Postęp budowania dla VEX GO – Biblioteka VEX

Wstęp

Celem tego artykułu jest nakreślenie planu działania umożliwiającego rozpoczęcie budowania z VEX GO. Ten artykuł jest przeznaczony dla tych, którzy są nowi i niezaznajomieni ze swoimi zestawami i zawiera istotne informacje dotyczące nawigacji w systemie VEX GO. Pamiętaj, że nie ma dobrego ani złego sposobu na swobodne budowanie. Zestaw zawiera niemal nieskończoną kombinację części, więc dlaczego miałoby istnieć tylko jedno rozwiązanie? Mamy nadzieję, że ten artykuł pomoże Ci zgłębić ten zastraszający temat i sprawi, że stanie się on mniej przerażający.

Mapa drogowa budowy składa się zasadniczo z trzech punktów zainteresowania, pozwalających swobodnie dotrzeć do ostatecznego celu budowy:

Instrukcje budowania
Modyfikacje
Bezpłatny budynek

Sugerujemy dokładne zbadanie każdego przystanku przed kontynuowaniem podróży budowlanej. Pierwszym przystankiem na naszej trasie są instrukcje budowania.

Instrukcje budowania

Na początek sugerujemy zapoznanie się z instrukcją budowania VEX GO znajdującą na stronie builds.vex.com. Instrukcje budowania to z góry ustalone instrukcje krok po kroku, które prowadzą użytkownika przez proces konstruowania konkretnej kompilacji. Niektóre konstrukcje to tylko konstrukcje , co oznacza, że w ogóle nie są napędzane, jak na przykład Supersamochód bez napędu. Inne są zasilane za pomocą silników i przełączników (do przodu, do tyłu i wyłączone), takie jak Spirograf. Podczas gdy inne są zasilane i kodowane przy użyciu VEX GO Brain, na przykład Code Base. Te wcześniej ustalone kompilacje są używane w różnych laboratoriach VEX GO STEM. Laboratoria te oferują nauczycielom rozbudowane ćwiczenia związane z każdą kompilacją, dając im punkt wyjścia do korzystania z kompilacji i instrukcji budowania wspólnie z uczniami. Rozpoczynając od instrukcji budowania i ćwiczeń w laboratorium STEM, nauczyciele mogą stworzyć dla uczniów podstawy, aby byli przygotowani na późniejsze stawienie czoła bardziej złożonym wyzwaniom.

Na zdjęciu (w kolejności od lewej do prawej): Supersamochód bez napędu (tylko konstrukcja); Spirograf (zasilany); Baza kodu (zasilana i kodowana)

Instrukcje budowania wspierają naukę uczniów

Postępowanie według odrębnych instrukcji budowania na początek to doskonały sposób, aby nie tylko zapoznać się z zestawem i zawartymi w nim elementami, ale także zapoznać się z przykładami działania poszczególnych elementów i powodów ich użycia w określonych konstrukcjach. Przestrzeganie tych wprowadzających kompilacji może zmniejszyć obciążenie poznawcze i pozwolić ci pójść dalej w swojej podróży budowlanej. Teoria obciążenia poznawczego próbuje wyjaśnić, w jaki sposób ilość informacji, które muszą zostać wykorzystane do wykonania zadania, może wpłynąć na zdolność ucznia do przetwarzania nowych informacji.¹ Na przykład podczas procesu rozwiązywania problemu, takiego jak projektowanie i budowanie obiektu w celu wykonania zadania, uczniowie muszą mieć w pamięci roboczej łatwo dostępne tak wiele rzeczy, jak cel, plan, ograniczenia, do faktycznego procesu łączenia ze sobą dwóch części. Aby pomóc uczniom poradzić sobie z takim dużym zadaniem, podzielenie go na mniejsze elementy ułatwia zarządzanie obciążeniem. Budowanie na podstawie instrukcji budowania pozwala uczniom skupić się na tym, jak elementy łączą się ze sobą, tworząc większy obiekt. Im częściej uczniowie to praktykują, tym czynności związane z zadaniem budowlanym nie wymagają tyle samo myślenia; uwalniając w ten sposób zdolności poznawcze dla koncepcji takich jak projektowanie lub iterowanie w kompilacji.

