Рабочая программа учебной дисциплины (курса)

Рабочая программа учебной дисциплины (курса)

Муниципальное образовательное учреждение дополнительного образования станция юных техников города Ейска муниципального образования Ейский район

УТВЕРЖДАЮ

Директор учреждения

_____________

(Ф. И.О., подпись)

протокол педагогического совета

от « » 2016 г. № ____

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ (КУРСА)

«Роботоконструирование»

(наименование объединения)

_«Роботоконструирование»_

(наименование учебной дисциплины, курса)

3 года

(срок реализации программы)

модифицированная

(вид программы)

7-12 лет

(возраст обучающихся)

(Ф. И.О. педагога дополнительного образования, составителя)

Ейск, 2016

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Программа Кружка «Роботоконструирование» составлена для детей 7 – 12 лет педагогами дополнительного образования и на основе имеющихся программ и Приказа Министерства образования и науки РФ от 29 августа 2013 года № 000 «Об утверждении порядка организации и осуществления образовательной деятельности по дополнительным программам». Обновляется программа с учетом развития науки, техники, экономики, технологий и социальной сферы.

Программа рассчитана на 3 года обучения: первый год 144 часа (4 часа в неделю); второй год 144 часа (4 часа в неделю); третий год 144 часа (4 часа в неделю).

Программа разработана для детей, добровольно посещающих Станцию юных техников, которые сами стремятся научиться мыслить творчески, анализировать ситуацию, проектировать, программировать и решать технологические задачи с использованием робототехнических моделей. При этом в группе могут быть дети не только разного возраста, но и имеющие разные стартовые способности. В данных условиях программа «Роботоконструирование» - это механизм, который определяет содержание обучения школьников различных возрастных групп, методы работы педагога дополнительного образования по формированию и самоопределению детей с выбором будущей инженерной профессии.

Образовательная программа «Роботоконструирование» была разработана на основе работы с конструктором Перворобот LEGO WeDo, NXT и компьютерного программного обеспечения LEGO Education WeDo, NXT-G, образовательным набором «Амперка», платформами на основе  Arduino специально для занятий в условия учреждения дополнительного образования станции юных техников.

Учащиеся собирают и программируют действующие модели, а затем используют их для выполнения задач, по сути, являющихся упражнениями из курсов естественных наук, технологии, математики, развития речи. Занятия робототехникой как нельзя лучше подходят для изучения основ алгоритмизации и программирования, а именно для первоначального знакомства с этим непростым разделом информатики вследствие адаптированности для детей различных средств программирования, и их графического интерфейса.

Направленность дополнительной образовательной программы техническая.

Новизна программы состоит в том, что 
содержание расширено переходом к изучению на третьем году обучения основ радиотехники и платформы Arduino и изучением альтернативных языков программирования, близких к профессиональным.

Актуальность программы обусловлена социальным заказом общества. По данным Международной федерации робототехники,  прогнозируется резкое увеличение оборота отрасли. В новостях нас ежедневно знакомят с новыми роботизированными устройствами в домашнем секторе, в медицине, в общественном секторе и на производстве. Однако сейчас в России наблюдается острая нехватка инженерных кадров, а это серьезная проблема, тормозящая развитие экономики страны. Необходимо вернуть массовый интерес молодежи к научно-техническому творчеству. Наиболее перспективный путь в этом направлении – это робототехника, позволяющая начиная с юных лет знакомить детей с наукой.

Педагогическая целесообразность программы заключается в том, что позволяет детям познакомиться с основами механики, алгоритмизации, программирования; научиться практическим приёмам работы на компьютере; приобрести навыки самостоятельной творческой конструкторской и проектно-исследовательской деятельности; развивает мотивацию к изучению наук естественно-научного цикла: физики, информатики и математики.

Цель дополнительной образовательной программы:

Создание условий для формирования инженерного мышления у детей, интереса к техническому творчеству и обучение их конструированию через создание простейших действующих моделей и управления моделями с помощью простейших компьютерных программ.

Задачи дополнительной образовательной программы:

§  Обучить конструированию, программированию действующих моделей роботов.

§  Развить словарный запас и навыки общения при объяснении работы модели.

§  Обучить анализировать результаты и искать новые решения.

§  Приобщить учащихся к самостоятельному решению поставленных задач.

§  Воспитывать умения работать в малых группах и в коллективе в целом, этики и культуры общения, основ бережного отношения к оборудованию.

