Mitt nya skolprojekt: att kontrollera ett jetflygplan med en handenhet

Posted 07/06/2020 by Ludovic Duchenne, Matematik- och datavetenskapslärare Lycée Touchard Washington, Le Mans

Vore det inte häftigt att skriva kod för att styra ett flygplan? Att dessutom göra det för det militära jetflygplanet Rafale är en dröm för många. Jag tänkte på att utveckla denna aktivitet - samtidigt som jag återupplevde filmen "Top Gun" i mitt huvud - redan 2018. Coronavirusets nedstängning gav mig en möjlighet att äntligen börja med projektet. Jag var angelägen om att komma tillbaka till skolan efter nedstängningen för att överraska mina elever inom datavetenskap och teknik med en mycket annorlunda start på terminen.

När jag byggde modellflygplanet hemma sa min son att han tyckte att planet var häftigt, men han påpekade att det saknades typiska flygplansljus. Så jag gick till butiken och köpte fyra röda LED-lampor. När jag installerade dessa hemma insåg jag att ett flygplan har både röda och gröna ljus, så det tog en ny riktning i projektet. Min sons åsikt har visat sig vara ett bra drag. Lysdioderna var ett bra tillskott eftersom de hjälper eleverna att bli bekanta med programmering tillsammans med en grafräknare. Att starta flygplanets signalljus vid olika frekvenser och driftscykler är en bra övning att börja med.

Syftet med projektet är att få mina elever att känna sig som jetplansingenjörer. Jag ger dem alla komponenter och utmanar dem att ta reda på hur de kan nå målen. Hittills verkar de njuta av det. "Fantastiskt! Jag visste inte att det var möjligt att kontrollera servomotorer med en grafräknare. Det är inte bara en räknare; det är en riktig dator”, sa en elev till mig. Och en annan tycktes tro att vi inte längre studerar matematik alls. Naturligtvis gör vi det, men bara på ett annat sätt.

Om vi gör hela projektet planerar jag att dela upp klassen i två grupper, där de kommer att tävla om att hitta effektiva programvaru- och hårdvarulösningar för att styra modellflygplanet jag byggde. De kommer att använda sin egen TI-grafräknare, TI-Innovator™ Hub för att styra mini Rafale, och de kommer att använda TI-Basic eller Python för att skapa kod för att slå på lamporna och kontrollera de tre servomotorerna, samt andra tillbehör.


Matematiken bakom Rafale
En stor del av projektet handlar om att utveckla programvarukod för att styra planet, baserat på tre typer av rörelser. Eleverna upptäcker den direkta trihedronen, lära sig hur en servomotor kör och hur de kan kontrollera den. Samtidigt lär de sig om begreppet kraft, hävarm och reduktionsförhållandena mellan två drev. När de har skapat kommandon för att styra flygplanet kan de börja med de första testerna. Styrningen av rodret och fenorna kommer att vara en förevändning för att närma sig uppfattningen om affin och / eller linjära funktioner med omvandlingen av ett numeriskt värde över ett givet intervall till en vinkelförskjutning.


Det finns gott om matematik i detta projekt, liksom programmering. Även om det har skapats för datavetenskapskurser, är det ett tvärvetenskapligt projekt som enkelt kan anpassas till olika ämnen och också integreras i matematik. Jag tycker att det är viktigt att lära sig matematik, men inte bara renodlad matte. För att få eleverna att verkligen syntetisera ämnet måste du kombinera matematik med flera olika discipliner som fysik, mekanik och digitala vetenskaper. Ett riktigt STEM-projekt kommer att fånga elevernas uppmärksamhet och kommer att motivera dem att pusha sig själva.

Jag är stolt över hur mina elever har påbörjat detta projekt. Genom att arbeta tillsammans utvecklar de sin autonomi, initiativ och kreativitet. Det var ett bra pilotprojekt och jag skulle vilja utveckla det ytterligare. Vem vet, vi kanske lyckas att flyga ett jetflygplan med en handenhet!