4.5. Практикалық тапсырмалар

Информатика, 5 сынып. Оқулық: Қадырқұлов Р. А., Нұрмұханбетова Г. К. (Алматыкітап баспасы, 2023). 4 бөлім: Роботтардың жарысы. 93–97-беттер.

Нені үйренесің

• Дайын EV3 бағдарламасын блоктар бойынша оқып, робот не істейтінін болжауды.
• Жобаға робот не істейтініне қарай ат беруді.
• Қашықтық датчигі бар «робот қабырғадан қабырғаға жүреді» бағдарламасын құруды.
• Lego Mindstorms EV3 жинағындағы түрлі роботтар қандай міндеттер шешетінін түсіндіруді.
• Өз робот жобаңды ойлап табуды.

Ой қозғау

• EV3 жинағында қандай датчиктер бар? Түс датчигі, ультрадыбыстық датчик (қашықтық), жанасу датчигі, гироскоп. Кейбір жинақтарда инфрақызыл датчик те бар.
• «Рульдік басқару» блогы не істейді? Бірден екі моторды басқарады: рульді (0 — тура, минус — бір жаққа, плюс — екінші жаққа) және қуатты береді.
• «Моторларды дербес басқару» блогы не істейді? Әр моторға өз қуатын береді. Мысалы, 30 және −30 — робот орнында айналады.
• «Күту» блогы не істейді? Шарт орындалғанша бағдарламаны ұстап тұрады: уақыт өтті, датчик түсті көрді, зат жақындап қалды.
• Шексіз цикл не үшін керек? Робот әрекеттерді қайта-қайта қайталасын деп.

Тақырыпты талдаймыз

Робот бағдарламасын қалай оқиды

EV3 бағдарламасы кітаптағы жол сияқты солдан оңға қарай оқылады. Әр блок — бір команда. Блоктың үстіндегі сан — порт: B, C әріптері — моторлар, 1–4 сандары — датчиктер. Астындағы сандар — баптаулар: қуат, руль, уақыт, шек мәні.

💡 Ең сенімді тәсіл — бағдарламаны дауыстап айту: «Алға жүреді… қабырға 7 см-ден жақын болғанша… тоқтайды… бір секунд күтеді…». Қатені осылай оңай табасың.

Қай датчик не үшін жауап береді

Түсінгеніңді тексер

👨‍👩‍👧 Ата-анаға. Робот болмаса, баладан бағдарламаны өзі «орындап» көруін сұраңыз: сіз блоктарды оқисыз, ол бөлмені аралап, қабырғаға жеткенде тоқтайды. Шынайы тәжірибені тегін Open Roberta Lab ортасында жасауға болады: онда датчиктері бар EV3 робот симуляторы бар.

Өзіңді тексер

• Роботтар бөлімінде нені үйрендің? Роботтарды құрастыруды, жарыс ережелерін, сызық бойымен қозғалу және робо-сумо бағдарламаларын жазуды, датчиктермен жұмыс істеуді.
• Жаңа бағдарлама жазу үшін алдымен не істеу керек? Lego Mindstorms EV3 бағдарламасын іске қосып, жаңа жоба жасау (Файл → Жаңа жоба).
• Бағдарламаны роботқа қалай жүктейміз? Роботты компьютерге USB кабелімен жалғап, бағдарламаны жүктейміз.
• Жобаға қалай ат қоямыз? Робот не істейтініне қарай: «Бағдаршам», «Қабырғаға соғылмаймын», «Ойшыл робот».

Жаттығуларды шығарамыз

№ 1

(нөмірсіз тапсырма: «Ойлан») Lego Mindstorms EV3 жинағындағы түрлі датчиктерді пайдаланып, қандай қызықты жобалар дайындай аласың?

Қалай ойлаймыз. Әр датчикті ал да, оның өмірде қайда пайдалы екенін ойлап тап.

Жауап үлгісі.

• Түс датчигі: текшелерді түсі бойынша бөлетін робот-сұрыптаушы; «бағдаршам» робот.
• Ультрадыбыстық датчик: біреу жақындағанда шыңғыратын робот-күзетші; машинаға арналған паркинг-датчик.
• Жанасу датчигі: жиһазға соғылғанда бұрылатын робот-шаңсорғыш.
• Гироскоп: дәл бұрылатын және шаршы сызатын робот.

Жауабы: түс бойынша сұрыптаушы, күзетші, паркинг-датчик, робот-шаңсорғыш, робот-суретші және т.б.

№ 2

(нөмірсіз тапсырма: «Ойлан») Робототехникамен айналысушыларда қандай білім мен дағды болуы керек?

