Базовый набор LEGO® MINDSTORMS Education EV3

Цвета и линии

Используйте Датчик цвета для распознавания линий и движения по ним.

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

Ученики смогут:

  • запрограммировать Приводную платформу так, чтобы она остановилась на чёрной линии;
  • запрограммировать Приводную платформу так, чтобы она следовала по чёрной линии.

Базовый набор LEGO® MINDSTORMS® Education EV3
Приложение EV3 Classroom
Чёрная лента

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;
    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;
  • формирование представления о понятиях: информация, алгоритм, модель;
  • развитие логического и математического мышления, приобретение представления о математических моделях;
  • формирование умения выбирать способ представления данных в соответствии с поставленной задачей - таблицы, схемы, графики;
    Естественнонаучные дисциплины
  • овладение научным подходом к решению задач;
  • овладение умениями формулировать гипотезы, конструировать, проводить эксперименты, оценивать полученные результаты;
    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;
    Технология
  • активное использование знаний, полученных при изучении других учебных предметов;
  • формирование представлений о мире профессий, связанных с изучаемыми технологиями.

Lesson Plan

План урока

1. Подготовка

  • Ознакомьтесь с материалами для учащихся в приложении Education EV3 Classroom.
  • Соберите информацию о принципе работы Датчика цвета, о режимах определения цвета и измерения яркости отражённого света.
  • Вам понадобится чёрная изолента для разметки широкой чёрной линии.
  • К концу урока ученики должны собрать модель Приводной платформы. Это займёт около 30 минут.

2. Обсуждение (5 мин.)

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

3. Исследование (20 мин.)

  • Попросите каждую пару учащихся собрать устройство «Направленный вниз датчик цвета» для Приводной платформы.
  • Дайте им время воспользоваться предоставляемыми подпрограммами, чтобы понять, как использовать Датчик цвета для распознавания линий и движения по ним.

4. Объяснение (10 мин.)

  • Попросите учеников откалибровать Датчик цвета с помощью подпрограмм и пронаблюдать за результатом.
  • Проведите дискуссию о том, почему важно откалибровать Датчик цвета.

5. Дополнение (10 мин.)

  • Дайте учащимся задание создать программу для более точного движения по линии.
  • Не забудьте оставить время на уборку.

6. Оценка

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

Начало обсуждения

Точное описание движений в программе робота не очень эффективно. Поэтому у роботов имеются различные руководящие системы для ориентации в окружающем пространстве. Один из простых, но эффективных вариантов — движение робота по цветным линиям на полу, осуществляемое с помощью датчика.

Используйте эти вопросы для начала дискуссии о роботах, способных распознавать цвета.

  • Знаете ли вы о существовании роботов, которые могут распознавать цвета?
  • Каковы преимущества и ограничения использования цветных линий для ориентирования?
  • Что такое* яркость отраженного света* и как работает датчик цвета?

Советы по сборке

Инструкции по сборке

Подготовка трассы
Раздайте учащимся чёрную изоленту и попросите их разметить широкую чёрную линию для дальнейшей работы. Дайте им возможность исследовать различные типы траекторий, но предупредите, что двигаться по ломаной траектории со слишком острыми углами сложно.

Использование Датчика цвета
Для решения этой задачи Датчик цвета можно использовать в двух различных режимах (определения цвета или яркости отражённого света).

Режим оценки яркости отражённого света обеспечивает максимальную точность Датчика цвета. Для движения вдоль линии используется метод определения двух различных цветов или двух различных показателей яркости отражённого света. Уделите некоторое время изучению того, как Датчик цвета сообщает полученные значения.

Советы по программированию

Основная программа

Пример решения

Индивидуальный подход

Способы упростить задание

  • Объясните, как работает Датчик цвета в режиме оценки яркости отражённого света.
  • Упростите траекторию, по которой должна двигаться Приводная платформа.

Способы сделать задание ещё интереснее

  • Дайте ученикам задание модифицировать свои программы так, чтобы двигаться по линиям разных размеров, цветов и форм.
  • Покажите им программу с использованием пропорционального регулятора для езды по линии (смотрите раздел Советы по программированию далее) и попросите их сделать предположение о том, как она работает.

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 умеют программировать Приводную платформу так, чтобы она взаимодействовала с различными линиями с помощью Датчика цвета.
  • Учащиеся могут откалибровать Датчик цвета и объяснить важность калибровки.
  • Учащиеся умеют оптимизировать программы, чтобы добиться более точного следования линии.

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

  • Бронзовый. Я остановил (-а) Приводную платформу у линии.
  • Серебряный. Я запрограммировал (-а) Приводную платформу так, чтобы она двигалась по линии.
  • Золотой. Я запрограммировал(-а) Приводную платформу так, чтобы она двигалась по линии, и откалибровал(-а) Датчик цвета, чтобы учесть изменения условий освещения.
  • Платиновый. Я не только запрограммировал (-а) Приводную платформу так, чтобы она двигалась по линии, и откалибровал (-а) Датчик цвета для учёта изменений условий освещения, но и оптимизировал (-а) Приводную платформу, чтобы она двигалась быстрее и эффективнее.

Развитие языковых навыков

Для разностороннего развития языковых навыков предложите ученикам следующие задания.

  • Создать программу с использованием пропорционального регулятора для езды по линии (см. раздел Советы по программированию далее) и подготовить презентацию со сравнением результатов работы этой программы с предыдущими программами отслеживания линий.

Примечание. Для выполнения этого задания требуется дополнительное время.

Перспективы профессионального развития

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

  • Информационные технологии (ИТ-приложения).
  • Производство и инженерное дело (машиностроение).
  • Производство и инженерное дело (предварительное проектирование).
В помощь преподавателю

Ученики смогут:

  • запрограммировать Приводную платформу так, чтобы она остановилась на чёрной линии;
  • запрограммировать Приводную платформу так, чтобы она следовала по чёрной линии.

Базовый набор LEGO® MINDSTORMS® Education EV3
Приложение EV3 Classroom
Чёрная лента

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;
    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;
  • формирование представления о понятиях: информация, алгоритм, модель;
  • развитие логического и математического мышления, приобретение представления о математических моделях;
  • формирование умения выбирать способ представления данных в соответствии с поставленной задачей - таблицы, схемы, графики;
    Естественнонаучные дисциплины
  • овладение научным подходом к решению задач;
  • овладение умениями формулировать гипотезы, конструировать, проводить эксперименты, оценивать полученные результаты;
    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;
    Технология
  • активное использование знаний, полученных при изучении других учебных предметов;
  • формирование представлений о мире профессий, связанных с изучаемыми технологиями.