Знакомство с LEGO Mindstorms

Муниципальное общеобразовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа № 10»

г. Серпухова Московской области

План – конспект мастер-класса по робототехнике

«Знакомство с LEGO Mindstorms».

Выполнил учитель информатики и ИКТ

Войкин Николай Вячеславович

2018

Конспект мастер-класса на тему: «Знакомство с LEGO Mindstorms»

Урок из курса информатики и ИКТ, раздел – «Алгоритмы». 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.), в набор которого входят 541 элемент, включая USB ЛЕГО-коммутатор, 2 больших сервомотора, датчик ультразвуковой, датчик цвета, датчик касания.

План:

1. Организационный момент (2 мин)

2. Повторение теоретического материала предыдущего урока (10 мин)

3. Практическая работа: разработка алгоритма для робота (23 мин)

4. Подведение итогов урока. Рефлексия (3 мин)

5. Этап информации о домашнем задании (2 мин)

Ход урока:

1. 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 занятия.

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.

1. Выкопать ямку.

2. Опустить в ямку саженец.

3. Засыпать ямку с саженцем землей.

4. Полить саженец водой.

5. Перейти дальше.

6. Выкопать ямку.

7. Опустить в ямку саженец.

8. И т.д.

Теперь давайте ответим на следующие вопросы:

1. Чем характеризуется циклический алгоритм?

2. Для чего нужны циклические алгоритмы?

3. Какими свойствами обладают циклические алгоритмы?

4. 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:

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. 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:

1. Инструкция для работы с комплектом LEGO Mindstorms EV3 45544.

2. Вязовов С.М., Калягина О.Ю., Слезин К.А. Соревновательная робототехника: приемы программирования в среде EV3: учебно-практическое пособие. – М. Издательство «Перо», 2014 г.

3. Программа LabView для комплектов Lego EV3 45544.

4. Программа ПервоЛого 3.0.

7