WSTĘP DO ROBOTYKI PLAN ZAJĘĆ...Wprowadzenie do robotyki – plan zajęć Niniejszy plan zajęć dostarcza instrukcje krok-po-kroku skierowane do osób, które opracowują zajęcia

π r

LEGOeducation.com/MINDSTORMS

WSTĘPDO ROBOTYKIPLAN ZAJĘĆZ WYKORZYSTANIEMAPLIKACJI DO PROGRAMOWANIA EV3

LEGO, the LEGO logo, MINDSTORMS and the MINDSTORMS logo are trademarks of the/sont des marques de commerce du/son marcas registradas de LEGO Group. ©2015 The LEGO Group. 041329.POLISH TRANSLATION ©2017 AKCES Edukacja Kurzyca, Piasecki, sp.j. – oficjalny dystrybutor LEGO Education w Polsce.

2

Spis treści

Spis treści

Wprowadzenie do robotyki – plan zajęć . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3Lekcja 1 – Budowanie i pierwsze kroki . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4Lekcja 2 – Skręt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6Lekcja 3 – Przesuwanie obiektu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8Lekcja 4 – Zatrzymanie przed obiektem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10Lekcja 5 – Obrót o kąt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13Lekcja 6 – Zatrzymanie na linii . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16Lekcja 7 – Instrukcja warunkowa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18Mistrzowskie wyzwanie 1 – Okrągły parking . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20Mistrzowskie wyzwanie 2 – Fabryka robotów LEGO® . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22Wyzwania wytycznych projektowych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24Zgodność z wymogami programowymi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25Załącznik A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29Załącznik B . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30Załącznik C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31Załącznik D . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32


3

Wstęp

Wprowadzenie do robotyki – plan zajęć

Niniejszy plan zajęć dostarcza instrukcje krok-po-kroku skierowane do osób, które opracowują zajęcia szkolne z wykorzystaniem aplikacji do programowania EV3. Każde lekcja oraz wyzwanie zapewnia nauczycielom pomoc niezbędną do przygotowania, przeprowadzenia oraz ewaluacji zajęć. Nauczyciel sam wybiera ćwiczenia oraz liczbę zadań, które wykorzysta w trakcie swoich zajęć z robotyki. W sekcji "Wyzwania wytycznych projektowych" znajdziesz cały wachlarz pomysłów, które zachęcą uczniów do bardziej odkrywczego sposobu działania, niż w przypadku pracy z instruktażami. Można rozpocząć zajęcia skupiając się na kilku wyzwaniach wytycznych projektowych, mówiąc uczniom, do których instruktaży mogą się odnieść oraz gdzie znajdą sekcje z tekstami pomocniczymi LUB można umożliwić uczniom ukończenie wyzwań po nieco bardziej rozbudowanym wstępie z wykorzystaniem instruktaży.

Zanim rozpoczniesz pierwszą lekcję

Jeżeli nigdy wcześniej nie pracowałeś z LEGO® MINDSTORMS® Education EV3 powinieneś upewnić się, że:1. Każdy tablet ma zainstalowaną wersję aplikacji do programowania EV3 LEGO

MINDSOTRMS Education.

2. Każda Kostka EV3 posiada najnowsze oprogramowanie układowe oraz jest w pełni naładowana. Aby zainstalować oprogramowanie układowe potrzebujesz oprogramowanie EV3 w wersji na komputer. Przejdź do User Guide, które znajduje się w menu , aby zapoznać się z innymi instrukcjami.

3. Zanim podłączysz komputery z Kostkami EV3 poprzez sieć Bluetooth w klasie, nadaj nowe nazwy każdej Kostce EV3. Można to zrobić na dwa sposoby:

a. Zaktualizuj nazwę poprzez ekran oprogramowania EV3 wykorzystując kabel USB.

b. Zaktualizuj oprogramowanie układowe V1.07E lub późniejsze i zmień nazwę poprzez ustawienia Kostki EV3 (zobacz "User Guide", aby dowiedzieć się więcej).

4. Sprawdź film wprowadzający, który znajduje się w menu oprogramowania.

Niech uczniowie zapoznają się z nazwami i funkcjami różnych części z zestawu klocków. Przedyskutujcie nazewnictwo i podstawowe funkcje głównych komponentów sprzętu, aby ustalić zasady zarządzania klockami. User Guide zawiera również kopię spisu elementów zestawu podstawowego 45544 LEGO MINDSTORMS Education EV3. Jest też źródłem wszystkich informacji dotyczących sprzętu LEGO MINDSTORMS EV3.

Aktualizacjaoprogramowania układowego


4

Lekcja 1

Lekcja 1 – Budowanie i pierwsze kroki

Cel zajęćPo ukończeniu zajęć uczniowie potrafią zbudować robota bazowego, podłączyć tablet do Kostki EV3, a także pobrać i uruchomić programy, które kontrolują zachowanie modelu.

Czas trwania2 – 3 x 45 min

PrzygotowanieZrozumienie procesu podłączenia komputera do Kostki EV3. Na początku obejrzyjcie krótki film wprowadzający. Rozdaj zestawy podstawowe EV3 i tablety (jeden zestaw oraz tablet na 2 – 3 uczniów) z zainstalowaną aplikacja do programowania EV3. Opcjonalnie: tektura, resztki tkanin i inne materiały do przyozdobienia robotów.

