فى كثير من الأحيان أثناء التعلم القائم على المشاريع نكتشف سؤالًا محوريًا، وأحد هذه الأسئلة في هذا المشروع هو "كيف يمكنني تصميم روبوت يتحرك باستخدام الاهتزازات؟"
يقدّم هذا الدليل تعليمات تساعدك على تصميم ممكن لبناء روبوت يعمل بالاهتزاز، كما يشارك أفكارًا متنوعة لخطط الدروس حتى تتمكن من تكييف هذا المشروع ليناسب احتياجات طلابك.
وبناءً على خبرتي، سيحتاج الطلاب حتى 50 دقيقة على الأقل لبناء تصميمنا اليوم، و90 دقيقة على الأقل لإنشاء تصميم للتحدي المفتوح.
وسابقاً قد قمت بتجربة أشكال مختلفة من هذا الدرس مع طلاب المرحلتين المتوسطة والثانوية، بينما تتضمن العديد من تصاميم روبوتات السومو من حيث اللحام والبرمجة، وهذا المشروع لا يتطلب أيًا منهما.
ومن المعروف أن تجربة الدوائر الكهربائية الأساسية تتضمن إضاءة مصباح باستخدام بطارية وأسلاك، فإن هذا المشروع يستخدم بطارية وأسلاكًا أيضًا، لكن الهدف هنا هو تشغيل محرك بدلاً من إضاءة مصباح.
المستلزمات اللازمة لكل روبوت فردي (نصيحة: هذا التصميم مناسب للطلاب للعمل في أزواج مجموعات مكونة من طالبين):
نصيحة محترف: أضف قطرات من الغراء الساخن عند نقاط اتصال الأسلاك بالمحركات قبل استخدام الطلاب لها، فإن هذا سيقلل بشكل كبير من عدد الأسلاك التي تنكسر، وإذا لم تكن تخطط لإعادة لحام الأسلاك، فهذه الخطوة ضرورية، وإلا فإنك سوف ستحتاج أيضًا إلى قاطعة للأسلاك، مكواة لحام، وقصدير لحام.
ثقل الموازنة الموجود في الصورة هو عبارة عن حجر الدومينو، لكن أي جسم صغير ثقيل يمكن أن يعمل بدلاً منه.
الأدوات الإضافية:
كماشة (لثني المشابك الورقية، لكن يمكن ثنيها يدويًا أيضًا).
طابعة ثلاثية الأبعاد وخيوط طباعة (إذا كنت ستطبع أوزانًا مصممة من قبل الطلاب).
قم بتوصيل أحد الأسلاك بالطرف الموجب للبطارية، والآخر بالطرف السالب، فإذا تم التوصيل بشكل صحيح، سوف يدور محور المحرك.
ملاحظة: أنا أستخدم تصميمًا يعمل ببطارية AA واحدة فقط لأنه خيار اقتصادي لـ 110 طالب في كل فصل دراسي، حيث أن البطاريات غالية الثمن، كما أني أعيد استخدام البطاريات نفسها من فصل لآخر.
وعلى حسب نوع المحرك قد تحتاج إلى بطاريتين AA أو حتى بطارية 9 فولت، فقم باستخدام الجهد المناسب للمحرك الخاص بك.
استخدم يديك أو الكماشة لثني كل مشبك ورق حول أحد الأعواد الحرفية، مع ترك جزء متساوٍ من المشبك على كلا الجانبين، وهذا سيشكل 3 مجموعات من الأرجل، مثل الحشرة، فيصبح للروبوت 6 أرجل إجمالاً.
ملاحظة: نوع المشابك الموجود في الصورة هي المشابك العادية ، لكني استخدمت في تجربتي المشابك المطلية بالفينيل حيث تكون أسهل في الثني.
كما أنه ليس من الضروري القيام بهذه الخطوة بإتقان الآن، حيث يمكن ثني الأرجل وتعديلها في النهاية لدعم الروبوت بشكل أفضل، وعند تجربة هذا التصميم تمكن طلابي من ثني مشابك الورق بدون كماشة، حيث كانوا متذمرين بعض الشيء من هذه الخطوة في البداية، لكنهم في النهاية نجحوا في ثنيها.
قم بتوزيع الأرجل الثلاثة على طول العود الأول، ثم ضع العود الثاني فوقه مباشرة، ثم قم بتثبيت العودين مع الأرجل الموجودة بينهما عن طريق لف الشريط العازل بإحكام حولهما.
كما يجب أن يكون التصميم آمنا بحيث تنتقل الاهتزازات من المحرك على طول جسم الروبوت إلى أطراف أصابع قدميه.
هذا الجزء من التصميم سوف يعمل بشكل جيد عن لف الشريط اللاصق حول التصميم في أربعة أماكن وهم أعلى وأسفل التصميم، وبين الأرجل.
ملاحظة: هذه الخطوة تصبح أسهل بكثير عند مساعدة شريك، حيث أن شخص يمسك العصي الحرفية بإحكام بينما الآخر يلف الشريط حولها.
قم بتثبيت وزن المحرك على محور المحرك.
فيما يلي بعض خيارات وزن المحرك الإزاحي للطلاب:
ملاحظة: هذا هو الوقت المناسب لتذكير الجميع بأهمية استخدام نظارات السلامة لحماية العين.
