Конспект занятия элективного курса "Мой первый робот или 33 эксперимента" по теме "Датчики касания"

Знакомство с датчиками. Датчик касания

Анна ГРЯЗНОВА,

учитель информатики и ИКТ средней школы № 60 г. Набережные Челны

Курс Робототехники разработан сотрудниками университета Иннополис (Innopolis University Learning Management System) для учащихся IT-классов. Цель данного курса – популяризация технических специальностей и подготовка к обучению специальностям инженера и конструктора в технических вузах. Курс разработан в виде ролевой игры из 17 модулей. Каждый модуль включает в себя изучение теоретического материала, анализ видеороликов и создание собственных решений на поставленные задачи. В течение каждого модуля учащиеся заполняют инженерные журналы по специально приведенной форме. Итог занятия представлен в виде оформления опросных  листов по выполненному заданию, по совместной работе.

Данная методическая разработка занятия робототехники предназначена для учащихся 10 класса (профиль IT-класс). Учащиеся во время занятий делятся по группам по 4 человека. Каждая группа оснащена ноутбуками с выходом в Интернет на сайт http://srv.innopolis.edu.ru:8080/, установленным программным обеспечением RobotC, базовым комплектом конструктора Lego Mindstorm EV3.

Участники группы имеют свои роли: руководитель, администратор, программист и контролер времени. Роли периодически меняются, чтобы каждый участник группы «примерил» их на себе. Ребята ведут инженерные журналы определенного образца, в которых записывают весь теоретический, практический материал и ответы на вопросы учителя и на вопросы из соответствующих модулей курса Робототехники на сайте Innopolis University Learning Management System.

Итог занятия оценивается всеми участниками учебного процесса: учениками (взаимооценка, самооценка) и учителем. В соответствующих формах все проставляют не оценки (что важно!), а баллы усвоения материала исходя из разработанных ранее критериев.

Окончанием занятия является анализ и общее восприятие командой и в целом класса данного на уроке материала.

Цель:

ü применять такую синтаксическую конструкцию языка ROBOTC, как цикл while;

ü писать простейшие логические конструкции на языке ROBOTC и понимать их смысл;

Задачи:

ü кратко формулировать, почему датчики являются важной составляющей роботехнических систем;

ü использовать для управления роботом модель «восприятие-планирование-действие»;

ü настраивать и использовать датчик касания робота;

ü сравнивать и сопоставлять программы с циклом while с программами, не имеющими этой конструкции, управляющей потоком программы;

Средства обучения:

ü Интерактивная доска;

ü Ноутбуки, с установленным программным обеспечением RobotC;

ü Курс робототехники от Innopolis University Learning Management System - http://srv.innopolis.edu.ru:8080/ (Модуль 13);

ü базовым комплектом конструктора Lego Mindstorm EV3;

ü Мультимедийная презентация «Датчики касания»;

ü Инструкция по сборке EV3.

Ход урока

Оргмомент

Приветствие. Подготовка к занятию.

Актуализация знаний

Учитель: На предыдущих уроках мы с вами говорили о роботах, которые отличаются по внешнему виду, их функциональным возможностям и т.д.

Вспомним роботов, которых мы конструировали с вами на предыдущих  занятиях. Как двигаются роботы, собранные нами на предыдущих занятиях?

Ученики: Роботы двигаются по времени, на заданное расстояние; по заданной траектории, переносят предметы с определенного месторасположения.

Учитель: Предлагаю просмотреть изображения и сделать анализ, ответив на вопросы…

   

Учитель: Чем отличаются собранные ранее вами роботы от тех, которые представлены вам?

Ученики: Роботы, которые раньше собирали, работали только в зависимости от времени или четко выверенных формул углов поворота, движений вперед и механических захватов. У роботов с фотографий есть датчики: касания, расстояния,  цвета/света/освещенности.

Учитель: Почему нельзя обойтись без датчиков?

Ученики: Потому что без датчиков будет долгая и трудоемкая работа, мы не можем знать размеров исследуемого объекта, расстояния до него. Датчики позволяют определять дополнительные параметры исследуемого объекта.

 Объяснение нового материала

Учитель: Итак, определим ключевые датчики, используемые при работе роботов?

Ученики: Датчики касания, определения расстояния, цвета/света/освещенности, температуры и т.д.

Учитель: Перед вами датчики, которые входят в базовый комплект EV3

- датчик касания;

- датчик расстояния;

- датчик цвета/света/освещенности.

Учитель: Сегодня мы познакомимся с датчиком касания. Прикрепите его к своим тележкам (ученики прикрепляют датчики касания к своим тележкам).

Для чего нужен данный датчик? Каков принцип работы датчика касания?

Ученики: В зависимости от нажатия кнопки касания на датчике, робот может двигаться вперед или назад, останавливаться или выполнять другие манипуляции. Все зависит от условий, предъявляемых к датчику.

Учитель: Иначе говоря, робот работает, ПОКА нажата или отжата кнопка касания. Делая аналогию с языком программирования Pascal, работа датчика касания зависит от организации цикла ПОКА (WHILE).

Организация цикла ПОКА очень похожа на известный цикл в  ЯП Pascal (изображено на доске).

Язык программирования Pascal	Язык программирования RobotC
While (<условие>) do begin <Тело цикла> end;	While (<условие>) { <Тело цикла> }

Учитель: Выясним, что должно быть в <условии> и внутри <тела цикла>.

Ученики: В условии должно отображаться состояние датчика касания- нажата или отжата кнопка.

Учитель: Совершенно верно, для того, чтобы идентифицировать датчик касания, необходимо войти во вкладку Motors and Sensors Setup и просмотреть индекс датчика (см. рисунок).

Условие будет выглядеть так: SensorValue(touchSensor)  =  = 0 или SensorValue(S1)  =  = 0

Учитель: Давайте подробно разберем организацию цикла While. Что происходит в результате выполнения программы  к примерам 1, 2. (Каждый пример рассматривается отдельно с подробным объяснением учителя. После разбора каждого примера учащиеся пробуют программы на своих тележках).

1.     Цикл с условием выхода	2.     Бесконечный цикл Условия, при которых цикл станет бесконечным: 1= =1 или  true
task main() { while (SensorValue(touchSensor)  =  = 0)      {      motor[motorB]=60;      motor[motorC]=60;      }      motor[motorB]=0;      motor[motorC]=0; }	task main() { while (true) { while (SensorValue(touchSensor)  =  = 1)      {      motor[motorB]=-60;      motor[motorC]=-60;      } }      motor[motorB]=0;      motor[motorC]=0; }
Робот движется, пока датчик касания не нажат. Наталкиваясь на препятствие, робот останавливается.	Робот движется при нажатой кнопке касания и останавливается, если кнопка отжата. (Имитация пульта управления)

Закрепление материала

Пример: Используя два датчика касания, создайте робота, который будет поворачивать налево или направо в зависимости от нажатой кнопки датчика.

Примерная программа учеников:

task main()

{

while (true)

{

while (SensorValue(S4)==1)

{ motor[motorB]=0;

motor[motorC]=-60;}

motor[motorB]=0;

motor[motorC]=0;

while (SensorValue(S1)==1)

{ motor[motorB]=-60;

motor[motorC]=0;}

motor[motorB]=0;

motor[motorC]=0;

}

}

Рефлексия. Итог занятия

Итоги занятия  учащиеся подводят самостоятельно, заполняя инженерные журналы и опросные листы по выполненному заданию, по совместной работе.