Przebieg zajęć1. Uczniowie budują robota bazowego z Robot Educator korzystając z broszury

zawierającej instrukcje budowania (w zestawie podstawowym 45544) bądź z zintegrowanych instrukcji budowania, do których można przejść poprzez klawisz na stronie drugiej każdego instruktażu. Opcjonalnie: Aby uczniowie poczuli się bardziej odpowiedzialni za swoje roboty, mogą je spersonalizować używając dodatkowych elementów LEGO® oraz innych materiałów. W ten sposób mogą zmienić modele w szczeniaczki, słonie, a nawet fantastyczne postaci.

2. Wspólnie zapoznajcie się z procesem podłączania tableta do Kostki EV3 oraz uruchamiania pierwszego programu, lub zaproponuj dzieciom zapoznanie się z krótkim filmem wprowadzającym, który pokazuje w jaki sposób podłączyć urządzenia do siebie.

3. Uczniowie korzystają z oprogramowania, aby napisać prosty program, dzięki któremu:

a. Robot odtwarza dźwięk dopasowany do postaci;


5

Lekcja 1

b. Robot pokazuje obrazek lub własny tekst na ekranie Kostki EV3;

c. Robot uruchamia swoje podświetlenie;

OcenaPrzeprowadź obserwację i zadaj pytania, aby upewnić się, że uczniowie:• postępują zgodnie z instrukcjami budowania, aby skonstruować robot bazowy;• podłączają i pobierają programy;• potrafią tworzyć i uruchamiać proste programy;• pracują wspólnie, aby rozwiązać zadanie.


6

Lekcja 2

Lekcja 2 – Skręt

Cel zajęćPo ukończeniu zajęć uczniowie potrafią nawigować robota, który napotyka na swojej drodze przeszkodę. Dobierają odpowiednie bloki i ustawiają ich parametry, a dzięki temu wiedzą jak korzystać z obrotów w miejscu, obrotów z użyciem jednego silnika i skrętów.


PrzygotowanieDo zadania 5b będą potrzebne gumki recepturki, które umożliwią uczniom przyczepienie długopisu do robota. Do zadania 5c należy przygotować przeszkody na podłodze. Można wykorzystać dużą kartkę papieru i markery, albo umieścić taśmę klejącą na podłodze (patrz na ilustrację poniżej).

Przebieg zajęć1. Zapoznaj uczniów z lobby aplikacji do programowania EV3. Uczniowie powinni

wiedzieć, gdzie znaleźć instruktaże Robot Educator i jak je uruchamiać. Zademonstruj, w jaki sposób działają instruktaże oraz upewnij się, że wiedzą, jak korzystać z nich w połączeniu z płótnami do programowania oraz stroną sprzętu (zapoznajcie się również z filmami wprowadzającymi).

2. Uczniowie kończą instruktaż Skręt, który wprowadza blok sterujący ruchem.

3. W fazie "Przetestuj", uczniowie otworzą próbny program (instruktaż jednocześnie się zamknie). Upewnij się, że każda grupa ma wystarczającą ilość czasu, aby opisać zachowanie robota własnymi słowami w czasie działania przykładowego programu. Zachęci to uczniów do zastanowienia się nad tym, co widzą i w jaki sposób wiąże się to z blokami programowania. Uczniowie mogą korzystać z okienka z komentarzem na płótnie. Poniższy próbny program może być pomocny dla uczniów:

Przykładowy opis zachowania robota: Robot obraca się w miejscu, następnie obraca się z wykorzystaniem jednego silnika, a na koniec skręca. Każda akcja jest rozdzielona pauzą, co umożliwia robotowi przygotować się przed wykonaniem kolejnej akcji.


7

Lekcja 2

4. Uczniowie rozwijają zadanie z fazy "Przekształć", które wymaga od nich dodania trzech kolejnych bloków sterowania do programu w celu wywołania u robota ruchu cofania po tym samym torze co wcześniej, aż do pozycji startowej.

5. Pomysły na "Wyzwanie lekcji":a. Zaprogramuj robota, aby jego ruch szkicował cyfrę osiem, pierwszą literę

imienia, albo inną cyfrę lub literę;b. Przyczep długopis do robota i zaprogramuj go, aby rysował koniczynkę,

serce, kwiatka, lub inny kształt;c. Upewnij się, że uczniowie wiedzą, kiedy wykonywać różne skręty (obrót

w miejscu, obrót z wykorzystaniem jednego silnika, skręt), stwórz tor z przeszkodą, który wymaga różnych sposobów skrętu (patrz ilustracja poniżej lub Załącznik A). Uczniowie muszą napisać program, który poprowadzi lewe koło robota tak, aby jechało wzdłuż ścieżki, a następnie zaparkuje robota w miejscu do tego wyznaczonym.

W tym przykładzie, na początku należy zaprogramować skręt, następnie obrót z wykorzystaniem jednego silnika o 90 stopni, a na koniec obrót w miejscu przed cofaniem robota do strefy parkowania.

OcenaObserwuj lub zadawaj pytania, aby upewnić się, że uczniowie:• ustawiają wartość parametru sterowania na 50;• ustawiają Steering Parameter Value na 100 lub -100, aby robot wykonał obrót

w miejscu;• opisują zachowanie robota w odniesieniu do programu z uwzględnieniem

jak największej liczby szczegółów;• W trakcie "Wyzwań lekcji":

a. są w stanie wyznaczyć wybrany kształt;b. doczepiają długopis do robota, który rysuje odpowiedni kształt;c. potrafią zaprogramować robota tak, aby podążał wybraną ścieżką

korzystając z odpowiednich typów skrętów;• pracują wspólnie, aby rozwiązać zadania.


8

Lekcja 3

Lekcja 3 – Przesuwanie obiektu

Cel zajęćPo ukończeniu zajęć uczniowie potrafią programować robota, aby poruszał i wypuszczał przedmioty o różnych kształtach i wielkościach.