Жауап үлгісі.

• Механизмдерді құрастыра білу: дөңгелектер, тістегершіктер, моторлар қалай жұмыс істейтінін білу.
• Бағдарламалай білу: алгоритм құру, цикл мен шартты пайдалану.
• Математика: бұрыштарды, қашықтықты, дөңгелектің айналым санын есептеу.
• Төзімділік, зейінділік және топпен жұмыс істей білу.

Жауабы: конструкциялау, бағдарламалау, математика, физика, сонымен қатар төзімділік пен командалық жұмыс.

№ 3

(нөмірсіз тапсырма: «Ойлан») Робот құрастырып, бағдарламалағанда қай мектеп пәндерінен алған білімің көмектесті?

Жауап үлгісі.

• Информатика — алгоритмдер, циклдер, шарттар.
• Математика — бұрылыстағы градустар, қашықтық, уақыт, сандарды салыстыру («50 см-ден кем»).
• Жаратылыстану — жарық және дыбыс: түс датчигі шағылысқан жарықты, ультрадыбыстық датчик жаңғырықты ұстайды.
• Ағылшын тілі — бағдарламадағы және роботтағы көптеген сөз ағылшынша.
• Көркем еңбек — мұқият құрастыру, конструкциялау.

Жауабы: информатика, математика, жаратылыстану, ағылшын тілі, көркем еңбек.

№ 4

(1-тапсырма, «Талдау», А тапсырмасы, 1-сурет) Робот осы бағдарлама бойынша қалай жұмыс істейді? Жобаға ат бер.

Қалай ойлаймыз. Шексіз циклдің ішінде түс датчигі (3-порт) бойынша ауыстырғыш тұр. Шарт: жарықтық 40-тан артық.

Шешуі.

• «Иә» тармағы (жарық, 40-тан артық): түс датчигінің блогы жарықтықты өлшейді де, бұл санды сары сыммен рульдік басқару блогына қуат ретінде жібереді. Робот тура жүреді, және оның астындағы жер қаншалық жарық болса, соншалықты тез жүреді.
• «Жоқ» тармағы (қараңғы): рульдік басқару блогы басқа, берілген қуатпен тура жүреді.
• Цикл тексеруді үнемі қайталап тұрады.

Жауабы: робот тура жүреді де, астындағы жарықтыққа қарай жылдамдығын өзгертеді: жарық жерде үдейді. Жобаның аты, мысалы, «Жарық қуаты» немесе «Жарық болған сайын — жылдам».

№ 5

(1-тапсырма, «Талдау», Ә тапсырмасы, 2-сурет) Робот осы бағдарлама бойынша қалай жұмыс істейді? Жобаға ат бер.

Қалай ойлаймыз. Блок бесеу: жүру — түсті күту — тоқтау — түсті күту — жүру. Бұл бағдаршамның алдында тұрған көлікке өте ұқсайды.

Шешуі.

1. Робот тура жүреді (руль 0, қуат 30).
2. Түс датчигі (2-порт) берілген түсті көргенше күтеді.
3. Тоқтайды.
4. Датчик қажетті түсті тағы бір рет көргенше күтеді.
5. Қуат 30-мен қайтадан алға жүреді. Цикл қайталанады.

Жауабы: робот жүреді, түсті белгіні көргенде тоқтайды және оған рұқсат беретін түсті көрсетпегенше тұрады. Жоба — «Бағдаршам».

№ 6

(1-тапсырма, «Талдау», Б тапсырмасы, 3-сурет) Робот осы бағдарлама бойынша қалай жұмыс істейді? Жобаға ат бер.

Қалай ойлаймыз. Мұнда қашықтық датчигі мен үзіліс бар. Робот кедергіге тіреліп қалғанда не істейді?

Шешуі.

1. Робот тура жүреді (руль 0, қуат 26).
2. Ультрадыбыстық датчик (3-порт) қашықтықты 7 см-ден кем көрсеткенше күтеді.
3. Тоқтайды.
4. 1 секунд күтеді.
5. Моторларды 1 секундқа қосады: руль −25, қуат −34. Робот бұрыла отырып артқа шегінеді.
6. Цикл қайталанады: робот енді жаңа бағытпен жүреді.

Жауабы: робот бөлмені аралап жүреді, ал кедергінің алдында тоқтап, бұрыла отырып артқа шегініп, басқа жаққа қарай жүре береді. Жоба — «Робот-шаңсорғыш» немесе «Зерттеуші».

