Пояснительная записка

Робототехника является одним из важнейших направлений научно - технического прогресса, в котором проблемы механики и новых технологий соприкасаются с проблемами искусственного интеллекта.

Содержание и структура курса «Робототехника» направлены на формирование устойчивых представлений о робототехнических устройствах как едином изделии определенного функционального назначения и с определенными техническими характеристиками.

Конструктор Лего предоставляет ученикам возможность приобретать важные знания, умения и навыки в процессе создания, программирования и тестирования роботов. «Мозгом» робота LegoMindstormsEducation является микрокомпьютер LegoEV3, делающий робота программируемым, интеллектуальным, способным принимать решения. Конструктор Лего и программное обеспечение к нему предоставляет прекрасную возможность учиться ребенку на собственном опыте. Такие знания вызывают у детей желание двигаться по пути открытий и исследований, а любой признанный и оцененный успех добавляет уверенности в себе. Обучение происходит особенно успешно, когда ребенок вовлечен в процесс создания значимого и осмысленного продукта, который представляет для него интерес. Важно, что при этом ребенок сам строит свои знания, а учитель лишь консультирует его.

В окружающем нас мире очень много роботов: от лифта в вашем доме до производства автомобилей, они повсюду. Конструктор MindstormsEV3 приглашает ребят войти в увлекательный мир роботов, погрузиться в сложную среду информационных технологий.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Программное обеспечение отличается дружественным интерфейсом, позволяющим ребенку постепенно превращаться из новичка в опытного пользователя. Каждый урок - новая тема или новый проект. Модели собираются либо по технологическим картам, либо в силу фантазии детей. По мере освоения проектов проводятся соревнования роботов, созданных группами.

Настоящая программа по робототехнике составлена на основе:

    официального курса компании LEGOEducation; программы по технологии в части, касающейся элементов конструирования

Рабочая программа рассчитана на 144 часа общего времени по 2 учебных часа в неделю;

Рабочая программа конкретизирует содержание предметных тем образовательного стандарта, дает распределениеучебных часов по темам курса, а также поурочное распределение учебного времени, определяет последовательность изучения тем с учетом логики учебного процесса и возрастных особенностей учащихся.

Программа содержит перечень обязательных теоретических знаний по предмету, тематическое планирование, список методических материалов для учителя и учебных материалов для учащихся, а также перечень практических работ.

Основные положения.

1. Программа ориентирована на изучение алгоритмических конструкций и приёмов программирования на примере стандартных роботов, собранных из конструктора LegoMindstormEV3. Сведения по конструированию роботов и их узлов даются в минимальном объёме.

2. Дополнительное расширение и углубление знаний и умений учащихся должно происходить на факультативных занятиях.

Структура программы. Программа содержит три раздела: пояснительную записку; основное содержание с распределением учебных часов по разделам курса и требования к уровню подготовки обучающихся, рекомендации к методике преподавания.

Цель курса:

    Улучшение навыков технического конструирования и программирования. Поддержка мотивации ученика к изучению предметов индустриально-технологического и физико-математического профиля.

Задачи курса:

    стимулировать мотивацию учащихся к получению знаний, помогать формировать творческую личность ребенка; способствовать развитию интереса к программированию, высоким технологиям, технике, конструированию, формировать навыки коллективного труда; прививать навыки программирования через разработку программ в визуальной среде программирования, развивать алгоритмическое мышление; овладевать навыками создания реально действующих моделей роботов настолько, насколько это позволяют возможности, заложенные создателями конструкторов ЛЕГО в свои комплексы; развивать конструкторские, инженерные и вычислительные навыки.

После первичного знакомства с возможностями конструктора, учащиеся работают, создавая творческие проекты, привязанные к реально существующим объектам. В процессе работы последовательно решают проблемы различного характера:

●        сбор и изучение информации по выбранной теме;●        выяснение технической задачи;

●        определение путей решения технической задачи.

Темы, затрагиваемые в курсе:

Техника безопасности. Роботы вокруг нас. История. Состав конструктора, основные характеристики его деталей. Основные сведения по механике и конструированию. Центр тяжести и устойчивость. Микроконтроллер робота. Порты. Управление микроконтроллером. Команды на встроенном языке. Сенсоры. Сигналы. Таймеры. Различные датчики сторонних фирм (HiTechnic, Vernier)и возможности современных сенсоров. Передача данных. Программирование на языкt программирования EV3-G. Язык программирования RobotC. Функциональное и детерминированное программирование. Общие приёмы программирования – линейные, циклические, ветвящиеся алгоритмы. Алгоритмы управления. Релейный регулятор. Пропорциональный регулятор. Пропорционально-дифференциальный регулятор. Кибернетика – это наука об автоматическом управлении. Задачи для роботов. Сложные робототехнические системы.

Ожидаемые результаты освоения программы.

После завершения курса обучения

Обучающийся будет знать:

    конструкцию, органы управления и дисплей EV3,датчики EV3 и сервомоторы EV3; основные принципы создания моделей в новом конструкторе; интерфейспрограммыLegoMindstormsEV3, команды языка LMEEV3; основы программированияроботов.