PrzygotowanieZnajdźcie kilka przedmiotów o różnych kształtach i wielkościach, które mogą lub nie mogą pasować do ramy obudowy średniego silnika. Do tego "Wyzwania lekcji" należy przygotować przeszkodę na podłodze. Można wykorzystać dużą kartkę papieru i markery, albo umieścić taśmę klejącą na podłodze (patrz na ilustrację poniżej).

Przebieg zajęć1. Uczniowie obudowują średni silnik i przyczepiają go do robota bazowego.

2. Uczniowie budują prostopadłościan.

3. Kończą instruktaż Przesuwanie obiektu, aby zrozumieć, jak obudowany średni silnik może chwytać prostopadłościan.


Przykładowy opis zachowania robota: Dzięki obudowanemu średniemu silnikowi, robot opuszcza ramę i chwyta prostopadłościan. Przed podniesieniem ramy model się cofa, aby w efekcie wypuścić prostopadłościan.


9

Lekcja 3

5. Uczniowie wykonują ćwiczenie z fazy "Przekształć". Kształt i rozmiar różnych przedmiotów wymaga od uczniów zmodyfikowania programu lub wprowadzenia zmian w modelu obudowanego średniego silnika, aby umożliwić w ten sposób robotowi chwytanie różnych obiektów. W trakcie modyfikowania programu, uczniowie muszą zmienić wartość stopni, o ile obraca się średni silnik, w celu dostosowania zmieniających się rozmiarów przedmiotów. Uwaga: Przed zmodyfikowaniem parametru średniego silnika zwróć uwagę na to, że jest to również wymagane w lekcji 4 oraz "Mistrzowskim wyzwaniu 2".

6. Wyzwanie lekcji: Połącz opcjonalne wyzwanie z lekcji 2 – przesuwanie prostopadłościanu (lub innego obiektu) z określonego z góry miejsca startu, aż do pozycji końcowej (patrz ilustracja poniżej lub załącznik A). Dodatkowym wyzwaniem dla uczniów może być również wykrywanie prostopadłościanu przy pomocy czujnika ultradźwiękowego (patrz lekcja 4, aby dowiedzieć się więcej).

OcenaPrzeprowadź obserwację i zadaj pytania, aby upewnić się, że uczniowie:• programują robota tak, aby chwytał prostopadłościan;• opisują zachowanie robota w odniesieniu do programu z uwzględnieniem

jak największej liczby szczegółów;• modyfikują robota, aby chwytał inne przedmioty;• w tym wyzwaniu lekcji, robot chwyta prostopadłościan i precyzyjnie umieszcza go

we wcześniej ustalonym miejscu;• pracują wspólnie, aby rozwiązać zadania.


10

Lekcja 4

Lekcja 4 – Zatrzymanie przed obiektem

Cel zajęćPo ukończeniu zajęć uczniowie rozumieją różnicę pomiędzy trybami zmiany i porównania różnych czujników EV3. Ta pojedyncza lekcja angażuje czujnik ultradźwiękowy.


PrzygotowanieUpewnij się, że rozumiesz różnicę pomiędzy trybami zmiany i porównania. Kiedy korzystasz z trybu porównania, program czeka aż czujnik zarejestruje konkretną odległość; kiedy korzystasz z trybu zmiany, program odczytuje odległość i następnie czeka na konkretny wzrost lub zmniejszenie odległości. Do tego "Wyzwania lekcji" należy przygotować przeszkodę na podłodze. Można wykorzystać dużą kartkę papieru i markery, albo umieścić taśmę klejącą na podłodze (patrz na ilustrację poniżej).

Przebieg zajęć1. Uczniowie obudowują czujnik ultradźwiękowy i przyczepiają go do robota

bazowego.

2. Uczniowie kończą instruktaż Zatrzymanie przed obiektem, w trakcie którego uczą się, że czujnik ultradźwiękowy odmierza odległość do obiektu. Dzięki temu uczniowie mogą programować robota, aby reagował na zarejestrowane przedmioty.


Przykładowy opis zachowania robota: Czujnik ultradźwiękowy mierzy dystans, a robot porusza się do przodu aż do momentu, kiedy odległość między nim a prostopadłościanem zmniejszy się o 11 cm – wtedy się zatrzymuje. Następnie robot się cofa, aż do momentu, kiedy odległość między nim a prostopadłościanem zwiększy się o 6 cm.


11

Lekcja 4

4. Uczniowie wykonują ćwiczenie z fazy "Przekształć". Powinni zdać sobie sprawę, że robot będzie zawsze poruszał się na przód o 11 cm, a następnie do tyłu 6 cm, bez względu na odległość od prostopadłościanu; jest to kluczowa cecha działania trybu zmiany czujnika ultradźwiękowego.

5. Pomysły na "Wyzwanie lekcji": Uczniowie doczepiają obudowany średni silnik, a następnie programują robota tak, aby chwytał prostopadłościan (patrz ilustracja poniżej lub Załącznik A). Przypomnij uczniom, aby skorzystali z bloku czekania na zdarzenie z wejściem czujnika ultradźwiękowego z trybem porównania. Dzięki temu robot będzie mógł poruszać się wystarczająco blisko prostopadłościanu. Można skorzystać z następujących scenariuszy:

a. Prostopadłościan w miejscu 1. Robot w miejscu startowym. Niech robot przesunie prostopadłościan do miejsca 2 i wróci do miejsca startowego;

b. Prostopadłościan w miejscu 1. Robot w miejscu startowym. Niech robot przesunie prostopadłościan do miejsca 3, a następnie zaparkuje w miejscu 4;

c. Prostopadłościan w miejscu 3. Robot startuje z miejsca 4. Niech robot przesunie prostopadłościan do miejsca 1, podążając wzdłuż ścieżki.

