Конструктор LegoWedo в начальных классах

Муниципальное казенное учреждение дополнительного образования
«Центр детского технического творческого творчества»
Правобережного района Республики Северная Осетия - Алания

МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА

Конструктор LegoWedo в начальных классах

Составитель:

Кокаев Валерий Владимирович
педагог дополнительного образования высшей квалификационной категории творческого объединения «Робототехника»

г. Беслан, 2019г.

Содержание

стр.

«Наука должна быть весёлая, увлекательная и простая. Таковыми должны быть и учёные».

«Хороший инженер должен состоять из четырёх частей: на 25% - быть теоретиком, на 25% - художником, на 25% -

экспериментатором, и на 25% - он должен быть изобретателем»

Пётр Леонидович Капица, лауреат нобелевской премии

Тема разработки: Конструктор Lego Wedo в начальных классах

Цель разработки: популяризация научно- технического творчества, содействие развитию творческой активности обучающихся, повышение престижа инженерных профессий.

Задачи разработки: развитие у обучающихся следующие качества:

Коллективная работа. Работа в группе является одним из основных аспектов современного общества, особенно в разработке новых проектов. Коллективная работа стимулирует развитие откровенности при выполнении задач в уважение к мнению других.

Уверенность в своих силах и личная инициатива.

Навыки работы с электроприборами и навыки программирования. Обучающиеся будут понимать важность программирования, смогут на практике наблюдать результаты выполнения программ, разработанных на ПК.

Логическое мышление. С помощью интуитивно понятного интерфейса программного обеспечения и робота, который является практическим инструментом, обучающиеся изучат понятие блок-схем, их условия и переменные. Смогут создавать собственные проекты, а также оценивать свои успехи и ошибки.

Нацеленность на достижение результата. Уже с самого начала обучающиеся начнут достигать определённых успехов, понимать логику и суть программирования, видеть то, что они способны сделать сами, это будет мотивировать их на продолжение обучения.

Подготовка к будущей профессии. Обучение программированию с помощью Lego Wedo закладывает основу для деятельности в различных областях науки и техники. Обучающиеся легко запомнят то, что они узнали в простой и понятной манере, а в дальнейшем смогут развить и углубить полученные навыки при профессиональном обучении.

Ниже приведены некоторые навыки и умения, которые могут быть развиты благодаря роботу Lego Wedo.

Понимание основных принципов работы электронных элементов робота.

Понимание того, как работают основные типы датчиков.

Умение проектировать роботов, которые действуют на основе данных получаемых от датчиков.

Знание компьютерных программных средств, позволяющих формировать логику поведения робота.

Объектно-ориентированное программирование . Разработка блок -схем.

Разработка программ, использующих интерфейсы робота.

Управление и разработка программ с использованием обратной связи и без неё.

Мы живём в удивительное время, когда на наших глазах меняется представление о грамотности человека. Если десять лет назад показателем грамотности было умение читать и писать, то сейчас необходимой составляющей является навык работы с компьютером, но уже совсем скоро каждый образованный человек должен будет уметь работать с роботами.

Слово «робот» было придумано и впервые использовано чешским писателем Карелом Чапеком (чеш. robot, от robota - подневольный труд).

Сейчас роботом называют автоматическое устройство или программу, действующую по заранее заложенной программе и, получая информацию о внешнем мире или команды оператора, самостоятельно осуществляющую действия, обычно выполняемые человеком.

Роботы постепенно, но уверенно входят в нашу жизнь. Они помогают людям на производстве и в быту.

Компания LEGO представила набор деталей и электронных блоков для создания программируемых игрушек - роботов. Этот продукт, который имеет все необходимые сертификаты безопасности для того, чтобы его можно было внедрять в учебный процесс для детей. Набор Lego - Wedo предназначен для детей от 7 лет и старше, то есть для детей школьного возраста. В него с удовольствием играют обучающиеся старшего возраста. Обучающиеся приобретают навыки основ конструирования и программирования.

Lego-Wedo состоит из следующих элементов:

Мотор-редуктор

Датчик расстояния

Датчик наклона

Детали сборочные

Набор соединительных кабелей

Конструктор Lego Education Wedo даёт возможность обучающимся собрать и запрограммировать простые модели Lego через приложения в компьютере. В наборе более 150 элементов, в том числе двигатель, датчики движения и положения, а также Lego USB Hub (коммутатор). Совмещая программное обеспечение и учебное пособие, можно выполнить 12 тематических заданий.

Основные принципы обучения:

Проектирование и сборка;

Обдумывание и поиск нестандартных решений;

Навыки общения, совместной работы и обсуждение идей.

Мотор-редуктор имеет ряд функциональных возможностей.

