Учебный курс
    "Введение
    в робототехнику"
    предназначен
    для использования
    вместе с мобильным
    приложением ДЛЯ
    ПРОГРАММИРОВАНИЯ EV3

    LEGOeducation.ru/MINDSTORMS

    Содержание

    Содержание
    Введение в Учебный курс.......................................................................... 3
    Урок 1. Сборка и настройка...................................................................... 4
    Урок 2. Движение по кривой.................................................................... 6
    Урок 3. Перемещение предмета............................................................. 8
    Урок 4. Остановка у предмета............................................................... 10
    Урок 5. Остановка под углом.................................................................. 13
    Урок 6. Остановка на линии.................................................................... 16
    Урок 7. Перемещение по линии............................................................. 18
    Контрольное задание 1. Задача по работе
    с поворотной платформой........................................................................20
    Контрольное задание 2. Задача по работе
    с роботом LEGO® Factory Robot.............................................................22
    Задачи на проектирование.....................................................................24
    Соответствующие стандарты.................................................................25
    Приложение A................................................................................................29
    Приложение B................................................................................................30
    Приложение C................................................................................................ 31
    Приложение D................................................................................................32

    LEGO, логотип LEGO, MINDSTORMS и логотип MINDSTORMS являются торговыми марками группы LEGO. ©2015.
    Группа LEGO. 041329.

    2

    Введение

    Введение в Учебный курс
    Данный Учебный курс предоставляется в качестве средства обучения
    с пошаговой инструкцией, содержащей практические советы по использованию
    мобильного приложения для программирования EV3 в условиях класса. Описание
    каждого урока и задачи поможет вам к нему подготовиться, провести его
    и оценить успеваемость ваших учеников. Вы сами решите, какие из предложенных
    дополнительных заданий и задач будете использовать в своем курсе по
    робототехнике, и в каком объеме. В разделе "Задачи на проектирование"
    представлен ряд идей для заданий на сообразительность, требующих более
    исследовательского подхода по сравнению с обычными, ориентированными
    на обычную школьную практику, занятиями. Вы можете либо начать свой
    собственный курс занятий, сосредоточившись на некоторых задачах из этого
    раздела, указав ученикам, в каких пояснениях и разделах текстовой справки они
    могут найти помощь и вдохновение, либо предоставить ученикам возможность
    ознакомиться с этими идеями после более структурированного изучения
    основных учебных понятий Курса.

    Подготовка к первому уроку
    Если вам не приходилось работать с робототехнической образовательной
    платформой LEGO® MINDSTORMS® Education EV3, убедитесь, что соблюдены
    следующие условия.
    1. На каждом планшете установлено приложение для программирования LEGO®
    MINDSTORMS® Education EV3.
    2. Каждый из используемых на занятии микрокомпьютеров EV3 имеет прошивку
    последней версии и полностью заряжен. Чтобы обновить прошивку
    микрокомпьютера, необходима версия ПО EV3 для настольного ПК. Более
    подробные инструкции можно найти в руководстве пользователя, которое
    доступно через меню.

    Обновление прошивки

    3. Перед соединением планшетов и микрокомпьютеров EV3 по беспроводной
    связи Bluetooth в классе рекомендуем переименовать каждый
    микрокомпьютер EV3. Это можно сделать двумя способами:
    а. обновить имя микрокомпьютера при помощи ПО EV3 для ПК, подключив
    микрокомпьютер EV3 к компьютеру USB-кабелем;
    b. обновить прошивку микрокомпьютера EV3 до версии V1.07E или более
    поздней и изменить имя через область настроек микрокомпьютера EV3
    (см. дополнительную информацию в руководстве пользователя).
    4. Ознакомьтесь с видеоинструкцией по началу работы, выбрав ее в меню.
    Возможно, придется разъяснить учащимся названия и функции различных
    элементов из набора микрокомпьютера. Обсудите с ними названия и основные
    функции ключевых элементов аппаратного обеспечения и установите ряд правил
    по обращению с микрокомпьютером. В руководство пользователя включен
    перечень элементов базового набора 45544 LEGO MINDSTORMS Education EV3.
    В руководстве пользователя можно найти всю информацию по аппаратному
    обеспечению LEGO MINDSTORMS Education EV3.

    LEGO, логотип LEGO, MINDSTORMS и логотип MINDSTORMS являются торговыми марками группы LEGO. ©2015.
    Группа LEGO. 041329.

