Базовый набор LEGO® MINDSTORMS Education EV3

Инициирование запуска

Спроектируйте, постройте и запрограммируйте робота, способного переместиться к пусковой установке и нажать кнопку, которая запустит Ракету и активирует Станцию на Марсе.

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;
    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 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;
    Технология
  • активное использование знаний, полученных при изучении других учебных предметов;
  • формирование представлений о мире профессий, связанных с изучаемыми технологиями;
  • овладение методами учебно-исследовательской и проектной деятельности, решения творческих задач, моделирования, конструирования и эстетического оформления.

Lesson Plan

План урока

1. Подготовка

  • Ознакомьтесь с материалами для учащихся в приложении EV3 Classroom.
  • Соберите информацию о ракетах и о том, как их запускают в космос.
  • 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 пусковой установке и нажал кнопку запуска.

Часть B

5. Дополнение (45 мин.)

  • Каждая команда должна по очереди отправить своего робота выполнять миссию по запуску Ракеты на Станцию на Марсе.
  • 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

Расстояние между Землей и Марсом очень непостоянно — примерно каждые 2 года планеты приближаются друг к другу на минимальное расстояние. Оно равно 55 миллионам километров, что обеспечивает удобную возможность запуска. Ракета, летящая на Марс, должна достичь второй космической скорости (более 11 км/с), чтобы преодолеть притяжение Земли, а затем отправиться в путешествие к Марсу, которое займёт от 150 до 300 дней.

Используйте следующие вопросы для начала дискуссии о том, как происходит запуск ракет в космос.

  • Что такое космические ракеты?
  • Как их запускают?

Цель миссии
Робот подъезжает к пусковой установке и нажимает кнопку запуска. После запуска Ракета летит на Станцию на Марсе и активирует её.

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 в ходе мозгового штурма с помощью следующих вопросов:

  • Какими способами робот может добраться до пусковой установки?
  • Какой механизм можно использовать, чтобы нажать кнопку запуска?

Пример решения для миссии
Пример решения для миссии использует следующие устройства:

Выполнение миссии
Установите в исходное положение Ракету, Пусковую установку и Станцию на Марсе. Установите модель из примера решения в стартовую позицию 2 на учебном поле и выполните миссию. Убедитесь, что положение Пускового модуля соответствует показанному на видео.

Video preview

Поиск и устранение неисправностей в ходе миссии
Используйте Датчик цвета в режиме «Яркость отражённого света» для распознавания «Земли» на учебном поле. Для получения надёжных результатов начните с калибровки Датчика цвета с помощью чёрно-белых линий за пределами стартовой площадки.

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, какую силу нужно приложить к Пусковой установке, чтобы запустить Ракету, когда робот займёт нужное положение.
  • Перед началом этой миссии пройдите с учащимися занятие Цвета и линии в модуле Тренировка для роботов.
  • Предложите детям помогать друг другу в процессе обучения.

Способы сделать задание ещё интереснее

  • Ограничьте миссию по времени.
  • Поставьте перед учениками задачу использовать при выполнении миссии Датчик цвета.
  • 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. Команда запустила Ракету по плану, но ракета не достигла Марса.
  • Серебряный. Команда запустила Ракету, которая достигла Марса, но активировать станцию не удалось.
  • Золотой. Команда запустила Ракету и активировала станцию.
  • Платиновый. Команда запустила Ракету и активировала станцию. 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;
    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 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;
    Технология
  • активное использование знаний, полученных при изучении других учебных предметов;
  • формирование представлений о мире профессий, связанных с изучаемыми технологиями;
  • овладение методами учебно-исследовательской и проектной деятельности, решения творческих задач, моделирования, конструирования и эстетического оформления.