Tryb zmiany:

Tryb porównania:


12

Lekcja 4

OcenaPrzeprowadź obserwację i zadaj pytania, aby upewnić się, że uczniowie:• potrafią wykorzystać czujnik ultradźwiękowy w celu wykrycia prostopadłościanu;• opisują zachowanie robota w odniesieniu do programu z uwzględnieniem

jak największej liczby szczegółów;• w czasie zadania z fazy "Przekształć" są świadomi tego, że robot zawsze będzie

poruszał się 11 cm do przodu, a następnie 6 cm do tyłu bez względu na odległość od prostopadłościanu;

• W trakcie wyzwania lekcji:a. programują robota tak, aby wykrywał i chwytał prostopadłościan w miejscu 1,

podążał wzdłuż ścieżki i zostawiał prostopadłościan w miejscu 2, a następnie cofał się do miejsca startowego.

b. programują robota tak, aby przesuwał prostopadłościan z miejsca 1 do miejsca 3, a następnie parkował w miejscu 4;

c. programują robota tak, aby przesuwał prostopadłościan z miejsca 3 do miejsca 1;

• pracują wspólnie, aby rozwiązać zadania.


13

Lekcja 5

Lekcja 5 – Obrót o kąt

Cel zajęćPo ukończeniu zajęć uczniowie potrafią obracać swoimi robotami dzięki danym wejściowym z czujnika żyroskopowego.


PrzygotowanieZapoznaj się z czujnikiem żyroskopowym, aby upewnić się, że potrafisz wykryć jego drganie oraz wiesz, jak to poprawić. Rozdział "Czujnik żyroskopowy" w "User Guide" pomoże Ci zapoznać się z tym czujnikiem. Został on również przedstawiony w kroku 4 poniższego opisu. Dzięki taśmie klejącej i kątomierzom uczniowie mogą tworzyć na ziemi różne kąty, aby sprawdzać kąt obrotu robota. Do zadań 6a i 6b należy przygotować gumki recepturki, które umożliwią uczniom przyczepienie długopisu do robota. Do zadania 6c należy przygotować labirynt na podłodze. Można wykorzystać dużą kartkę papieru i markery, albo umieścić taśmę klejącą na podłodze (patrz na ilustrację poniżej).

Przebieg zajęć1. Uczniowie obudowują czujnik żyroskopowy i przyczepiają go do robota bazowego.

2. Uczniowie kończą instruktaż Obrót o kąt, aby obrócić swojego robota o 45 stopni opierając się o dane z czujnika żyroskopowego.


Przykładowy opis zachowania robota: Czujnik żyroskopowy mierzy kąt obrotu, a robot obraca się o 45 stopni. Robot jedzie do przodu przez jeden obrót i zatrzymuje się.


14

Lekcja 5

4. Wykrywanie i usuwanie usterek: Notatki zawarte w instruktażu pomogą uczniom uniknąć drgań czujnika żyroskopowego. Zapoznaj ich z aplikacją Port View na Kostce EV3 i przedstaw ją jako metodę sprawdzania danych z czujnika. Czujnik żyroskopowy ma tolerancję błędu +/- 3 stopnie, dlatego należy zrównoważyć to w programach (np. aby wykonać obrót o 90 stopni, można ustawić parametr wartości progowej na bloku czekania na zdarzenie z wejściem czujnika żyroskopowego – zmiana – tryb kąt ustawiony na 87 stopni).

5. W zadaniu z fazy "Przekształć", możesz wprowadzić uczniom blok pętli jako sposób na zmniejszanie liczby bloków potrzebnych do jazdy po kwadracie. Mimo to, wygospodaruj uczniom wystarczającą ilość czasu, aby najpierw popracowali nad tym sami. Sugerowany program:


15

Lekcja 5

6. Pomysły na "Wyzwanie lekcji":a. Przyczep długopis do robota. Przy użyciu czujnika żyroskopowego

zaprogramuj robota, aby napisał literę "Z";b. Przyczep długopis do robota. Przy użyciu czujnika żyroskopowego

zaprogramuj robota, aby narysował gwiazdę (która zawiera pięć identycznych kątów). Później spróbuj stopniowo zwiększać i zmniejszać kąt. Jak zmienił się kształt?

c. Niech uczniowie nawigują robota tak, aby przeszedł przez labirynt przy użyciu czujnika żyroskopowego (patrz ilustracja poniżej lub załącznik B).

OcenaPrzeprowadź obserwację i zadaj pytania, aby upewnić się, że uczniowie:• potrafią rozpoznawać czynniki, które mogą wpływać na precyzję zatrzymywania

się dzięki użyciu czujnika żyroskopowego (próg tolerancji czujnika, luzy na silniku, dynamika obrotu);

• opisują zachowanie robota w odniesieniu do programu z uwzględnieniem jak największej liczby szczegółów;

• w czasie zadania z fazy "Przekształć" potrafią zaprogramować robota tak, aby jechał po kwadracie dzięki danym wejściowym z czujnika żyroskopowego;

• W trakcie wyzwania lekcji:a. programują robota tak, aby w całości lub częściowo rysował literę "Z";b. programują robota tak, aby w całości lub częściowo rysował gwiazdę

z pięcioma identycznymi kątami;c. w całości lub częściowo nawigują robotem w labiryncie;

• pracują wspólnie, aby rozwiązać zadania.