Отличия данной дополнительной образовательной программы от уже существующих дополнительных образовательных программ

От известных дополнительных программ данная программа отличается последовательным изучением в течении двух лет линейки известных конструкторов серии LEGO Education, виртуального конструирования на базе программы Lego Digital Designer, расширенного изучения механики и механизмов с нетрадиционным способом движения. Переход к изучению на третьем году обучения основ радиотехники и платформы Arduino. По результатам работы программы в последующих ее версиях в рамках комплексной серьезной подготовки планируется дополнить блоком информатики, скорректировав возрастные интервалы обучаемых.

Возраст детей, участвующих в реализации данной образовательной программы

Образовательная программа разработана для детей младшего и среднего школьного возраста от 7 до 12 лет, предполагаемый состав группы от 5 до 12 человек. В группу могут входить разновозрастные дети. Принимаются все желающие. Допускается дополнительный набор обучающихся на второй, третий годы обучения на основании результатов собеседования.

Сроки реализации программы

Программа «Роботоконструирование» рассчитана на 3 года обучения (144 часа в год, всего 432 часа).

Уровень программы – базовый.

Формы и режим занятий

Занятия проводятся в специализированном классе 2 раза в неделю по 2 учебных часа. Формы организации деятельности детей на занятии: индивидуальная, групповая, работа по подгруппам в виде лекций, бесед, практических занятий, лабораторных занятий, мастер-классов, презентаций, "мозгового штурма", соревнований, экспериментов, защиты проектов, собеседований.

Ожидаемые результаты и способы определения результативности.

В конце обучения по программе «Роботоконструирования» учащиеся должны овладеть следующими знаниями и умениями, полученными в ходе реализации программы:

§  ребенок научится конструировать, программировать действующие модели роботов;

§  у ребенка разовьется и пополнится словарный запас и навыки общения при объяснении работы модели;

§  ребенок научится анализировать результаты и искать новые решения;

§  у ребенка сформируются умения работать над проектом в команде, эффективно распределять обязанности;

§  ребята приобщаться к самостоятельному решению поставленных задач;

§  у ребенка будут воспитаны морально-волевые и нравственные качества и умения работать в малых группах и в коллективе в целом, этика и культура общения, бережное отношение к оборудованию.

К концу первого года обучения учащийся должен знать и уметь:

- знать основные понятия механики;

- знать основы программирования в компьютерной среде, моделирования LEGO We Do и NXT – G;

- меть работать по предложенным инструкциям;

- уметь довести решение задачи до работающей модели;

- уметь излагать мысли в четкой логической последовательности;

- уметь работать над проектом.

К концу второго года обучения учащийся должен знать и уметь:

- знать основные понятия и принципы механики;

- знать основы программирования в компьютерной среде, моделирования LEGO NXT – G и EV3;

- уметь работать по предложенным инструкциям;

- уметь творчески подходить к решению задачи;

- уметь довести решение задачи до работающей модели;

- уметь излагать мысли в четкой логической последовательности, с помощью педагога находить ответы на вопросы путем логических рассуждений.

- уметь работать над проектом в команде.

К концу третьего года обучения учащийся должен знать и уметь:

- знать основы программирования в компьютерной среде, моделирования NXT – G, EV3, NXC;

- уметь работать по предложенным инструкциям;

- уметь излагать мысли в четкой логической последовательности, отстаивать свою точку зрения, анализировать ситуацию и самостоятельно находить ответы на вопросы путем логических рассуждений.

- уметь анализировать результаты и искать новые решения;

- уметь работать над проектом в команде, эффективно распределять обязанности.

Формы подведения итогов реализации образовательной программы. Учащиеся защищают проекты, участвуют в соревнованиях, выставке моделей, с ребятами проводится собеседование.