№ 7

(2-тапсырма, «Практикада қолдану», 4-сурет) 4-суретте берілген робот жобасының бағдарламасын талдаңдар. Әрбір командалық блоктың қызметін анықтаңдар. Төмендегі робот бағдарламасын құрыңдар. Бағдарламаны роботқа жүктеп, жұмысын тексеріңдер.

Қалай ойлаймыз. Блоктарды солдан оңға қарай жүр. 2-порттағы «жұлдызша» белгісі бар датчик — «жақындау» режимі.

Шешуі.

⚠️ Жиі кететін қате. Дөңгелектің 0,5 айналымы — роботтың 180° бұрылуы деп ойлау. Олай емес: дөңгелек 180°-қа бұрылды, ал роботтың өзі одан кішірек бұрышқа бұрылады. Дәл бұрыш дөңгелектердің өлшеміне және олардың арақашықтығына байланысты.

Жауабы: робот алға жүреді, қабырғаға (7-ден жақын) жеткенде орнында бұрылып, әрі қарай жүре береді — «Қабырғаға соғылмайтын робот». Үшінші блок артық: ол ештеңені өзгертпейді.

№ 8

(3-тапсырма, «Ойшыл» робот жобасы, жұппен жұмыс) Бірқатар адамдар бір орында отырып ойланса, ал тағы біреулері бөлменің бір бұрышынан екінші бұрышына дамылсыз жүріп ойланады. Бұл адамның ойлануы мен қозғалысының өзара байланысынан туындайтын жағдай. Адамның дәл осы қимылын «Ойшыл» робот жобасы арқылы орында. Робот қабырғаға жақындағанда артқа бұрылады. Екінші қабырғаға дейін жетіп, кері қайтатын бағдарламаның командалық блоктарын құрастыр.

Қалай ойлаймыз. Қозғалыс қайталанады — демек, шексіз цикл керек. Қабырғаны қашықтық датчигі көреді. «Артқа» бұрылу — 180°.

Қалай істейміз.

Жауабы: «алға → қабырға 15 см-ден жақын болғанша күту → тоқтау → 180° бұрылу» цикл; робот қабырғадан қабырғаға жүреді.

№ 9

(нөмірсіз тапсырма: «Lego Mindstorms EV3 жинағынан дайындалған түрлі жобалар», 5-сурет) 5-суретте берілген роботтар жобасына талдау жасаңдар. Төменде берілген роботтардың бағдарламасын құрыңдар. Бағдарламаны роботқа жүктеп, жұмысын тексеріңдер.

Қалай ойлаймыз. Бір роботты таңда. Ойлан: оның қандай моторлары (не қозғалады) және қандай датчиктері (ол нені «сезеді») бар.

Жауап үлгісі (алдында шанышқысы бар шынжыр табанды робот-тиегіш):

1. Алға жүреді (рульдік басқару, қуат 30).
2. Қашықтық датчигі «жүк 5 см-ден жақын» дегенше күтеді.
3. Тоқтайды.
4. Ортаңғы мотор шанышқыны көтереді (мысалы, 1 айналым).
5. Робот орнында бұрылып, жүкті апарады.
6. Шанышқыны түсіріп, артқа шегінеді.

Жауабы: бағдарлама таңдалған роботқа байланысты; онда әрқашан қозғалыс (моторлар), датчик сигналын күту және әрекет (ұстау, көтеру, итеру) болады.

№ 10

(Бағалау) 5-суретте берілген робот жобалары қандай қызмет атқарады? Осы жобаларды назарға алып, өзің қандай жоба ұсынар едің?

Қалай ойлаймыз. Әр роботтың «қолы» мен «аяғына» қара: дөңгелектер, шынжыр табандар, қысқыштар, шөміш, тіреуіш.

Шешуі.

Өз жобам (мысал): «Сынып кезекшісі робот». Ол парталардың жанымен қара сызық (түс датчигі) бойымен жүреді, әр партаның қасында тоқтайды, ал жанасу датчигі «мен дәптерімді тапсырдым» түймесі болады.

Жауабы: суреттегі роботтар ұстайды, итереді, көтереді, тасиды және қадам басып жүреді; өз жобаң — қандай моторлар, датчиктер және бағдарлама керегі түсінікті кез келген жоба.

Жадынама

• Бағдарламаны солдан оңға қарай, блок-блокпен оқиды.
• Күту + датчик = «бір нәрсе болғанша істей бер…».
• Жобаға робот не істейтініне қарай ат береді.
• Артқа бұрылу — 180°, толық шеңбер — 360°.
• Терминдер: жоба, алгоритм, блок, порт, цикл, ауыстырғыш, күту, датчик.

Шағын тест