التجربة والخطأ

1. الإعداد

• اقرأ المواد الطلابية في تطبيق EV3 Classroom.
• جمع بعض المعلومات حول العمليات والإجراءات التي يستخدمها المهندسون والفيزيائيون.
• ستحتاج إلى شريط قياس وعلامات لهذا الدرس.
• عند الضرورة، خطط لدرس مستعينًا بمواد "الشروع في العمل" الموجودة في التطبيق. سيساعد ذلك على إلمام طلابك بمجموعة LEGO^® MINDSTORMS^® Education EV3.

2. المشاركة (10 دقائق)

• مشاهدة فيديو الوحدة واستخدام الأفكار في قسم إثارة مناقشة التالي لإشراك طلابك في مناقشة تتعلق بهذه الوحدة والدرس.
• تقسيم الصف إلى أزواج.

3. الاستكشاف (15 دقيقة)

• اطلب من كل زوج من الطلاب بناء روبوت مائل.
• منحهم بعض الوقت لإجراء اختبار تشغيل لضمان بناء النموذج بشكل صحيح وعمله وفقًا لما هو متوقع.

4. الشرح (10 دقائق)

• اطلب من كل فريق إجراء التجارب، وتسجيل نتائجها.
• تأكد أنهم يستطيعون إنشاء جداول الاختبار خاصتهم.
• تحدي طلابك لإجراء تعديلات صغيرة على برنامج الروبوت وتصميمه بحيث يتحرك مسافة 100 سم بدقة أكبر.

5. التوضيح (10 دقائق)

• اطلب من طلابك تحليل التعديلات التي أدت إلى الحد من الأخطاء.
• اطلب من كل فريق تلخيص نتائج تجاربه بإيجاز.
• لا تنسَ توفير بعض الوقت لإعادة ترتيب الأدوات.

6. التقييم

• قدم الملاحظات عن أداء كل طالب.
• يمكنك الاستعانة بنماذج التقييم المتوفرة لتبسيط العملية.

لا توجد آلة مثالية. يبذل المهندسون قصارى جهدهم لتحقيق أقصى درجة ممكنة من الإتقان والدقة، ولكن ستكون هناك دائماً نسبة من الخطأ. ورغم أن مواصفات الآلة تستند عادة إلى الحسابات وتقنيات المحاكاة، فإن الآلة الحقيقية يجب اختبارها دائمًا في المختبر. يمكن تحسين أداء الآلة بواسطة الاختبارات وتكرار المحاولات وبعضٍ من التجربة والخطأ.

شاهد فيديو الوحدة وابدأ مناقشة عن العمليات التي يستخدمها المهندسون. اطرح أسئلة ذات صلة، مثل:

• كيف يعمل المهندسون عند تطوير آلات جديدة؟
• كيف يمكنهم إعداد تجارب لقياس أداء الجهاز؟
• ما هي العوامل التي تحدد مقدار الخطأ المقبول وما إذا كان أداء الجهاز جيداً بما فيه الكفاية؟

تعليمات البناء

• الروبوت المائل

استخدام النموذج
ضع النموذج على سطحٍ صلب ومستوٍ وحدّد موضع البدء الخاص به. ثم شغّل البرنامج وحدّد موضع انتهائه بمجرد توقفه عن الحركة. تعرض الشاشة دورات المحرك المحسوبة ودورات المحرك الفعلية والمسافة المقطوعة المحسوبة (بالسنتيمتر).

إجراء التجربة
أثناء إجراء تجاربهم، ذكّر طلابك بما يلي:

• تعرض الشاشة دورات المحرك المحسوبة ودورات المحرك الفعلية والمسافة المقطوعة المحسوبة (بالسنتيمتر).
• استخدام شريط قياس لقياس المسافة الفعلية المقطوعة.
• سجّل رقم التجربة والمسافة المقطوعة المحسوبة والمسافة المقطوعة التي تم قياسها وذلك في جدول اختبار. تأكد من ترك مساحة كافية لإضافة أعمدة للمزيد من الحسابات.
• قم بإجراء التجربة ثلاث مرات على الأقل واستخدم القيم المتوسطة لضمان استخدام أكثر النتائج دقة.

البرنامج

قم بتبسيط هذا الدرس من خلال:

• العمل مع الطلاب لمساعدتهم على تحليل أثر معلمة السرعة على مقدار الخطأ

انتقل بهذا الدرس إلى المستوى التالي من خلال:

• شرح المغزى من استخدام القياسات المتوسطة (على سبيل المثال، القيم الحسابية تعني عكس القيم الوسيطة، القابلية للقيم المتطرفة) التي تحد من معدل أخطاء القياس بعد إجراء سلسلة من التجارب.
• تشجيع طلابك على تحسين تصميم روبوتاتهم لرفع مستوى الأداء والدقة

القائمة المرجعية لملاحظات المعلم
أنشيء مقياسًا يناسب احتياجاتك، على سبيل المثال:

1. منجز بصورة جزئية
2. منجز بالكامل
3. منجز بصورة تتجاوز الهدف المحدد

استعن بمعايير النجاح التالية لتقييم مدى تقدم طلابك:

• حدد الطلاب جوانب تصميم الروبوت أو برنامجه التي سببت عدم الدقة أو الضبط.
• حدد الطلاب العوامل الخارجية التي كان لها تأثير على دقة الروبوت ودقته.
• نجح الطلاب في تقليل الخطأ (أي الانحراف عن النتيجة المتوقعة أو المرجوة) من خلال تنفيذ تغييرات على تصميم الروبوت أو برنامجه.

التقييم الذاتي
اطلب من كل طالب اختيار المستوى الذي يشعر بأنه أفضل تمثيل للأداء.

• البرونزية: أجريتُ التجارب ولكنني لم أستطع تحديد أي جوانب من تصميم الروبوت أو برنامجه سببت عدم الدقة أو الضبط.
• الفضية: ببعض المساعدة، حدّدتُ جوانب تصميم الروبوت أو برنامجه التي سببت عدم الدقة أو الضبط.
• الذهبية: حدّدتُ جوانب تصميم الروبوت أو برنامجه التي سببت عدم الدقة أو الضبط وأجريت التغييرات التي أدت إلى تحسين دقته وضبطه.
• البلاتينية: حدّدتُ جوانب تصميم الروبوت أو برنامجه التي سببت عدم الدقة والضبط وأجريت التغييرات التي أدت إلى تحسين دقته وضبطه. كما حدّدتُ العوامل الخارجية التي تؤثر على دقة الروبوت وضبطه.

لدمج تنمية مهارات فنون اللغة، اطلب من طلابك:

• إنشاء تقرير موجز يركز على نتائج تجاربهم وأمثلة واقعية للحالات التي تكون فيها الكفاءة والدقة حاسمة
• إنشاء عرض تقديمي يشرح نتائج تجاربهم وما تعلموه

ملاحظة: سيصلح ذلك لدرس أطول.

قد يرغب الطلاب الذين استمتعوا بهذا الدرس في استكشاف هذه المسارات المهنية:

• التصنيع والهندسة (العلوم المؤهلة للهندسة)
• العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات (العلوم والرياضيات)