УЧЕБНО-ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН

1 год обучения (144 часа)

№	тема	количество часов
теория	практика	всего
1	Введение в робототехнику и LEGO-робототехнику	2	4	6
2	Основные составные части LEGO-WeDo роботов	2	4	6
3	Основы программирования LEGO-WeDo роботов (программное обеспечение LEGO Education WeDo)	2	8	10
4	Основы конструирования на базе комплекта заданий LEGO-WeDo	2	28	30
5	Конструирование LEGO-WeDo роботов по специальным проектам	2	8	10
6	Основы конструирования на базе комплекта Конструктор Перворобот NXT 9797	2	18	20
7	Основы программирования Lego Mindstorms Education NXT на языке NXT-G	2	20	22
8	Построение творческих моделей	4	20	24
9	Подготовка к региональным соревнованиям Робофест - Юг, Международной олимпиаде роботов	4	10	14
10	Итоговое занятие		2	2
11	Итого:	22	122	144

2 год обучения (144 часа)

№	тема	количество часов
теория	практика	всего
1	Вводное занятие	2	4	6
2	Основы виртуального конструирования на базе программы LEGO Digital Designer	2	10	12
3	Основы программирования Lego EV3 роботов (программное обеспечение Lego EV3 - G )	4	28	32
4	Нетипичные конструкции роботов. Основы конструирования на базе комплекта Конструктор Lego EV3	2	14	16
5	Основы конструирование роботов по специальным проектам на базе комплекта Lego EV3	2	28	30
8	Построение творческих моделей на базе комплекта Lego EV3	4	28	32
9	Подготовка к региональным соревнованиям Робофест - Юг, Международной олимпиаде роботов на базе комплекта Lego EV3	4	10	14
10	Итоговое занятие		2	2
11	Итого:	20	124	144

3 год обучения (144 часа)

№	тема	количество часов
теория	практика	всего
1	Вводное занятие	2	4	6
2	Виртуальное конструирование на базе программы LEGO Digital Designer	2	10	12
3	Программирование Lego роботов (программное обеспечение Lego )	4	28	32
4	Нетипичные конструкции роботов. Конструирования на базе комплекта Конструктор Lego EV3	2	14	16
5	Конструирование роботов по специальным проектам на базе комплекта Lego EV3	2	28	30
8	Построение творческих моделей на базе комплекта Lego EV3	4	28	32
9	Подготовка к региональным соревнованиям Робофест - Юг, Международной олимпиаде роботов на базе комплекта Lego EV3	4	10	14
10	Итоговое занятие		2	2
11	Итого:	20	124	144

3 год обучения (направление Ардуино) (144 часа)

№	тема	количество часов
теория	практика	всего
1	Вводное занятие	2	2	4
2	Основы радиотехники	18	2	20
3	Знакомство с контроллером Ардуино	24	8	32
4	Основы проектирования и моделирования электронного устройства на базе Ардуино	2	14	16
5	Программирование Ардуино. Пользовательские функции	16	12	28
8	Построение творческих моделей на базе Ардуино	4	24	28
9	Подготовка к региональным соревнованиям Робофест - Юг, Международной олимпиаде роботов на базе Ардуино	4	10	14
10	Итоговое занятие		2	2
11	Итого:	70	74	144

СОДЕРЖАНИЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ПРОГРАММЫ

1 год обучения (144 часа)

Введение в робототехнику и LEGO-робототехнику

Вводное занятие. Предмет и содержание курса. Краткая история появления и развития робототехники. Основные составные части и конструктивные особенности робота. Аналогии с человеком: датчики как каналы чувствительности у человека – глаза как датчик расстояния, конечности как манипуляторы, ладонь как схват, соединения плеча, локтя и кисти руки как шарниры манипулятора.

Применение роботов в различных сферах жизни человека, значение робототехники. Показ действующей модели робота и его программ.

Организация рабочего места. Вводный инструктаж по технике безопасности при работе с электроинструментами и приборами, питающимися от сети переменного тока. Понятие о техническом задании. Предмет и содержание курса. Организация рабочего места. Вводный инструктаж по технике безопасности при работе с электроинструментами и приборами, питающимися от сети переменного тока. Понятие о техническом задании.

Практическая работа. Практические упражнения по работе с персональным компьютером.

Основные составные части LEGO-WeDo роботов

Состав конструктора. Сборка и программирование. Перечень деталей и правильное, единообразное название каждой детали. Формирование в коллективе технического языка. Изучение простейших узлов и механизмов, реализуемых в рамках данного комплекта деталей. Шкивы и зубчатые колёса. Коронное зубчатое колёсо, шестеренка, червяк, кулачок, штифт, стопор. Рычаг, опора, балка и другие элементы статичных конструкций. Виды механических передач: червячная, зубчатая, ременная, реечная. Способы передачи крутящего момента на исполнительные механизмы и ходовую часть. Проектирование отдельных узлов и механизмов, повышающие и понижающие передачи. Электронная часть комплекта: контроллер, датчик расстояния и датчик наклона, двигатель.

