Робототехника mindstorms ev3 конспект занятия. Робототехника и лего-конструирование. Форма урока: комбинированный урок

г. Владимира

«Средняя общеобразовательная школа №6»

Конспект урока

на тему:
«Робот LEGO Mindstorms EV3 – исполнитель циклических и условных алгоритмов»

Разработал:

учитель информатики и ИКТ

Ковригин Д.Ю.

2014 г.
Конспект урока на тему: «Робот LEGO Mindstorms EV3 – исполнитель циклических алгоритмов»
Урок из курса информатики и ИКТ, раздел – «Алгоритмы». На уроке, используя конструктор, ученики строят Лего-модель (Трехколесный бот), подключают ее к ЛЕГО-коммутатору и управляют им посредством компьютерной программы, построенной по определенному алгоритму замкнутому в цикл.

Цели :

ознакомление с робототехникой с помощью образовательного набора LEGO Mindstorms EV3 (LEGO Education Mindstorms EV3);
систематизация знаний по теме «Алгоритмы» (на примере работы Роботов LEGO Mindstorms EV3);
усвоение понятий исполнитель, алгоритм, циклический алгоритм, свойства циклического алгоритма, дать представление о составлении простейших циклических алгоритмов в среде LEGO Education. Дополнительно усваивается понятие геометрического узора.

В ходе занятия обучающиеся должны продемонстрировать следующие результаты в виде универсальных учебных действий:

Регулятивные:
систематизировать и обобщить знания по теме «Алгоритмы» для успешной реализации циклического алгоритма работы собранного робота;
Научиться программировать роботов с помощью программы LEGO Education Mindstorms EV3.
Познавательные:
Изучение робототехники, создание собственного робота, умение программировать с помощью программы для LEGO Mindstorms EV3 - LabView;
экспериментальное исследование, оценка (измерение) влияния отдельных факторов.
Коммуникативные: развить коммуникативные умения при работе в группе или команде.
Личностные: развитие памяти и мышления, возможность изучения робототехники на старших курсах.

Тип урока: комбинированный

Вид урока: практическая работа

Оборудование : мультимедиа проектор, конструктор LEGO Mindstorms EV3 45544 (6 шт.), внабор которого входят 541 элемент, включая USB ЛЕГО-коммутатор, 2 больших сервомотора, датчик ультразвуковой, датчик цвета, датчик касания.
План урока:

Организационный момент (2 мин)
Повторение теоретического материала предыдущего урока (10 мин)
Практическая работа: разработка алгоритма для робота (23 мин)
Подведение итогов урока. Рефлексия (3 мин)
Этап информации о домашнем задании (2 мин)

Ход урока:

Организационный момент.

Учитель : Добрый день, ребята! На прошлом уроке вы познакомились с важной темой информатики. Какой? Сегодня мы продолжим изучение темы «Алгоритмы», познакомимся с одним из самых распространенных видов алгоритма «циклический алгоритм» и проверим его «вживую» - настоящим роботом.
II. Повторение теоретического материала предыдущего урока.

Учитель : Каждый из нас ежедневно использует различные алгоритмы: инструкции, правила, рецепты и т.д. Обычно мы это делаем не задумываясь. Например, вы хорошо знаете, как сажать деревья. Но допустим, нам надо научить этому младшего брата или сестру. Значит, нам придется четко указать действия и порядок их выполнения.

Что это будут за действия и какой их порядок?

Учащиеся составляют правило посадки деревьев.

Выкопать ямку.
Опустить в ямку саженец.
Засыпать ямку с саженцем землей.
Полить саженец водой.
Перейти дальше.
Выкопать ямку.
Опустить в ямку саженец.
И т.д.

Теперь давайте ответим на следующие вопросы:

Чем характеризуется циклический алгоритм?
Для чего нужны циклические алгоритмы?
Какими свойствами обладают циклические алгоритмы?
Как исполнитель реализует циклический алгоритм?

Обучающиеся отвечают на предложенные вопросы, а учитель демонстрирует правильные ответы на слайдах.
III. Практическая работа: разработка циклического алгоритма для робота
Теперь давайте обратимся к нашим роботам (на данном уроке это «трехколесные боты с установленным маркером для рисования на поле», созданные по инструкции), которые мы собирали на прошлом занятии.

