Базовый набор LEGO® MINDSTORMS Education EV3

Активация связи

Спроектируйте, соберите и запрограммируйте робота, который сможет перемещаться к спутниковой тарелке и приводить её в вертикальное положение.

90–120 мин
Средний уровень
Классы 5–8
В помощь преподавателю

Ученики смогут:

  • продемонстрировать свои навыки при решении задач миссии.
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;
    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;
  • развитие индивидуальных творческих способностей обучающихся, формирование устойчивого интереса к творческой деятельности.

Lesson Plan

План урока

1. Подготовка

  • Ознакомьтесь с материалами для учащихся в приложении EV3 Classroom.
  • Соберите информацию о спутниковых тарелках и о том, как их используют для связи в дальнем космосе.
  • При необходимости проведите несколько занятий по модулю Тренировка для роботов в приложении. Это поможет познакомить учащихся с решениями LEGO MINDSTORMS Education EV3.
  • К концу урока дети должны будут собрать восемь моделей из набора «Космическая миссия EV3» и настроить учебное поле.
  • Если у вас нет возможности провести сдвоенный урок, отведите на работу над этим проектом несколько занятий.

Часть А

2. Обсуждение (10 мин.)

  • Используйте идеи, приведённые в разделе Начало обсуждения, чтобы вовлечь учеников в обсуждение этой миссии.
  • Расскажите о цели, правилах и значках отличия для данной миссии.
  • Разделите класс на команды.

3. Исследование (25 мин.)

  • Проведите мозговой штурм, чтобы совместно придумать идеи по выполнению миссии.
  • Предложите учащимся придумать несколько вариантов как сборки, так и программы.
  • Позвольте командам некоторое время самостоятельно поработать над сборкой и испытанием своих решений.

4. Объяснение (10 мин.)

  • Обсудите основные функции робота, необходимые для того, чтобы он переместился к Станции связи и перевёл спутниковую тарелку в вертикальное положение.

Часть B

5. Дополнение (45 мин.)

  • Каждая команда должна по очереди отправить своего робота выполнять миссию по активации Станции связи.
  • Дайте учащимся достаточно времени, чтобы поработать над роботами, пока они не будут готовы осуществить попытку на оценку.
  • Не забудьте оставить время для уборки.

6. Оценка

  • Выдайте ученикам значки отличия, основываясь на результатах миссии.
  • Оцените творческий подход к решению задачи и командную работу.
  • Для упрощения этой задачи вы можете использовать раздел оценки.

Начало обсуждения

Спутниковыми называются антенны, которые используют радиоволны для получения или передачи данных. В миссии по полёту человека на Марс они будут использоваться для передачи сообщений между Землей и Марсом. Радиоволны движутся со скоростью света, но, поскольку расстояние между Землёй и Марсом непостоянно, при передаче между планетами возникает задержка от 4 до 24 минут.

Используйте эти вопросы для начала обсуждения различных аспектов использования спутниковых антенн для связи в дальнем космосе.

  • Что такое спутниковая тарелка?
    *Как спутниковые антенны используются для связи в дальнем космосе?

Цель миссии
Робот перемещается к спутниковой тарелке, а затем переводит её в вертикальное положение.

Пример решения для выполнения этой миссии

Video preview

Правила миссии
Существует пять правил, которые применяются ко всем заданиям «Космической миссии». Познакомьте учащихся с ними до начала работы.

  • Робот всегда должен начинать выполнение миссии со стартовой площадки.
  • Робот должен покинуть стартовую площадку перед выполнением миссии.
  • Возвращение робота считается «успешным», когда любая часть робота пересекает линию стартовой площадки.
  • Пока робот находится за пределами стартовой площадки, к нему нельзя прикасаться.
  • Если вы прикоснулись к роботу, который находится полностью за пределами стартовой площадки и держит объект, нужно вернуть объект в исходное положение и начать миссию сначала.

Значки отличия
Существует четыре значка отличия. Расскажите ученикам, что команды получают значки отличия в зависимости от того, насколько успешно завершат миссию. Описания значков отличия для этой миссии приведены в разделе Оценка результатов ниже.

