Приветствую Вас, Гость
Главная » Статьи » Конкурсы » НПК 2014

ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА ТЕХНИЧЕСКОГО

ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПРИ ПРОГРАММИРОВАНИИ

LEGО-РОБОТА

Березовская Анна Александровна,

учитель информатики МКОУ Манзурская СОШ,

Качугский район

Основываясь на результатах исследований Японской ассоциации робототехники, можно говорить о том, что в настоящее время наблюдается сильный рост использования роботов в различных сферах деятельности человека, начиная от промышленного применения до домашнего использования роботов (робот-пылесос, робот помощник по дому). Происходит мировой рост рынка робототехники, причем основной вклад в прирост вносит сектор персональной робототехники. При этом важной частью каждого робота является его программное обеспечение, с помощью которого реализуется поведение и алгоритм действий робота. Именно поэтому тема нашего исследования звучит так: «Применение метода технического проектирования при использовании LEGО-робота».

Цель исследования: научить учащихся самостоятельно определять цели своей деятельности, ставить и формулировать для себя новые задачи в создании и программировании роботов, развивать мотивы и интересы своей познавательной деятельности (личностные УУД);

  • самостоятельно планировать пути достижения учебных целей (создавать собственные модели роботов и программы к ним); корректировать программы и свои действия в соответствии с изменяющейся ситуацией; соотносить свои действия с поставленной задачей, осуществлять контроль своей деятельности в процессе достижения результата; оценивать правильность выполнения алгоритмов и программ (регулятивные УУД);
  • самостоятельно строить рассуждение, умозаключение (индуктивное, дедуктивное и по аналогии) и делать выводы; создавать программы, применять и преобразовывать команды алгоритмического языка, модели и схемы для создания новых моделей роботов (УУД познавательной направленности);
  • организовывать учебное сотрудничество с учителем и сверстниками: находить общее решение и разрешать конфликты; формулировать, аргументировать и отстаивать своё мнение; осознанно использовать речевые средства в соответствии с задачей коммуникации для выражения своих чувств, мыслей и потребностей; планировать и регулировать свою деятельность; владеть устной и письменной речью, а также монологической контекстной речью (коммуникативные УУД).

Задачи исследования:

1. Стимулировать мотивацию учащихся к получению знаний, помогать формировать творческую  личность ребенка

2. Способствовать развитию интереса к технике, конструированию, программированию, высоким технологиям, формировать навыки коллективного труда

3. Прививать навыки программирования через разработку  программ в визуальной среде программирования, развивать алгоритмическое мышление

Проблема нашего исследования: как можно применить  метод технического проектирования при программировании  LEGO-робота.

Объект исследования: приминение метода технического проектирования при программировании LEGO-робота.

Предмет исследования: робототехника и метод её проектирования.

Проектная деятельность обучающихся  — совместная учебно-познавательная, творческая или игровая деятельность учащихся, имеющая общую цель, согласованные методы, способы деятельности, направленная на достижение общего результата деятельности.

Проектная деятельность учащихся — одна из важнейших составляющих образовательного процесса. В ходе выполнения проектных заданий учащийся оказывается вовлеченным в активный познавательный творческий процесс на основе методики сотрудничества. Он погружен в процесс выполнения творческого задания, а вместе с ним и в процесс получения новых и закрепления старых знаний по предмету, в рамках которого и проводится проект.

 Использование проектной технологии на уроках информатики необходимо для того чтобы, во-первых, проектные технологии, пригодятся нашим выпускникам для дальнейшей учёбы в институтах или техникумах, при написании различных рефератов, курсовых работ, выполнении дипломной работы.

Во-вторых, в современном мире происходит интенсивное использование роботов в быту, на производстве,  поэтому необходимо, чтобы пользователи обладали современными знаниями в области управления роботами, что позволит развивать новые, умные, безопасные и более продвинутые автоматизированные системы. Необходимо прививать интерес учащихся к области робототехники и автоматизированных систем.

Программа курса «LEGO-робот» может быть использована для организа­ции внеурочной деятельности учащихся. В курсе «LEGO-робот» рассматриваются задачи по созданию реально действующих моделей роботов, управление кото­рыми осуществляется путём простейшего программирования. Освоение такой среды позволяет решить проблемы связанные с возрастными особенностями учащихся, обусловленные недостаточным уровнем развития абстракт­ного мышления, существенным преобладанием образно-визуального воспри­ятия над другими способами получения информации.

Курс «LEGO-робот» дает возможность учащимся изучать окружающий мир самостоятельно, а в рамках организованной среды и при наличии необхо­димого руководства, создает оптимальные условия для обучения и развитая универсальных учебных действий: ставить цель, формулировать задачу, искать и находить необходимые ресурсы, анализировать полученный результат. Пока ребенок активно конструирует различные объекты в физическом мире, его ра­зум «строит» новые умения, новые знания, новые решения проблем.

