Базовый набор LEGO® MINDSTORMS Education EV3

Переключение передач

Соберите Машину с передачей, чтобы изучить влияние различных зубчатых передач.

45–90 мин
Средний уровень
Классы 5–8
В помощь преподавателю

Учащиеся смогут:

узнать, в каких ситуациях используется повышающая передача, а в каких — понижающая;

  • узнать, что изменение передаточного отношения приводит к изменению скорости.
Для данного занятия можно использовать следующие операционные системы:
device_logo

Личностные результаты:

  • формирование ответственного отношения к обучению;
  • формирование способности к саморазвитию и самообразованию;
  • формирование коммуникативных навыков в общении и сотрудничестве;
    Метапредметные результаты:
  • формирование умения самостоятельно определять цели и задачи своего обучения овладение основами самоконтроля, самооценки;
  • отработка умений оценивать правильность выполнения учебной задачи;
  • отработка умений самостоятельно планировать пути достижения целей, в том числе альтернативные, осознанно выбирать наиболее эффективные способы решения;
  • формирование умений поиска информации;
    Предметные результаты:
    Математика и информатика
  • приобретение навыков решения учебных задач;
  • совершенствование умений выполнения учебно-исследовательской и проектной деятельности;
  • для конкретного исполнителя; знакомство с основными алгоритмическими структурами;
  • развитие умений применять изученные понятия, результаты, методы для решения задач практического характера;
    Естественнонаучные дисциплины
  • овладение научным подходом к решению задач;
  • овладение умениями формулировать гипотезы, конструировать, проводить эксперименты, оценивать полученные результаты;
  • овладение умением сопоставлять экспериментальные и теоретические знания с объективными реалиями жизни;
    Физика
  • приобретение опыта применения научных методов познания, наблюдения физических явлений, проведения опытов, понимание неизбежности погрешностей любых измерений;
  • понимание физических основ и принципов действия (работы) машин и механизмов, средств передвижения и связи;
  • усвоение основных идей механики, овладение понятийным аппаратом и символическим языком физики;
    Технология
  • активное использование знаний, полученных при изучении других учебных предметов;
  • формирование представлений о мире профессий, связанных с изучаемыми технологиями;
  • совершенствование умений выполнения учебно-исследовательской и проектной деятельности.

Lesson Plan

План урока

1. Подготовка

  • Ознакомьтесь с материалами для учащихся в приложении Education EV3 Classroom.
  • Соберите информацию о шестернях, которая поможет ученикам разобраться в таких понятиях, как повышающая и понижающая передача.

2. Обсуждение (5 мин.)

  • Используйте идеи, приведённые в разделе Начало обсуждения, чтобы вовлечь учеников в дискуссию по теме занятия.
  • Разделите класс на пары.

3. Исследование (20 мин.)

  • Каждая пара учеников должна собрать Машину с передачей.
  • Дайте им время, чтобы испытать модель и убедиться, что она построена правильно и работает должным образом.

4. Объяснение (10 мин.)

  • Каждая команда должна провести эксперимент по крайней мере трижды для каждой из предложенных зубчатых передач и записать результаты.
  • Убедитесь, что учащиеся могут подготовить собственные таблицы результатов испытаний.

5. Дополнение (10 мин.)

  • Учащиеся должны проанализировать, как передаточное отношение связано с пройденным расстоянием и скоростью машины.
  • Попросите каждую команду кратко подвести итоги своих экспериментов.
  • Не забудьте оставить время для уборки.

6. Оценка

  • Дайте оценку работе каждого учащегося.
  • Для упрощения этой задачи вы можете использовать раздел оценки.

Начало обсуждения

Ехать на велосипеде в гору или против ветра непросто. Переключение передач помогает регулировать мощность, необходимую для движения. При езде по горизонтальной поверхности вы начинаете движение на низкой передаче и переключаетесь на более высокую передачу на большей скорости.

Начните обсуждение процесса переключения передач, задавая соответствующие вопросы, например следующие.

  • Что означают термины коробка переключения передач и редуктор?
  • Почему зубчатые механизмы часто упаковывают в футляр?
  • Какова связь между передаточным отношением и пройденным расстоянием?
  • В каких ситуациях нужна понижающая передача? А в каких нет?

Советы по сборке

Инструкция по сборке

Проверка в действии**
Поместите машину на расстоянии не менее 10 см от стены. Ультразвуковой датчик должен быть расположен перпендикулярно стене. Запустите программу и подождите, пока на экране не отобразится значок EV3. Для запуска программы нажмите Центральную кнопку на модуле EV3. Начальное расстояние до стены измеряется Ультразвуковым датчиком, также сбрасывается таймер. Машина отъезжает от стены за счёт включения Большого мотора на один оборот. Теперь необходимо снова измерить расстояние до стены и время движения для расчёта пройденного расстояния, скорости машины и скорости вращения. Рассчитанные значения отображаются на экране до следующего нажатия на Центральную кнопку для подготовки к очередному тестовому запуску.

Использование Ультразвукового датчика
Ультразвуковой датчик генерирует звуковые импульсы, которые образуют звуковой конус. Объекты, находящиеся в этом конусе, можно обнаружить по отражению звуковых волн. Начиная эксперимент, не становитесь рядом с машиной или в зоне чувствительности Ультразвукового датчика; лучшее место для инженера — позади Ультразвукового датчика.

Проведение эксперимента
При проведении эксперимента напомните ученикам следующее.