    3

    Введение

    Урок 1. Сборка и настройка
    Цель
    По окончании этого урока ученики будут уметь собирать подвижную платформу,
    подключать планшет к микрокомпьютеру EV3, загружать и запускать программы,
    управляющие поведением робота.
    Продолжительность
    2–3 занятия по 45 мин.
    Подготовка
    Освоить порядок подключения планшета к микрокомпьютеру EV3. Просмотреть
    ознакомительную видеоинструкцию о начале работы. Раздать по одному
    базовому набору EV3 и одному планшету с установленным на нем приложением
    для программирования EV3 каждой группе из 2–3 учеников. Дополнительно:
    картон, кусочки ткани и другие материалы для придания роботам
    индивидуального внешнего облика.
    Порядок действий
    1. Ученики собирают подвижную платформу, так называемого Robot Educator’а
    (или робот-педагог), пользуясь буклетом с инструкциями по сборке (входит
    в базовый набор 45544) или встроенными в приложение инструкциями по
    сборке, доступ к которым открывают кнопки на странице 2 каждого учебного
    занятия.
    Факультативно. Помочь ученикам почувствовать ответственность за робота
    и придать ему своеобразие очень хорошо помогают дополнительные элементы
    LEGO и другие материалы. С их помощью робота можно превратить в щенка,
    слона или даже в сказочное существо.
    2. Всем классом разберите порядок подключения планшета к микрокомпьютеру
    EV3 и запуска первой программы ИЛИ поручите ученикам ознакомиться с
    видеоинструкцией о начале работы, которая поможет им подключить эти
    устройства самостоятельно.
    3. С помощью приложения для программирования ученики составляют простые
    программы, которые:
    а. заставляют их робота издавать характерные для изображаемого им
    существа звуки;

    LEGO, логотип LEGO, MINDSTORMS и логотип MINDSTORMS являются торговыми марками группы LEGO. ©2015.
    Группа LEGO. 041329.

    4

    Урок 1

    b. заставляют их робота демонстрировать на экране микрокомпьютера EV3
    изображения или их собственный текст;

    с. заставляют их робота мигать лампочкой состояния микрокомпьютера.

    Оценка
    Понаблюдайте за учениками и/или расспросите их, чтобы определить, удалось ли
    им:
    • следовать инструкциям по сборке и благополучно собрать подвижную
    платформу;
    • выполнить подключение и скачать программы;
    • создать и запустить простые программы; а также
    • работать сообща над решением задач.

    LEGO, логотип LEGO, MINDSTORMS и логотип MINDSTORMS являются торговыми марками группы LEGO. ©2015.
    Группа LEGO. 041329.

    5

    Урок 2

    Урок 2. Движение по кривой
    Цель
    По окончании этого урока ученики будут уметь вести своего робота через полосу
    препятствий. Выбирая подходящие блоки программирования и настраивая их
    параметры, ученики будут знать, как и когда использовать повороты на месте,
    бортовые повороты и повороты по дуге.
    Продолжительность
    2–3 занятия по 45 мин.
    Подготовка
    Для выполнения задания 5b понадобятся резиновые кольца, которыми ученики
    будут уметь прикреплять ручку к своему роботу. Для выполнения задания
    5с на полу необходимо подготовить полосу препятствий. Для этого можно
    использовать большой лист бумаги и маркеры или же приклеить на пол клейкую
    ленту (см. приведенную ниже иллюстрацию).
    Порядок действий
    1. Познакомьте учеников с введением к приложению для программирования
    EV3. Ученики должны знать, где найти учебное занятие, относящееся к роботупедагогу, и как его открыть.
    Покажите порядок работы с одним учебным занятием, чтобы ученики знали,
    как ими пользоваться в сочетании с "Библиотекой программных блоков" и
    "Страницей аппаратного обеспечения" (см. также видеоинструкцию о начале
    работы).
    2. Ученики завершают ознакомление с блоком управления движением в учебном
    занятии Движение по кривой.
    3. На этапе "Испытай!" ученики откроют пример программы (при этом текущее
    учебное занятие закроется). Проследите, чтобы каждая группа уделила время
    описанию поведения робота собственными словами в ходе выполнения
    примера программы. Такая работа побуждает учеников размышлять о том, что
    они видят, и как это связано с программными блоками. Они могут использовать
    инструмент комментирования, доступный в библиотеке программных блоков.
    Учениками дается следующий пример программы.

    Пример описания поведения робота:
    Робот выполняет поворот на месте, затем бортовой поворот, и, наконец,
    поворот по дуге. Каждое действие отделяется паузой, во время которой робот
    готовится к следующему действию.

    LEGO, логотип LEGO, MINDSTORMS и логотип MINDSTORMS являются торговыми марками группы LEGO. ©2015.
    Группа LEGO. 041329.