16

Lekcja 6

Lekcja 6 – Zatrzymanie na linii

Cel zajęćPo ukończeniu zajęć uczniowie potrafią za pomocą czujnika koloru zatrzymać robota w momencie, kiedy wykrywa linię. Uczniowie są również w stanie ustawić wartość progową czujnika.


PrzygotowanieUczniowie powinni być zaopatrzeni w kolorowe arkusze papieru lub taśmę klejącą. Przeprowadź poniższy test, aby sprawdzić czy czujnik koloru może poprawnie odczytać wybrane kolorowe materiały:1. Włącz Kostkę EV3 i podłącz czujnik koloru do portu 3.

2. Przejdź do aplikacji Port View i otwórz ją.

3. Użyj prawego przycisku, aby przejść do portu 3.

4. Wartość pokazana jest natężeniem światła odbitego (COL-REFLECT). Wciśnij środowy przycisk, aby zmienić tryb.

5. Zjedź na dół wyświetlonej listy, wybierz tryb koloru (COL-COLOR), a następnie skieruj czujnik na kolorowy materiał. Wyświetlana wartość odpowiada następującym kolorom: 0: brak koloru; 1: czarny; 2: niebieski; 3: zielony; 4: żółty; 5: czerwony; 6: biały; i 7: brązowy.

6. Jeżeli wartość nie pasuje do koloru materiału należy użyć innego materiału. Uwaga: Aby tryb kolor lub natężenie światła odbitego były dokładniejsze, czujnik musi być ustawiony blisko materiału i pod kątem prosty, ale jednocześnie nie może dotykać tej powierzchni.

Przebieg zajęć1. Uczniowie obudowują czujnik koloru skierowany w dół i przyczepiają go do robota

bazowego.

2. Uczniowie kończą instruktaż Zatrzymanie na linii, aby wykrywać niebieską linię przy użyciu czujnika koloru.

3. Uczniowie rozwiązują zadanie z fazy "Przekształć", gdzie ćwiczą wykrywanie linii w różnych kolorach.


17

Lekcja 6


Przykładowy opis zachowania robota: Przy użyciu czujnika koloru robot obraca się do momentu wykrycia koloru niebieskiego, a następnie się zatrzymuje.

5. Wyzwanie lekcji: Poproś uczniów, aby odkryli, za co odpowiedzialny jest parametr "brak koloru" (sprawia, że robot reaguje, kiedy nie może wykryć żadnego wcześniej zdefiniowanego koloru).

OcenaPrzeprowadź obserwację i zadaj pytania, aby upewnić się, że uczniowie:• programują robota tak, aby zatrzymywał się na liniach o różnych kolorach poprzez

zmienianie "zestawu kolorów" parametru w bloku czekania na zdarzenie z wejściem czujnika koloru w trybie porównania;

• opisują zachowanie robota w odniesieniu do programu z uwzględnieniem jak największej liczby szczegółów;

• w trakcie wyzwania lekcji potrafią opisać zadanie parametru "brak koloru";• pracują wspólnie, aby rozwiązać zadania.


18

Lekcja 7

Lekcja 7 – Podążanie za linią

Cel zajęćPo ukończeniu zajęć uczniowie potrafią korzystać z bloku instrukcji warunkowej, aby zdynamizować decyzje oparte na czujniku, aby robot podążał za linią.


PrzygotowanieUczniowie powinni być zaopatrzeni w czarne i szare taśmy klejące, aby stworzyć ścieżkę, którą będzie podążał robot.

Przebieg zajęć1. Uczniowie obudowują czujnik koloru skierowany w dół (jeżeli nie zrobili tego

wcześniej) i przyczepiają go do robota bazowego.

2. Uczniowie kończą instruktaż Podążanie za linią. Nawet jeżeli można zaprogramować robota, który podążą za linią przy pomocy bloku czekania na zdarzenie, ten instruktaż ma na celu wykorzystanie instrukcji warunkowej i wprowadzenie zagadnienia zdań jeżeli/wtedy.


Przykładowy opis zachowania robota: Robot porusza się wzdłuż linii dzięki czujnikowi koloru, wyłączając i włączając silniki na przemian w momencie wykrycia zmian w świetle odbitym przez ciemną linię i jasną powierzchnię. Dlatego robot "trzęsie się" do przodu.


19

Lekcja 7

4. Uczniowie wykonują ćwiczenie z fazy "Przekształć", w której testują swój program przy użyciu jaśniejszych linii. Skłoni ich to do eksperymentowania z parametrem wartości progowej bloku czekania na zdarzenie.

5. Pomysły na "Wyzwanie lekcji":a. Niech uczniowie sprawdzą jak szybko ich roboty mogą podążać za linią;b. Napisz program wykorzystujący bloki sterowania ruchem, dzięki któremu

robot będzie podążał za linią (wykonuje jednak skręty zamiast pojedynczych szarpnięć pokazanych w instruktażu);

c. Próbny program instruktażowy wykorzystuje blok instrukcji warunkowej, aby stworzyć program umożliwiający podążanie za linią. Czy można uzyskać ten sam wynik nie wykorzystując bloku instrukcji warunkowej?

OcenaPrzeprowadź obserwację i zadaj pytania, aby upewnić się, że uczniowie:• potrafią zaprogramować robota tak, aby podążał za linią;• opisują zachowanie robota w odniesieniu do programu z uwzględnieniem jak

największej liczby szczegółów;• w czasie zadania z fazy "Przekształć" zmieniają wartość progową;• w trakcie wyzwania lekcji:

a. zwiększają moc w jednym lub obydwóch blokach dużych silników;b. przekształcają swój próbny program w całości lub częściowo,

aby uwzględnić w nim bloki sterujące ruchem;c. w całości lub częściowo piszą program uwzględniając bloki czekania

na zdarzenie, dzięki któremu robot podąża za linią;• pracują wspólnie, aby rozwiązać zadania.


