МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Филиал в г. Тобольске
Кафедра информатики и методики преподавания
ПРОГРАММИРОВАНИЕ РОБОТОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ
Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для аспирантов
направления 44.06.01 Образование и педагогические науки (13.00.02 Теория и методика обучения и воспитания (информатика))
очной и заочной форм обучения
Тюменский государственный университет
Филиал в г. Тобольске
2014
. Учебно-методический комплекс по дисциплине «Программирование робототехнических систем». Рабочая программа для аспирантов направления подготовки 44.06.01 – Образование и педагогические науки (Теория и методика обучения и воспитания (информатика)), очной и заочной форм обучения. - Тобольск: Филиал «ТюмГУ» в г. Тобольске, 2014. – 12 с.
Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВО с учетом рекомендаций и ОПОП ВО по направлениям и профилям подготовки.
Рабочая программа дисциплины (модуля) опубликована на сайте ТюмГУ: Информационные технологии в научно-исследовательской деятельности [электронный ресурс] / Режим доступа: http://www. umk3plus. utmn. ru, свободный.
Рекомендовано к изданию кафедрой информатики и методики преподавания информатики. Утверждено директором филиала «Тюменского государственного университета» в г. Тобольске.
ОТВЕТСТВЕННЫЙ РЕДАКТОР: , кандидат педагогических наук, заведующий кафедрой иностранных языков и методик преподавания
© Тюменский государственный университет, 2014.
© , 2014.
1.1. Цели и задачи освоения дисциплины
Цель изучения аспирантами курса по выбору «Программирование робототехнических систем» являются: формирование системных представлений учителя информатики в области высоких технологий, находящихся на стыке кибернетики, физики, информатики и информационных технологий.
Задачи:
- помочь аспирантам получить представление о сфере высоких технологий.
- способствовать развитию мышления и кругозора,
- изучение основных понятий роботизированных систем их проектирования и программирования;
- изучение программного обеспечения для программирования роботизированных систем;
- приобретение навыков по проектированию, конструированию и программированию роботизированных систем.
- воспитывать общую информационную культуру.
1.2. Требования к результатам освоения содержания дисциплины
Дисциплина относится к обязательным дисциплинам базовой части образовательной составляющей образовательной программы подготовки кадров высшей квалификации. Для изучения данной дисциплины необходимы знания и умения, полученные в процессе подготовки по программам специалитета или магистратуры по соответствующему профилю. Знания, полученные в ходе изучения данной дисциплины, необходимы для выполнения научно-исследовательской работы аспиранта, при прохождении педагогической практики и для подготовки диссертации на соискание учёной степени кандидата наук.
Таблица 1.
Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами
№ п/п | Наименование обеспечиваемых (последующих) дисциплин | Темы дисциплины необходимые для изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин | |||||
1.1 | 1.2 | 2.1 | 3.1. | 3.2 |
| ||
1. | Научно-исследовательская работа аспиранта | + | + | + | + | + |
|
2. | Педагогическая практика | + | + | + | + | + |
|
3. | Подготовка диссертации на соискание ученой степени кандидата наук | + | + | + | + | + |
|
1.3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины.
В результате освоения дисциплины «Информационные технологии в научно-исследовательской деятельности» обучающийся должен обладать следующими практическими навыками, умениями и общепрофессиональными компетенциями:
- способность обоснованно выбирать и эффективно использовать образовательные технологии, методы и средства обучения и воспитания с целью обеспечения планируемого уровня личностного и профессионального развития обучающегося (ОПК-6);
1.4. Перечень планируемых результатов обучения по дисциплине (модулю):
В результате изучения дисциплины аспирант должен
знать:
- физические основы роботостроения;
- основы мехатроники;
- технологию создания и программирования автономных роботов;
- принципы работы роботизированных систем и особенности их программирования.
уметь:
- проектировать учебные автономные роботизированные системы, разрабатывать программы для ее функционирования.
владеть:
- навыками проектирования роботизированных систем;
- навыками программирования роботизированных систем.
приобрести опыт деятельности:
- в вопросах проектирования, конструирования и программирования автономных роботизированных систем.