Контроль скорости: позволяет управлять частотой вращения.

Контроль времени: позволяет управлять временем поступления команд.

Датчик расстояния использует инфракрасный свет для того, чтобы обнаружить объект, находящийся перед ним. Инфракрасный фильтр блокирует инфракрасную составляющую рассеянного окружающего света и пропускает только инфракрасный свет от собственного излучателя.

Датчик наклона реагирует на изменение угла наклона и замыкает контакт при изменении положения корпуса датчика относительно горизонта.

Танцующие птицы

Маша и Макс играют с танцующими птицами.

Сможете ли вы создать танцующих птиц, которые бы крутились в разные стороны?

Постройте птиц, которые крутятся в разные стороны.

Наша модель...

Использует мотор для вращения малого зубчатого колеса...

Малое зубчатое колесо вращает большое...

Большое зубчатое колесо вращает шкив и птицу наверху...

Шкив крутит ремень...

Ремень крутит другой шкив и другой птицей.

Проверьте нашу идею и придумайте свою!

Создайте для своих танцующих птиц программу их вращения.

Испытайте нашу программу и придумайте собственную!

Вы можете изменить направление движения птиц, используя другие ремни и шкивы. Испытайте следующие идеи и запишите в свою тетрадь.

Испытайте другие варианты модели и программы. Какие другие танцы вы можете создать для ваших птиц?

Создайте программу, чтобы птицы танцевали под музыку. Проверьте наше решение и создайте собственное?

Наше решение использует различные комбинации ремней и шкивов.

Для создания забавного танца наша программа использует Блок Мощность мотора, Вход Случайное число и Блок Воспроизведение. Создайте свои варианты программ танца.

Умная вертушка

Маша и Макс играют с волчком. Сможете ли вы создать вертушку, которая могла бы раскручивать волчок с различными скоростями? Постройте вертушку, которая раскручивает волчок с различными скоростями.

Наша модель ... Использует мотор для вращения коронного зубчатого колеса ... Коронное колесо вращает малое зубчатое колесо ... на той же оси, что и другое большое зубчатое колесо. Большое зубчатое колесо вращает волчок .,. Датчик расстояния следит, когда поднимется ручка вертушки... и мотор можно будет выключать. Проверьте нашу идею или продумайте свою!

Создадим для вертушки программу раскручивания волчка. Испытайте нашу программу или придумайте собственную!

При полной комбинации зубчатых колёс волчок вращается дольше всего? Испытайте следующие идеи и запишите результат в свою тетрадь. Какой длительности вращения волчка вы можете добиться? Как вы думаете, что влияет на длительность вращения волчка? Что вы может сделать, чтобы волчок вращался дольше?

Создайте программу, чтобы ваш компьютер показывал время вращения волчка в секундах. Проверьте наше решение или создайте собственное! Наше решение использует модель с различными комбинациями зубчатых колес. Чтобы показать, сколько секунд вращается волчок, наша программа использует Блок Прибавить к Экрану.

Обезьяна - барабанщица

Маша и Макс играют с Обезьянкой - барабанщицей. Сможете ли вы создать Обезьяну - барабанщицу, которая отбивает различные ритмы? Создайте для своей Обезьяны - барабанщицы программу отбивания ритма. Испытайте нашу программу или придумайте свою собственную! Создайте другие характерные движения Обезьяны - барабанщицы (то есть, другие ритмы), меняя способы воздействия кулачков на рычаги рук. Одновременно ли движутся руки обезьянки? Одинаковы ли звуки ударов?

Вы с обезьянкой можете организовать оркестр! Вы можете воспроизводить звуки при помощи клавиатуры и играть вместе с обезьянкой. Проверьте наше решение или создайте собственное! Наше решение использует различные комбинации кулачков. Для воспроизведения звуков наша программа использует Блок Начать нажатием клавиши.

Голодный аллигатор

Маша и Макс очень осторожны, рядом аллигатор! Он выглядит голодным! Сможете ли вы создать аллигатора, закрывающего пасть, когда в ней оказывается еда? Постройте аллигатора, закрывающего пасть, когда в ней оказывается еда.

Наша модель Использует мотор для вращения коронного зубчатого колеса Коронное колесо вращает другое зубчатое колесо... Зубчатое колесо вращает малый шкив и ремень. Ремень вращает большой шкив... Шкив закрывает пасть аллигатора. Проверьте идею и придумайте свою. Запрограммируйте аллигатора закрывающего пасть во время еды. Испытайте программу и придумайте свою. Разыщите как можно больше сведений об аллигаторах, об их поведении, о том, что они едят. Поделитесь полученными знаниями. Для демонстрации используйте нашу модель программу. Что еще аллигатор мог бы съесть? Зачем аллигатору такие большие челюсти и зубы? Создайте для вашего аллигатора программу, чтобы он чувствовал еду в пасти, и его поведение стало бы больше походить на настоящее. Проверьте наше решение или создайте своё собственное! Наше решение использует датчик расстояния, расположенный в пасти аллигатора. Для закрытия пасти наша программа использует датчик расстояния.

