Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

Ztráta k mé střední škole velká výhra

Nedávno jsem změnil kariéru z navrhování průmyslových potravin a mléčných zařízení na výuku průmyslové technologie na střední škole. Při plánování tohoto pohybu a při nočních hodinách jsem se dočetl trochu o autentické výuce, kde se studenti zapojují do skutečných projektů, které končí něčím hmatatelným a skutečnými kritérii úspěchu. S výjimkou učitelů hrdinů z příběhů, které jsem četl jako Underwater Dreams, byly vysoké školy zřejmě stále plné pracovních listů, seděly, byly tiché a zbytečné dřiny. Začal jsem tuto práci s odhodláním, že moje třídy nebudou takové. Dávat studentům svobodu k neúspěchu a růst sami s vzrušujícím projektem by je motivovalo k tomu, aby dělali skvělé věci, ne?

Věděla jsem, že škola, ve které jsem měl začít učit, měla 3D tiskárnu ve třídě Computer Aided Drafting, a když jsem měl nějaké zkušenosti s rádiem řízenými vozy, rozhodl jsem se, že bychom měli navrhovat a stavět vlastní vozy, pak je závodit. Kdo by do toho nebyl? Je zde spousta místa pro inovace, ale myšlenka je dostatečně známá, že existuje banka dřívějších znalostí, které pomohou studentům začít. Konkurenční povaha těchto studentů by je jistě nutila být nejlepšími. Ukázalo se však, že je tu spousta věcí, které jsem o vysokých žácích neznala, a jak se to pro mě stalo.

Ponaučení

Úkol je zamezen

Jednou z prvních realizací, kterou jsem měl, bylo, že vysoké školy jsou většinou motivovány tím, že nepracují. Vlevo od svých vlastních zařízení (slovní hříčka), většina z nich se bude dívat na internet s možností volby mezi tím a jakoukoliv jinou věcí, která je v učebně povolena. Vyhýbání se úkolům je tak hluboko zakořeněné střední školou, že se vyhne věcem, které by jinak zaplatili za to, že budou striktně vycházet ze zvyku. Hrála jsem videa z automobilových závodů R / C a denně jsem je pronásledovala pro akci a velmi pomalu jsme pracovali v této fázi a když jsme se blížili ke dni závodu, studenti chodili před a po škole do práce na svých autech. Stánek s jídlem z toho je, že začátek této lekce potřebuje dílčí cíl; způsob, jak dosáhnout rychlého odplaty za úsilí, které je blízké a dosažitelné. Navíc, i když je celkový projekt velmi otevřený, studenti středních škol potřebují strukturu z hlediska řízení času, správy souborů, organizace materiálů a týmové práce.

Hmotné předměty přinášejí informovaná rozhodnutí

Bylo také jasné, že studenti nebyli schopni začít kriticky uvažovat o rozhodnutích o designu, dokud nebudou modelována a vytištěna první verze jejich automobilů. Do té doby se možná trochu zlepšili v přemýšlení o svém autě, ale věřím, že to byla nová schopnost vidět něco fyzického, držet něco v jejich rukou a pohybovat se kolem něj, což jim umožnilo začít činit informovaná rozhodnutí o svém autě. V tomto bodě se začaly objevovat argumenty o tom, kdo má nejlepší řešení jejich různých problémů. Jako učitel to byla ta nejlepší část. Držel jsem jazyk a sledoval, jak diskutují o výhodách a nevýhodách vzájemných myšlenek, a užil si proces pozorování, jak rozhodují o řešení. Studenti středních škol si v abstraktním pojetí myšlenek, s nimiž nemají žádné zkušenosti, těžko přemýšlejí, a v budoucnu mám v úmyslu mít pro ně různé levné rádiově řízené vozy, aby je mohli rozebrat a hrát si před tím, než začnou své návrhy.

Před zahájením procesu návrhu rozhodněte o omezení

Jako skupina měli velmi obtížné delegování úkolů a většina týmů přitahovala k jednomu studentovi, který dělal většinu práce, zatímco ostatní studenti sledovali, nebo se jen dívali na internet. Jak se projekt nacházel, studenti, kteří nebyli asertivní, byli odsunuti na okraj a ztratili vlastnické právo na design, a bylo těžké dovést je zpět do záhy v pravém slova smyslu. Studenti, kteří byli dobrými designéry, nebyli nutně dobrými vůdci, ale tito studenti skončili na vedoucích pozicích, protože jen málo dalších studentů bylo ochotných nebo schopných nabídnout vstup do designu vozu. Studenti měli potíže při rozhodování o omezeních, takže dva studenti mohli pracovat na páření současně. Požádal jsem jednoho nečinného studenta, aby pracoval na otočném čepu, ale řekl, že potřebuje znát průměr kola, než začne. Zeptal jsem se studenta, který pracoval na kole, jaký bude jeho průměr, ale informoval mě, že nebude vědět, dokud jeho design nebude úplný. Nikdy jsem nebyl schopen dostat toho studenta, aby se dopustil průměru, než byl návrh dokončen, a dítě, které řídilo koleno, muselo počkat. V budoucnu udělám návrhový požadavek, aby se vozy rozpadly uprostřed a rozdělily týmy na přední poloviční a zadní poloviční týmy. To bude nutit více studentů, aby se podíleli na návrhu vozu a vyžadovali, aby se zavázali k omezením designu ještě před zahájením procesu návrhu.