  • Пройденное расстояние (в см), скорость (в м/с) и скорость вращения (в оборотах в секунду) будут отображены на экране.
    Необходимо записывать в таблицу результатов испытания номер эксперимента; передаточное отношение; свои прогнозы относительно того, что произойдёт; пройденное расстояние и скорость. Убедитесь, что вы оставили достаточно места для записи других наблюдений.
  • Проведите эксперимент по крайней мере трижды для каждого варианта зубчатой передачи и используйте для расчётов средние значения, чтобы обеспечить максимальную достоверность результатов.
  • Чтобы узнать, как изменить зубчатую передачу, смотрите изображения в разделе «Подсказка».

Советы по программированию

Программа

Индивидуальный подход

Способы упростить задание

  • Работайте вместе со своими учениками, чтобы помочь им проанализировать, как связаны передаточное отношение, пройденное расстояние и скорость машины.
  • Сократите количество комбинаций зубчатых передач для испытания.

Способы сделать задание ещё интереснее

  • Объясните математический смысл средних значений (например, среднее арифметическое по сравнению с медианой, размах ряда чисел), которые можно использовать для оценки измерений с погрешностью.
  • Помогите ученикам выявить функцию для вычисления пройденного расстояния по передаточному отношению.
  • Поставьте перед ними задачу найти способы повышения точности результатов в ходе экспериментов.

Возможности для оценки

Журнал педагога
Разработайте критерии оценки, максимально соответствующие вашим задачам, например следующие.

  1. Задание выполнено частично.
  2. Задание выполнено полностью.
  3. Результаты превзошли ожидания.

Используйте следующие критерии для оценки успеваемости учащихся.

  • Учащиеся описали роль передаточного отношения в прогнозировании результатов своих экспериментов.
  • Учащиеся применили математические понятия для определения связи между передаточным отношением и пройденным расстоянием.
  • Учащиеся проанализировали ход экспериментов и определили независимые, зависимые и регулируемые переменные.

Самостоятельная оценка
Попросите каждого ребёнка выбрать уровень, который, по его мнению, соответствует качеству его работы на занятии.

  • Бронзовый. Я провел (-а) эксперименты, но не описал (-а) роль передаточного отношения в прогнозировании результатов эксперимента.
  • Серебряный. Мне потребовалась помощь, чтобы описать роль передаточного отношения в прогнозировании результатов эксперимента.
  • Золотой. Понимая роль передаточного отношения в эксперименте, я предсказал (-а), какие передаточные отношения нужно использовать в машине для перевозки тяжёлых грузов.
  • Платиновый. Понимая роль передаточного отношения в эксперименте, я предсказал (-а), какие передаточные отношения нужно использовать в машине для перевозки тяжёлых грузов. Также я предсказал (-а), какое передаточное отношение нужно использовать в скоростной машине.

Развитие языковых навыков

Для разностороннего развития языковых навыков предложите ученикам следующие задания.

  • Сделать краткий доклад по результатам своих экспериментов с примерами из обычной жизни, иллюстрирующими случаи, когда нужны повышающая и понижающая передачи.
  • Подготовить презентацию о том, что они узнали, с объяснением результатов своих экспериментов.

Примечание. Для выполнения этого задания требуется дополнительное время.

Перспективы профессионального развития

Учащиеся, которым было интересно данное задание, могут попробовать себя в следующих сферах деятельности.

  • Производство и инженерное дело (предварительное проектирование).
  • Наука и техника, инженерное дело и математика (наука и математика).
  • Транспорт (технологии автомобилестроения).
В помощь преподавателю

Учащиеся смогут:

узнать, в каких ситуациях используется повышающая передача, а в каких — понижающая;

  • узнать, что изменение передаточного отношения приводит к изменению скорости.
Для данного занятия можно использовать следующие операционные системы:
device_logo

Личностные результаты:

  • формирование ответственного отношения к обучению;
  • формирование способности к саморазвитию и самообразованию;
  • формирование коммуникативных навыков в общении и сотрудничестве;
    Метапредметные результаты:
  • формирование умения самостоятельно определять цели и задачи своего обучения овладение основами самоконтроля, самооценки;
  • отработка умений оценивать правильность выполнения учебной задачи;
  • отработка умений самостоятельно планировать пути достижения целей, в том числе альтернативные, осознанно выбирать наиболее эффективные способы решения;
  • формирование умений поиска информации;
    Предметные результаты:
    Математика и информатика
  • приобретение навыков решения учебных задач;
  • совершенствование умений выполнения учебно-исследовательской и проектной деятельности;
  • для конкретного исполнителя; знакомство с основными алгоритмическими структурами;
  • развитие умений применять изученные понятия, результаты, методы для решения задач практического характера;
    Естественнонаучные дисциплины
  • овладение научным подходом к решению задач;
  • овладение умениями формулировать гипотезы, конструировать, проводить эксперименты, оценивать полученные результаты;
  • овладение умением сопоставлять экспериментальные и теоретические знания с объективными реалиями жизни;
    Физика
  • приобретение опыта применения научных методов познания, наблюдения физических явлений, проведения опытов, понимание неизбежности погрешностей любых измерений;
  • понимание физических основ и принципов действия (работы) машин и механизмов, средств передвижения и связи;
  • усвоение основных идей механики, овладение понятийным аппаратом и символическим языком физики;
    Технология
  • активное использование знаний, полученных при изучении других учебных предметов;
  • формирование представлений о мире профессий, связанных с изучаемыми технологиями;
  • совершенствование умений выполнения учебно-исследовательской и проектной деятельности.