Рычащий лев

Маша и Макс проходили рядом со львом. Вдруг он приподнялся и ЗАРЫЧАЛ! Сможете ли вы создать льва, который ложится, садится и рычит? Постройте льва, который лежит, приподнимается и рычит.

Наша модель... Используйте мотор для вращения малого зубчатого колеса... Малое зубчатое колесо вращает коронное колесо... Коронное колесо вращает ось, поднимающую передние ноги. Проверь нашу идею или придумайте свою! Запрограммируйте своего льва, чтобы он лежал, садился и рычал. Испытайте нашу программу или придумайте свою собственную! Объясните как запрограммирован ваш лев. Покажите, как он поднимается и ложится. Поделитесь своими знаниями о жизни настоящих львов. Вот что узнали о львах Маша и Макс. Млекопитающие. Живут в теплом и влажном климате. Живут большими группами, которые называются прайдами. Могут нападать на больших животных, например на зебру, жирафа, и даже на слона. Чтобы уложить льва, наша программа использует установленный в кости датчик наклона.

Порхающая птица

Маша и Макс видят большую птицу, взмахи её крыльев поднимают сильный ветер. Сможете ли вы создать птицу, которая издаёт звук, когда машет крыльями? Запрограммируйте птицу издавать звук во время махов крыльями. Испытайте нашу программу или придумайте собственную!

Маша и Макс изучили много видов птиц. Некоторые птицы маленькие, а крыльями они машут часто - часто. Другие большие. У этих больших птиц большой размах крыльев, они парят и крыльями машут гораздо реже. Найдите как можно больше сведений о птицах. Расскажите, как запрограммировано поведение вашей птицы. Покажите, как она машет крыльями. Какая ваша птица? Где она живёт?

Создайте для вашей птицы программу, чтобы она издавала звук, когда клюёт землю. Проверьте наше решение или создай собственное! Наше решение использует датчик расстояния, расположенный около лап птицы. Чтобы издать звук, наша программа использует датчик расстояния.

Нападающий

Макс хочет быть вратарём. Маша тоже. Сможете ли вы создать механического нападающего? Постройте нападающего, который бьёт по мячу из комка бумаги.

Наша модель... Использует мотор, чтобы поворачивать рычаг «ноги»... «Нога» бьёт по мячу. Проверьте нашу идею или придумайте свою? Запрограммируйте вашего нападающего, чтобы он бил по мячу. Испытайте нашу программу или придумайте свою!

На какое расстояние бьёт ваша модель?

Запишите ожидаемое расстояние.

Запустите программу удара по мячу.

Измерьте расстояние.

Повторите шаги 1, 2 и 3.

Отмерьте лучший удар.

Отмерьте лучшее предсказание. Создайте для своего нападающего программу, чтобы он ждал, пока мяч не займёт правильную позицию. Проверьте наше решение или создайте собственное! Наша программа для наблюдения за мячом использует датчик расстояния.

Ликующие болельщики

Макс и Маша играют в футбол. Но никто из них не болеет! Сможете ли вы создать футбольных болельщиков, чтобы они подпрыгивали и ликовали? Постройте болельщиков, которые движутся вверх и вниз и издают звуки. Наша модель ... Использует мотор для вращения коронного зубчатого колеса... Коронное колесо вращает малое зубчатое колесо... Малое зубчатое колесо вращает два больших зубчатых колеса и два кулачка... Два кулачка поднимают и опускают болельщиков. Проверьте нашу идею и придумайте свою? Запрограммируйте шум трибун и перемещение болельщиков вверх и вниз. Испытайте нашу программу или придумайте собственную! Устройте конкурс весёлых болельщиков. Каждое исполнение оценивайте в трёх частях. Чтобы вести счёт, сделайте таблицу.

Запустите одну из программ.

Оцените каждую часть выступления модели отметками от 1 до 5. Повторите для каждой модели шаги!

Наше решение и программы для наблюдения за мячом использует датчик расстояния.

Спасение самолёта

Макс летит на самолёте. «О нет!» кричит он. «Мотор сломался!» Сможете ли вы создать самолёт, работа мотора зависит от наклона самолёта?

Постройте самолёт, работа мотора которого зависит от наклона самолёта.

