Trial and error

1. Voorbereiding

• Lees het materiaal voor de leerlingen in de EV3 Classroom-app goed door.
• Verzamel informatie over de processen en procedures waar ingenieurs en natuurkundigen gebruik van maken.
• Je hebt voor deze les een meetlint en stiften nodig.
• Als je denkt dat het nodig is, bereid dan een les voor met behulp van het ‘aan de slag’-materiaal in de app. Hierdoor raken je leerlingen vertrouwd met LEGO^® MINDSTORMS^® Education EV3.

2. Activeren (10 min.)

• Bekijk de modulevideo en maak gebruik van de ideeën in het deelStart een gesprek hieronder om je leerlingen te betrekken bij een gesprek over deze module en les.
• Verdeel je leerlingen in tweetallen.

3. Onderzoeken (15 min.)

• Laat ieder tweetal de gekantelde robot bouwen.
• Geef ze de tijd om het model te testen, zodat ze zeker weten dat het correct is gebouwd en werkt zoals verwacht.

4. Uitleggen (10 min.)

• Laat ieder team de experimenten uitvoeren en hun resultaten noteren.
• Zorg ervoor dat ze hun eigen tabellen kunnen maken.
• Daag je leerlingen uit om kleine aanpassingen te doen aan het programma en ontwerp van hun robot, zodat hij nog dichter bij die 100 cm komt.

5. Uitbreiden (10 min.)

• Laat je leerlingen zelf analyseren welke aanpassingen voor de kleinste afwijking hebben gezorgd.
• Laat ieder team de resultaten van hun experimenten kort samenvatten.
• Zorg dat er ook nog tijd overblijft voor het opruimen.

6. Evalueren

• Geef elke leerling feedback over zijn of haar prestaties.
• Je kunt gebruikmaken van de evaluatierubrieken om dit proces te vereenvoudigen.

Geen enkele machine is perfect. Ingenieurs doen hun uiterste best om elke machine zo precies en nauwkeurig mogelijk te maken, maar er zullen altijd afwijkingen zijn. Hoewel de specificaties van een machine zijn gebaseerd op berekeningen en simulaties, moet elke machine altijd eerst in het laboratorium worden getest. De prestaties van de machine kunnen worden geoptimaliseerd door middel van testen, herhalingen en trial en error.

Bekijk de modulevideo en begin een gesprek over de processen waar ingenieurs gebruik van maken. Stel relevante vragen, zoals:

• Hoe pakken ingenieurs het ontwerpproces van een nieuwe machine precies aan?
• Met wat voor experimenten zouden ze de prestaties van de machine kunnen meten?
• Op basis van welke factoren wordt de toegestane afwijking van de machine bepaald en hoe wordt beoordeeld of de machine goed genoeg presteert?

Bouwinstructies

• gekantelde robot

Het model gebruiken
Plaats het model op een stabiele en vlakke ondergrond en markeer de startpositie. Voer het programma uit en markeer de eindpositie zodra het model niet meer beweegt. De berekende motorrotaties, de daadwerkelijke motorrotaties en de berekende afgelegde afstand (in cm) worden op het beeldscherm weergegeven.

Het experiment uitvoeren
Herinner je leerlingen tijdens het uitvoeren van de experimenten aan het volgende:

• De berekende motorrotaties, de daadwerkelijke motorrotaties en de berekende afgelegde afstand (in cm) worden op het beeldscherm weergegeven.
• Gebruik een meetlint om de daadwerkelijk afgelegde afstand te meten.
• Noteer in een tabel het experimentnummer, de berekende afgelegde afstand en de gemeten afgelegde afstand. Zorg ervoor dat er voldoende ruimte overblijft voor extra kolommen om berekeningen in te noteren.
• Voer het experiment minstens drie keer uit en gebruik de gemiddelde waardes om tot het meest betrouwbare resultaat te komen.

Programma

Vereenvoudig deze les door:

• Je leerlingen te helpen onderzoeken welke impact de snelheidsparameter op het aantal afwijkingen heeft

Maak deze les wat moeilijker door:

• Uit te leggen wat het belang is van gemiddelde waardes (zoals het verschil tussen het rekenkundig gemiddelde en de mediaan, gevoeligheid voor uitschieters) die kunnen worden gebruikt om meetfouten in een aantal experimenten gelijk te trekken
• Je leerlingen aan te moedigen het ontwerp van hun robot te verfijnen voor nog meer nauwkeurigheid en precisie

Observatiechecklist docent
Maak naar eigen inzicht een schaalverdeling, bijvoorbeeld:

1. Gedeeltelijk uitgevoerd
2. Volledig uitgevoerd
3. Boven verwachting uitgevoerd

Gebruik de volgende criteria om de voortgang van je leerlingen te beoordelen:

• Leerlingen hebben aspecten van het ontwerp en programma van de robot die fouten en onnauwkeurigheden veroorzaken weten te identificeren.
• Leerlingen hebben externe factoren die van invloed zijn op de nauwkeurigheid en precisie van de robot weten te identificeren.
• Leerlingen hebben de afwijking weten te verminderen (zoals het verschil tussen het verwachte en gewenste resultaat) door het ontwerp en programma van de robot aan te passen.

Zelfevaluatie
Laat alle leerlingen het niveau kiezen dat volgens hen het best hun prestatie weergeeft.

• Brons: Ik heb de experimenten uitgevoerd, maar ik heb geen aspecten in het ontwerp of programma van de robot kunnen identificeren die fouten of onnauwkeurigheden veroorzaken.
• Zilver: Met een beetje hulp heb ik aspecten in het ontwerp of programma van de robot kunnen identificeren die fouten of onnauwkeurigheden veroorzaken.
• Goud: Ik heb aspecten in het ontwerp en programma van de robot die fouten en onnauwkeurigheden veroorzaken kunnen identificeren, en ik heb een aantal aanpassingen gedaan om de nauwkeurigheid en precisie van de robot te verbeteren.
• Platina: Ik heb aspecten in het ontwerp en programma van de robot die fouten en onnauwkeurigheden veroorzaken kunnen identificeren, en ik heb een aantal aanpassingen gedaan om de nauwkeurigheid en precisie van de robot te verbeteren. Bovendien heb ik externe factoren die de nauwkeurigheid en precisie van de robot beïnvloeden weten te identificeren.

Laat de leerlingen voor de ontwikkeling van hun taalvaardigheid:

• Een kort verslag schrijven over de resultaten van hun experimenten en voorbeelden bedenken van situaties waarin nauwkeurigheid en precisie essentieel zijn
• Een presentatie maken over de resultaten van hun experimenten en wat ze hebben geleerd

Opmerking: Hiermee wordt de les langer.

Leerlingen die deze les leuk vonden, zijn misschien geïnteresseerd in een van de studierichtingen:

• Productie en techniek (pre-engineering)
• Wetenschap, technologie, techniek en wiskunde (wetenschap en wiskunde)