Попробуем в специальной программе составить циклический алгоритм, который они будут исполнять с помощью вот таких команд:

	Начать исполнение алгоритма
	Управление большим мотором (включить на количество оборотов)
	Управление большим мотором (включить на количество секунд)
	Управление двумя моторами (рулевое управление, включить на количество оборотов)
	Повторение действия или набора действий (цикл)
	Пауза (в секундах)

Задание 1: написать линейный алгоритм, с помощью которого робот будет двигаться по прямой и поворачивать на угол (90 градусов).

Сначала определим, какие команды нам понадобятся, в какую сторону должен крутить мотор, промежуток времени работы мотора и последовательность выполнения команд.

Правильный вариант:

Примечание: время работы мотора в каждом отдельном случае будет разное, в зависимости от требуемого угла поворота подбираются значения работы мотора (время/мощность).

Задание 2: изменить созданный линейный алгоритм на циклический (возможно задать количество повторений цикла).

Правильный вариант:

Примечание: Проанализировать какую геометрическую фигуру нарисует робот маркером на поле. (Будет нарисован квадрат)

Задание 3: изменить алгоритм (изменяя параметры движения вперед НО! не изменяя угол поворота, и зациклив робота на конечное число повторений тела цикла - 4) и посмотреть какую фигуру будет рисовать робот. Пример:

Описание действий: проехать вперед 2 секунды, повернуть на угол 90 градусов, проехать вперед 4 секунды, повернуть на угол 90 градусов. В итоге получится прямоугольник.

Примечание: Проанализировать какую геометрическую фигуру нарисует робот маркером на поле. (Будет нарисован прямоугольник)

Задание 4: изменить алгоритм на свое усмотрение (изменяя параметры движения вперед и изменяя угол поворота, и зациклив робота на бесконечное число повторений тела цикла) и посмотреть какие фигуры будет рисовать робот. Поговорить с ребятами о термине «геометрический узор». Например:

Проанализировать получившиеся фигуры. Обратить внимание на алгоритм для каждой из них. Скорее всего, у каждой группы учеников получится какой-то свой узор.
IV. Подведение итогов урока. Рефлексия.

Итак, ребята, давайте подведем итоги нашей работы.

Какой вид алгоритмов мы с вами сегодня рассмотрели на практике?
Какими свойствами обладает циклический алгоритм?
Какие задачи можно реализовывать с помощью циклических алгоритмов?

V. Этап информации о домашнем задании.

Запишите домашнее задание: разработать алгоритм движения робота, чтобы он нарисовал следующую фигуру.

Задание обязательно будет оценено!

Спасибо за урок! До свидания, ребята.

Список использованного УМК:

Инструкция для работы с комплектом LEGO Mindstorms EV3 45544.
Вязовов С.М., Калягина О.Ю., Слезин К.А. Соревновательная робототехника: приемы программирования в среде EV3: учебно-практическое пособие. – М. Издательство «Перо», 2014 г.
Программа LabView для комплектов Lego EV3 45544.
Программа ПервоЛого 3.0.

Введение:

Задача данного курса - познакомить вас с конструктором Lego mindstorms. Научить собирать базовые конструкции роботов, программировать их под определенные задачи, разобрать с вами базовые решения наиболее распространенных задач-соревнований.

Курс рассчитан на делающих первые шаги в мир робототехники с помощью конструктора Lego mindstorms. Хотя все примеры роботов в этом курсе сделаны с помощью конструктора Lego mindstorms EV3, программирование роботов объясняется на примере среды разработки Lego mindstorms EV3, тем не менее, владельцы Lego mindstorms NXT тоже могут присоединиться к изучению данного курса, и, надеемся, найдут для себя тоже полезное...

Введение:

На втором занятии мы детальнее познакомимся со средой программирования и подробно изучим команды, задающие движение нашему роботу-тележке, собранному на первом занятии. Итак, давайте запустим среду программирования Lego mindstorms EV3, загрузим наш проект lessons.ev3, созданный ранее и добавим в проект новую программу - lesson-2-1. Программу можно добавить двумя способами:

Выбрать команду "Файл"-"Добавить программу" (Ctrl+N) .
Нажать "+" на вкладке программ.