    6

    Урок 2

    4. Ученики решают задачу “Модифицируй!”, требующую от них ввести в программу
    три блока управления движением, которые заставят робота двигаться задним
    ходом в исходное положение по той же траектории.
    5. Идеи для заданий на сообразительность:
    а. Запрограммируй робота на движение по восьмерке или по траектории
    написания первой буквы твоего имени (или какой-либо другой букве или
    цифре).
    b. Прикрепи к роботу ручку для письма и запрограммируй его начертить
    клеверный лист, сердце, цветок или какую-нибудь другую фигуру.
    c. Чтобы ученики знали, когда использовать различные виды поворотов
    (поворот на месте, бортовой поворот или поворот по дуге), сделай
    полосу препятствий, для преодоления которой потребуются разные
    повороты (см. представленную ниже иллюстрацию и/или Приложение
    A). Ученики должны написать программу, которая заставляет левое
    колесо робота двигаться по некой траектории и устанавливает его на
    стояночную площадку.

    В первой части этой траектории используйте повороты по дуге, затем бортовые
    повороты на 90 градусов и, наконец, перед подачей робота задним ходом на
    стояночную площадку — поворот на месте.
    Оценка
    Понаблюдайте за учениками и/или расспросите их, чтобы определить, удалось
    ли им:
    • задать параметру “Steering” (Рулевое управление) значение 50 для выполнения
    бортового поворота;
    • задать параметру “Steering” (Рулевое управление) значение 100 или -100 для
    выполнения поворота на месте;
    • как можно подробнее описать поведение робота применительно к программе;
    • что касается заданий на сообразительность:
    а. заставить робота двигаться по выбранному контуру;
    b. прикрепить к своему роботу ручку и заставить его начертить правильный
    контур;
    c. заставить робота следовать по намеченной траектории, выбрав
    правильные типы поворотов; а также
    • работать над решением задач совместно.

    LEGO, логотип LEGO, MINDSTORMS и логотип MINDSTORMS являются торговыми марками группы LEGO. ©2015.
    Группа LEGO. 041329.

    7

    Урок 3

    Урок 3. Перемещение предмета
    Цель
    По окончании этого урока ученики будут уметь программировать своего робота
    на перемещение и отпускание предметов различных форм и размеров.
    Продолжительность
    2–3 занятия по 45 мин.
    Подготовка
    Найти несколько предметов различных форм и размеров, которые могут или не
    могут уместиться в модуле захвата, питаемым средним мотором. Для решения
    поставленной на урок задачи, если это еще не сделано, на полу необходимо
    подготовить полосу препятствий. Можно использовать большой лист бумаги,
    маркеры или клейкую ленту (см. приведенную ниже иллюстрацию).
    Порядок действий
    1. Ученики собирают и прикрепляют к подвижной платформе модуль захвата,
    питаемый средним мотором.
    2. Ученики собирают прямоугольный параллелепипед.
    3. Ученики завершают ознакомление с учебным занятием Перемещение
    предмета, дающим представление о том, как использовать модуль для захвата
    прямоугольного параллелепипеда.
    4. На этапе “Испытай!” ученики откроют пример программы (при этом текущее
    учебное занятие закроется). Проследите, чтобы каждая группа уделила время
    описанию поведения робота собственными словами в ходе выполнения
    примера программы. Такая работа побуждает учеников размышлять о том, что
    они видят, и как это связано с программными блоками. Они могут использовать
    инструмент комментирования, доступный в библиотеке программных блоков.
    Учениками дается следующий пример программы:

    Пример описания поведения робота:
    Используя модуль захвата, робот опускает раму и захватывает прямоугольный
    параллелепипед. Потом, прежде чем поднять раму и высвободить
    прямоугольный параллелепипед, он включает задний ход.

    LEGO, логотип LEGO, MINDSTORMS и логотип MINDSTORMS являются торговыми марками группы LEGO. ©2015.
    Группа LEGO. 041329.

    8

    Урок 3

    5. Ученики завершают выполнение задания “Модифицируй!” Форма и размер
    других предметов ставят перед учениками задачу по модификации их
    программы или внесению изменений в модуль среднего мотора, который
    позволяет роботу захватывать различные предметы. Модифицируя
    программу, ученики должны будут изменить ряд угловых градусов, на которые
    поворачивается средний мотор для того, чтобы вместить предметы разных
    размеров.
    Примечание. Перед модификацией модуля захвата, имейте в виду, что это
    также необходимо выполнить и в уроке 4, и в контрольном задании 2.
    6. Задание на сообразительность.
    Объединить дополнительную задачу урока 2 с перемещением прямоугольного
    параллелепипеда (или другого предмета) с заранее заданной начальной
    и конечной позициями (см. представленную ниже иллюстрацию и/или
    Приложение A). Для разрешения дополнительной сложной задачи ученики
    также могут использовать ультразвуковой датчик для обнаружения
    прямоугольного параллелепипеда (подробнее см. урок 4).

