Sarah Flexman è una studentessa di scuola media di 11 anni che usa JMP ... per progettare esperimenti ... con comprovato successo.
Studentessa della East Garner Magnet Middle School in North Carolina, è una cantante, suonatrice di flauto e atleta affermata. Suo padre, Greg Flexman, usa JMP nel suo lavoro ha guidato il gruppo Process and Risk Analysis presso Talecris Biotherapeutics.
Alla fine del 2010, Sarah aveva deciso di partecipare Storm the Castle , uno degli eventi offerti nella competizione statale sulle Olimpiadi in tutto lo stato. Questa particolare sfida era progettare, costruire e lanciare un trabucco modello, che è una catapulta in stile medievale per scagliare pietre pesanti (vedi sotto).
Con solo sei settimane per costruire il suo ingresso nelle Olimpiadi della NC Science, Greg ha insegnato a Sarah come usare JMP progettazione di esperimenti (DOE). Entrambi si sono recentemente fermati nel mio ufficio per parlarmi del progetto di Sarah.
Un evento aperto nelle Olimpiadi della Scienza, la competizione del trabucco comprende molti requisiti . Ad esempio, il trabucco dovette adattarsi a un cubo di 75 cm. Le gamme di peso per il contrappeso e il proiettile sono state fornite, ma i valori specifici non sarebbero stati noti fino al giorno della competizione, quando i concorrenti dovevano prevedere il risultato e quindi essere giudicati sia alla distanza che alla precisione della loro previsione.
Sarah ha trovato un disegno di trabucco che le piaceva online e calcolato i rapporti per le dimensioni su carta per adattarsi. Per costruirlo, ha usato soprattutto materiali che la sua famiglia aveva già a casa. Ad esempio, le ruote provenivano dallo scooter di un bambino e il braccio di lancio faceva parte di un vecchio palo della tenda. Sarah ha fatto tutto da sola, incluso il taglio del palo della tenda e pezzi di plastica. Altre parti che ha assemblato includevano un asse, una fionda, una pista per l'imbracatura, le rotaie laterali e il fulcro (punto di articolazione).
Quindi quanto aiuto ha avuto da suo padre?
"Mi ha aiutato con il DOE", ha detto Sarah.
"L'ho iniziata con DOE. Ha usato il Custom Designer e ha compilato gli spazi vuoti. Tutto ciò che le ho detto è che dovrebbe essere un modello di terzo ordine con interazioni. La Custom Designer genera una tabella dati con i valori dei parametri X e lo script 'fit model' pronto per l'uso ", ha affermato Greg.
Usando DOE, Sarah ottimizzata per massimizzare la distanza utilizzando il modello. Questo ha previsto come avrebbe funzionato il trabucco e in che modo i vari fattori hanno influenzato il risultato.
Ecco l'intero processo di Sarah: ha costruito il trabucco, lo ha testato, utilizzato JMP per DOE durante l'ottimizzazione, ha cambiato l'angolo del gancio e l'imbracatura per migliorare le prestazioni, ha fatto più test, inserito questi nuovi dati, ha riattivato il modello e fatto i suoi grafici di previsione finali. Le variabili nel suo DOE erano la lunghezza delle corde, il contrappeso e il peso del proiettile, e lei ottimizzava la distanza - cioè, quanto lontano sarebbe il proiettile.
"Invece di fare 125 test perché abbiamo tre variabili con cinque livelli ciascuna, il DOE ha trovato un modo per noi di eseguire solo 26 test e ottenere approssimativamente gli stessi risultati. Ho digitato i risultati, ho eseguito il modello e usato JMP Profiler. Ho capito come le variabili hanno predetto il risultato e trovato diversi modelli ", ha spiegato.
Quindi, JMP ha fatto una grande differenza.
"Poiché ho iniziato diversi mesi di ritardo, eravamo in orario. JMP ci ha risparmiato un sacco di tempo a disegnare i grafici. Avremmo dovuto disegnare quelli a mano. Il DOE era anche enorme nel caratterizzare il trabucco. Il tutto avrebbe richiesto molto più tempo e io avevo solo sei settimane ", ha detto.
Sarah ha detto di non aver trovato JMP particolarmente difficile da usare. "In generale, è stato molto semplice una volta iniziato a usarlo. Basta inserire le informazioni ", ha detto.