Mít strukturu souborů a sdílené místo na disku

Některé z kamenů úrazu v této lekci jsem mylně posuzoval, co studenti středních škol znají a jak by tento projekt zvládli, ale jiní byli na mé straně jen obyčejní šrámy. V naší síti jsem neměl k dispozici sdílené místo na disku, takže studenti mohli vytvářet a upravovat soubory aplikace Inventor na jednom místě. Použili jsme flash disky a Google Drive, ale oba nebyly zdaleka optimální. Když jsem také pracoval v průmyslu, vytvořili jsme jeden projekt s několika listy pro projekt, takže jsem požádal studenty, aby udělali pro svůj tým závěrečný balíček. Jeden výkres však znamená jeden soubor, což znamená, že pouze jeden student může otevřít a kótovat výkresy najednou. Také jsem těmto studentům nedal tolik struktury, jak bych měl mít, a velkou částí toho bylo, že jsem opravdu nevěděl, jak bude tato lekce vypadat, dokud nebudeme uprostřed (jako student navrhující Myslím, že kolo). Pokud by mi můj zaměstnavatel řekl, že je to redaktor, byla by to červená vlajka, že nemají souborovou strukturu pro správu výkresů a dělají pro mě cokoliv, ale to je přesně to, co jsem těmto dětem říkal a trpěli to.

Tento projekt byl velkým studijním cvičením jak pro studenty, tak pro mne. Celkově všechno šlo stejně dobře, jak jsem si představoval; Právě jsem skončil s tím, že musím pracovat mnohem tvrději, než jsem očekával. Moji studenti obecně měli skvělý čas, jakmile se váleli, a tato lekce byla pravděpodobně lepší obrázek o tom, jak bude po skončení studia vypadat skutečný život, než cokoliv jiného, ​​co udělali na střední škole. V den závodu jsme pozvali ředitele, aby se dívali, ai když jsem navrhl a postavil úžasné auto sám, rozdrtili mě na trati. Všichni měli dobrý smích, že pan Z byl poražený, ale když jsem byl v ten den zdravě poražen mými studenty, nemohlo to být pro mě větší vítězství.

V budoucnu vím, co teď vím, a plánuji realizovat veškerá vylepšení této lekce, o kterých jsem hovořil, a pozvat některé regionální vysoké školy, aby proti nám v soutěži soutěžily. Moje celkové náklady na tým byly pouze 50 dolarů na dodávky, a pouze 18 dolarů z toho byl spotřební materiál, takže příště jsem se učit tuto lekci bych měl být schopen to za 18 dolarů za tým.Jedná se o skvělý konkurenční projekt pro školu, která má 3D tiskárnu, ale nemůže si dovolit účastnit se organizované soutěže robotiky.

Pravidla:

  • Auta nesmí být delší než 8 ″ dlouhá, 7 ″ široká a 5 ″ vysoká.
  • Pneumatiky nemohou být vyrobeny z čehokoliv, co bylo navrženo jako pneumatika.
  • Závodní dráha je na basketbalovém hřišti a je vyrobena z dlouhých rovin a krátkých křivek.
  • Motor, rádio, servo, držák baterie, regulátor otáček, mosazná pouzdra, 3mm závitová tyč, 3mm matice, 3mm podložky, 4mm podložky, ¼ ”hliníkové trubky a gumové pásky. Veškeré další materiály musí být zakoupeny z rozpočtu na $ 3 týmu, s výjimkou částí vytištěných na 3D tiskárně nebo pryskyřici.

Co pro nás pracovalo a co ne: Pneumatiky: Použili jsme duše na horských kolech řezané do pásů na pneumatiky, natažené přes 3D potištěná kola. To dává určitou trakci, ale není to úžasné. Někteří studenti dali gumičky pod nebo přes jejich duše. Chtěl bych zkusit vlákno Ninjaflex, abych zjistil, zda s ním můžeme tisknout lepší pneumatiky. V ideálním případě bych chtěl pryskyřice lité silikonovými pneumatikami, ale čas a rozpočet to v tomto bodě neumožnily.

Pozastavení: Do značné míry jsem zakázal zavěšení nastavení, protože moji studenti měli dost těžké čas jen dostat 4 kola přilepená na rámu. Bez výjimky se však naše rámy na tiskárně mírně zkroutily a ve vzduchu bylo vždy kolo, což způsobilo, že řízení s našimi špatnými trakčními pneumatikami bylo ještě horší. Nalezení způsobu, jak udržet všechna kola na zemi, je zásadní, a to i na plochém basketbalovém hřišti. Levné Clicker pera mají lehké pružiny, které se vejdou přes 3 mm tyč, a to se zdá jako velký zdroj.