Введение:

Наше третье занятие мы посвятим изучению вычислительных возможностей модуля EV3 и разберем примеры практических решений задач на вычисление траектории движения. Снова запускаем среду программирования Lego mindstorms EV3, загружаем наш проект lessons.ev3 и добавляем в проект новую программу - lesson-3-4. Добавлять новую программу в проект мы научились с вами на предыдущем уроке.

Введение:

В состав конструктора Lego mindstorms EV3 входят различные датчики. Главная задача датчиков - представлять информацию из внешней среды модулю EV3, а задача программиста - научиться получать и обрабатывать эту информацию, подавая необходимые команды моторам робота. На протяжении ряда уроков мы будем последовательно знакомиться со всеми датчиками, входящими и в домашний, и в образовательный наборы, научимся взаимодействовать с ними и решать наиболее распространенные задачи управления роботом.

Тест должен содержать простые и чётко сформулированные вопросы о конструкторе, о лего, о законах физики, математики и т.д. Рекомендуемое количество вопросов от 10 до 20. Ученики отвечают на простые вопросы, проверяют свой уровень знаний. В тест рекомендуется включить несколько вопросов на смекалку из цикла: "А что если...". В результате тестирования мы должны понять научился ли чему-нибудь ученик.

Приведём примерные вопросы для проведения мониторинга знаний по робототехнике за 1 полугодие.
1) Конструирование это - .....(выберите верное определение термина)

- процесс хаотичного сбора конструктора

- целенаправленный процесс, в результате которого получается реальный продукт.

- вид деятельности, в результате которого развивается мелкая моторика ребенка.

2)По ключевым словам определить вид конструктора: шарик, желобок, угол наклона, препятствия.

- Деревянный конструктор

- Трaнсформер

- Магнитный конструктор

- Конструктор-лабиринт

3) Выберите основные характеристики деревянного конструктора:

- Изготавливаются из природного материала

- Можно собрать только простейшие конструкции

- Считается самым безопасным конструктором

- Пoдхoдит для детей старшегo шкoльнoгo вoзраста

4) Выберите пропущенное слово: ____________конструктор состоит из различных по цвету и размеру кирпичиков, которые «надеваются» друг на друга с помощью специальных креплений.

- мягкий конструктор

- Lego

- напольный конструктор

- модели для cборки

5) Выберите конструктор, который может превращаться из одной законченной модели в другую.

- Тематический набор

- Трансформер

- Магнитный конструктор

- Мягкий конструктор

6) Набор из различных металлических пластинок, уголков, которые скрепляются между собой болтиками называется?

- Свeтящийся конструктор

- Кубики

- Железный конструктор

- Тематический набор

7) Непосредственное использование материалов для обеспечения некоторой механической функции; при этом все основано на взаимном сцеплении и сопротивлении тел. Выберете соответствующий данному определению термин:

- Механизм

- Машина

- Робот

- Андроид

8) Кто сформулировал три закона Робототехники? Назовите Имя и Фамилию писателя фантаста, сформулировавшего три закона робототехники.

9) Антропоморфная, имитирующая человека машина, стремящаяся заменить человека в любой его деятельности. Укажите термин соответствующий данному определению:

- Механизм

- Машина

- Робот

- Андроид

10) Кто придумал слово "Робот"? Назовите Имя и Фамилию писателя фантаста, автора слова "РОБОТ".

11) Автоматическое устройство, созданное по принципу живого организма. Действуя по заранее заложенной программе и получая информацию о внешнем мире от датчиков, самостоятельно осуществляет производственные и иные операции, обычно выполняемые человеком. Укажите термин соответствующий данному определению:

- Механизм

- Машинна

- Робот

- Андроид

12) Совокупность механизмов, заменяющих человека или животное в определенной области; используется она главным образом для автоматизации труда. Укажите соответствующий данному определению термин:

- Механизм

- Машина

- Робот

- Андроид

13) Деталь конструктора Lego Mindstorms EV3, предназначенный для программирования точных и мощных движений робота:

- датчик касания

- мотор

- инфракрасный датчик

- датчик касания

- модуль EV3

- датчик цвета

- инфракрасный маяк

Ольховатская средняя общеобразовательная школа

«Программирование робота LEGO Mindstorms EV 3»

учитель информатики и ИКТ

Меркулова Г. В.

р.п. Ольховатка, 2017 г.