1. Содержание и структура курса по выбору
3.1. Содержание разделов дисциплины
№ раздела | Наименование | Содержание раздела |
1 | 2 | 3 |
1. | История развития робототехники | Предпосылки возникновения и основные исторические этапы развития робототехники. |
2. | Физика роботов | Физические основы конструирования мехатронных систем |
3. | Основы микроэлектроники | Основы функционирования датчиков робота (звука, касания, света, цвета, инфракрасный датчик) |
4. | Основы программирования | Основы работы в среде Robolab, LabView |
5. | Учебный робот | Устройство учебного робота, его основные подсистемы. Практика создания программ для учебного робота в среде программирования |
3.2. Структура курса по выбору
Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетных единицы (108 часов)
Вид работы | Трудоемкость, часов | |
1 курс | Всего | |
Общая трудоемкость | 108 | 108 |
Аудиторная работа: | 34 | 34 |
Лекции (Л) | 16 | 16 |
Практические занятия (ПЗ) | 16 | 16 |
КСР | 2 | 2 |
Самостоятельная работа: | 74 | 74 |
Самостоятельное изучение разделов | 30 | 30 |
Самоподготовка (проработка материала учебников и учебных пособий, подготовка к практическим занятиям) | 44 | 44 |
Вид итогового контроля (зачет, экзамен) | зачет | зачет |
Разделы дисциплины,
№ раз- дела | Наименование разделов | Количество часов | |||
Всего | Аудиторная работа | Внеауд. работа СР |
| ||
Л | ПР |
| |||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
1 | История развития робототехники | 12 | 2 | 10 | |
2 | Физика роботов | 18 | 4 | 4 | 10 |
3 | Основы микроэлектроники | 12 | 2 | 10 | |
4 | Основы программирования | 18 | 4 | 4 | 10 |
5 | Основы теории автоматического управления системами | 18 | 4 | 4 | 10 |
6 | Учебный робот | 28 | 4 | 24 | |
КСР | 2 | ||||
Итого: | 108 | 16 | 16 | 74 | |
3.3. Лекционные занятия
№ занятия | № раздела | Тема | Кол-во часов |
1 | 2 | 3 | 4 |
1 | 1 | История развития робототехники | 2 |
2 | 2 | Основы мехатроники и движения роботов | 2 |
3 | 2 | Основы мехатроники и движения роботов | 2 |
4 | 3 | Физические основы работы основных датчиков | 2 |
5 | 4 | Среда программирования робота. | 2 |
6 | 4 | Основы языка проектирования управляющих программ. | 2 |
7 | 5 | Основы теории автоматического управления системами | 2 |
8 | 5 | Основы теории автоматического управления системами | 2 |
3.4 Практические занятия
№ ПР | № раздела | Наименование лабораторных работ | Кол-во часов |
1 | 2 | 3 | 4 |
1 | 2 | Знакомство с учебным робототехническим конструктором. Конструирование простых механизмов. | 2 |
2 | 2 | Проектирование и конструирование мехатронной подсистемы робота | 2 |
3 | 4 | Проектирование и конструирование манипуляционной подсистемы робота | 2 |
4 | 4 | Среда программирования учебного робота | 2 |
5 | 5 | Реализация основных алгоритмических конструкций и функций учебного робота | 2 |
6 | 5 | Основы управления роботом с помощью регуляторов | 2 |
7 | 6 | Основы управления роботом с помощью регуляторов | 2 |
8 | 6 | Создание и программирование учебного робота с заданными функциями | 2 |
3.5. Самостоятельное изучение разделов дисциплины
№ раздела | Вопросы, выносимые на самостоятельное изучение | Кол-во часов |
1 | 2 | 3 |
1 | Применение роботизированных систем в различных областях человеческой деятельности | 10 |
2 | Основы механической передачи. Редуктор с заданными параметрами | 10 |
3 | Основы функционирования полупроводниковых приборов, лежащих в основе работы датчиков робота | 10 |
4 | Основы работы в среде RoboLab | 10 |
6 | Проектирование и создание роботов | 30 |
4. Образовательные технологии
Для реализации программы, с целью формирования и развития требуемых компетенций аспирантов, предусматривается широкое использование в учебном процессе активных и интерактивных форм проведения занятий:
- Деловые игры;
- Разбор конкретных производственных ситуаций;
- План Трампа;
- Case – технология;
- Лекции вдвоем;
- Проектное обучение;
- И т. д.
