイアウトを最初から設計する必要があるためです。学生はこのラボで成功するためにエンジニアリングとコーディングのスキルを適用します。
ワークセル全体のエクスペリエンス
V5 Workcell カリキュラムは、学生に産業用ロボット工学と工場自動化をわかりやすく実践的に紹介する、統合 STEM の真の体験を提供します。生徒は構築とコーディングの経験を積むだけでなく、直交座標系、変数、3D 空間での動きなど、数学と科学の概念の実際の応用も学びます。これらのリンクは、Workcell カリキュラムにアクセスするのに役立ちます。