Практическая работа. Практические упражнения с узлами.

Основы программирования LEGO-WeDo роботов

Программное обеспечение LEGO Education WeDo. Перечень терминов. Основные вкладки интерфейса. Изучение блоков языка. Звуки. Фоны экранов. Сочетания клавиш. Программы для исследований.

Практическая работа. Практические упражнения с блоками, программирование с использованием блоков, программирование и настройка датчиков.

Основы конструирования на базе комплекта заданий LEGO-WeDo

Начальный этап – сборка простейших подвижных платформ на колесном ходу с применением раздельно каждой из передач: червячной, зубчатой, ременной, а также их сочетание. Работа и программирование двигателя. Способы компоновки деталей ходовой части и подвеска колес в опорах. Испытание платформ в движении и их модернизация.

Далее переход на отработку встроенных в ПО проектов: «Танцующие птицы», «Умная вертушка», «Обезьянка-барабанщица», «Голодный аллигатор», «Рычащий лев», «Порхающая птица», «Нападающий», «Вратарь», «Ликующие болельщики», «Спасение самолёта», «Спасение от великана», «Непотопляемый парусник».

Разработка заимствованных из повседневного быта конструкций: автоматические двери в маршрутном такси и супермаркетах, автоматический шлакбаум на ж. д. переезде, копер нефтебуровой установки, бесконечный конвейер с движущимся грузом и управляемым датчиками манипулятором.

Проектирование как индивидуальный и коллективный творческий процесс, этапы проектирования: замысел, предварительное обдумывание, конструирование на бумаге и с использованием визуальных программных комплексов, обсуждение в коллективе, детализация проекта и его практическое исполнение. Умение работать в команде. Заимствование в процессе проектирования конструкций из окружающей обстановки и у природы. Использование различных способов передвижения в разрабатываемых конструкциях.

Составление различных сценариев поведения робота, выявление характерных поведенческих блоков, связывание их с датчиками. Организация циклов. Поэтапное программирование блоков. Связка отдельных программных блоков в единую программу.

Планирование последующих разработок и разбиение их на направления: строительная техника, макеты реальных механизмов (двигатель с кривошипно-шатунным механизмом), животные, птицы и насекомые, стопоходящие механизмы. Собственные проекты.

Практическая работа. Сборка, программирование, и испытание моделей роботов. Понимание и обсуждение испытаний.

Конструирование LEGO-WeDo роботов по специальным проектам

Понятие механический аккумулятор энергии: пружинный, резиновый, весовой. Разработка прыгающих моделей с использованием резинового аккумулятора энергии.

Стопоходящие конструкции. Разработка шагающих, прыгающих, скачущих, ползающих механизмов. Особенности движения конечностей таких механизмов, настройка. Понятие циклограммы работы механизма – Объединенная в общую схему и выстроенная по временной оси и очередности последовательность движения каждой детали механизма. Для стопоходящих механизмов эта схема дает возможность выделить различные режимы движения: шагающий, скачущий. Переход к более сложным видам движения. Изучение схемы движения змеи, паучка, сороканожки.

Разработка и сборка индивидуальных конструкций с нетрадиционным способом движения. Проведение фестиваля лучших конструкций.

Основы конструирования на базе комплекта Конструктор Перворобот NXT 9797

ПервоРобот NXT Базовый набор. Микрокомпьютер NXT. Датчики касания, звука, освещенности, расстояния.

Практическая работа. Практические упражнения с узлами роботов. Сборка, программирование, и испытание моделей роботов. Понимание и обсуждение испытаний.

Основы программирования Lego Mindstorms Education NXT на языке NXT-G

Интерфейс программы Lego Mindstorms Education NXT. Основные инструменты и команды.

Практическая работа. Практические упражнения с блоками, программирование с использованием блоков.

Построение творческих моделей

Постановка цели и задач, составление плана работы над индивидуальным проектом. Сборка, программирование и апробация собственной модели робота по тематике Робофестов, Международной олимпиады роботов. Свободная тематика.

Практическая работа. Работа над индивидуальным проектом.

Подготовка к региональным соревнованиям Робофест - Юг, Международной олимпиаде роботов

Правила соревнований. Практическая работа. Постановка цели и задач, составление плана работы над индивидуальным проектом. Сборка, программирование и апробация собственной модели робота. Составление сценария и презентация модели. Обсуждение выполненной модели.

