План‑конспект урока «Расширяем возможности робота: датчики, логика и автономные сценарии на MakeBlock»
Целевая аудитория: школьники 9 класса (после знакомства с базовой сборкой и простыми программами).
Продолжительность: 90 минут (или 2 урока по 45 минут).
Разработчик: учитель информатики МАОУ «Лицей №114» Свириденко Н.А.
Цель: научить учащихся использовать несколько датчиков одновременно, строить сложные логические конструкции и реализовывать автономные сценарии (следование по линии, избегание препятствий, подсчёт объектов).
Ожидаемые результаты: ученик может подключить и откалибровать 2–3 датчика, написать программу с несколькими условиями и циклами, отладить поведение робота в реальном времени, объяснить логику работы алгоритма.
Этап 1. Вводная часть: от простого к сложному (10 минут)
Задачи: актуализировать знания, показать, как усложняются задачи, сформулировать цель урока.
Повтор: кратко вспомнить прошлый урок (механика, базовые блоки, простой обход препятствий).
Новый уровень: автономность — робот сам принимает решения на основе данных с датчиков.
Ключевые понятия: калибровка, пороговое значение, приоритет условий, цикл с условием.
Примеры задач: следование по линии, сортировка объектов, навигация в лабиринте.
Мини‑практика (3 минуты): в парах назвать 2 задачи, где роботу нужно одновременно реагировать на разные сигналы (например: «ехать по линии и не врезаться в стену»). Записать одну идею на доске.
Этап 2. Датчики и их применение (15 минут)
Задачи: разобраться с типами датчиков, научиться считывать и интерпретировать показания, понять, как калибровать пороги.
Ультразвуковой датчик: измерение расстояния, единицы измерения (см/дюймы), фильтрация «шумов» (резкие скачки значений).
Датчик линии (оптический): принцип работы (отражение света), аналоговые значения (0–100), подбор порога (например, 50) для различения «чёрного» и «белого».
Кнопка/датчик касания: дискретный сигнал (0/1), обработка нажатий, защита от дребезга (задержка или проверка стабильности сигнала).
Калибровка: как подобрать порог для датчика линии в конкретных условиях освещения.
Типичные ошибки: неверные единицы измерения, игнорирование шумов, слишком жёсткие пороги.
Практика (5 минут): подключить датчик линии и вывести его значение на экран в mBlock (блок «показывать значение»). Поэкспериментировать: поднести чёрную и белую поверхность, записать диапазоны значений. Определить свой порог (например, если
Этап 3. Логика и структура сложных программ (15 минут)
Задачи: освоить комбинации условий, приоритеты и циклы, научиться избегать конфликтов логики.
Комбинация условий: «И» (AND), «ИЛИ» (OR) в графической среде (вложенные «если» или составные условия).
Приоритет условий: что проверять первым (например, препятствие важнее следования по линии).
Циклы: «Повторять всегда» для постоянного контроля, «Повторять N раз» для ограниченных действий.
Переменные: хранить пороги, счётчики, текущие состояния (например, state = "follow_line").
Отладка: вывод промежуточных значений, временные задержки для анализа, отключение частей кода.
Практика (6 минут): в mBlock собрать простую конструкцию: «Если расстояние
Практическая работа (35 минут) — «Робот‑навигатор: линия + препятствия»
Цель работы: реализовать сценарий, где робот одновременно следует по линии и избегает препятствий.
Сценарий: робот едет по чёрной линии. Если впереди препятствие (менее 20 см), он останавливается, отъезжает назад на 10 см, поворачивает направо, проверяет, есть ли линия, и пытается продолжить движение. Если линии нет — делает небольшой поиск (повороты влево‑вправо) и снова ищет линию.
Задание по шагам
Подготовка:
Убедиться, что ультразвуковой датчик направлен вперёд, датчик линии — вниз.
Провести калибровку датчика линии: записать порог (например,
Базовая логика следования по линии:
Если левый датчик видит линию, а правый — нет: повернуть влево.
Если правый видит, а левый — нет: повернуть вправо.
Если оба видят: ехать прямо.
Если ни один не видит: считать, что линия потеряна.
Интеграция проверки препятствий:
В начале каждого цикла считывать расстояние до препятствия.
Если расстояние
Иначе: выполнять логику следования по линии.
Манёвр при препятствии:
Ехать назад 1 секунду.
Повернуть направо 1,5 секунды.
Проверить наличие линии. Если линия есть — продолжить следование.
Если линии нет: сделать «поиск» — повернуть влево 1 сек, вправо 1 сек и снова проверить линию.
Отладка и тестирование:
Запустить программу, поднести препятствие, проверить, что робот не врезается.
Положить линию с разрывом: проверить, что робот ищет линию и продолжает движение.
При необходимости скорректировать пороги датчиков и длительность манёвров.
Дополнение (по желанию): добавить мигание светодиода при обнаружении препятствия и звуковой сигнал при потере линии.
Критерии оценки практической работы:
Датчики подключены и корректно считывают значения.
Робот стабильно следует по линии без резких «рывков».
При обнаружении препятствия робот выполняет манёвр и не врезается.
После манёвра робот ищет линию и возобновляет движение.
Логика программы понятна (есть комментарии или чёткая структура блоков).
Проведена отладка: поведение робота стабильно в разных условиях.
Этап 4. Демонстрация и разбор ошибок (10 минут)
Задачи: показать работу, разобрать типичные проблемы, обменяться решениями.
2–3 группы демонстрируют работу робота (по 30–40 секунд).
Обсуждение: что получилось, где были трудности, как их решили (например, «робот дёргался — уменьшили скорость», «не видел линию — сменили порог»).
Разбор частых ошибок: неверные пороги, конфликты условий (одновременно «вперёд» и «поворот»), отсутствие циклов контроля.
Этап 5. Рефлексия и перспективы (5 минут)
Задачи: закрепить понимание, показать развитие темы.
Вопросы: «Какой этап был самым сложным?», «Что помогло отладить программу?», «Где можно применить такие алгоритмы?» (автономные тележки, роботы‑уборщики, доставка).
Перспективы: переход к текстовому программированию (C++, Python), использование телеметрии и логов, участие в соревнованиях по робототехнике.
Домашнее задание (на выбор)
Базовый уровень: описать алгоритм для задачи «Робот считает пересечения линии» (добавить переменную‑счётчик и условие: если оба датчика одновременно видят линию — увеличить счётчик на 1). Нарисовать блок‑схему.
Продвинутый уровень: написать программу для «робота‑сортировщика»: если ультразвуковой датчик фиксирует объект ближе 15 см, робот останавливается, «захватывает» объект (имитация: мигает светодиод), отъезжает назад и поворачивает налево. Подготовить краткое описание логики и список используемых блоков.
Исследовательский уровень: найти 2 разных проекта на платформе MakeBlock (или аналогичных конструкторов), где используются одновременно 2–3 датчика. Сравнить их алгоритмы: какие условия и приоритеты выбраны, как решена проблема конфликтов. Оформить в виде таблицы: «Проект», «Датчики», «Основная логика», «Особенности реализации».
Материалы и ресурсы
Оборудование: наборы MakeBlock (mBot или аналогичные), чёрная линия (лента/маркер на белом фоне), небольшие объекты для препятствий.
ПО: mBlock (ПК или веб), карточки с блоками логики.
Методические материалы: чек‑лист калибровки датчиков, памятка по структуре алгоритма, примеры типичных ошибок и способов их устранения.
Онлайн‑ресурсы: официальный сайт MakeBlock, примеры проектов в mBlock, видео по отладке поведения роботов.
54
253 406 
