Не секрет, що цифрові лабораторії та якісне обладнання – це хороший помічник вчителям природничих наук під час проведення різних видів робіт. Але, дуже часто їхня вартість дуже висока. Що робити, якщо вчителеві на уроках хочеться давати більше? Вихід є – це набори LEGO Mindstorms Education EV3 (LME EV3).
Справа у тому, що саме ці набори є практично у всіх школах ОРТ. Тому сьогодні ми розберемося, яким чином можна використовувати цих роботів під час уроків і чому вони можуть стати міні цифровою лабораторією на уроці або обладнанням для дослідження різноманітних процесів і явищ.
Почнемо з того, що окрім звичних деталей LEGO набори EV3 мають електронні компоненти, а саме: ультразвуковий датчик відстані, датчик дотику, датчик освітленості та кольору, гіроскопічний датчик, сервомотори з вбудованими датчиками обертів, EV3 блок з дисплеєм тощо. Аналізуючи електронні компоненти і розуміючи різноманітність деталей у наборі можемо зробити висновок, що на базі цього набору можна зробити багато цікавих моделей для природничих уроків.
Перше, що слід відмітити, це те, програмне середовище LME EV3 вже має пакет уроків і інструкцій до моделей, які можна зібрати і використовувати на уроках. Пакет «Наука» має у своєму складі наступні розділи «Сила і рух», «Тепло і температура», «Енергія», «Світло». Кожен розділ містить додаткову інформацію і інструкцію по збиранню моделей для дослідження різноманітних процесів і явищ на уроках фізики, хімії, біології, географії, природознавства тощо. Наприклад, розділ «Сила і рух» має моделі для вивчення прискорення вільного падіння, тертя, вільного кочення, інерції тощо. Слід відмітити, що дані пакети мають не лише інструкції, а й готові програми, які треба лише завантажити в блок LME EV3 і запустити. Для деяких моделей необхідний буде додатково набір LEGO Education 9688, але вони також є практично у кожній нашій школі ОРТ. Крім пакету “Наука” є ще пакет “Інженерні проекти”, які можна використовувати на уроках фізики і природознавства.
А як використовувати набір у якості цифрової лабораторії? Тут на допомогу приходять електронні компоненти з набору: ультразвуковий датчик відстані, датчик дотику, датчик освітленості та кольору, гіроскопічний датчик, сервомотори з вбудованими датчиками обертів, EV3 блок з дисплеєм тощо. Давайте проговоримо, як який компонент можна використати.
EV3 блок з дисплеєм – перш за все, до блоку приєднуються усі датчики і на екран можна вивести інформацію з датчиків. Наприклад, є можливість виводити не лише цифрові показники, а й побудувати відтворити графік на дисплеї. Безумовно, використовувати середовище для експериментів DataLog дещо краще, проте і на дисплеї блоку це також можна робити.
Ультразвуковий датчик відстані. Дозволяє досить точно вимірювати відстані до предметів у дюймах і сантиметрах, тому можна за допомогою нього робити різноманітні вимірювальні прилади. Крім того, за допомогою цього датчика можна робити фотоворота з таймером, що дозволить вимірювати швидкість руху об’єкта, а також визначати його прискорення при прямолінійному і рівномірному русі.
Датчик кольору\освітленості – дозволяє достатньо точно визначати кольори предметів, зовнішню освітленість і інтенсивність відбитого від поверхні світла. Це дає змогу створювати різноманітні для вивчення рівня освітленості, створювати метеоприлади для уроків географії і природознавства. До цього датчика є створена модель венериної мухоловки, яка дозволяє зрозуміти принцип хижої поведінки рослини. Можна використовувати у якості лічильника рухів маятника та оборотів різних систем по колу.
Датчик дотику використовується для вивчення поняття дотику і моделювання систем пов’язаних з дотиком.
Гіроскопічний датчик дозволяє визначити кут повороту датчика від початкової точки в градусах. Використовується для вивчення рівномірного руху по колу, визначення кутової швидкості тіла тощо. З використанням цього датчика можна дослідити відхиляючу дію Землі (Сила Коріоліса).
Датчик температури. Даного датчика немає у наборі, але у багатьох школах ОРТ він є, адже, у свій час постачався з попередньою версією набору NXT 2.0. Він сумісний з LME EV3 і за допомогою нього можна проводити різноманітні досліди, пов’язані з температурою, наприклад дослідження явищ ендо- і екзотермічних реакцій на хімії.
Датчики обертів, які інтегровані в сервомотори робота. Використовуючи ці датчики можна робити різноманітні моделі для уроків, наприклад, курвіметр (вимірювач кривих ліній) для уроків географії, анемометр для визначення швидкості вітру, установка для обертання з різною швидкість круга Ньютона, установка для кидання тіла під кутом до горизонту тощо.
Крім того, важливими також є і виключно механічні компоненти набору, адже за допомогою них можна змоделювати будь-який простий механізм чи механічну передачу, дослідити важелі, створити маятник і провести з ним усілякі досліди, створити візки для дослідження руху тіла, інерції, тертя кочення і ковзання тощо.
Програмне середовище DataLog, яке вбудоване в середовище програмування LME EV3 дозволяє отримувати дані і будувати графіки на основі даних.
Висновок. Розглянувши можливості LME EV3 ми розуміємо, що його можна використовувати не лише для вивчення робототехніки, а й для використання на уроках природничого циклу. Зрозуміло, що в статті описано тільки невелика частина прикладів нестандартного застосування даного рішення. Також, слід зауважити, що для виконання подібних робіт необхідна буде допомога колеги-робототехніка. Проте рішення є нескладним і його можна опанувати за досить короткий час.