Программа курса «LEGO -робот» содержит материал по робототехнике начального уровня усвоения и предполагает использование комплекта Lego Mindstorms NXT 2.0.

Mindstorms NXT — это конструктор для сборки программируемого робота. Lego Mindstorms работает на базе компьютерного контроллера NXT, то есть это два микропроцессора, более 256 кбайт памяти, USB, Bluetooth, жидкокристаллический экран, громкоговоритель, батарейный блок, порты датчиков.

С помощью четырёх датчиков  NXT  понимает окружающую среду: датчик касания, микрофон (отзывается на звук определённой громкости, например, работа программы по хлопку), датчик света (это лампочка и фотоэлемент, помогает роботу определять уровень освещённости или цвет), ультразвуковой дальномер (извещает контроллер о расстоянии до ближайшего объекта в сантиметрах). Получается, что робот может видеть, слышать и осязать.

Программируется Робот в среде NXT-G. И, конечно же, в набор входят всевозможные Lego-детали для сборки робота. Чем больше у вас деталей Lego, тем больше различных устройств можно собрать.

Отличительной особенностью комплекта Lego Mindstorms NXT 2.0 сборки 9797 является возможность программировать роботов двумя способами: а) загружать программу, созданную с помощью программного обеспечения для обычного компьютера; б) без помощи компьютера, используя   меню NXT Program.

Методическая ценность этой игрушки состоит не только в самостоятельном проектировании задуманной машины, но и в ее программировании. Благодаря возможности загрузки программы в центральный блок Mindstorms игрушка-робот становится полностью автономной и выполняет запрограммированные действия.

Робот Lego хорошо подходит для обучения, для начала исследований и для начального знакомства с роботами. Необходимыми начальными навыками для школьника,  при обучении по данному практикуму, являются: знание основ программирования, алгоритмизации.

Для того чтобы создать программу необходимо выстроить последовательность иконок, которые показывают то или иное действие. Элементарные настройки графически оформлены и легки в восприятии. Благодаря определённым настройкам двигатель может делать столько оборотов, сколько это необходимо, пользователь может также изменять настройки остальных датчиков.

В нашем исследовании мы рассмотрим универсального лего-робота-исследователя, собранного  из набора “LEGO MINDSTORMS. NXT 2.0” Данная модель передвигается на длительные расстояния. Робот оснащен тремя интерактивными двигателями, ультразвуковым сенсором, сенсором цвета, датчиком касания. Датчик касания: при столкновении с препятствием отъезжает назад или продолжает движение, или отталкивается.

Датчик звука: по программе робот или издаёт звук, или реагирует на звук и начинает движение к звучащему объекту.

Робот управляется программой, написанной в среде “LEGO MINDSTORMS. NXT”. Программа записывается в программируемый блок NXT через USB-порт. Робот может управляться напрямую через ту же самую программу на компьютере, который имеет Bluetooth гарнитуру. Это означает, что его можно программировать через обычный телефон, имея на нем специальную программу. Имея дополнительные наборы, можно модернизировать данную модель.

Миссия этого робота состоит в исследовании всего вокруг. Неважно где он находится: в Вашей комнате, дома, или где то на улице. Робот «видит» стены и другие препятствия, старается не соприкасаться с ними. Подъезжая близко к препятствию, робот поворачивает голову сначала налево, потом направо. Определяет, в каком направлении лучше всего ехать, поворачивается и едет. В случае, если он всё-таки случайно столкнётся с чем-то передним бампером, то датчик нажатия сработает и робот остановится, подумает в какую сторону повернуть. И лишь потом поедет в верном направлении.

Фактически, если иметь должные знания и полет фантазии, с использованием программных средств можно реализовать проекты почти любой сложности. Поэтому вполне логично, что конструктор используется для обучения конструированию и программированию для различных учебных заведений мира.

Литература

  1. Пахомова Н. Ю. Учебные проекты: его возможности. // Учитель, № 4, 2000, — С. 52-55
  2. Сайт «Проробот.ру» http://www.prorobot.ru
  3. Сайт «Образовательные конструкторы LEGO Education» http://education.lego.com/
  4. Сайт «Институт новых технологий» http://www.int-edu.ru/
  5. Сайт ООО «Политехник» http://polytehnik.ru/
  6. Сайт ФМЛ 239 http://239.ru/robot
  7. Блог любителей робототехники NiNo XT.Lego Mindstroms NXT http://nnxt.blogspot.ru/
  8. Новрузова Ю.А. «Я сделал робота» возможности робототехники в школе./ООО «Графика» г. Хабаровск, 2013

 

Категория: НПК 2014 | Добавил: irina-shir (20.04.2014)
Просмотров: 1017
Яндекс.Метрика