Итоговое занятие. Организация выставки готовых индивидуальных моделей. Проверка знаний и умений, полученных за год. Поощрение учащихся за высокие результаты обучения.

2 год обучения (144 часа)

Вводное занятие

Введение. Цели и задачи работы кружка. Правила поведения в кабинете ИВТ. Правила работы с конструктором Lego EV3. Изучение основных деталей конструктора Lego EV3 . Поиск в Интернете материалов региональных и международных соревнований. Просмотр материалов.

Виртуальное конструирование на базе программы Lego Digital Designer

Знакомство с 3D моделированием. Интерфейс программы Lego Digital Designer, основные возможности программы по созданию 3D моделей. Возможность создания пошаговой инструкции к моделям.

Практическая работа «Создание 3D модели в Lego Digital Designer».

Основы программирования Lego Mindstorms Education EV3 на языке Lego EV3-G

Интерфейс программы Lego Mindstorms Education EV3 - G. Основные инструменты и команды.

Практическая работа. Практические упражнения с блоками, программирование с использованием блоков.

Нетипичные конструкции роботов

Данный блок во многом повторяет вопросы 1-го года обучения, отраженные в разделе Конструирование Lego-WeDo роботов по специальным проектам, но уже на базе более сложного конструктора. Роботы-манипуляторы. Модели с «джойстиками». Модели с «рукой». Конструкция «змея». «Шагающий робот». Интеллектуальные модели роботов (для прохождения лабиринтов, поиска цветных деталей на стеллажах склада, строительства несложного сооружения из прямоугольных цветных блоков).

Практическая работа. Конструирование рассматриваемой модели робота.

Основы конструирования на базе комплекта Конструктор Lego Mindstorms Education EV3

Базовый набор. Микрокомпьютер EV3. Датчики касания, звука, освещенности, цвета, расстояния.

Практическая работа. Практические упражнения с узлами роботов. Сборка, программирование, и испытание моделей роботов. Понимание и обсуждение испытаний.

Построение творческих моделей на базе комплекта Lego EV3

Постановка цели и задач, составление плана работы над индивидуальным проектом. Сборка, программирование и апробация собственной модели робота по тематике Робофестов, Международной олимпиады роботов. Свободная тематика.

Практическая работа. Работа над индивидуальным проектом.

Подготовка к региональным соревнованиям Робофест - Юг, Международной олимпиаде роботов на базе комплекта Lego EV3

Правила соревнований. Практическая работа. Постановка цели и задач, составление плана работы над индивидуальным проектом. Сборка, программирование и апробация собственной модели робота. Составление сценария и презентация модели. Обсуждение выполненной модели.

Итоговое занятие. Организация выставки готовых индивидуальных моделей. Проверка знаний и умений, полученных за год. Поощрение учащихся за высокие результаты обучения.

3 год обучения (144 часа)

Вводное занятие

Введение. Цели и задачи работы кружка. Правила поведения в кабинете ИВТ. Правила работы с конструктором Lego EV3 . Повторение основных деталей конструктора Lego EV3 . Поиск в Интернете материалов региональных и международных соревнований. Просмотр материалов.

Виртуальное конструирование на базе программы Lego Digital Designer

Повторение конструкций в 3D моделировании. Повторение интерфейса программы Lego Digital Designer, расширенные возможности программы по созданию 3D моделей. Создание пошаговой инструкции к моделям.

Практическая работа «Создание 3D модели в Lego Digital Designer».

Программирование в Lego Mindstorms Education EV3 на языке Lego EV3-G

Работа с интерфейсом программы Lego Mindstorms Education EV3 - G. Инструменты и команды.

Практическая работа. Практические упражнения с блоками, программирование с использованием блоков.

Нетипичные конструкции роботов

Данный блок во многом повторяет вопросы 2-го года обучения, отраженные в разделе Конструирование Lego-WeDo роботов по специальным проектам, но уже на базе более сложного конструктора. Роботы-манипуляторы. Модели с «джойстиками». Модели с «рукой». Конструкция «змея». «Шагающий робот». Интеллектуальные модели роботов (для прохождения лабиринтов, поиска цветных деталей на стеллажах склада, строительства несложного сооружения из прямоугольных цветных блоков).

Практическая работа. Конструирование рассматриваемой модели робота.