Istnieje również wiele innych umiejętności, które są wykorzystywane i rozwijane podczas wykonywania odrębnych instrukcji budowania, takich jak rozumowanie przestrzenne. Umiejętności przestrzenne są podstawowym elementem uczenia się i stanowią ogólny termin określający szereg procesów poznawczych wykorzystywanych do zauważania informacji przestrzennych i pracy z nimi.² To, jak nadajemy sens przedmiotom i ich właściwościom oraz ruchowi w przestrzeni, zdolność do stworzenia mentalnego modelu obiektu lub problemu lub przekształcenia tego obiektu w naszych umysłach, wszystko to jest częścią rozumowania przestrzennego. Myślenie o tym, jak to wygląda w praktyce, zorientowanie konstrukcji lub elementów w taki sam sposób, jak pokazano w instrukcjach budowania, może rozwinąć myślenie przestrzenne, ważną umiejętność, którą warto później nabyć w bardziej zaawansowanym budownictwie.

Ta strategia budowania może pomóc uczniom zrozumieć wiele różnych typów połączeń w trakcie budowania i przekonać się, że wszystkie kompilacje są tylko specjalną sekwencją tych połączeń. Z biegiem czasu mogą zrozumieć, że każdy element wchodzący w skład zestawu powinien spełniać określoną funkcję, niezależnie od tego, czy chodzi o kształt, strukturę, ruch, inteligencję czy dekorację!

Umiejętności te są przydatne nie tylko podczas budowania, ale poprzez budowanie i wzmacnianie tych umiejętności uczniowie mogą również wspierać swoje myślenie matematyczne.³ Większość myślenia matematycznego opiera się na zdolności uczniów do tworzenia mentalnego modelu problemu. Ćwicząc budowanie, uczniowie nie tylko ćwiczą swoje mięśnie rozumowania przestrzennego, ale także rozwijają umiejętności modelowania umysłowego, które mogą pomóc w późniejszej nauce matematyki.⁴ Aby dowiedzieć się więcej na temat używania VEX GO do wspomagania myślenia matematycznego, zobacz ten artykuł.

Modyfikacje

Pomyśl o tym w ten sposób; „Modyfikacje” będą pomostem pomiędzy budowaniem strukturalnym (przy użyciu instrukcji budowy) a budowaniem swobodnym. W budownictwie strukturalnym zasadniczo masz wszystkie odpowiedzi na pytania: , dlaczego buduję, jak buduję,i , co buduję. W darmowym budowaniu musisz sam znaleźć odpowiedzi na wszystkie pytania. Modyfikacje to świetny sposób na ułatwienie odpowiadania na te pytania bez konieczności odpowiadania na wszystkie jednocześnie.

Na przykład w ćwiczeniu Ramp Racers uczniowie wprowadzą niewielkie modyfikacje w konstrukcji Pochyła płaszczyzna. Daje to uczniom możliwość wyboru, w jaki sposób chcą edytować kompilację, bez braku struktury, jaką ma darmowe budowanie. Dzięki temu uczniowie mogą skupić się na mniejszej liczbie zmiennych, które można zmienić jednocześnie, do czasu, aż dowiedzą się więcej o elementach zestawu GO, ich działaniu i budowaniu określonych mechanizmów.

Inne przykłady wykorzystania tego obejmują Super Car, Robot Arm, Code Basei modyfikacji pazura w Lab 2 pazura adaptacyjnego STEM Lab.

Niektóre serie konstrukcji, takie jak Super Car (na zdjęciu poniżej), oferują inny sposób odkrywania budynków z modyfikacjami. Budowa postępuje w miarę zmieniania się zapotrzebowania na robota. Sekwencje konstrukcji, takie jak Super Samochód, dają możliwość zbadania związku między modyfikacją a potrzebą. Niezależnie od tego, czy „potrzebę” definiuje działanie laboratorium STEM, czy sami uczniowie, ważna jest umiejętność powiązania zmian w kompilacji z możliwościami kompilacji.

Jedną ze strategii pomagających przejść od modyfikacji do swobodnego budowania jest pomyślenie o modyfikacjach, które możesz wprowadzić, a które ulepszyłyby obecne kompilacje, które już ukończyłeś. To kolejny krok w kierunku swobodnego budowania, ponieważ zaangażuje Cię w myślenie, planowanie i tworzenie wersji kompilacji.

Bezpłatny budynek

Początek

Tworzenie projektu od zera może początkowo wydawać się przytłaczające. Jednakże korzystanie z technik budowlanych, takich jak te wprowadzone w artykule Wprowadzenie do budowania laboratorium STEM i kluczowych pomysłach na budowanie za pomocą VEX GO , można zastosować do wszystkich typów budynków, aby ułatwić wykonanie tego zadania.