قم بتحديد الجهة الأمامية للروبوت ثم قم بتثبيت المحرك بالكامل بشكل آمن على العصا في الجزء الأمامي من الروبوت، وتأكد من أن العمود ووزن المحرك معلقين في الجزء الأمامي من الروبوت مما يمكنهم من الدوران بحرية.
ملاحظة: قد تجد بعض الصعوبات، فيمكن أن تجد التصميم لا يعمل حيث أن العصا تعيق دوران المحرك فتجد أنه يدور مرة واحدة ويتوقف، فإذا حدث هذا يمكن أن تقوم بدفع المحرك للأمام أو تقوم بفصل المحرك وإعادة تثبيته مرة اخرى.
أولا ابحث عن مكان مثالي لوضع البطارية، وهذا هو المكان الذي يمكن لسلكين المحرك من الوصول إلى كلا نهايتي البطارية، وبمجرد تحديد الموضع المثالي قم بتثبيت البطارية على جسم الروبوت ثم قم بتثبيت نهاية السلك المعدني على إحدى نهايات البطارية، وتأكد من أن المعدن في نهاية كل السلك يلامس نهاية البطارية بالكامل.
بعد ذلك قم بتثبيت طرف السلك الثاني على النهاية الأخرى من البطارية، وهذا يجعل المحرك يدور فكن مستعدًا لذلك.
وفي النهاية قم بإزالة الشريط الاصق عن أحد الأسلاك كما هو موضح في الصورة، فهذا الطرف سيكون هو مفتاح التشغيل والإيقاف للروبوت في الوقت الحالي.
الآن هو في وضع الإيقاف، وعندما ترغب في تشغيل الروبوت مرة أخرى أعد لصق السلك.
إذا لزم الأمر قم بإضافة ثقل موازنة، وإذا كانت أسلاك المحرك الخاصة بك قصيرة مثل أسلاكي فمن المحتمل أن يكون روبوتك ثقيلا في الجزء الأمامي وغير متوازن، وحينها يمكن لصق مجموعة متنوعة من الأشياء المختلفة على الجزء الخلفي من الروبوت لتحقيق التوازن.
تصميم الروبوت الموجود في الصورة يستخدم قطعة دومينو كثقل موازنة، ويمكنك التفكير في أفكار توازن أخرى، على سبيل المثال يمكنك طي صندوق ورقي أوريغامي ولصقه في النهاية وإضافة العملات المعدنية إليه، أو يمكنك تصميم صندوق صغير لطباعته ثلاثي الأبعاد، والحل الأسهل هو استخدام المواد التي تتوفر لديك بالفعل.
وبعد إضافة ثقل الموازنة قم بثني الأرجل حسب الحاجة، ويمكن أن تكون الكماشة مفيدة خلال هذه الخطوة، فيمكنك ثني نهاية كل دبوس ورقي لإضافة "قدم"، ويظهر في الصورة الثانية اثنين مختلفين من تصميمات أرجل الروبوت الخاصة بالطلاب.
قم بإنشاء حلبة معركة محددة على الأرض أو الطاولة باستخدام شريط كهربائي، ثم دع الطلاب يضعون قواعد المنافسة، فأنا أحب أن ينشئ طلابي قواعدهم الخاصة
وإذا كنت ترغب في وضع قواعد فإليك قاعدتين بسيطتين أنشأها طلابي وقاموا بتحسينهما بعد عدة جولات من المعركة:
ملاحظة: يمكن عمل حلقات سومو متعددة، كل منها خاصة بـ 10 طلاب أو أقل.
حيث يضع التعلم القائم على المشاريع الطلاب في مركز بناء الحلول للمشاكل.
وإذا استخدمت بناء الروبوت الذي شرحناه في هذا الدليل فقد يركز طلابك على مشكلة محددة، على سبيل المثال:
عندما أقوم بتدريس هذا الدرس لا أعطي الطلاب أي نماذج أو أمثلة على الإطلاق، حيث أنهم يواجهون تحدي إنشاء دائرة كهربائية للروبوت باستخدام المواد المقدمة لهم، وعندما استخدام هذا النهج تتوفر لدى كل مجموعة مجموعة مختلفة من المواد المتبقية من تجاربي، فهذه طريقة رائعة لاستخدام المواد الاحتياطية، كما أن توفير مواد مختلفة مفيد أيضًا عند عدم امتلاكك ما يكفي من نفس المادة.
وكل مجموعة تحتاج إلى مجموعة أساسية من المواد (محرك مع أسلاك، ثقل، وبطارية)، وقد تختلف المواد من مجموعة لأخرى و/أو من صف لآخر، ويمكنك التقدم بهذا التحدي دفعة واحدة، أو التقدم به على مراحل باستخدام المخطط التالي:
ملاحظة: لا تقدم أو تُعرض أي أمثلة على الطلاب، فقد لاحظت إذا عرضت لطلابي مثالاً واحداً فقط فأجد أن جميع تصاميمهم تُشبه ما قدمته لهم.
ولكن المساعدة الحقيقية الوحيدة التي أُقدمها لهم عند الحاجة هي كيفية إعداد الدائرة الكهربية الأساسية، ومن ثم أُدير العمل وأُسهل التعاون الجماعي.
نصائح أخرى للمعلمين
وأخيراً شكرًا لقراءة هذا الدليل، وأتمنى أن تشارك تجاربك في التعليقات، حظًا موفقًا في التدريس.
تسجيل الدخول مطلوب
يجب عليك تسجيل الدخول لإضافة تعليق.
تسجيل الدخول