20

Mistrzowskie wyzwanie 1

Mistrzowskie wyzwanie 1 – Okrągły parking

Cel zajęćCelem zajęć "Mistrzowskiego wyzwania" jest kierowanie przez uczniów robota dzięki kombinacji obrotów i czujników tak, aby poruszał się naokoło okrągłego parkingu z czterema miejscami parkingowymi. Po zakończeniu tego zadania uczniowie potrafią wykorzystywać kąty, aby przewidzieć końcowe ustawienie robota oraz zrównoważyć czynniki, które mogą mieć wpływ na dokładność czujników żyroskopowego oraz koloru.

WymogiUczeń musi być co najmniej zapoznany z działaniem czujników koloru oraz żyroskopowym, które zostały przedstawione w lekcjach "Zatrzymanie na linii" oraz "Obrót o kąt".


PrzygotowanieAby sporządzić matę (zilustrowaną poniżej i w załączniku C), uczniowie muszą dysponować kątomierzem, długą linijką, ołówkiem, markerem oraz niebieską taśmą klejącą lub niebieskim papierem.


21


Zadania1. Uczniowie, używając dwóch czujników, przesuwają robota ze środka do pozycji

końcowej 1, 2, 3 i 4. Jeżeli uczniowie korzystają z sugerowanych kątów dla bloku czekania na zdarzenie z trybem czujnika żyroskopowego, powinni stworzyć własną kopię poniższej tabeli i spróbować przewidzieć, które miejsce parkingowe zajmie robot:

Kąty do zaprogramowania

45 stopni zgodnie z kierunkiem ruchu wskazówek zegara

Właściwe miejsce parkingowe

3

Przewidywane miejsce parkingowe

Uwaga: Istnieje kilka dobrych odpowiedzi, ponieważ robot może obracać się zarówno zgodnie z kierunkiem ruchu wskazówek zegara, jak i przeciwnie do niego.

2. Napisz program, który korzysta z bloku instrukcji warunkowej, aby uczniowie mogli poprowadzić robota do jednego z miejsc parkingowych poprzez przyciskanie jednego z przycisku na Kostce EV3. Sugerowany program:

OcenaPrzeprowadź obserwację i zadaj pytania, aby upewnić się, że uczniowie:• korzystają zarówno z czujnika koloru, jak i żyroskopowego;• przewidują wartości kątów niezbędne do zaparkowania robota na każdym miejscu

parkingowym;• zatrzymują robota korzystając z niebieskiej linii;• potrafią równoważyć czynniki, które mogą wpłynąć na dokładność parkowania

przy pomocy czujnika żyroskopowego (próg tolerancji czujnika, luzy na silniku, dynamika obrotu);

• Wspólnie starają się rozwiązać zadanie.

135 stopniprzeciwnie do kierunku ruchu wskazówek zegara 405 stopniprzeciwnie do kierunku ruchu wskazówek zegara


22


Mistrzowskie wyzwanie 2 – Fabryka robotów LEGO®

Cel zajęćCelem zajęć "Mistrzowskiego wyzwania 2" jest stworzenie uproszczonego prototypu robotów, które są wykorzystywane w zautomatyzowanych fabrykach LEGO na całym świecie. Po zakończeniu tego zadania uczniowie korzystają z wiedzy, którą zdobyli na wcześniejszych zajęciach, aby doskonalić swoje podstawowe umiejętności z zakresu robotyki.

WymogiZaleca się, aby uczniowie ukończyli wszystkie siedem lekcji przed przystąpieniem do tego "Mistrzowskiego zadania". Jednakże, jeżeli preferujesz zajęcia oparte głównie na projekcie, który wymaga bardziej badawczego podejścia, możesz przeprowadzić te zajęcia jako pierwsze i umożliwić uczniom samodzielne poszukanie rozwiązania problemu w poprzednich lekcjach.


PrzygotowanieAby sporządzić ścieżkę (zilustrowaną poniżej i w załączniku D), uczniowie muszą dysponować taśmą klejącą, markerami, taśmą pomiarową, modelem sześcianu, a na końcu czarnej linii muszą umieścić duży przedmiot. Uczniom może się również przydać duży kątomierz, dzięki któremu odmierzą kąt w trzech krokach opisanych poniżej.

Zadania1. Przy pomocy obudowanych średniego silnika i czujnika ultradźwiękowego wykryj

oraz chwyć sześcian.

2. Kieruj robotem, aby jechał do przodu na odległość dokładnie 84 cm.

3. Ustal i obróć robota przy pomocy czujnika żyroskopowego, aby robot znalazł się dokładnie w docelowym okręgu.

4. Jedź jak najbliżej środka celu i wypuść sześcian.


23


5. Zlokalizuj linię przy pomocy czujnika koloru. Aby utrudnić uczniom zadanie, wykorzystaj kolorowe taśmy, które zostały użyte w lekcjach "Zatrzymanie na linii" oraz "Podążanie za linią".

6. Niech robot porusza się po linii w stronę dużego przedmiotu.

7. Robot zatrzymuje się dokładnie przed obiektem. Uczniowie muszą określić, jak długo robot ma podążać za linią przed zatrzymaniem się. Duży przedmiot na końcu linii stwarza uczniom szansę do uniknięcia pętli podążania za linią z wykorzystaniem czujnika ultradźwiękowego. Do rozwiązania tego zadania można również wykorzystać czas.

