Муниципальное бюджетное образовательное учреждение
дополнительного образования детей «Дом детского творчества «Созвездие»
Рекомендована к реализации НМС ДДТ «Созвездие» протокол № 3 от 01.01.2001 | Утверждена приказом директора |
Робототехника
Дополнительная общеразвивающая программа
научно-технической направленности
Возраст детей: 8-18 лет
Срок реализации: 1 год
Составитель программы:
,
педагог дополнительного
образования
Саянск, 2015
Пояснительная записка
Каждый человек стремится найти себя, раскрыть свой талант. Интенсивное использование роботов в быту, на производстве требует, чтобы пользователи обладали современными знаниями в области управления роботами, что позволит развивать новые, умные, безопасные и более продвинутые автоматизированные системы. Необходимо прививать интерес детей к области робототехники и автоматизированных систем.
Робототехника – это проектирование и конструирование всевозможных интеллектуальных механизмов-роботов, имеющих модульную структуру и обладающих мощными микропроцессорами.
Дополнительная общеразвивающая программа «Робототехника» направлена на приобщение детей к техническому творчеству через создание роботов посредством конструктора LEGO NXT Mindstorms, LEGO MINDSTORMS EV3. Следуя предлагаемым пошаговым инструкциям и проводя эксперименты, обучающиеся научатся проектировать, создавать и программировать роботов. Командная работа над практическими заданиями способствует глубокому изучению составляющих современных роботов, а визуальная программная среда позволит легко и эффективно изучить алгоритмизацию и программирование. Робототехника помогает раскрыть творческий потенциал обучающихся, определить резервные возможности каждого, осознать свою личность в окружающем мире, способствует формированию стремления стать мастером, исследователем, новатором.
Цель: развитие творческих способностей и формирование раннего профессионального самоопределения обучающихся в процессе конструирования.
Задачи:
- обучать первоначальным знаниям по устройству робототехнических систем; научить основным приемам сборки и программирования робототехнических средств; сформировать общенаучные и технологические навыки конструирования и проектирования;
- формировать социально-адаптированную личность в процессе научно-технического творчества, культуру общения в группе; умение работать в команде, эффективно распределяя обязанности;
- развивать творческую инициативу и самостоятельность, а также универсальные логические действия.
Программа рассчитана на обучающихся в возрасте от 8 до 18 лет.
Срок реализации программы один год.
В целостном педагогическом процессе активно применяются индивидуальные, групповые, коллективные формы работы, в ходе которых у ребят вырабатываются следующие качества: самостоятельность, взаимопонимание, взаимовыручка, коллективизм.
Планируемые результаты.
Выпускник
- должен знать правила безопасной работы; основы программирования и конструирования роботов;
- должен уметь самостоятельно решать технические задачи в процессе конструирования роботов; создавать программы на компьютере для управления роботом; корректировать программы при необходимости; демонстрировать технические возможности роботов.
В процессе реализации образовательной программы используются следующие способы проверки: опрос, выполнение контрольных заданий, тестирование, презентация изделия.
Формы подведения итогов реализации: по окончании курса обучения воспитанники получают свидетельство или сертификат о дополнительном образовании по форме, утвержденной в образовательном учреждении.
Примерный учебно-тематический план
№ п/п | Наименование разделов | Общее кол-во часов | В том числе | |
теория | практика | |||
1 | Введение | 2 | 1 | 1 |
2 | Основы конструирования | 6 | 3 | 3 |
3 | Основы программирования | 6 | 2 | 10 |
4 | Конструирование роботов | 22 | 2 | 14 |
Итого | 36 | 8 | 28 |
Содержание программы
1. Введение.
1.1 Вводное занятие. Техника безопасности. Роботы вокруг нас. Знакомство с оборудованием конструктора LEGO NXT MINDSTORMS, LEGO MINDSTORMS EV3.
1.2 Конструкторы LEGO NXT, EV3. Прочность конструкции и способы повышения прочности. Основные элементы моделирования. Блок и рычаг. Ременная передача. Шасси для мобильного робота. Устойчивость модели. Практическая работа: Конструирование устойчивого и прочного шасси для мобильного робота.
1.3. Правила работы с конструктором. LEGO NXT MINDSTORMS, LEGO MINDSTORMS EV3. Спецификация. Основные детали конструктора. Способы соединения деталей конструктора для создания различных моделей. Назначение компьютера, датчиков, серводвигателей при сборке моделей. Практическая работа: Выполнение соединений датчиков и серводвигателей с компьютером.
2. Основы конструирования.
2.1. Конструирование непрограммируемых моделей. Создание простейших моделей роботов, не требующих программного обеспечения. Практическая работа: Изготовление простейших трех и четырехколесных моделей роботов.
2.2 Альтернативные источники энергии. Преобразование энергии ветра и воды. Практическая работа: Изготовление модели «Ветряная мельница», «Водяное колесо».
3. Основы программирования.
