МКОУ УСТЬ-ТАРКСКАЯ СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА
Программа кружка «В мире робототехники»
6-11 КЛАСС (2 часа в неделю).
учитель технологии
первой квалификационной категории
2015 г.
Пояснительная записка.
Использование Лего-конструкторов во внеурочной деятельности повышает мотивацию учащихся к обучению, т. к. при этом требуются знания практически из всех учебных дисциплин от искусств и истории до математики и естественных наук. Межпредметные занятия опираются на естественный интерес к разработке и постройке различных механизмов. Одновременно занятия ЛЕГО как нельзя лучше подходят для изучения основ алгоритмизации и программирования. Разнообразие конструкторов Лего позволяет заниматься с учащимися разного возраста и по разным направлениям (конструирование, программирование, моделирование физических процессов и явлений). Дети с удовольствием посещают занятия, участвуют и побеждают в различных конкурсах. Лего-конструирование – это современное средство обучения детей. Дальнейшее внедрение разнообразных Лего-конструкторов во внеурочную деятельность детей разного возраста поможет решить проблему занятости детей, а также способствует многостороннему развитию личности ребенка и побуждает получать знания дальше.
С каждым годом повышаются требования к современным инженерам, техническим специалистам и к обычным пользователям, в части их умений взаимодействовать с автоматизированными системами. Интенсивное внедрение искусственных помощников в нашу повседневную жизнь требует, чтобы пользователи обладали современными знаниями в области управления роботами.
Цели и задачи
Целью данной программы является обучение воспитанников основам робототехники, программирования с ориентацией их на получение программистских специальностей в колледжах, вузах.
Обучение по данной программе основано на принципах интеграции теоретического обучения с процессами практической, исследовательской, самостоятельной научной деятельности воспитанников и технико-технологического конструирования.
Задачи:
- формирование творческой личности установкой на активное самообразование; ранняя ориентация на инновационные технологии и методы организация практической деятельности в сферах общей кибернетики и роботостроения; формирование навыков современного организационно-экономического мышления, обеспечивающих социальную адаптацию к современным рыночным отношениям; приобретение навыков коллективного труда; организация разработок технико-технологических проектов. ознакомление с основными принципами механики; ознакомление с основами программирования в компьютерной среде моделирования LEGO® MINDSTORMS® Education EV3; развитие умения работать по предложенным инструкциям; развитие умения творчески подходить к решению задачи; развитие умения излагать мысли в четкой логической последовательности, отстаивать свою точку зрения, анализировать ситуацию и самостоятельно находить ответы на вопросы путем логических рассуждений. подготовка к соревнованиям по Лего-конструированию.
Формы и методы обучения
- Формирование и совершенствование умений и навыков (изучение нового материала, практика). Обобщение и систематизация знаний (самостоятельная работа, творческая работа, дискуссия). Контроль и проверка умений и навыков (опрос, тест, самостоятельная работа). Комбинированные занятия. Создание ситуаций творческого поиска. Стимулирование (поощрение, выставление баллов).
Ожидаемый результат (учащиеся должны знать и уметь)
- Знание основных принципов механики. Знание основ программирования в компьютерной среде. Умение работать по предложенным инструкциям. Умения творчески подходить к решению задачи. Умения довести решение задачи до работающей модели. Умение излагать мысли в четкой логической последовательности, отстаивать свою точку зрения, анализировать ситуацию и самостоятельно находить ответы на вопросы путем логических рассуждений. Умение работать над проектом в команде, эффективно распределять обязанности.
Особенности программы
Программой предусмотрено 1 год обучения для учащихся 6-11 классов — 68 часов. Количество обучаемых в группе 10-14 человек.
Программа базируется на основе системного анализа технических средств
робототехники и принципа типичности. Сущность принципа сводится к рассмотрению
типичных схем, раскрывающих наиболее устойчивые, характерные признаки всего класса вместо изучения всех разновидностей.
Рассматриваются принципиальные теоретические положения, лежащие
в основе работы ведущих групп робототехнических систем. Такой подход предполагает
сознательное и творческое усвоение закономерностей робототехники, с возможностью, их
реализации в быстро меняющихся условиях, а также в продуктивном использовании в
практической и опытно-конструкторской деятельности.
