Составление алгоритмов для среды программирования LEGO MINDSTORMS Education EV3

Тип урока

Комбинированный урок.

Педагогические цели

Использования LEGO MINDSTORMS Education EV3 направлено для повышения мотивации учащихся, обучение основам программирования с ориентацией их на получение программистских специальностей, развивать у учащимся начала инженерного мышления. Применение LEGO MINDSTORMS Education EV3 позволяет интегрировать теоретическое обучение с процессами практического.

Задачи

Образовательные: расширить представления учащихся об исполнителях алгоритма, систематизировать представления учащихся о понятиях алгоритм, исполнитель алгоритма, о видах и формах записи алгоритмов, робот, обобщить знания об основных компонентах конструктора LEGO MINDSTORMS Education EV3, познакомить программным обеспечением EV3, средой программирования, основными программными блоками. Дать подробную характеристику блоков «Движения» и применить полученные знания на практике.

Воспитательные: развитие познавательного интереса, логического мышления ориентация на инновационные технологии и методы организация практической деятельности в сферах общей кибернетики и роботостроения;

Умение работать над проектом в команде, эффективно распределять обязанности;

Развивающие: развить глазомер, творческую смекалку, ориентировать учащихся на использование новейших технологий и методов организации практической деятельности в сфере моделирования, развить способности программировать.

Планируемые результаты (предметные)

Учащиеся обобщат свои знания по теме «Алгоритм и исполнители» и вспомнят основные составные части конструктора LEGO MINDSTORMS Education EV3 и из назаначения, познакомятся со средой программирования NXT-G, научаться составлять простейшие программ с использованием блоков движения.

Личностные

Развитие познавательных интересов, формирование мотивов достижения и социального признания, чувствовать необходимость учения.

Способность к самооценке на основе критерия успешности учебной деятельности.

Универсальные учебные действия (метапредметные)

Регулятивные: планирование, контролирование и оценивание учебных действии в соответствии с поставленной задачей и условиями ее реализации, определяют наиболее эффективные способы достижения результата.

Коммуникативные: умение использовать монолог и диалог для доказательства собственной точки зрения, толерантность, терпимость к чужому мнению;

Уметь осознано и произвольно строить речевое высказывание в устной форме;

Уметь совместно договариваться о правилах поведения и общения в школе и следовать им;

Уметь выполнять физические упражнения по команде , вместе;

Уметь оформлять свои мысли в письменной форме.

Познавательные: общеучебные, логические, умение анализировать, постановку и решение проблемы.

Форы работы учащихся

Фронтальная, групповая, индивидуальная.

Методы работы

Словесные (рассказ, беседа); наглядные (мультимедийная презентация, использование Интернета); практические.

Оборудование

мультимедийный комплекс, интерактивная доска, LEGO MINDSTORMS Education, ЛЕГО - роботы NXT, другие дидактические материалы (тест, листочки с распечатанными условиями задач) и компьютеры.

Этап (элемент) урока

Номер слайда из презентации к уроку

Деятельность учителя

Деятельность учащихся

УУД

I . Организационный этап – 2 мин.

-Здравствуйте, ребята!

- Проверим своё рабочее место.

-Какое у вас сегодня настроение?

- Готовы, ли вы сегодня на уроке делится своими знаниями, помогать друг другу?

- Посмотрите перед вами лежат карточки. Здесь написаны слова: знаю – хочу узнать – узнал. В ходе урока здесь будете записывать свои действия

- Я надеюсь, что вы сегодня на уроке узнаете много интересного, полезного и даже научитесь первоначальным навыком программирования.

Запись числа в тетради

Сегодня на примере собранного робота мы приступим к следующему шагу нашего исследования.

Приветствуют учителя.

Проверка готовности к уроку (наличие на столе учебника, тетради, ручки).

Учащиеся знакомятся с карточкой самооценки:

Запись числа в тетради.

Уметь

совместно

договариваться о правилах поведения и общения в школе и следовать им. (Коммуникативные УУД)

II. Постановка целей урока. Мотивация учебной деятельности учащихся – 7 мин.

2-3 слайд

- Начнём мы наш урок, с того что повторим изученный нами материал ранее. На слайде приставлены вопросы, на которые я попрошу вас ответить

-Кроме того 1-2 ученика переходят за компьютеры для решения теста (файл тест).

Содержание теста

Вопросы:

1. Что называется алгоритмом? Приведите 2-3 примера алгоритмов.(Алгоритм – конечная последовательность шагов, приводящая к решению поставленной задачи. Приводят 2-3 примера алгоритма)

2. Исполнитель алгоритма. Приведите 2-3 примера исполнителей алгоритма. (Человек, группа людей, животное или техническое устройство, способные выполнять заданные команды. Каждый исполнитель обладает СКИ и функционирует в определенной обстановки. Приводят 2-3 примера исполнителей.).