4.1 Интерактивные образовательные технологии, используемые в аудиторных занятиях
Семестр | Вид занятия (Л, ПР, ЛР) | Используемые интерактивные образовательные технологии | Количество часов |
3 | Л | 1. Разбор конкретных производственных ситуаций 2. Лекции вдвоем | 10 |
ПР | 1.Деловые игры 2. Проектное обучение 3. План Трампа | 10 | |
Итого: | 20 |
7. Типовые контрольные задания или иные материалы, необходимые для оценки знаний, умений, навыков и (или) опыта деятельности, характеризующей этапы формирования компетенций в процессе освоения образовательной программы.
Для оценки знаний, умений и опыта практической деятельности используются стандартизированные тестовые задания открытого и закрытого типа.
Основным контрольным заданием, в ходе которого оцениваются знания, умения и навыки аспиранта по работе над научным исследованием с применением современных ИКТ является:
Тематика рефератов
1. Предпосылки возникновения и основные исторические этапы развития робототехники.
2. Применение роботизированных систем в различных областях человеческой деятельности.
3. Основные подсистемы учебного робота, его.
4. Основные виды механической передачи.
5. Редуктор с заданными параметрами
6. Физические основы конструирования манипуляционной системы
7. Основы функционирования датчиков звука,
8. Основы функционирования датчиков касания,
9. Основы функционирования датчиков света,
10. Основы функционирования датчиков цвета,
11. Основы функционирования инфракрасного датчика,
12. Основы работы в среде Robolab (LabView)
13. Основные палитры компонентов в среде Robolab
14. Теоретические основы реализации простого регулятора.
15. Теоретические основы реализации пропорционального регулятора
16. Теоретические основы реализации ПД - регулятора
9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины (модуля).
9.1. Основная литература:
1. , и др. Методическое пособие для аспирантов по специальности "13.00.02 – Теория и методика обучения и воспитания (информатика) ". - Тобольск: ТГСПА им. , 2013. – 148 с.
2. Филиппов для детей и их родителей. – СПб.: Наука, 2011. – 263 с.
6.2. Дополнительная литература.
оздание робота в домашних условиях / Брага Ньютон;пер. с англ. . – М.: НТ Пресс, 2007. – 368 с.
. Основы робототехники. - СПб.: БХВ-Петербург, 2007. – 408 с.
123 эксперимента по робототехнике. - М.: НТ Пресс, 2007. - 544 с.
Периодические издания.
1. Информатика в школе
2. Информатика и образование
6.4. Интернет-ресурсы
1. Википедия. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://ru. wikipedia. org.
2. Сайт о роботах, робототехнике, микроконтроллерах. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://myrobot. ru/
3. Сайт производителя системы Robotino на русском языке. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www. /
10. Перечень информационных технологий, используемых при осуществлении образовательного процесса по дисциплине (модулю), включая перечень программного обеспечения и информационных справочных систем (при необходимости).
1. Специализированное программное обеспечение: Statistica, Microsoft Excel, Microsoft Word, Microsoft Power Point
2. Web-сервисы: Surveymonkey
3. Справочно-правовые системы: Консультант Плюс.
4.
11. Технические средства и материально-техническое обеспечение дисциплины (модуля).
5. Для проведения лекционных занятий используется компьютер, проектор. Практические занятия и семинары проходят в специализированном компьютерном классе.
12. Методические указания для обучающихся по освоению дисциплины (модуля).
В процессе освоения дисциплины рекомендуется прорабатывать каждый раздел программы с использованием всех имеющихся ресурсов: материалов лекций в виде конспектов и презентаций, библиотечных ресурсов (в т. ч. электронных) с учётом рекомендованной обязательной и дополнительной литературы, Интернет-ресурсов, дополнительных материалов с сайтов разработчиков специализированного программного обеспечения, руководств пользователя и справочно-правовыми систем и пр.
Проконсультироваться с преподавателем можно во время лекционных, практических занятий и в часы консультаций. Рекомендуется до консультации с преподавателем самостоятельно изучить материал по вопросу и подготовить вариант решения (программы, плана, формулировки и пр.). Консультации в режиме активного поиска и обработки информации по обсуждаемому вопросу должны стимулировать самостоятельность будущего специалиста и способность к самоорганизации научно-исследовательской деятельности.
Дополнения и изменения к рабочей программе на 201__ / 201__ учебный год
В рабочую программу вносятся следующие изменения:
___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Рабочая программа пересмотрена и одобрена на заседании кафедры ______________________________________ «__» _______________201 г.
Заведующий кафедрой ___________________/___________________/
О.