OcenaPrzeprowadź obserwację i zadaj pytania, aby upewnić się, że uczniowie potrafią rozwiązać to wieloetapowe zadanie wykorzystując doświadczenie zdobyte podczas poprzednich siedmiu lekcji oraz:• rozumieją różnicę pomiędzy trybami zmiany i porównania. Na przykład, korzystają

z bloku czekania na zdarzenie z wejściem czujnika ultradźwiękowego w trybie porównania, aby jak najlepiej poradzić sobie z tym wyzwaniem;

• Obliczają dystans na podstawie obwodu koła lub metodą prób i błędów, aby uzyskać wymaganą wartość 84 cm;

• Szacują kąt obrotu przy pomocy kątomierza i czujnika żyroskopowego;• odmierzają odległość i obliczają ilość obrotów silnika, aby zbliżyć się do środka

celu;• programują robota tak, aby zatrzymywał się na linii;• programują robota tak, aby podążał za linią do tyłu;• programują robota tak, aby zatrzymywał się przed dużym obiektem;• pracują wspólnie, aby rozwiązać zadania.


24

Wyzwania wytycznych projektowych

Wyzwania wytycznych projektowych

Nie wszystkie roboty są bazowe. Te "Wyzwania wytycznych projektowych" sprawdzają uczniów pod względem umiejętności budowania i programowania ich własnych modeli w oparciu o wskazówki, które zapewniają różnorodność rozwiązań. Uczniowie mają szansę wyboru metody, która, w porównaniu do instruktaży krok-po-kroku, umożliwia wszechstronne rozwiązania. "Wyzwania wytycznych projektowych" umożliwiają również ocenę kreatywności i umiejętności współpracy uczniów.

Cztery wytyczne projektowe zostały podane poniżej. Każde wyzwanie powinno mieć z góry założoną liczbę lekcji, którą uczniowie mogą poświęcić na ukończenie go. Jeżeli uczniowie mają do dyspozycji cztery 45-minutowe lekcje, po których muszą być gotowi do zaprezentowania swoich unikatowych rozwiązań, mają szansę na lepsze zagospodarowanie swojego czasu, a także na odpowiednie dostosowania swoich ambicji.

Te "Wyzwania wytycznych projektowych" mogą być pierwszymi zajęciami z robotyki; uczniowie wykorzystują wtedy instruktaże oraz teksty pomocnicze w formie odniesienia.

System alarmowyZbuduj i zaprogramuj system alarmowy wykorzystując jeden lub więcej czujników.

Tańczący robotZbuduj i zaprogramuj robota, który porusza się w rytm twojej ulubionej muzyki.

Przywitanie robotaZbuduj i zaprogramuj robota, który potrafi się wesoło przywitać.

ZamiatarkaZbuduj i zaprogramuj robota, który zamiata przedmioty stojące mu na drodze.


25

Zgodność z wymogami programowymi


Siedem lekcji, dwa "Mistrzowskie wyzwania" oraz "Wyzwania wytycznych projektowych" obejmują pełne wprowadzenie do robotyki i są świetnymi przykładami wykorzystania robotyki w odniesieniu do przedmiotów bloku STEM. Wykorzystanie konceptu LEGO® MINDSTORMS® Education EV3 w klasie zapewnia całą gamę cennych efektów kształcenia. Umiejętności takie jak praca zespołowa, kreatywność i rozwiązywanie problemów są nieodłączną częścią doświadczeń dydaktycznych, a kompetencja korzystania z tabletu przyśpieszy proces uczenia się języka programowania.

Poniżej znajdują się wyselekcjonowane informacje na temat LEGO MINDSTORMS Education EV3, które odpowiadają lub częściowo odpowiadają standardom. Lista ta stopniowo wydłuża się razem z poszerzaniem wykorzystania EV3 w klasie.

Standardy nauczania przedmiotów następnej generacji (ang . NGSS – Next Generation Science Standards)Umiejętności• Zadawanie pytań• Rozwijanie i używanie modeli• Planowanie i przeprowadzanie badań• Analizowanie i interpretowanie danych• Korzystanie z matematyki, technologii zbierania danych, informatyki i myślenia

komputacyjnego• Tworzenie objaśnień i projektowanie rozwiązań• Zaangażowanie w dyskusję opierając się na konkretnych dowodach• Pozyskiwanie i ocenianie informacji, dzielenie się nimi

Koncepcje przekrojowe• Przyczyna i skutek: Mechanizm i objaśnienie• Struktura i funkcja• Systemy i modele systemowe

Założenia zasadnicze: Inżynieria, technologia i stosowanie nauki• Projektowanie inżynieryjne• Ruch i trwałość: siły i interakcje• Energia• Fale i ich zastosowanie w technologii przekazu informacji


26


Stowarzyszenie Nauczycieli InformatykiMyślenie komputacyjne• Rozumienie, że oprogramowanie służy sterowaniu operacji komputerowych• Rozumienie podstawowych kroków w algorytmicznym rozwiązywaniu problemu• Rozwijanie prostego rozumienia algorytmu

Współpraca• Korzystanie z technologii i współpraca z rówieśnikami, nauczycielami i innymi

osobami• Zrozumienie, że praca zespołowa może ułatwiać rozwiązywanie problemów

i wspierać innowacyjność

Praktyki komputacyjne i programowanie• Wykorzystanie zasobów technologii w celu rozwiązywania problemów

i samokształcenia• Konstruowanie programu z wykorzystaniem instrukcji krok-po-kroku• Wdrażanie rozwiązań problemów z wykorzystaniem blokowego języka

programowania

Komputery i urządzenia obliczeniowe • Wykorzystanie urządzeń do wprowadzania i wyprowadzania danych w celu

sterowania komputerami oraz powiązanymi rozwiązaniami technologicznymi• Wdrażanie strategii w celu rozpoznawania prostego sprzętu i problemów

oprogramowania, które mogą pojawić się w trakcie korzystania• Rozpoznawanie cech, które odróżniają człowieka od maszyny• Rozumienie, że komputery reprezentują inteligentne zachowanie (w robotyce,

rozpoznawaniu mowy i języka i animacji komputerowej)