3. Формы записи алгоритмов? (Словесная, графическая (блок-схема), языки программирования)

4. Виды алгоритмов? (Линейный – все шаги выполнятся последовательно, друг за другом. Ветвления - это форма организации действий, при которой в зависимости от выполнения некоторого условия совершается одна или другая последовательность шагов.

Цикл – форма организации действий, при которой выполнение одной и той же последовательности команд повторяется, пока выполняется некоторое заранее установленное условие.)

1. Что такое робот? (Робот – модель человека)

Далее ученики выполняю задания на интерактивной доске.

Задание 1. Установить соответствие. Определить датчики. (файл project1)

Задание 2. Установить соответствие. Определить основные устройства. (файл project2)

Задание 3. Установить соответствие между устройством и портом подключения. (файл project3)

Смотрят на вопросы и вспоминаю ответы

Выбранные ученики присаживаются за компьютеры и приступают к решению теста. По окончанию тест автоматически выдаст результат.

Отвечают на вопросы и приводят примеры.

Ученики выходят к доске и выполняют задание

Умение использовать монолог и диалог для доказательства собственной точки зрения, толерантность, терпимость к чужому мнению.

(Коммуникати

вные УУД).

Чувствовать

необходимость

учения(Личностные УУД)

умение анализировать, постановку и решение проблемы. (Познавательная УУД)

III. Актуализация – 3 мин.

4 слайд

5 слайд

-Ребята, на прошлых уроках мы обговорили этапы конструирования робота, давайте вспомним их.

1. Обозначение темы проекта.

2. Цель и задачи представляемого проекта. Гипотеза.

3. Разработка механизма на основе конструктора Лего-модели NXT (RCX).

4. Составление программы для работы механизма в среде LegoMindstorms (RoboLab).

5. Тестирование модели, устранение дефектов и неисправностей.

-С какими этапами конструирования мы ещё не знакомы. (с 4,5).

Ребята постарайтесь сформулировать тему сегодняшнего урока

Открывается тема урока на доске. «Составление алгоритмов для среды программирования LEGO MINDSTORMS Education EV3».

Давайте обдумаем план урока

1. Программное обеспечение EV3

2. Среда программирования

3. Основные программные блоки. Блоки движения.

4. Загрузка программы в блок EV3

Вспоминают этапы конструирования.

Определяют не разобранный этап конструирования.

Пытаются сформулировать тему.

Записывают тему в тетрадь

Пытаются сформулировать план к уроку.

Записывают план в тетрадь

Планирование, контролирование и оценивание учебных действии в соответствии с поставленной задачей и условиями ее реализации (Регулятивные

УУД).

Развитие познавательных интересов. (Личностные УУД)

умение анализировать, постановку и решение проблемы. (Познавательная УУД)

IV. Объяснение нового материала - 20 мин.

6 слайд

7 слайд

8 слайд

9-10 слайд

11 слайд

12 слайд

13 слайд

14 слайд

15 слайд

16 слайд

17 слайд

1. Программное обеспечение EV3

Лобби – главное окно программы.

Давайте рассмотрим основные компоненты и их назначение программы. (на слайде демонстрируется окно программы и описывается основные компоненты окна)

Свойства и структура проекта

Каждый проект будет отображаться в виде вкладки в верхней части экрана. Ниже вы увидите вкладки программ, которые относятся к выбранному проекту. Вы можете добавить новый проект или программу, нажав кнопку «+» справа от остальных кнопок. Чтобы закрыть вкладку, нажмите Х.

Страница свойств проекта. Выбрав вкладку с гаечным ключом в дальней левой части вкладок программы, вы переместитесь на страницу свойств проекта. Эта страница содержит упорядоченное отображение выбранного проекта, включая все программы, изображения, звук и другие ресурсы. Здесь вы можете описать ваш проект с помощью текста, изображений и видео, которые определяют, как проект будет отображаться в лобби

1. Среда программирования

Графическая среда NXT-G в свою очередь напоминает создание блок-схем и осуществляется с помощью специальных блоков, размещаемых на LEGO-балках вдоль оси последовательности действий. Порядок выполнения программы определяется порядком следования блоков. Подключение новых компонентов выполняется путем их «перетаскивания» с палитры программирования на LEGO-балк.

Каждый из иконок-блоков обладает набором уникальных характеристик, определяющих поведение робота. Блок «Движение», предназначенный для активации моторов, имеет параметры продолжительности хода и направления, а также мощность, передаваемую на двигатели. В NXT-G имеются блоки: для арифметических операций (сложения, вычитания, умножения и деления), для таймеров, для переменных, для сравнения числовых значений (меньше, равно, больше).