Содержание программы доработано в ходе экспериментальной проверки с целью освещения тем, интересных учащимся как теоретически, так и для самостоятельного конструирования и моделирования разнообразных роботов.
В процессе теоретического обучения воспитанники знакомятся с назначением, структурой и устройством роботов различных классов, с технологическими основами сборки и монтажа, основами электроники и вычислительной техники, средствами отображения информации, историей и перспективами развития робототехники.
Программа включает проведение практикума начинающего робототехника, включающего проведение лабораторно-практических, исследовательских работ и прикладного программирования. В ходе специальных заданий воспитанники приобретают обще-трудовые, специальные и профессиональные умения и навыки по монтажу
отдельных элементов и сборке готовых роботов, их программированию, закрепляемые в процессе разработки проекта. Содержание практических работ и виды проектов могут уточняться, в зависимости от наклонностей учащихся, наличия материалов, средств и др.
Учебные занятия предусматривают особое внимание соблюдению учащимися правил безопасности труда, противопожарных мероприятий, личной гигиены и санитарии, выполнению экологических требований при работе с робототехникой, монтаже и пайке ее электронных элементов, изготовлении некоторых несуще-механических узлов и т. д.
Программа содержит сведения по истории современной электроники, информатики и робототехники, о ведущих ученых и инженерах в этой области и их открытиях с целью воспитания интереса учащихся к профессиональной деятельности, направлениям развития и перспективам робототехники.
Содержание программы реализуется во взаимосвязи с предметами школьного цикла. Теоретические и практические знания по робототехнике значительно углубят знания учащихся по ряду разделов физики (статика и динамика, электрика и электроника, оптика), черчению (включая основы технического дизайна), математике и информатике.
Наборы образовательных Лего-конструкторов:
Базовый набор LEGO Mindstorms Education EV3 (количество деталей 541). Ресурсный набор LEGO® MINDSTORMS® Education EV3 (количество деталей 853). Программное обеспечение LEGO® MINDSTORMS® Education EV3. Аккумулятор АА 1,2 V, 2000mAh. - 4 шт. Зарядное устройство. Спортивные поля.Поурочное планирование
№ | Название разделов и тем занятий | Содержание |
1-2 | Знакомство с конструктором Lego Mindstorms Education EV3 | Обсуждение тематики занятий, порядок работы лаборатории. Значение робототехники для современного общества. Исторические сведения. Понятие о проектировании и конструировании робототехнических устройств. Учебные пособия и литература, рекомендованные для освоения курса и самостоятельного изучения. Знакомство с материально-технической базой. Вводный инструктаж по технике безопасности при работе с электроинструментами и приборами, питающимися от сети переменного тока. |
3-4 | Конструкция, органы управления EV3. Первое включение. | Знакомство с конструкцией блока EV3, его органами управления и индикации. Подключение к блоку различных устройств в том числе и компьютера. |
5-6 | Управление EV3. Создаем и программируем первую модель | Работа с EV3, его меню и основные команды. Программирование простой модели, используя встроенный в EV3 редактор. Рассмотрение часто встречающихся проблем при работе с EV3 и способы их устранения. |
7-8 | Сервомотор EV3. Датчики EV3 | Датчик касания и датчика звука. Параметры и применение. Датчик освещенности и ультразвуковой датчик. Конструкция, характеристики и особенности применения. Исполнительные устройства роботов. Характеристики и способы применения. |
9-10 | Интерфейс программы Lego Mindstorms Education EV3 | Основное средство для программирования роботов на основе EV3, ее интерфейс, основные инструменты и команды. |