    Оценка
    Понаблюдайте за учениками и/или расспросите их, чтобы определить, удалось
    ли им:
    • захватить роботом прямоугольный параллелепипед;
    • как можно подробнее описать поведение робота применительно к программе;
    • модифицировать робот таким образом, чтобы он мог захватывать другие
    предметы;
    • в соответствии с поставленной на уроке задачей, захватить роботом
    прямоугольный параллелепипед и поместить его довольно точно в заданное
    место; а также
    • работать над решением задач совместно.

    LEGO, логотип LEGO, MINDSTORMS и логотип MINDSTORMS являются торговыми марками группы LEGO. ©2015.
    Группа LEGO. 041329.

    9

    Урок 4

    Урок 4. Остановка у предмета
    Цель
    По окончании этого урока ученики будут понимать разницу между режимами
    Change (Изменить) и Compare (Сравнить) различных датчиков EV3. В данном
    уроке демонстрируется возможности ультразвукового датчика.
    Продолжительность
    2–3 занятия по 45 мин.
    Подготовка
    Убедитесь в том, что вы понимаете разницу между режимами Change (Изменить)
    и Compare (Сравнить).
    При использовании режима Compare (Сравнить) программа ждет, пока датчик
    измерит определенное расстояние. При использовании режима Change
    (Изменить) программа измеряет расстояние, а затем ожидает его увеличения/
    уменьшения на определенную величину. Для решения поставленной на уроке
    задачи, если это еще не сделано, на полу необходимо подготовить полосу
    препятствий. Можно использовать большой лист бумаги, маркеры или клейкую
    ленту (см. приведенную ниже иллюстрацию).
    Порядок действий
    1. Ученики собирают модуль ультразвукового датчика и прикрепляют его к
    подвижной платформе.
    2. Ученики завершают ознакомление с учебным занятием Остановка у предмета,
    во время которого узнают о способности ультразвукового датчика измерять
    расстояние до предметов. Понимание сути работы датчика позволяет
    ученикам запрограммировать робота таким образом, чтобы он реагировал на
    обнаруженный предмет.
    3. На этапе “Испытай!” ученики откроют пример программы (при этом текущее
    учебное занятие закроется). Проследите, чтобы каждая группа уделила время
    описанию поведения робота собственными словами в ходе выполнения
    примера программы. Такая работа побуждает учеников размышлять о том, что
    они видят, и как это связано с программными блоками. Они могут использовать
    инструмент комментирования, доступный в библиотеке программных блоков.
    Учениками дается следующий пример программы.

    Пример описания поведения робота:
    Измеряя расстояния с помощью ультразвукового датчика, робот
    движется вперед, пока не обнаружит, что расстояние до прямоугольного
    параллелепипеда уменьшилось на 11 см. После этого он останавливается.
    Затем робот включает задний ход и движется, пока не обнаружит, что
    расстояние до прямоугольного параллелепипеда увеличилось на 6 см.

    LEGO, логотип LEGO, MINDSTORMS и логотип MINDSTORMS являются торговыми марками группы LEGO. ©2015.
    Группа LEGO. 041329.

    10

    Урок 4

    4. Ученики также завершают выполнение задания “Модифицируй!” Они должны
    понимать, что робот всегда будет двигаться вперед на 11 см и затем
    назад на 6 см, независимо от начального расстояния до прямоугольного
    параллелепипеда. В этом заключена суть режима Change (Изменить)
    ультразвукового датчика.
    5. Идеи для заданий на сообразительность.
    Ученики прикрепляют модуль среднего мотора и заставляют робота захватить
    прямоугольный параллелепипед (см. представленную ниже иллюстрацию и/
    или Приложение А). Напомните ученикам о необходимости использовать
    режим Compare (Сравнить) ультразвукового датчика блока ожидания для
    того, чтобы робот смог переместиться достаточно близко к прямоугольному
    параллелепипеду.
    Можно использовать следующий план действий:
    а. Прямоугольный параллелепипед находится в положении 1. Робот в
    исходном положении. Заставить робота переместить прямоугольный
    параллелепипед в положение 2 и вернуться в исходное положение.
    b. Прямоугольный