Il giorno della competizione, Sarah portò il suo trabucco in un'arena presso la Campbell University a Buies Creek. Ai concorrenti sono stati dati i dettagli del peso del proiettile (40 grammi) e del contrappeso (2,5 kg). Dati questi valori, Sarah ha predetto che il suo trabucco avrebbe sparato a 16 metri. Come gli altri concorrenti, aveva cinque minuti per scattare tre colpi. Lo spazio di gara offriva solo un piazzamento massimo di 13 metri.
Il suo trabucco era troppo potente. In tutti e tre i tentativi, ha colpito lo stesso posto nelle tribune dell'arena, ben oltre l'obiettivo dei 13 metri. Quindi, sfortunatamente, il suo punteggio di precisione è stato detratto perché il proiettile è atterrato a diversi metri oltre il bersaglio, come potete vedere nella foto qui sotto.
"Avrei dovuto provare la corsa di cinque minuti", ha osservato.
Tuttavia, Sarah ha ottenuto il 2 ° posto nella competizione regionale per gli studenti delle scuole medie, un risultato impressionante. Bravo, Sarah!
Ha detto che costruire il trabucco e competere nelle Olimpiadi della Scienza è stata un'esperienza divertente nel complesso.
"Non avevo fatto nessun edificio in quel modo. L'intera giornata è stata divertente. Era un ambiente di apprendimento molto aperto. Stavi sperimentando cose che non avevi mai fatto prima. Lo farei sicuramente di nuovo ", ha detto Sarah.
E lo farà - l'anno prossimo.
(Nota: tutte le foto fornite da Greg Flexman.)
Daniel ha scritto:
Il taglio della lunghezza della puntura avrebbe aiutato? A lei potrebbe non essere stato permesso di modificare il trabucco durante la competizione, ma i suoi test potrebbero certamente essere usati per prevedere l'effetto di accorciare la corda per tagliare la distanza fino a 13 metri.
In ogni caso, congratulazioni sono a posto! Ottima applicazione di DOE.
Louis Valente ha scritto:
Wow Sarah, questo è eccellente! Ho trascorso un'intera carriera presso Eastman Kodak, portando gli scienziati ad abbracciare l'approccio del Design of Experiment alle investigazioni e tu hai già intrapreso questo viaggio. Sono molto impressionato e mi auguro che i futuri scienziati adottino una metodologia così potente in una fase iniziale della loro carriera. Continuate l'eccellente lavoro perché le stelle sono alla vostra portata!
Sarah Flexman ha scritto:
Sì, avrei potuto accorciare le corde. Non avevo provato la corsa dei cinque minuti, anche se avrei dovuto. Quindi ero nervoso per il tempo e squalificato, ma sì che avrebbe accorciato il tiro a circa 13 metri.
Steve ha scritto:
Lavoro eccezionale Sarah!
Ho una figlia di primo grado e abbiamo appena iniziato a utilizzare il software matematico sul nostro computer di casa per i progetti scolastici. Non vedo l'ora di programmarla con quelle statistiche
Faccio molti progetti di ottimizzazione per la mia azienda e abbiamo spesso trovato la tua esperienza vera. La soluzione di progettazione è ottimizzata in modo ottimale e presenta un'eccellente prevedibilità all'interno dei parametri testati. Nell'applicazione del mondo reale, tuttavia, cose / effetti che non ti aspetti possono raggiungere "morderti". Nel tuo caso, il tempo richiesto per gli scatti e il limite di distanza del bersaglio di 13 m.
Ottimo lavoro e spero che tu lo faccia ancora meglio l'anno prossimo!
Steve
Trish Mullins ha scritto:
Sono stato un giudice per l'evento Experimental Design al Torneo Regionale delle Olimpiadi di Buies Creek, tenutosi alla Campbell University il 19 febbraio. È meraviglioso vedere tutte le cose interessanti che i bambini pensano ogni anno. Vai Sarah!
Storm the Castle non è esattamente un "evento aperto" come affermato nell'articolo. La tua scuola deve entrare in una squadra. Le scuole o i gruppi scolastici a casa possono formare squadre di massimo 18 studenti per competere in coppie o tre in 23 diversi eventi. Ci vuole molto aiuto da parte di adulti / genitori affinché i bambini imparino ciò che è necessario per questi eventi. Vai Greg, per aver preso questo tipo di tempo per aiutare!
Trish Mullins
Coordinatore delle Olimpiadi della scienza
Liceo Cardinale GIbbons