Цели :

ознакомление с робототехникой с помощью образовательного набора LEGO Mindstorms EV 3 (LEGO Education Mindstorms EV 3);

систематизация знаний по теме « Алгоритмы » (на примере работы Роботов LEGO Mindstorms EV 3 );

усвоение понятий исполнитель, алгоритм, циклический алгоритм, свойства циклического алгоритма, дать представление о составлении простейших циклических алгоритмов в среде LEGO Education . Дополнительно усваивается понятие геометрического узора.

В ходе занятия, обучающиеся должны продемонстрировать следующие результаты в виде универсальных учебных действий:

Регулятивные:

систематизировать и обобщить знания по теме «Алгоритмы» для успешной реализации циклического алгоритма работы собранного робота;

Научиться программировать роботов с помощью программы LEGO Education Mindstorms EV3.

Познавательные:

Изучение робототехники, создание собственного робота, умение программировать с помощью программы для LEGO Mindstorms EV 3;

э кспериментальное исследование, оценка (измерение) влияния отдельных факторов .

Коммуникативные: развить коммуникативные умения при работе в группе или команде.

Личностные: развитие памяти и мышления, возможность изучения робототехники на старших курсах.

Тип урока: комбинированный

Вид урока: практическая работа

Оборудование : мультимедиа проектор, конструктор LEGO Mindstorms EV 3 45544 (4 шт.), в набор которого входят 541 элемент, включая USB ЛЕГО-коммутатор, 2 больших сервомотора, датчик ультразвуковой, датчик цвета, датчик касания.

План урока:

Организационный момент (2 мин)

Повторение теоретического материала предыдущего урока (10 мин)

Практическая работа: разработка алгоритма для робота (23 мин)

Подведение итогов урока. Рефлексия (3 мин)

Этап информации о домашнем задании (2 мин)

Ход урока:

Задача данного занятия - познакомить вас с конструктором Lego mindstorms. Научить программировать их под определенные задачи, разобрать с вами базовые решения наиболее распространенных задач.

Группа деталей служит для соединения балок между собой, с блоком и датчиками. Детали, имеющие крестообразное сечение, называются осями (иногда штифтами) и служат для передачи вращения от моторов к колесам и шестерням.

II . Повторение теоретического материала предыдущего урока.

Что это будут за действия и какой их порядок?

Учащиеся составляют правило посадки деревьев.

Выкопать ямку.

Опустить в ямку саженец.

Засыпать ямку с саженцем землей.

Полить саженец водой.

Выкопать ямку.

Опустить в ямку саженец.

И т.д.

Теперь давайте ответим на следующие вопросы:

Чем характеризуется циклический алгоритм?

Для чего нужны циклические алгоритмы?

Какими свойствами обладают циклические алгоритмы?

Как исполнитель реализует циклический алгоритм?

Обучающиеся отвечают на предложенные вопросы, а учитель демонстрирует правильные ответы на слайдах.

III . Практическая работа: разработка циклического алгоритма для робота

Теперь давайте обратимся к нашим роботам (на данном уроке это «трехколесные боты с установленным маркером для рисования на поле», созданные по инструкции), которые мы собирали на прошлом занятии.

Повторение действия или набора действий

(цикл)

Пауза (в секундах)

Правильный вариант:

Проанализировать получившиеся фигуры. Обратить внимание на алгоритм для каждой из них. Скорее всего, у каждой группы учеников получится какой-то свой узор.

IV . Подведение итогов урока. Рефлексия.

Итак, ребята, давайте подведем итоги нашей работы.

Какой вид алгоритмов мы с вами сегодня рассмотрели на практике?

Какими свойствами обладает циклический алгоритм?

Какие задачи можно реализовывать с помощью циклических алгоритмов?

V . Этап информации о домашнем задании.

Запишите домашнее задание: разработать алгоритм движения робота, чтобы он нарисовал следующую фигуру.

Задание обязательно будет оценено!

Спасибо за урок! До свидания, ребята.

Список использованного УМК:

Инструкция для работы с комплектом LEGO Mindstorms EV 3 45544.

Вязовов С.М., Калягина О.Ю., Слезин К.А. Соревновательная робототехника: приемы программирования в среде EV 3: учебно-практическое пособие. – М. Издательство «Перо», 2014 г.

Программа LabView для комплектов Lego EV 3 45544.

Программа ПервоЛого 3.0.

Интернет-ресурсы.