11-12 | Основы программирования. Программные блоки | Общее представление о принципах программирования роботов на языке EV3. Программные блоки, из которых строятся программы графической среды Mindstorms Education EV3. |
13-14 | Воспроизведение звуков | Первый программный блок - блок звук. С его помощью EV3 может проигрывать звуковые файлы или мелодии. Первые навыки по написанию, загрузке и выполнению программ, диагностике и управлению EV3. Самостоятельное программирование на EV3 мелодии. |
15-16 | Использование дисплея EV3 | Наличие графического дисплея, который можно использовать в EV3 программах. Использование блока дисплея для вывода текстовой или графической информации. Создание простейшей анимации. |
17-18 | Блоки движения вперед и движения назад. | Основной блок EV3, который управляет движениями робота - блок движение. Различные параметры движения, доступные в свойствах блока. Параметр движения, доступный в блоке движение - направление вращения колес. |
19-20 | Движение с ускорением | Управление скоростью движения робота и торможением. Написание самостоятельно программ. |
21-22 | Плавный поворот, движение по кривой | Управление роботом с помощью блока движение. Самостоятельное программирование робота на движение змейкой или по спирали. |
23-24 | Поворот на месте. | Поворот робота на месте. Блок EV3, генерирующий случайные числа. Создание робота-танцора. |
25-26 | Циклы. Виды циклов. | Знакомство с командами: Повтори. Параметры команды. Программа, реализующая конечный и бесконечный цикл для модели. |
27-28 | Движение вдоль сторон квадрата | Создание робота, который способен двигаться вдоль сторон квадрата. Программирование робота на движение вдоль сторон других правильных многоугольников. |
29-32 | Конструируем собственные блоки – первая подпрограмма | Использование часто повторяющихся последовательностей команд, оформленных в виде подпрограмм. В языке EV3 аналогом подпрограмм является программный блок - Мой блок. Создание, редактирование и обмен подпрограммами. |
33-34 | Парковка в гараж | Создание программы, которая будет использовать возможность EV3 выполнять несколько процессов одновременно. Блок жди время. |
35-36 | Ветвление. Ветвление по датчику. | Программные блоки - блок-переключатель, позволяющий изменять ход выполнения программ. |
37-40 | Активация робота звуком | Датчик звука - микрофон. Простой робот, будет двигаться после громкого хлопка. Как использовать в программе блок жди звук. |
41-44 | Управление роботом с помощью микрофона | Управление роботом, меняя громкость звука. |
45-48 | Обнаружение черной линии | Датчик освещенности EV3 и блок жди. Задача робота - обнаружение черной линии на белом фоне. Дополнительное задания найти определенную по счету черную или белую линию. |
49-52 | Движение вдоль линии | Траекторию движения робота, будет задавать нарисованная на белом листе бумаге черная линия. Датчик освещенности, направленный вниз, управляет роботом. Для программирования робота понадобится блок-переключатель. |
53-56 | Повторение действий. Запись. | Выполнение сложных действий по функции запись движений. Использование в программах блок записи/воспроизведения и обмениваться записанной информацией. Создание робота, который сможет выбираться из лабиринта по - памяти. |
57-60 | Определение роботом расстояния до препятствия | Познакомиться с роботом, снабженным ультразвуковым локатором - датчиком, с помощью которого можно определять расстояния до предметов. В программе за это будет отвечать блок "жди расстояния". Модель способная выполнять функции охранной сигнализации. |
61-64 | Обнаружение препятствия с помощью датчика касания | Робот способен обнаруживать препятствия по ходу движения с помощью датчика, вмонтированного в передний бампер. |
65-66 | Дополнительные сведения по программированию | Знакомство с программными блоками, не входящмим в основную палитру. |
67-68 | Решение олимпиадных задач |
Учебно-тематическое планирование.
