乐高MINDSTORMS头脑风暴EV3机器人核心套装

颜色和线路检测

利用颜色传感器检测并跟踪线路。

45-90分钟
中级
年级 6-8
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课程计划

1.课前准备

  • 浏览 EV3 课堂 App 应用程序中的学生学习材料。
  • 收集有关颜色传感器工作原理以及颜色和反射光线强度模式使用方式的信息。
  • 需要使用黑色胶带制作黑色粗线。
  • 要完成本课程,学生必须搭建好驱动底座模型,大约需要 30 分钟。

2.参与(5 分钟)

  • 根据下面发起一次讨论部分的想法组织学生围绕本节课程展开一次讨论。
  • 将所有学生分为两人一组。

3.探究(20 分钟)

  • 让每组学生为他们的驱动底座搭建“向下颜色传感器”扩展部分。
  • 给学生一些时间,使用所提供的程序堆来探索如何使用颜色传感器检测并跟踪线路。

4.解释(10 分钟)

  • 让学生使用程序堆校准颜色传感器,然后观察效果。
  • 围绕为什么校准颜色传感器如此重要组织学生进行讨论。

5.拓展(10 分钟)

  • 向学生提出挑战,让他们编制出更好的巡线程序。
  • 请记得预留整理时间。

6.评估

  • 就每位学生的课堂表现提供反馈。
  • 可借助所提供的评价准则来简化此环节。

发起一次讨论

对机器人必须做出的精确动作进行硬编码效率并不高。因此,机器人带有不同的引导系统,以帮助它们在所处环境中进行导航。一种简单而有效的方法是在地板上准备机器人可以使用传感器跟踪的彩色线路。

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利用下列问题引导学生围绕能够检测颜色的机器人展开一次讨论:

  • 你知道任何能够检测颜色的机器人吗?
  • 使用彩色线路作为导航手段的优点和局限性各是什么?
  • 什么是反射光线强度,以及颜色传感器是如何工作的?

搭建要诀

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搭建手册

使用完毕后将驱动底座保持组装状态,而不要拆开。

设置路径
为学生提供黑色胶带,以制作一条供检测和跟踪的黑色粗线。让他们探索不同类型的线路,但要向他们建议:非常尖的角很难跟踪。

使用颜色传感器
可在两种不同模式下使用颜色传感器完成这项任务(即颜色模式或反射光线强度模式)。

颜色传感器的反射光线强度模式能够提供最高精度。沿线前进是通过交替检测 2 种颜色或 2 种反射光线强度来实现的。花一些时间与学生一起探究传感器报告数值的方式。

编程要诀

主程序

EV3 Classroom-Programs 1-4-program zh-cn

可行方案

EV3 Classroom-Programs 1-4-solution zh-cn

分层教学

通过如下方式简化本节课:

  • 讲解颜色传感器的反射光线强度模式
  • 简化驱动底座应追踪的线路

通过如下方式提高学生的学习水平:

  • 向学生提出挑战,让他们修改程序以实现跟踪不同粗细、颜色和形状的线路
  • 演示一个名为简单比例线追踪 (proportional line follower) 的程序(请参阅上文编程要诀部分),并让学生尝试分析这段程序的工作原理

评估环节

教师观察清单
可根据教学需要创设评价准则,例如:
1.部分完成
2.全部完成
3.超额完成

请使用下列成功完成任务的标准来评估学生的进度:

  • 学生能够对驱动底座进行编程,实现利用颜色传感器对线路做出反应。
  • 学生能够校准颜色传感器并解释传感器校准的重要性。
  • 学生能够优化他们的巡线程序,使它更准确。

自我评估
让每位学生选择最能代表自己当前水平的等级。

  • 铜章:能够使驱动底座停在线路上。
  • 银章:能够对驱动底座进行编程,使其沿线前进。
  • 金章:能够对驱动底座进行编程,使其沿线前进,并能够校准颜色传感器,以考虑不断变化的光照条件。
  • 铂金章:不仅能够对驱动底座进行编程使其沿线前进,以及校准颜色传感器以考虑不断变化的光照条件,而且还能够优化程序,使驱动底座行驶的更快、更有效。
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语言艺术拓展

整合语言艺术能力培养:

  • 让学生创建一个名为简单比例线追踪 (proportional line follower) *的程序(请参阅上文编程要诀*部分),并准备一份演示文稿,解释与之前的巡线程序相比,此程序的性能如何。

备注:这部分内容可用作拓展课程。

职业连接

喜欢这节课的学生可能会对以下相关行业产生兴趣:

  • 信息技术(IT 应用程序)
  • 制造与工程(机械技术)
  • 制造与工程(工程预科)

教师支持

学生将会:

  • 对驱动模块进行编程,使其停止在黑线上
  • 对驱动模块进行编程,使其沿黑线前进

中华人民共和国教育部
中小学综合实践活动课程指导纲要
设计制作活动(信息技术)(8年级)
主题9.体验物联网
熟悉常见的传感器编程方法,掌握物联网信息传输的常见方法,培养参与科学研究的兴趣,提升综合素质。

学生材料

学生学习单

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了解详情

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