Базовый набор MINDSTORMS EV3

Автономный робот-исследователь

Разработайте, соберите и запрограммируйте робототехническую систему, которая движется по маршруту и в пути как минимум дважды сообщает о своём местоположении.

Более 120 мин.
Средний уровень
Классы 9–11
ev3-highschool-explorer

План урока

Подготовка
— Ознакомьтесь с материалами для учителя.
— Если необходимо, разработайте план урока, используя материалы для начала работы из ПО «Лаборатория EV3» или Приложения для программирования EV3. Это поможет познакомить учащихся с конструкторами LEGO® MINDSTORMS® Education EV3.

Обсуждение (30 мин.)
— Используйте идеи, приведённые в разделе «Начало обсуждения», чтобы вовлечь учащихся в дискуссию по теме проекта.
— Объясните, в чём заключается цель данного проекта.
— Разделите класс на пары.
— Дайте учащимся немного времени, чтобы придумать несколько идей.

Объяснение (30 мин.)
— Дайте учащимся задание придумать несколько прототипов.
— Предложите им найти новые конструкторские и программные решения.
— Попросите каждую пару учащихся собрать и испытать два решения.

Объяснение (60 мин.)
— Попросите учащихся протестировать свои решения и выбрать лучшее из них.
— Убедитесь, что они могут подготовить свои таблицы результатов испытаний.
— Дайте каждой команде немного времени, чтобы завершить свой проект; затем соберите материалы, в которых они зафиксировали результаты своей работы.

Дополнение (60 мин.)
— Дайте учащимся немного времени, чтобы подготовить итоговые отчёты.
— Проведите обсуждение, в ходе которого каждая группа расскажет о результатах своей работы.

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

Начало обсуждения

У внедорожников, разработанных для выполнения различных специальных миссий, есть одна общая функция. Все они могут собирать определённую информацию и отправлять её на исследовательскую базу. Для преодоления различных трудностей и решения поставленных задач было разработано несколько систем коммуникации.

ev3-highschool-explorer

Поощряйте активное обсуждение идей.

Предложите учащимся ответить на следующие вопросы.

  • Что представляют собой роботы для исследований и где они используются?
  • Какой приводной механизм можно использовать для управления движениями робота?
  • Каким образом робот может собирать данные в процессе передвижения по заданному маршруту?
  • Каким образом робот может обмениваться данными с исследовательской базой?

Попросите учащихся задокументировать возникающие идеи и объяснить, почему они выбрали то или иное решение для создания своего первого прототипа. Попросите их описать, каким образом они будут оценивать свои идеи в процессе выполнения данного проекта. В процессе рассмотрения и повторения учащиеся получат определённую информацию, которую смогут использовать для оценки эффективности своих решений.

Дополнительно

Развитие языковых навыков

Вариант 1
Для развития языковых навыков попросите учащихся:

  • использовать свои записи, наброски и/или фотографии, чтобы подвести итоги этапа разработки и подготовить итоговый отчёт;
  • снять видео, в котором рассказывалось бы о процессе разработки их решения, начиная с первоначальных идей и заканчивая финальным этапом реализации проекта;
  • подготовить презентацию, рассказывающую об их программе;
  • подготовить презентацию, рассказывающую об их решении и аналогичных системах, используемых в реальной жизни, а также описывающую новые изобретения, которые можно создать на основе их решения.

Вариант 2
На этом уроке учащиеся собрали автономного робота-исследователя, сообщающего о своём местоположении.
Для развития языковых навыков попросите учащихся:

  • представить, что такой автономный робот-исследователь работает в удалённом районе планеты Земля, и оценить необходимость передачи данных о его текущем местоположении;
  • описать этот сценарий, а затем написать информационное эссе, в котором оценить риски, связанные с передачей данных, и исследовать методы передачи, которые позволят свести такие риски к минимуму;
  • обсудить внешние факторы, которые увеличивают такие риски;
  • используя числовые данные и таблицы для подтверждения высказанных предположений, определить возможные методы управления такими внешними факторами;
  • сделать вывод об общей рискованности ситуации на основании представленных доказательств.

Развитие математических навыков

На этом уроке ваши учащиеся собрали автономного робота-исследователя, передающего данные о своём местоположении. Автономные системы могут использовать алгоритмы машинного обучения для передачи своих координат и сведений о местоположении в виде данных оценки близости к ориентирам, предполагаемого времени прибытия в пункт назначения и вероятности выполнения поставленной задачи на основании данных о текущем местоположении и заряде батареи.
Для развития математических навыков и исследования взаимосвязей, используемых алгоритмами машинного обучения, попросите учащихся:

  • рассказать о линейной регрессии, собрав необходимые данные и построив график функции линейной регрессии, рассказывающий о зависимости местонахождения робота и предполагаемого времени его прибытия в пункт назначения;
  • добавить функцию линейной регрессии в свои программы, чтобы научить автономных роботов-исследователей сообщать о своём местонахождении и предполагаемом времени прибытия.

Советы по сборке

Дайте учащимся возможность собрать несколько моделей, инструкции для которых можно найти по следующим ссылкам. Предложите им изучить работу этих систем и на их основе подготовить техническое задание.

Большой мотор и колесо
Гусеницы
Датчик цвета 1
Датчик цвета 2
Гироскопический датчик
Датчик касания
Ультразвуковой датчик

Coding Tips

Возможности для оценки

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

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

Используйте следующие критерии для оценки успехов детей в обучении.

  • Учащиеся могут определить ключевые элементы задачи.
  • Учащиеся самостоятельно разрабатывают работающие и креативные решения.
  • Учащиеся могут понятно рассказать о своих идеях.

Самостоятельная оценка
Когда учащиеся получат первые сведения об эффективности моделей, дайте им время, чтобы оценить свои решения. Вы можете задать следующие вопросы.

  • Ваше решение соответствует критериям технического задания?
  • Можно ли сделать движения вашего робота более точными?
  • Какие способы решения этой задачи нашли другие команды?

Попросите учащихся придумать и задокументировать два варианта усовершенствования их решений.

Оценка одноклассников
Организуйте процесс оценки решения одноклассниками, в ходе которого каждая группа должна оценить свой собственный проект и проекты других групп. Это поможет развивать навыки высказывания конструктивного мнения, а также совершенствовать навыки анализа и умение использовать объективные данные для аргументации своей позиции.

Перспективы профессионального развития

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

  • бизнес и финансы (предпринимательство);
  • производство и инженерное дело(проектирование).

В помощь преподавателю

Учащиеся смогут:
— использовать процесс разработки для решения задач из реальной жизни.

Математика: алгебра и начала математического анализа, геометрия:
• сформированность умений моделировать реальные ситуации, исследовать
построенные модели, интерпретировать полученный результат
• владение навыками использования готовых компьютерных программ при
решении задач

Информатика:
• владение навыками алгоритмического мышления и понимание необходимости формального описания алгоритмов
• владение умением понимать программы, знанием основных конструкций программирования; умением анализировать алгоритмы

Метапредметные результаты:
• умение продуктивно общаться и взаимодействовать в процессе совместной деятельности, учитывать позиции других участников деятельности, эффективно разрешать конфликты
• умение ясно, логично и точно излагать свою точку зрения, использовать адекватные языковые средства

Учебные материалы

Загрузите и просмотрите рабочий лист или разошлите его в формате HTML-страницы или PDF.