Моделирование процесса движения робота по заданной траектории с использованием датчика ультразвука : Информатика

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).

Презентация.

(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:

  1. https://stem.university.innopolis.ru/ модуль 14 Оценка успешности всходов.
  2. http://www.education.rec.ri.cmu.edu/products/teaching_robotc_tetrix/sensing/wallsonar/videos/wallsonar1.html - видеоролик об ультразвуковом датчике
  3. Инструкция по сборке робота LegoMindstorms NXT 8527 (Tribot).
  4. Филиппов С.А. “Робототехника для детей и родителей” – Санкт-Петербург: Издательство “Наука”, 2010
  5. Джеймс Флойд Келли "Руководство по программированию LEGO MINDSTORMS NXT-G", 2007

Читать еще:


Новые материалы:

Воспитательный процесс в классах развивающего обучения по системе Л.В. Занкова :: Экологическое образование младших школьников на межпредметной основе :: Урок русского языка по теме "Три типа склонения имен существительных". 4-й класс :: Урок окружающего мира по теме "Зона пустынь". 4-й класс :: Урок обучения грамоте. Чтение слов и предложений с буквами "Ж", "Ш". Сочетания "ЖИ", "ШИ" :: Все только начинается ( Just Getting Started ), 2017 :: Все товары/Дом и дача/Мебель/Мягкая мебель/Кресла/Каталог/Мягкая мебель/Кресла/Тканевые кресла / HomeMe / Кресло тканевое Атланта Dana светло-коричневый (Вельвет) ::

Отзывы (через аккаунты в социальных сетях Вконтакте, Facebook или Google+):

Оставить отзыв с помощью аккаунта ВКонтакте:

Оставить отзыв с помощью аккаунта FaceBook:

Самое популярное:
Звуко-буквенный разбор слов : Начальная школа - Хелси и Смарт

Научить детей реально оперировать звуками, т.е. развивать фонетический слух.

Интерактивная карта загрязнения воздуха онлайн, обновляется в режиме реального времени

Экологическая карта загрязнения воздуха, которым мы дышим. В режиме реального времени.

Тесты для задания 7 ЕГЭ по русскому языку : Русский язык

Представленные тесты дают возможность учащимся приобрести практические навыки, связанные с нахождением нарушений синтаксической нормы. Умение видеть и исправлять данный вид ошибок при построении предложений позволяет не только дать правильный ответ при выполнении этого задания, но и не допускать подобных ошибок в сочинительной части экзамена.

Сценарий спектакля на французском языке "12 месяцев" : Иностранные языки - Хелси и Смарт

Постановка спектаклей как дополнительное языковое образование повышает мотивацию учащихся к изучению иностранного языка, благодаря новизне и эмоциональной окрашенности уже ранее пройденного, но представленного в другой форме материала. Мы предлагаем сценарий сказки на французском языке "12 месяцев".

Лабораторная работа №3 "Знакомство с внешним строением растения". 5-й класс : Биология

Урок биологии в 5-м классе по программе Понаморевой И.П. является 2-м в теме «Растения». Тип урока: урок комплексного применения знаний с целью продолжить формирование представления об органах растений: вегетативных и генеративных; значении их для растения; развитие понятий “орган”, «голосеменные», «покрытосеменные» «вегетативные органы» «генеративные органы» формирование представлений о двух группах органов, вегетативных (побег и корень) и генеративных (цветок, плод с семенами).

Контроль знаний учащихся 10-го класса по темам "Алкены"и "Алкины" : Химия - Хелси и Смарт

Данная работа предложена учащимся с целью контроля усвоения программного материала по непредельным углеводородам (алкинам и алкенам) и задачами: проверить уровень усвоения номенклатуры и изомерии, умение получать алкены и алкины, составлять уравнения реакций с их участием, решать качественные и расчетные задачи по данным темам. Работа составлена с учетом индивидуального подхода: 1 вариант - облегченный; 2 вариант - средний уровень; 3 вариант - усложненный.

Сценарий «Новогоднее путешествие по сказочному царству» - Хелси и Смарт

Сценарий «Новогоднее путешествие по сказочному царству»

Сценарий Новый Год для детей подготовительной группы - Хелси и Смарт

Сценарий Новый Год для детей подготовительной группы

Звуко-буквенный разбор слов : Начальная школа - Хелси и Смарт

Научить детей реально оперировать звуками, т.е. развивать фонетический слух.

Интерактивная карта загрязнения воздуха онлайн, обновляется в режиме реального времени

Экологическая карта загрязнения воздуха, которым мы дышим. В режиме реального времени.

Тесты для задания 7 ЕГЭ по русскому языку : Русский язык

Представленные тесты дают возможность учащимся приобрести практические навыки, связанные с нахождением нарушений синтаксической нормы. Умение видеть и исправлять данный вид ошибок при построении предложений позволяет не только дать правильный ответ при выполнении этого задания, но и не допускать подобных ошибок в сочинительной части экзамена.

Сценарий спектакля на французском языке "12 месяцев" : Иностранные языки - Хелси и Смарт

Постановка спектаклей как дополнительное языковое образование повышает мотивацию учащихся к изучению иностранного языка, благодаря новизне и эмоциональной окрашенности уже ранее пройденного, но представленного в другой форме материала. Мы предлагаем сценарий сказки на французском языке "12 месяцев".

Лабораторная работа №3 "Знакомство с внешним строением растения". 5-й класс : Биология

Урок биологии в 5-м классе по программе Понаморевой И.П. является 2-м в теме «Растения». Тип урока: урок комплексного применения знаний с целью продолжить формирование представления об органах растений: вегетативных и генеративных; значении их для растения; развитие понятий “орган”, «голосеменные», «покрытосеменные» «вегетативные органы» «генеративные органы» формирование представлений о двух группах органов, вегетативных (побег и корень) и генеративных (цветок, плод с семенами).

Контроль знаний учащихся 10-го класса по темам "Алкены"и "Алкины" : Химия - Хелси и Смарт

Данная работа предложена учащимся с целью контроля усвоения программного материала по непредельным углеводородам (алкинам и алкенам) и задачами: проверить уровень усвоения номенклатуры и изомерии, умение получать алкены и алкины, составлять уравнения реакций с их участием, решать качественные и расчетные задачи по данным темам. Работа составлена с учетом индивидуального подхода: 1 вариант - облегченный; 2 вариант - средний уровень; 3 вариант - усложненный.

Сценарий «Новогоднее путешествие по сказочному царству» - Хелси и Смарт

Сценарий «Новогоднее путешествие по сказочному царству»

Сценарий Новый Год для детей подготовительной группы - Хелси и Смарт

Сценарий Новый Год для детей подготовительной группы


Школьные занятия:
 
Контакты Научно-популярный портал "Познание - XXI век".
111672, г. Москва, ул. Новокосинская, д. 15, корп. 7.
Для связи E-mail: . spieler@detishka.ru
 
ADD