Pomyśl o tym w ten sposób; istnieje niemal nieskończona kombinacja części i wzorów połączeń dostępnych w zestawach VEX GO. Jeśli to stwierdzenie jest prawdziwe, matematycznie wszystko jest możliwe. Musisz tylko znaleźć dokładną formułę, która rozwiąże wszystkie Twoje problemy. W związku z tym pojawia się pytanie: „Od czego zacząć?”

Linia startowa

To pytanie jest trudne. Kiedy zaczynasz swobodnie budować, zdecydowanie warto poświęcić chwilę na podanie , dlaczego i , w jakim celu swobodnie budujesz. Często pomocne jest udokumentowanie ograniczeń związanych z myśleniem i projektowaniem przed rozpoczęciem budowy.

Możesz sporządzić wykres z celami, jakie chcesz osiągnąć w swoim projekcie.
- Oto kilka przykładów celów, które możesz chcieć osiągnąć:
  - Chcę, żeby projekt poszedł szybko
  - Chcę, żeby projekt sięgał wysoko
  - Chcę, żeby projekt ważył bardzo mało
  - Chcę, żeby projekt był bardzo mały
  - Chcę, żeby projekt jechał i skręcał
  - Chcę, aby projekt podnosił i przenosił obiekty
Można również utworzyć wykres z ograniczeniami projektu. Na przykład zestaw GO ma określoną liczbę elementów. Być może masz już gotowy projekt, ale nie masz wystarczającej liczby elementów, aby go zbudować.
- Oto kilka przykładów ograniczeń, które warto wziąć pod uwagę:
  - Można używać tylko części GO
  - Można używać wyłącznie elementów konstrukcyjnych (bez silników i innego źródła zasilania elektrycznego)
  - Można użyć tylko mniej niż 50 sztuk
  - Można używać wyłącznie czterech kół znajdujących się w zestawie
  - Musi zostać zbudowany w określonym przedziale czasowym

Ważne jest, aby zadać te pytania nie tylko po to, aby je zapamiętać, ale także po to, aby pozostać na właściwej drodze. Przy nieskończonej liczbie kombinacji połączeń może być trudno dokładnie zapamiętać, dlaczego zacząłeś, gdy już zacząłeś. Wypisanie celu i wszystkich czynników ograniczających może pomóc w stworzeniu tego, czego pierwotnie chciałeś.

Projektuj, twórz i iteruj

Znajomość celu i ograniczeń wyznacza etap projektowania rozwiązania. Przed rozpoczęciem budowy ważne jest, aby mieć plan. Instrukcje budowania oferują bardzo szczegółowy i szczegółowy plan budowy. Podczas swobodnego budowania plany uczniów mogą być luźniejsze, ale powinny zawierać pewien szkic tego, co próbują zbudować. Oznacza to, że ćwiczą tworzenie mentalnego modelu swojego pomysłu, przenoszenie go na papier, a następnie dopasowywanie swojego rysunku do rzeczywistych elementów z zestawu.

Kiedy już określisz, co chcesz osiągnąć dzięki swojej kompilacji i czynniki bezpośrednio pomiędzy tobą a tym celem, jest to działanie równoważące. Musisz znaleźć idealną równowagę między ograniczeniami a celami, aby stworzyć dokładnie to, co chcesz osiągnąć.

Nie bój się próbować nowych rzeczy! Podczas eksperymentowania z możliwymi rozwiązaniami i kompilacjami ważne jest, aby nie podążać jedną konkretną ścieżką. Dzięki niemal nieskończonej kombinacji części w zestawie, zdecydowanie istnieje więcej niż jedno podejście do Twojego problemu! Testuj i wykonuj iteracje swojej kompilacji, aby upewnić się, że osiąga ona swój cel i nadal spełnia Twoje ograniczenia. Cały proces darmowego budowania daje mnóstwo frajdy, ponieważ pozwala ci zasiąść za sterami!

¹ Sweller, J., van Merriënboer, JJG & Paas, F. Architektura kognitywna i projektowanie instruktażowe: 20 lat później. Educ Psychol Rev 31, 261–292 (2019). https://doi.org/10.1007/s10648-019-09465-5

² Cameron, Claire E. Wywiad przeprowadzony przez Jasona McKennę. Wywiad z Claire Cameron, część 1: Gotowość do szkoły, 2022, https://pd.vex.com/videos/interview-with-claire-cameron-pt-1-school-readiness.

³ Cameron, Claire E. Praktyczne, umysłowe: Jak funkcje wykonawcze, zdolności motoryczne i przestrzenne sprzyjają gotowości szkolnej. Teachers College Press, 2018.

⁴ Tamże.