Советы по сборке

Творческие решения
Данный проект разработан таким образом, чтобы каждый учащийся или команда могли предложить своё уникальное решение. Помогите командам сформулировать идеи мозгового штурма с помощью следующих вопросов.

  • Какими способами робот может добраться до *Станции связи?
  • Попробуйте придумать несколько решений, благодаря которым робот мог бы осторожно и точно перевести спутниковую тарелку в вертикальное положение.

Пример решения для миссии
Пример решения для миссии использует следующие устройства.

Выполнение миссии
Приведите Станцию связи в исходное положение , поместите модель из примера решения на стартовую позицию 1 на учебном поле и выполните миссию.

Video preview

Поиск и устранение неисправностей в ходе миссии
Чтобы не нажать на спутниковую тарелку слишком сильно, используйте Ультразвуковой датчик для обнаружения красной стены из балок. Используйте Датчик цвета в режиме «Яркость отражённого света», чтобы определить положение робота на поле. Если Датчик цвета не распознаёт изменения в цвете на поле, попробуйте откалибровать датчик.

Советы по программированию

Программа примера решения

Важно
Эта программа подходит только для примера решения, описанного выше. Из-за того, что трение, уровень заряда батареи, условия освещения и состояние компонентов LEGO®® могут быть разными, вам потребуется скорректировать программу. Однако перед этим попробуйте немного откорректировать начальное положение робота на стартовой площадке.

Индивидуальный подход

Способы упростить задание

  • Работайте вместе со своими учениками, чтобы помочь им выяснить, как передвинуть спутниковую тарелку с определенного места (т. е. начать работу не со стартовой площадки).
  • Перед началом этой миссии пройдите с ними занятие Объекты и препятствия в модуле Тренировка для роботов.
  • Предложите детям помогать друг другу в процессе обучения.

Способы сделать задание ещё интереснее

  • Произвольно измените положение антенны связи и попросите учащихся создать программу, которая реагирует на эту переменную.
    *Ограничьте миссию по времени.
  • Поставьте перед учениками задачу использовать при выполнении миссии и Датчик цвета, и Ультразвуковой датчик.
  • Добавьте конструктивные ограничения, определив количество доступных деталей LEGO®® или «цену» каждого типа деталей и максимальную «стоимость» одного робота.

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 спроектировали робота, соответствующего требованиям миссии.
  • Учащиеся предложили креативные решения и рассмотрели несколько из них.
  • Учащиеся работали в команде и успешно завершили миссию.

Значки отличия
Выдайте ученикам значки, основываясь на том, насколько успешно они завершили миссию.

  • Бронзовый. Робот передвинул спутниковую тарелку, но она не осталась в вертикальном положении из-за слишком малого или слишком большого усилия.
  • Серебряный. Спутниковая антенна в вертикальном положении, но располагается ниже, чем нужно, потому что робот недостаточно сильно её толкнул.
  • Золотой. Спутниковая антенна в вертикальном положении.
  • Платиновый. Спутниковая антенна в вертикальном положении. Кроме того, команда добавила в конструкцию собственные функции.

Самостоятельная оценка
Пусть каждый ученик определит уровень, который, по его мнению, соответствует качеству его работы на занятии.

  • Бронзовый. Мы сделали всё возможное в сложных обстоятельствах.
  • Серебряный. У нас возникали трудности, но мы не сдавались до конца миссии.
  • Золотой. Мы завершили миссию и получили отличные результаты.
  • Платиновый. Мы не только завершили миссию, но и добавили в конструкцию оригинальные и эффективные функции.

Развитие языковых навыков

Для разностороннего развития языковых навыков предложите ученикам следующие задания:

  • Подготовить презентацию или видео, иллюстрирующие особенности конструкции и работу своих роботов.
  • Подготовить презентацию с объяснением ключевых особенностей своей программы.

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 (программирование).
  • Производство и инженерное дело (предварительное проектирование).
  • Наука и техника, инженерное дело и математика (инженерное дело и техника).
В помощь преподавателю

Ученики смогут:

  • продемонстрировать свои навыки при решении задач миссии.
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;
    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;
  • развитие индивидуальных творческих способностей обучающихся, формирование устойчивого интереса к творческой деятельности.