Gearing: Koupili jsme si nějaká ozubená kola a plánovali jsme, že z nich budou zhotoveny kopie z pryskyřic, ale ukázalo se, že 3D tisk malých hnacích kladek a použití gumiček funguje opravdu dobře. Je snadné vytvořit více kladek na stejném dílu a posunout gumovou pásku tam a zpět (jako např. Ovládání rychlosti vrtačky), aby se doladilo i ozubení. Nejsem si jistý, jak jsou efektivní, ale fungují skvěle a jsou super snadné. Dobrým výchozím bodem převodového poměru je mít téměř tak malou kladku, jakou můžete tisknout na hřídel motoru a těsně pod stejným průměrem jako kola na hnacím hřídeli.

Lisovací tvarovka: Potkali jsme se s 3D tiskovými částmi, které lze spolehlivě a opakovaně tisknout na hřídele. Skončili jsme většinou tak, že jsme udělali lehký lis, a tím jsme dali malý gumový pásek přes díru, než jsme posunuli hřídel pro tření, pak řezali gumovou pásku, která přesahovala 3D část pryč s čepelí.

Regulátor rychlosti: Vytvořil jsem vlastní regulátor otáček od nuly pomocí mikrokontroléru Picaxe a čipu ovladače motoru DRV8833. Regulátory rychlosti "320 Amp" si můžete koupit na eBay za méně než 10 dolarů, což by pravděpodobně fungovalo stejně dobře, ale jsou o něco těžší.

Diferenciály: Pokusil jsem se o 3D tisk míče diferenciálu pro mé auto pomocí BBs, ale bylo to těžké a nebylo velmi hladké. Moji studenti většinou vyráběli pro své vozy pevné nápravy, které poháněly obě zadní kola stejnou rychlostí. To zhoršilo naši špatnou trakční situaci. Některé týmy řídily jen jeden z jejich dvou zadních kol, ale toto dělalo auto těžký otočit se k hnané straně, a jejich auta by snadno vyrazila když se otočí k non-hnaná strana. Moje auto mělo ve středu jedno zadní kolo, což se dalo snadno udělat pro točení a pro to, že nemá odpružení, ale trpělo to přímým tahem.

Pouzdra: Pro naše průchodky používáme mosazné metrické trubky K&S. 4 mm se vejde jen do 5 mm a 3 mm se vejde jen do 4 mm. Fungovalo to opravdu dobře, ale fit je tak blízko, že pokud máte dva lineární 5mm úseky s jedním 4mm hřídelem, který jimi prochází, budou se vázat a způsobit nadměrné tření. Je téměř nemožné dokonale vyrovnat oba 5mm úseky. Každý tým se s tímto problémem potýkal. Mohu koupit levné ložiska o průměru 4 mm ve velkém pro příště, když to učím, ale byli jsme schopni upravit naše návrhy tak, aby naše hnací nápravy prošly pouze jednou průchodkou a fungovalo dobře.

Šrouby: Použili jsme nylonovou vložku 3mm matic z McMaster Carr na obou koncích řezaného kusu závitové tyče místo šroubů. Na jednom konci jsme použili červený Loctite. Pokud 3D tisknete šestiúhelníkovou recesi do jedné ze dvou částí, které spojujete, nepotřebujete na této straně klíč.

Motory: Použili jsme Pololu 130 Size 3v kartáčovaný 17kRPM, 3,6A stacionární motor (číslo dílu: 1592), a na $ 1,59 každý (+5 množství) jsou opravdu dobré koupit. Absolutně jsme je však zničili, provozovali jsme je na úrovni vyšší než 4,8 V a jejich životnost byla jen několik dní. K připojení motoru je třeba připojit pájecí kondenzátory, aby se zabránilo rušení rádiového signálu, a strávil jsem spoustu času odpájením kondenzátorů z mrtvých motorů a jejich pájením zpět na nové motory. Doporučil bych strávit pár dalších dolarů na uhlíkovém kartáčovaném motoru, možná na motoru řady Tamiya Dash 130. V současné době se snažím najít levné náhradní uhlíkové kartáče pro motory o velikosti 130, takže můžu vylepšit ty levné, které už používám.

Servosy: Použili jsme servopohony Hextronik HXT500 a fungovaly až do tvrdého nárazu, když spojka řízení zlomí zuby z ozubených kol. To by mohlo být zabráněno nárazníky nebo ohnutím úhlu ve svazku drátěných sponek, aby se drát ohnul před tím, než poškodí servo.

Baterie: Použili jsme čtyři NiMH AAA baterie na auto, protože jsem už pro ně měl nabíječku. Výstupní napětí je ideální pro přijímač a servopohon a dává dobrý výkon našim motorům 3v, i když se zkrácenou životností.

Seznam dílů:

Jak si myslím, že $ 7 za regulátor rychlosti může být trochu optimistické. Můžu v tom mít 10 dolarů.

Podíl

Zanechat Komentář