№ п/п | Тема | Всего часов | Из них | |
теория | практика | |||
Введение | ||||
1 | Знакомство с конструктором Lego Mindstorms Education EV3. | 2 | 1 | 1 |
Конструирование | ||||
2 | Конструкция, органы управления EV3. Первое включение. | 2 | 1 | 1 |
3 | Управление EV3. Создаем и программируем первую модель | 2 | 2 | |
4 | Сервомотор EV3. Датчики EV3 | 2 | 1 | 1 |
Управление | ||||
5 | Интерфейс программы Lego Mindstorms Education EV3 | 2 | 1 | 1 |
6 | Основы программирования. Программные блоки | 2 | 1 | 1 |
7 | Воспроизведение звуков | 2 | 1 | 1 |
8 | Использование дисплея EV3 | 2 | 1 | 1 |
Линейный алгоритм. | ||||
9 | Движение вперед. Движение назад | 2 | 2 | |
10 | Движение с ускорением | 2 | 2 | |
11 | Плавный поворот, движение по кривой | 2 | 2 | |
12 | Поворот на месте. | 2 | 2 | |
Циклы. | ||||
13 | Циклы. Виды циклов. | 2 | 1 | 1 |
14 | Движение вдоль сторон квадрата | 2 | 2 | |
15 | Конструируем собственные блоки – первая подпрограмма | 4 | 1 | 3 |
16 | Парковка в гараж | 2 | 2 | |
17 | Ветвление. Ветвление по датчику. | 2 | 1 | 1 |
18 | Активация робота звуком | 4 | 1 | 3 |
19 | Управление роботом с помощью микрофона | 4 | 1 | 3 |
20 | Обнаружение черной линии | 4 | 1 | 3 |
21 | Движение вдоль линии | 4 | 1 | 3 |
Решение задач | ||||
22 | Повторение действий. Запись. | 4 | 1 | 3 |
23 | Определение роботом расстояния до препятствия | 4 | 1 | 3 |
24 | Обнаружение препятствия с помощью датчика касания | 4 | 1 | 3 |
25 | Дополнительные сведения по программированию | 2 | 1 | 1 |
26 | Решение олимпиадных задач | 2 | 2 | |
ИТОГО: | 68 | 18 | 50 |
Литература
Основы моделирования
1. Глинский как метод научного исследования. — М.: 1965.
2. Техническое творчество. Программы для внешкольных учреждений и общеобразовательных школ. — М.: Просвещение, 1978.
3. Программа образовательной области «Технология». — М.: ВННК «Технология», 1996
4. Артоболевский в современной технике. — М.: Наука, 1970.
5. сновы общей методики конструирования. — М.: Знание, 1968.
6. ружок радиоэлектроники. — М.: Просвещение, 1993-
7. ружок радиотехнического конструирования. — М.: Радио и связь, 1989.
8. астерская радиолюбителя. — М.: Радио и связь, 1983.
9. нциклопедия начинающего радиолюбителя, — М., 1992.
10. Программы для внешкольных учреждений. Технические кружки по электронике, микропроцессорной технике. — М.: Просвещение, 1987.
11. зык радиосхем. — М.: Радио и связь, 1989.
12. икроэлектроника для всех. — М: Мир, 1989.
Робототехника
13. рограммируемый робот, управляемый с КПК /Д. Вильяме; пер. с англ. . — М.: НТ Пресс, 2006. — 224 с; ил. (Робот — своими руками).
14. ружок технической кибернетики. — М.: Просвещение, 1991.
15. Мацкевич. Занимательная анатомия роботов. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Радио и связь», 1988. — 128 с; ил. — (Межизд. серия «Научно-популярная библиотека школьника»).
16. ак самому сделать робота: Пер. с англ. . — М.: Мир, 1979.
17. оботы и автоматизация производства / Пер. с англ. и др. —- М.: Машиностроение, 1989. — 448 с: ил.
18. , , Смолин робототехники. — Томск: МГП «РАСКО», 1993.
19. , Рачков вертикального перемещения, М.: Тип. Мин. Образования РФ, 1997. — 223 с.
20. Механика промышленных роботов: Учеб. пособие для втузов: В 3 кн. / Под ред. , . Кн. 3: Основы конструирования / ,
, и др. — М.: Высш. шк., 1989. — 383 с: ил.
21. Конструирование роботов: Пер. с франц. / -М., -П. — М.: Мир, 1986. — 360 с, ил.
22. Ямпольский робототехника. - Киев: Техника, 1984.
23. Янг Дж. Ф. Робототехника: Пер. с англ. / Ред. . — Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1979. — 300 с, ил.
Веб-ресурсы:
1. http://www.membrana.ru. Люди. Идеи. Технологии.
2. http://www.3dnews.ru. Ежедневник цифровых технологий.
3. http://www.all-robots.ru Роботы и робототехника.
4. http://www.ironfelix.ru Железный Феликс. Домашнее роботостроение.
5. http://www.roboclub.ru РобоКлуб. Практическая робототехника.
6. http://www.robot.ru Портал Robot. Ru Робототехника и Образование.
7. http://www.rusandroid.ru. Серийные андроидные роботы в России.
8. http://learning.9151394.ru/course/view. php? id=280