Наша модель... Использует мотор для вращения пропеллера...

И датчика наклона самолёта. Проверьте нашу идею или придумайте свою! Запрограммируйте влияние наклона самолёта на мощность мотора. Испытайте нашу программу или придумайте собственную!

Вы - репортёр и берёте у Макса интервью после посадки. Вы задаёте вопросы, чтобы узнать: Кто он? Куда он летел? Почему он туда летел? Что случилось в полёте? Как ему удалось благополучно вернуться? Разыграйте эту историю. В своём спектакле используйте самолёт! Делайте это вместе с товарищем, чтобы один из вас был Максом, а другой репортёром. Создайте для вашего самолёта программу чтобы он издавал звук, зависящий от наклона самолёта. Проверьте наше решение или создайте собственное! Для управления мотором и звуком наше решение использует датчик наклона. Для управления мотором и звуком наша программа использует датчик наклона.

Спасение великана

Гуляя в лесу, Маша и Макс разбудили великана! Сможете ли вы создать великана, который просыпается и встаёт?

Постройте великана, который просыпается и встаёт.

Наша модель...

Использует мотор, чтобы привести в движение шкив и ремень...

Ремень вращает другой шкив. Шкив вращает червяное колесо... Червячное колесо вращает большое зубчатое колесо... Большое зубчатое колесо поднимает рычаг. Рычаг тянет веревку. Верёвка поднимает великана! Проверьте нашу идею или придумайте свою!

Запрограммируйте великана, чтобы он мог просыпаться и вставать. Испытайте нашу программу или придумайте собственную!

Сценарий - это пересказ истории для театра или кино. В нём сообщается, что актёрам делать и что говорить. Напишите сценарий, описывающий пробуждение великана.

Великан: Кто меня разбудил? Р-Р-Р! Я хочу есть!

Маша: Ой, дорогой великан, мы не очень вкусные.

Макс: Я сейчас сбегаю домой и принесу что-нибудь очень вкусненькое.

Как Маша и Макс спаслись от великана?

Разыграйте ваш сценарий, используя модель великана!

Создайте для вашего великана программу, чтобы он просыпался, когда Маша оказывается рядом. Проверьте наше решение или создайте собственное!

Для обнаружения Маши наше решение использует датчик расстояния. Для обнаружения Маши наша программа использует датчик расстояния. A t-

Непотопляемый парусник

Путешествуя по морю, Макс попадает в шторм! Сможете ли вы создать лодку, которая раскачивается так, будто плывёт по морю.

Постройте лодку, которая раскачивается так, будто плывёт по морю.

Наша модель... Использует мотор для вращения малого зубчатого колеса... Малое зубчатое колесо вращает большое... Большое зубчатое колесо двигает рычаг... рычаг двигает лодку. Лодка укреплена на оси... и потому качается. Проверьте нашу идею или придумайте собственную!

Запрограммируйте лодку, чтобы она качалась, будто плывёт по морю. Испытайте нашу программу или придумайте собственную!

В судовом журнале записывают всё, что происходит во время плавания. Создайте увлекательный судовой журнал, описывающий путешествие Макса.

9:00 Отчалили в спокойное море.

1:00 Г роза и высокие волны.

3:00 Ужасные молнии!

7:00 Благополучно причалил. Где я?

Разыграйте события из вашего судового журнала, используя модель.

Как шторм действует на лодку?

Что Макс видит?

Уцелела ли лодка Макса?

Создайте для вашей лодки программу, чтобы во время её движения раздавались различные звуки. Проверьте наше решение или создайте собственное! Наше решение использует датчик наклона чтобы реагировать на подъём и опускание носа лодки.

Наша программа использует датчик наклона, чтобы реагировать на подъём и опускание носа лодки.

Библиографический список

Овсяницкая Л. Ю. и др. Курс программирования робота Lego Mindstorms EV3 в среде EV3: основные подходы, практические примеры, секреты мастерства; Челябинск, 2014 г. 203 с.

Овсяницкая JL Ю. и др. Алгоритмы и программы движения по линии робота Lego Mindstorms EV3, М. 2015 г. 168 с.

Вязовов С. М и др; Соревновательная робототехника: приёмы программирования в среде EV3: учебно-практическое пособие. М.: Изд. «Перо», 2014. 132 с.

Копосов Д. С. Первый шаг в роботехнику; Практикум для 5-6 классов. М. 2014 г. 286 с.

Филлиппов С. А. Робототехника для детей и родителей. СПб. «НАУКА», 2013 г. 320 с.

Справочник учителя. Упражнения по робототехнике. Образовательная теория робототехники и практическое руководство, разработанное MiniRobots, S.L 2011г.