Конструирование на базе комплекта Конструктор Lego Mindstorms Education EV3

Ресурсный и базовый набор. Микрокомпьютер EV3. Датчики касания, звука, освещенности, цвета, расстояния.

Практическая работа. Практические упражнения с узлами роботов. Сборка, программирование, и испытание моделей роботов. Обсуждение испытаний.

Построение творческих моделей на базе комплекта Lego EV3

Постановка цели и задач, составление плана работы над индивидуальным проектом. Сборка, программирование и апробация собственной модели робота по тематике Робофестов, Международной олимпиады роботов. Свободная тематика.

Практическая работа. Работа над индивидуальным проектом.

Подготовка к региональным соревнованиям Робофест - Юг, Международной олимпиаде роботов на базе комплекта Lego EV3

Правила соревнований. Практическая работа. Постановка цели и задач, составление плана работы над индивидуальным проектом. Сборка, программирование и апробация собственной модели робота. Составление сценария и презентация модели. Обсуждение выполненной модели.

Итоговое занятие. Организация выставки готовых индивидуальных моделей. Проверка знаний и умений, полученных за год. Поощрение учащихся за высокие результаты обучения.

3 год обучения (направление Ардуино) (144 часа)

Вводное занятие

Введение. Цели и задачи работы кружка. Правила поведения в кабинете ИВТ. Знакомство с платформой Arduino ее характеристиками и ограничениями. Электронные компоненты. Среда разработки. Демонстрация и выполнение обучающих мини-проектов.

Основы радиотехники

Электрическая цепь. Параметры электрической цепи – напряжение, ток, сопротивление. Соотношение этих параметров. Аналогии с гидравликой. Цепи постоянного и переменного тока. Графики.

Аналоговая техника. Пассивные (сопротивление, емкость, индуктивность и их единицы измерения) и активные (диод, транзистор, микросборка, микросхема, лампа и их виды и параметры) элементы электронных схем. Виды монтажа радиодеталей: навесной, печатный, поверхностный монтаж. Понятия принципиальной и монтажной схемы.

Типовые блоки электронных схем: усилитель, масштабный усилитель, генератор, компаратор, повторитель, стабилизатор, блок питания и т. д., входящие в состав любого бытового и промыщленного электронного устройства. Кратко их назначение и работа. Генератор сигналов. Виды генераторов: мультивибратор и резонансный генератор, их работа. Понятие сигнала, его параметры: частота и амплитуда, единицы измерения. Частотная ось, звуковые и радиоволны, диапазоны частот и их использование на практике. Способы передачи информации, проводной и дистанционный (с помощью радиоволн). Понятие ВЧ, СЧ, НЧ. Детектирование сигнала. Передатчик и приемник, изучение типовой схемы приемника прямого усиления. Понятие аналогового и цифрового сигнала, их параметры и отличия.

Цифровая техника. Кратко о системах счисления. Двоичная система счисления, понятие «0» и «1», их уровни напряжений в электронных схемах. Типовые базовые цифровые элементы «И», «ИЛИ». «НЕ» и их электронные аналоги. Составление из базовых цифровых элементов сложных цифровых функционалов. Типовые цифровые функционалы: триггер, счетчик, коммутатор, дешифратор. Виды индикаторов. Семисегментные индикаторы. Кварцевый генератор электронных часов. Понятие часового кварца, частота 32768 герц. Типовые электронные часы, блочная и принципиальная схема, графики сигналов, состав и работа. Практикум по пайке радиодеталей на печатные платы.

Знакомство с платформой Ардуино

Понятие микроконтроллера (МК). Архитектура МК (ARM и AVR). Структурная схема типового МК. Разрядность МК. Различные семейства микросхем МК. Клоны Ардуино – Freeduino и другие. Наиболее удачная конструкция базового уровня для изучения и практического использования – это Arduino UNO. Примеры более сложных плат Ардуино – Arduino MEGA и Arduino DUE.

Основы проектирования и моделирования электронного устройства на базе Ардуино

Типы двигателей: коллекторные, бесколлекторные, шаговые. Электронные схемы управления двигателями на дискретных элементах, микросхемы управления двигателями – драйверы (L293, L298 и другие). Сервоприводы и их типы, Аналоговые и цифровые сервоприводы. Устройство и работа типового сервопривода. Датчики открытого типа. Разнообразие типов датчиков: касания, расстояния (ультразвуковые и инфракрасные), освещенности, линии, определения цвета, вибрации, удара, скорости (основанные на эффекте Доплера), температуры и влажности. Группа гиродатчиков: гироскопы, акселерометры, магнитометры (компасы). Барометрические датчики высоты, датчики сердцебиения и т. д.

