Класс: 11 ИТ-профиль, элективный курс робототехника
Цель урока:
- Закрепить умения применять команды робота при моделировании процесса движения по заданной траектории с использованием датчика ультразвука
Тип урока: закрепления умений и знаний урок
Используемое оборудование:
- Наборы Lego Mindstorm EV3
- Персональные компьютеры
- Программное обеспечение RobotC
- Поле с 9 точками, областью склад и гараж
- Емкости (алюминиевые баки емкостью 0,33, обклеенные белой бумагой) – по количеству команд
Используемые ЦОР:
- Презентация к уроку
- Урок рассчитан на 2 часа.
Типология урока. Урок закрепления знаний и умений, отработки и рефлексии.
Дидактическая цель: организовать деятельность учащихся по восприятию, закреплению знаний и умений.
Научить учащихся:
- объяснять, каким образом можно использовать ультразвуковой датчик для измерения расстояния;
- настраивать и использовать ультразвуковой датчик робота;
- проектировать и тестировать программу для перемещения робота в замкнутом пространстве без непосредственного соприкосновения с границами этого пространства
Задачи:
- Обучающие: закрепить умения применения датчика ультразвука в процессе моделирования движения по сложному маршруту, программирование алгоритма в среде RobotC.
- Развивающие: развитие навыков программирования, логического мышления учащихся, памяти, внимания, воображения, познавательной активности, способность быстро воспринимать информацию.
- Воспитывающие: воспитание умения работать в команде; взаимной ответственности за результаты учебного труда; прививать чувство самокритичности в оценке своей работы наряду с чувством уверенности в правильности ее выполнения; воспитывать у учащихся самостоятельность, активность, интерес к предмету, правила поведения.
Универсальные учебные действия, отрабатываемые на уроке.
- Коммуникативные действия. Понимание возможности различных позиций и точек зрения на какой-либо предмет или вопрос; понимание позиции других людей, отличной от собственной. Выполнение заданий учащимися в группах. Каждая группа работает над заданием и выполняет его сообща, под непосредственным руководством учителя; задания в группе выполняются таким способом, который позволяет учитывать и оценивать индивидуальный вклад каждого члена группы.
- Личностные действия. Формировать интереса к новому материалу, уметь сравнивать ожидаемые и достигнутые результаты; уметь давать оценку деятельности и результату деятельности; осознавать значение новых знаний и умений для себя, своей жизни.
- Регулятивные УУД. Умение учиться и способность к организации своей деятельности; способность ставить цель и следовать ей в учебной деятельности; умение планировать свою деятельности и действовать по плану; умение адекватно воспринимать оценки и отметки.
Общеучебные универсальные действия: поиск и выделение необходимой информации, в том числе решение рабочих задач с использованием общедоступных инструментов ИКТ и источников информации; структурирование знаний; выбор наиболее эффективных способов решения задач в зависимости от конкретных условий; рефлексия способов и условий действия, контроль и оценка процесса и результатов деятельности; постановка и формулирование проблемы, самостоятельное создание алгоритмов деятельности при решении проблем творческого и поискового характера.
Методы обучения: объяснительно-иллюстративный, наглядный, частично-поисковый, исследовательский.
Формы организации обучения: фронтальная, групповая.
Изучив материал урока, учащиеся должны:
знать/понимать:
- математическую модель движения по заданной траектории;
- принцип работы датчика ультразвука;
- особенности конструкции робота с датчиком ультразвука и механизм захвата;
уметь:
- составлять программу в среде RobotC;
- загружать программу в блок EV3.
Структура урока
| Ход урока (этапы) | Деятельность учителя | Деятельность ученика | Планируемые УУД |
| Организационный момент. 2-3 мин | Сегодня мы закрепим умения применять датчик ультразвука при моделировании процесса движения робота (Слайд 2). | (слайд 2) | |
| Актуали зация знаний. 10 мин | На сегодняшний момент мы с вами знакомы
уже с двумя датчиками: датчиком касания и
датчиком ультразвука. Давайте вспомним
особенности каждого из них. Вам представлены
программы, определите какой вид датчика
используется и опишите модель движения робота В чем особенность каждой из них? Давайте еще раз посмотрим на схему работы датчика ультразвука (слайд 5), и увидим принцип работы предложенной программы. Мы помним, что датчики имеют свои значения: ультразвук – расстояние в см до препятствия касания – FALSE – если препятствия не коснулись, TRUE – если коснулись препятствия В программе для работы с датчиками используем команду SensorValue(имя датчика или порт) * Значение * - знак сравнения: <, <=,>,>=,==, != (слайд 6) |
(слайд 3) Датчик касания, Модель: пока робот не коснется препятствия он двигается со мощностью моторов 50, после касания он двигается в обратном направлении с мощностью моторов - 50 в течении 2сек (слайд 4) Датчик ультразвука, Модель: пока расстояние до препятствия больше 25 см, робот двигается со мощностью моторов 50, Как только расстояние станет меньше или равно 25 двигается в обратном направлении с мощностью моторов -50 в течении 2 сек |
Регулятивные УУД: планирование действий в соответствии с поставленной задачей |
| Постановка проблемы. 2 мин | Представьте себе, что вы – команда
инженеров, в следующем составе: руководитель,
программист и статист, констурктор. Распределите
между собой роли и вспомните свои обязанности.