3.1 Знакомство с микрокомпьютером NXT, EV3. NXT и EV3 – микрокомпьютеры, подключение. Команды, палитры инструментов. Блок дисплей. Использование дисплея NXT. Создание анимации. Практическая работа: Подключение NXT и EV3 к серводвигателям и датчикам. Создание анимации на дисплее.
3.2 Установка программного обеспечения. Работа с компьютером. Знакомство с установкой программного обеспечения. Практическая работа: Подготовка компьютера к установке программы. Запуск и установка программного обеспечения.
3.3 Работа с программой на компьютере. Основы программирования. Знакомство с программным обеспечением. Образная среда программирования. Знакомство с блоками программы. Практическая работа: Создание простейших программ из блоков для программирования роботов.
3.4 Программирование серводвигателя. Серводвигатель. Устройство и применение. Практическая работа: Разработка программ «Движение вперёд-назад», «Робот-волчок», «Движение с ускорением», «Изучаем тормоза». Разработка программ «Восьмерка», «Змейка», «Поворот на месте», «Спираль». Разработка программ «Парковка», «Трехколесный бот».
3.5 Cреда управления и программирования. Программное обеспечение NXT, EV3. Беспроводное дистанционное управление роботами через блютуз (ВТ). Практическая работа: Установка программного обеспечения NXT, EV3. Установка беспроводного дистанционного соединения с роботами через программу ВТ. Управление роботами через программу ВТ.
3.6 Имитирование способов передвижения живых организмов. Способы составления программного обеспечения для имитации живых организмов. Практическая работа: Конструирование моделей и составление программного обеспечения для создания робота, имитирующего живой организм.
4. Конструирование роботов.
4.1 Конструирование робота с одним датчиком. Составление программ для работы с микрофоном, датчиком касания, датчиком освещенности, ультразвуковым датчиком. Практическая работа: Управление роботом с помощью микрофона, датчика касания, датчика освещенности, ультразвукового датчика. Тестирование программ и созданных моделей роботов.
4.2 Конструирование модели «Рука для робота». Создание программ и конструкций для моделей «Робот манипулятор» и «Робот сортировщик». Практическая работа: Составление программного обеспечения для роботов и сборка моделей «Робот манипулятор» и «Робот сортировщик».
4.3 Конструирование роботов с несколькими датчиками. Разработка программного обеспечения для конструирования робота с двумя датчиками. Практическая работа: Сборка робота с двумя датчиками. Загрузка программы. Тестирование модели.
4.4 Конструирование и программирование роботов с двумя серводвигателями. Разработка программного обеспечения для моделей с двумя серводвигателями Практическая работа: Сборка модели с двумя серводвигателями. Загрузка программы. Тестирование модели.
4.5 Конструирование сложных роботов с тремя датчиками и тремя серводвигателями. Разработка программного обеспечения для датчиков и серводвигателей. Разработка конструкции робота для выполнения программ датчиков и серводвигателей на данной модели. Практическая работа: Сборка модели. Загрузка программного обеспечения. Тестирование модели.
4.6 Конструирование моделей по замыслу. Составление индивидуальных программ для создания роботов. Конструирование собственных моделей роботов. Тестирование и доработка. Практическая работа: Составление программ из блоков для создания роботов по замыслу конструктора. Конструирование и программирование индивидуальных моделей роботов. Тестирование и доработка собственных моделей. Демонстрация собственных моделей роботов и их возможностей.
Заключительное занятие. Подведение итогов работы за год.
Методическое обеспечение
Основной формой организации образовательного процесса являются учебные занятия.
Эффективность каждого учебного занятия обеспечивается оптимальной организацией самостоятельной деятельности обучающихся.
Образовательные ресурсы по программе представлены в Каталоге (приложение).
Формы подведения итогов по теме, разделу: открытое занятие, показательные выступления, соревнования.
Список литературы
1. Брага. Создание роботов в домашних условиях. – М.: NT Press, 2007, 345 стр.;
2. ПервоРобот NXT 2.0: Руководство пользователя. – Институт новых технологий;
3. Применение учебного оборудования. Видеоматериалы. – М.: ПКГ «РОС», 2012;
4. Программное обеспечение LEGO Education NXT v.2.1.;
5. LEGO-Лаборатория (LEGO Control Lab). Учебно-методическое пособие. – СПб, 2001. – 59 стр.
6. Наука. Энциклопедия. – М.: «РОСМЭН», 2001. – 125 с.
Интернет-ресурсы
1. Кружок робототехники, [электронный ресурс]//http://lego. rkc-74.ru/index. php/-lego -
2. Козлова в образовании [электронный ресурс]//http://lego. rkc-74.ru/index. php/2009-04-03-08-35-17, Пермь, 2011 г.1. Роль образовательной робототехники в формировании инженерного мышления школьников [Электронный ресурс] / – Режим доступа: http://confer. cschool. perm. ru/tezis/Ershov. doc.
3. Образовательная робототехника [Электронный ресурс] / – Режим доступа: http://www. openclass. ru/node/170617.
4. Робототехника в средней школе [Электронный ресурс] / – Режим доступа: http://www. openclass. ru/node/170617.
