Конспект открытого занятия по робототехнике на тему: «Программирование робота LEGO Mindstorms EV3. Циклы»
план-конспект

Конспект открытого занятия по робототехнике на тему: «Программирование робота LEGO Mindstorms EV3. Циклы»

Ачитуев Баир Ринчинович, педагог дополнительного образования МБОУ ДО РЦДО МО «Курумканский район» Республики Бурятия

Объединение: «Robolab»

Состав учебной группы: 15 человек: 15 мальчиков, возраст обучающихся 11-12 лет.

Степень сложности: средняя

Тип занятия: изучение и первичное закрепление новых знаний.

Межпредметные связи: информатика, технология, физика, математика.

Форма учебного занятия: комбинированная

Форма обучения: групповая, фронтальная

Цели:

• ознакомление с робототехникой с помощью образовательного набора LEGO Mindstorms EV3 (LEGO Education Mindstorms EV3);
• систематизация знаний по теме «Циклы» (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.
• 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;
• 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.

Оборудование: мультимедиа проектор, конструктор LEGO Mindstorms EV3 45544 (5 шт.), в набор которого входят 541 элемент, включая USB ЛЕГО-коммутатор, 2 больших сервомотора, датчик ультразвуковой, датчик цвета, датчик касания.

План занятия:

1. Организационный момент (2 мин)
2. Повторение теоретического материала предыдущего занятия (10 мин)
3. Практическая работа: разработка алгоритма для робота (23 мин)
4. Подведение итогов занятия. Рефлексия (3 мин)

Ход занятия:

1. Организационный момент.

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 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 посадить картофель. 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 картофель.
3. Засыпать ямку с картофелем землей.
4. Полить водой.
5. Перейти дальше.
6. Выкопать ямку.
7. Опустить в ямку картофель.
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 занятии 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:

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?

Спасибо за занятие! 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. Интернет-ресурсы.