(Слайд 7) Инженеры STEM центров Университета Иннополис должны разработать, запрограммировать и протестировать робота, обрабатывающего насаждения органическими добавками. |
Распределяют роли в группе | Личностные УУД: формирование интереса к новому материалу |
| Задача: спроектировать траекторию
движения робота в теплице с высаженными
растениями от одного к другому с целью обработки
всех насаждений органическими добавками. (Слайд
8) Особые условия: (Слайд 9) Робот начинает движение у левого края теплицы - пункт ГАРАЖ. Из гаража робот должен попасть на СКЛАД, чтобы взять емкость с органическими добавки Робот должен двигаться слева направо по теплице и остановиться до того, как коснется купола теплицы. Затем робот должен повернуть и двигаться вдоль короткой стороны купола, двигаясь в направлении верхнего края теплицы расстояние Затем робот должен повернуть налево, двигаться справа налево по полю и остановиться до того, как коснется купола теплицы. После обработки всех насаждений, необходимо вернуть емкости от добавки на СКЛАД и вернуться в ГАРАЖ. |
Чтение условий задачи | ||
| 15 мин | Вопросы для статистов команд: какие
статистические данные могут понадобиться вам
для решения задачи Вспомните проделанные работы на предыдущих занятиях. Какие структуры можно использовать в программе, что сократить объем программы |
Значения расстояния от гаража до
склада. Поворт надо совершать на 90 градусов. Высказывают свое мнение. Структуры if и while() |
Коммуникативные УУД:
формирование и высказывание своего мнения. Cовместный выбор способа движения робота, обсуждения; Личностные УУД: умение оценивать свои действия; |
| Вспомните основные этапы процесса
разработки Вам 5 минут, чтобы вы обсудили и пришли к общему решению – определились с траекторией движения вашего робота. Какие решения должен будет принимать робот, чтобы выполнить это задание? Какие управляющие конструкции нужно будет использовать для принятия этих решений? |
(слайд 10) Рисуют свою траекторию движения в тетрадях Изменения в конструкции: присоединений клешни (они заранее приготовлены с предыдущих занятий) и датчика ультразвука (слайд 11) |
||
| 5 мин | Время истекло. Вы выслушали друг друга и
пришли к общему мнению. План нашей работы дальше. Статисты и программисты могут приступить к выполнению своих обязанностей. Программисты пишут программу согласно разработанному маршруту командой, а мы пока познакомимся с решениями каждой команды. Конструктор – изменяют конструкцию робота Руководители представьте своим решения. |
Статисты приступают к замерам
необходимых данных Программисты пишут программу Конструкторы изменяют структуру робота Руководители проектов представляют решения своих команд |
|
| 37 мин | Практическая часть: - выполнение эксперимента - выводы по работе |
(Слайд 12) | Познавательные УУД: связь
теоретических расчетов с практическим
результатом. Познавательные УУД: разработка программы в среде NXT-G для решения поставленной задачи, корректировка программы в случае необходимости, поиск путей решения проблем. Коммуникативные УУД: совместное выполнение задачи, оценка своих результатов. |
| Подведение итогов. 7 мин | Роботу нельзя прикасаться к куполу
теплицы, чтобы избежать его повреждения. Что для этого необходимо сделать? Как цикл while и конструкция if - else позволяет программе принять решение. Сравните и сопоставьте конструкцию if - else и цикл while. С какими проблемами вы столкнулись при тестировании? Как вы решили эти проблемы? Что произойдет, если робот приблизится к стене купола под углом, не равным 90°? Сравните и сопоставьте ультразвуковой датчик и датчик касания. Опишите еще какую - нибудь ситуацию, в которой использовать ультразвуковой датчик было бы удобнее, чем датчик касания. Опишите ситуацию, в которой использовать датчик касания было бы удобнее, чем ультразвуковой датчик Что вам понравилось на уроке? Что получилось - не получилось? На этом урок закончен. |
Мы должны использовать ультразвуковой
датчик, чтобы робот оценивал расстояние до стен
теплицы, чтобы можно было подъехать как можно
ближе к стенам купола, не прикасаясь к ним (слайд 13) Ответы учащихся. |
Коммуникативные УУД: формирование и высказывание своего мнения |
| Домашнее задание: разработать свой вариант задания с использованием датчиков касания и ультразвука |
Используемые учебники и учебные пособия:
- https://stem.university.innopolis.ru/ модуль 14 Оценка успешности всходов.
- http://www.education.rec.ri.cmu.edu/products/teaching_robotc_tetrix/sensing/wallsonar/videos/wallsonar1.html - видеоролик об ультразвуковом датчике
- Инструкция по сборке робота LegoMindstorms NXT 8527 (Tribot).
- Филиппов С.А. “Робототехника для детей и родителей” – Санкт-Петербург: Издательство “Наука”, 2010
- Джеймс Флойд Келли "Руководство по программированию LEGO MINDSTORMS NXT-G", 2007