Давайте рассмотрим основные компоненты среды программирования NXT-G. (на слайде демонстрируется среда программирования и описывается основные компоненты окна)

1. Основные программные блоки

Блоки действия

(Слева направо)

+ Средний мотор

+ Большой мотор

+ Рулевое управление

+ Независимое управление моторами

+ Экран

+ Звук

+ Индикатор состояния модуля

Блоки-операторы

(Слева направо)

+ Начало

+ Ожидание

+ Цикл

+ Переключение

+ Прерывание цикла

Блоки датчиков

(Слева направо)

+ Кнопки управления модулем

+ Датчик цвета

+ Инфракрасный датчик

+ Вращение мотора

+ Таймер

+ Датчик касания

Блоки данных

(Слева направо)

+ Переменная

+ Постоянная

+ Операции над массивом

+ Логические операции

+ Математика

+ Округление

+ Сравнение

+ Диапазон

+ Текст

+ Случайное значение

Расширенные блоки

(Слева направо)

+ Доступ к файлу

+ Обмен сообщениями

+ Подключение Bluetooth

+ Поддерживать в активном состоянии

+ Необработанное значение датчика

+ Нерегулируемый мотор

+ Инвертировать вращение мотора

+ Остановить программу

Оператор начало

Блок «Начало» отмечает начало последовательности программного блока в вашей программе. Ваша программа может иметь более одной последовательности, Все последовательности с блоком «Начало» начнутся автоматически при запуске программы, и последовательность будет выполняться одновременно

Далее подробнее рассматриваются блоки «движения»

Блок «Средний мотор»

Блок «Средний мотор» управляет средним мотором. Вы можете включать или выключать мотор, управлять его уровнем мощности или включать мотор на определенное количество времени или оборотов

Режимы: Включить, Выключить, Включить на количество секунд, Включить на количество градусов, Включить на количество оборотов

Блок «Большой мотор»

Блок «Большой мотор» управляет большим мотором. Вы можете включать или выключать мотор, управлять его уровнем мощности или включать мотор на определенное количество времени или оборотов.

Блок «Рулевое управление» может заставлять вашего робота двигаться вперед, назад, поворачиваться или останавливаться. Вы можете регулировать рулевое управление, чтобы заставить вашего робота идти прямо, двигаться по дуге или делать резкие повороты.

Используйте блок «Рулевое управление» для роботизированных транспортных средств, в которых имеются два больших мотора, где один мотор управляет левой стороной транспортного средства, а второй мотор управляет правой стороной. Блок «Рулевое управление» управляет обоими моторами одновременно, чтобы ваше транспортное средство двигалось в выбранном вами направлении.

ВВОДЫ

Объяснение каждого водного параметра и его разновидность значений.

Внимательно слушают и задают вопросы.

Внимательно слушают и задают вопросы.

Ученики записывают разновидности программных блоков

Внимательно слушают и задают вопросы.

Ученики основные сведенья о блоке и режимах

Внимательно слушают и задают вопросы.

Общеучебные, логические, умение анализировать, постановку и решение проблемы

Ориентироваться в своей системе знаний и осознавать необходимость нового знания

(Познавательные УУД).

Умение использовать монолог и диалог для доказательства собственной точки зрения, толерантность, терпимость к чужому мнению.

(Коммуникати

вные УУД).

Развитие познавательных интересов. (Личностные УУД)

Физминутка

– 1 мин

Выполняют физические упражнения для глаз.

Уметь выполнять физические упражнения по

команде , вместе.

(Коммуникативные УУД

V. Применение знаний и умений в новой ситуации.

– 10 мин.

18 слайд

19 слайд

Ученика предлагается разделиться на группы по 3-4 человека и переесть за компьютеры, группы пытаются составить программу для решение двух поставленных задач:

• Составить программу которая позволяет двигаться роботу прямо в течение 1 мин, а затем остановиться.

• Составить программу которая позволяет двигаться прямо ровно 1 метр, а затем остановиться.

В качестве раздаточного материала прилагается описание загрузки созданного файла на интеллектуальный блок робота.

По истечению 7-8 мин, если ученики не далее верного ответа для решения задач учитель помогает.

Проверка верности решение задания

Выставление оценок группе которая справилась с поставленными задачами.

Деление на группы.

Деление обязанностей в группе, решение поставленных задач.

Составление программы.

Загрузка полученной программы на интеллектуальный блок робота.

Запуск программы на интеллектуальном блоке.

Устранение неполадок в работе программы, если они есть

Ориентироваться в своей системе знаний и осознавать необходимость нового знания

Общеучебные, логические, умение анализировать, постановку и решение проблемы

(Познавательные УУД).

планирование, контролирование и оценивание учебных действии в соответствии с поставленной задачей и условиями ее реализации, определяют наиболее эффективные способы достижения результата

(Регулятивные

УУД).

VIII. Домашнее задание – 1мин.

1. Выучить основные блоки программирование из палитры «Действия».

2. Рассмотреть задачу движение с поворотом

Выбирают карточки, оценив свои способности.

Способность к самооценке на основе критерия успешности учебной деятельности. (Личностные УУД)

IX. Рефлексивный анализ собственной учебной деятельности. – 1 мин.

- Зачитайте заполненные карточки:

Спасибо за урок!

Ученики зачитывают заполненные

Слушать и понимать речь других (Коммуникативные УУД).

Ориентироваться в своей системе знаний и осознавать необходимость нового знания. (Познавательные УУД)