Шилд как конструктивный промежуточный электронный элемент, частично реализующий беспаечный принцип соединения блоков и при необходимости позволяющий оперативной доработать электронную схему пайкой на специально отведенной части платы. Источники питания для Ардуино.

Интерфейсы внутриблочных связей электронных схем Ардуино и датчиков, их типы, работа и цоколевка разьемов. Управление устройствами Ардуино проводные и беспроводные (радиоканал, Wi-Fi, Блютуз, ИК-управление, GSM – сотовая связь).

Выбор транспортной платформы для робототехнических устройств на основе Ардуино: колесное, гусеничное шасси и их комбинация. Нетрадиционные формы перемещения роботов. Возможность разработки довольно сложных проектов шагающих, ползающих, многоножечных механизмов с весьма реалистичным движением.

Программирование Ардуино. Пользовательские функции

Среда программирования для Ардуино (IDE Arduino) и язык программирования Processing. Обзор среды программирования Arduino.

Загрузчик МК, программатор МК. Понятие Скетч - это программа, написанная для платформы Arduino, имеющая определенную структуру. Структура типового скетча. Компиляция программы - процесс преобразования программного кода с языка верхнего уровня, в бинарный код, который будет выполнять МК. Процесс заливки скетча на плату Arduino

Стандартный практикум по программированию Ардуино – 10 заданий. 

Построение творческих моделей на базе Ардуино

Подготовка к региональным соревнованиям Робофест - Юг, Международной олимпиаде роботов на базе Ардуино

Правила соревнований. Практическая работа. Постановка цели и задач, составление плана работы над индивидуальным проектом. Сборка, программирование и апробация собственной модели робота. Составление сценария и презентация модели. Обсуждение выполненной модели.

Итоговое занятие

Организация выставки готовых индивидуальных моделей. Проверка знаний и умений, полученных за год. Поощрение учащихся за высокие результаты обучения.

МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ПРОГРАММЫ

Эффективность обучения по данной программе зависит от организации занятий проводимых с применением следующих методов по способу получения знаний:

Объяснительно - иллюстративный - предъявление информации различными способами (объяснение, рассказ, беседа, инструктаж, демонстрация, работа с технологическими картами и др);

Эвристический - метод творческой деятельности (создание творческих моделей и т. д.);

Проблемный - постановка проблемы и самостоятельный поиск её решения обучающимися;

Программированный - набор операций, которые необходимо выполнить в ходе выполнения практических работ (форма: компьютерный практикум, проектная деятельность);

Репродуктивный - воспроизводство знаний и способов деятельности (форма: собирание моделей и конструкций по образцу, беседа, упражнения по аналогу);

Частично - поисковый - решение проблемных задач с помощью педагога;

Поисковый – самостоятельное решение проблем;

Метод проблемного изложения - постановка проблемы педагогам, решение ее самим педагогом, соучастие обучающихся при решении.

Материальное и программное обеспечение

Предложенная программа реализуется при использовании:

- персональных компьютеров – 6 шт.;

- ТСО: мультимедийный проектор с экраном;

- Наборов: Перворобот LEGO WeDo - 6 шт., NXT 9797 – 6 шт.;

- Программного обеспечения: LEGO Education WeDo, NXT-G, Robolab 2.9 и RobotC for Mindstorms, LEGO Digital Designer.

- контроллер Arduino Uno или его клон (6 комплектов), набор деталей – 6 комплектов.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ (для педагога)

1. Филиппов для детей и родителей. – СПб.: Наука,

2013. 319 с.

2. ПервоРобот LEGO ® WeDo ™ Книга для учителя (электронная версия).

3. Lego® Mindstorms® EV3 Руководство пользователя (электронная версия).

4. Lego® Mindstorms® NXT Руководство пользователя (электронная версия).

5 . Дистанционный курс на сайте amperka. ru http://wiki. amperka. ru/ конспект-arduino .

6 . Ресурсы Интернета Arduino, do it! https://sites. /site/arduinodoit/

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ (для детей)

1. Филиппов для детей и родителей. – СПб.: Наука,

2013. 319 с.