27


Międzynarodowe standardy nauczania z zakresu technologii ISTE (z ang . International Society for Technology in Education – Międzynarodowe stowarzyszenie nauczania z zakresu technologii)Kreatywność i innowacyjność• Uczniowie prezentują kreatywne myślenie, konstruują wiedzę i rozwijają innowacyjne

produkty oraz metody z wykorzystaniem technologii• Wykorzystują posiadaną wiedzę, aby realizować nowe pomysły, produkty i procesy• Wykorzystują modele i przeprowadzają symulacje w celu odkrywania złożonych

systemów i zagadnień

Komunikacja i współpraca• Uczniowie wykorzystują środki przekazu oraz środowiska cyfrowe, aby komunikować

się oraz pracować zespołowo, także na dystans, wspierając tym samym proces nauczania i przyczyniać się do kształcenia innych

• Angażują się w projekty grupowe, aby osiągać wyjątkowe rezultaty bądź rozwiązywać rozmaite problemy

Myślenie krytyczne, rozwiązywanie problemów i podejmowanie decyzji• Uczniowie wykorzystują umiejętność krytycznego myślenia, aby zaplanować

i przeprowadzić badania, zarządzać projektami i rozwiązywać problemy, a także podejmować wcześniej skonsultowane decyzje z wykorzystaniem odpowiednich narzędzi i zasobów cyfrowych

• Planowanie i zarządzanie czynnościami w celu rozwijania rozwiązań i realizowania projektów

Obywatelstwo cyfrowe• Okazywanie pozytywnego nastawienia wobec technologii, która wspiera

współpracę, nauczanie oraz produktywność• Prezentowanie odpowiedzialnej postawy permanentnego nauczania

Operacje i koncepcje technologiczne• Uczniowie okazują solidne rozumienie koncepcji, systemów i operacji

technologicznych• Rozumieją systemy technologiczne i korzystają z nich• Wybierają i z powodzeniem korzystają z aplikacji• Wykrywają i usuwają usterki w systemach i aplikacjach• Przekazywanie obecnej wiedzy, aby zaznajamiać się z nowymi technologiami

Standardy ITEFANatura technologii• Uczniowie rozwijają rozumienie cech oraz zakresu technologii• Uczniowie rozwijają rozumienie zasadniczych założeń technologii

Projekt• Uczniowie rozwijają rozumienie właściwości projektu• Uczniowie rozwijają rozumienie projektowania inżynieryjnego• Uczniowie rozwijają rozumienie roli wykrywania i usuwania usterek, badań

i ich rozwoju, wynalazku i jego innowacyjności, a także eksperymentowania przy rozwijaniu problemu

Umiejętności w świecie technologicznym• Uczniowie rozwijają umiejętności, które wykorzystywane są przy projektowaniu• Uczniowie rozwijają umiejętności wykorzystywania i utrzymywania produktów

oraz systemów technologicznych


28


Powszechne i zasadnicze standardy matematykiUmiejętności• Odkrywanie sensu problemów i dążenie do rozwiązania ich• Abstrakcyjne i ilościowe rozumowanie• Rozpoczynanie rozsądnych dyskusji i krytyka rozumowania innych osób• Precyzyjność• Poszukiwanie i korzystanie ze struktury• Poszukiwanie i wyrażanie• Wzorowanie z matematyką• Strategiczne wykorzystywanie odpowiednich narzędzi

Wyrażenia i równania• Rozwiązywanie prawdziwych i matematycznych problemów z wykorzystaniem

wyrażeń i równań zarówno liczbowych, jak i algebraicznych

Geometria• Rozwiązywanie prawdziwych i matematycznych problemów, w tym pomiar kątów,

obszarów, powierzchni obszarów oraz wielkości

Powszechne i zasadnicze umiejętności językoweUmiejętność czytania oraz piśmienność w przedmiotach ścisłych i przyrodzie, a także przedmiotach technicznych• Postępowanie zgodnie z wieloetapowymi procedurami w trakcie przeprowadzania

eksperymentów, pomiarów bądź realizowania zadań technicznych• Ustalanie rozumienia symboli, kluczowych terminów oraz innych specjalistycznych

zwrotów, z których korzysta się w środowisku naukowym lub kontekście technicznym właściwy dla tekstów i tematów klas 6–8

Umiejętność czytania tekstów informatywnych• Wykorzystywanie informacji z wielorakich źródeł graficznych oraz cyfrowych,

prezentowanie umiejętności szybkiego odpowiadania lub efektywnego rozwiązywania problemu

Umiejętności mówienia i słuchania• Efektywne zaangażowanie w dyskusje wielorakiego rodzaju (dyskusje w parach,

dyskusje grupowe lub z nauczycielem) z różnymi partnerami, na temat różnych tekstów i kwestii, opierając się o opinie innych osób. Wyrażanie się w jasny sposób


29

Załącznik A


30

Załącznik B


31

Załącznik C


32

Załącznik D

Documents

WSTĘP DO ROBOTYKI PLAN ZAJĘĆ...Wprowadzenie do robotyki – plan zajęć Niniejszy plan zajęć dostarcza instrukcje krok-po-kroku skierowane do osób, które opracowują zajęcia