Обучающийся будет уметь:

    структурировать поставленную задачу и составлять план ее решения; использовать приёмы оптимальной работы на компьютере; извлекать информацию из различных источников; составлять алгоритмы обработки информации; ставить задачу и видеть пути её решения; разрабатывать и реализовывать проект; проводить монтажные работы, наладку узлов и механизмов; собирать робота, используя различные датчики; программировать робота.


Рекомендации к методике преподавания.

В ходе работы учитель должен пользоваться следующими подходами к обучению:

1. Уделять первостепенное внимание обучению алгоритмизации.

2.Сводить к минимуму или полностью исключить непродуктивные элементы деятельности. По возможности избавлять школьников от сборки или переделки роботов, изменений конструкции и пр.

3. Обучать созданию простых и коротких программ, иллюстрирующих тот или иной приём программирования.

4. Уделять внимание качеству зарисовки алгоритмических конструкций в виде блок-схем, стремиться поддержать соответствующие требования на последующих этапах обучения.

5. Работа с учебником и в сети Интернет (ознакомление с новым материалом, повторение, закрепление знаний, поиск справочных материалов, новости по теме, решение задач и пр.) должна быть неотъемлемой частью учебного процесса.

6. Широко пользоваться примерами из жизни, знакомыми детям техническими устройствами, моделями и т. д. Следует использовать видеоролики, экранные средства обучения.

7. Придавать большое значение развитию самостоятельности учащихся в приобретении и применении полученных знаний.

Тематический план.

Темы

Количество

учебных часов

Введение (в т. ч. техника безопасности), первоначальные сведения об отличиях LegoEV3от NXT

4

Новые датчики и элементы.

2

Алгоритмические конструкции и составление программ

132

Контрольная работа

2

Обобщение знаний.

4

Итого

144

КАЛЕНДАРНО-ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН


№

ТЕМЫ ЗАНЯТИЙ

Демонстрационный и проверочный материал урока.

ТСО

Часы

1

Техника безопасности. Отличие конструктора системы NXTот конструктораEV3.

PC, Lego EV3.

К О М П Ь Ю Т Е Р, П Р О Е К Т О Р.

2

2

Знакомство с новыми возможностями. Первая программа.

2

3

Интерфейс программы  LMEEV3 .

2

4

Основные категории команд.

2

5

Моторы. Программирование движений по различным траекториям.

2

6

Работа с экраном.

2

7

Работа с подсветкой копок на блоке EV3.

2

8

Работа со звуком.

2

9

Программные структуры. Цикл с постусловием.

2

10

Структура «Переключатель».

2

11

Работа с данными. Типы данных. Проводники.

2

12

Переменные и константы.

2

13

Математические операции с данными

2

14

Блок округления.

2

15

Блок сравнения.

2

16

Блок интервал.

2

17

Блок «Random» (Случайное значение).

2

18

Блок Операции над Массивами

2

19

Логические операции с данными.

2

20

Работа с датчиками. Датчик Касания

2

21

Датчик цвета.

2

22

Датчик гироскоп.

2

23

Датчик ультразвука.

2

24

Инфракрасный датчик.

2

25

Датчик определения угла/количества оборотов и мощности мотора.

2

26

Работа с файлами. Совместная работа нескольких роботов.

2

27

Создание подпрограмм.

2

28

Сборка роботов. Гоночный грузовик.

2

29

Робобульдозер

2

30

Погрузчик Боббии (BOBB3E)

2

31

Робот-Мегабайт линейный ползун (EV3MEG)

2

32

Робот-захватчик (GRIPP3R)

2

33

Робот - охотник (TRACK3R)

2

34

Робот-ШТОРМ (EV3RSTORM)

2

35

Кабан-динозавр РЭКС (DINOR3X)

2

36

Дроид ЕВА (EV3D4)

2

37

Сумасшедший бот Wall-E (KRAZ3R)

2

38

Робот-скорипион (SPIK3R)

2

39

Робот-змея (R3PTAR)

2

40

Мистер сканер (MR-B3AM)

2

41

Баннерный принтер (BANNER PRINT3R)

2

42

Сортировщик Ваккер (WACK3M)

2

43

Электрогитара (EL3CTRIC-GUITAR)

2

44

Игровая станция ЭВ3 (EV3GAME)

2

45

Инженерные проекты. Anglerfish.

2

46

BallConveyor

2

47

BullRover

2

48

Flower

2

49

GearBot

2

50

Gorilla

2

51

Insect

2

52

PenArm

2

53

PickandPlace

2

54

PlotBot

2

55

SorterBot

2

56

SpeedBot

2

57

ToddleBot

2

58

Turtle

2

59

Соревнование «Сумо».

2

60

Робот-сканер штрих-кодов.

2

61

Слалом (объезд препятствий).

2

62

Программирование движения по линии

2

63

Калибровка датчиков.

2

64

Алгоритм движения по линии «Зигзаг».

2

65

Алгоритм «Волна».

2

66

Пропорциональное линейное управление.

2

67

Нелинейное управление движением по косинусному закону.

2

68

Поиск и подсчет перекрестков.

2

69

Проезд инверсии.

2

70

Повторение пройденного материала.

2

71

Творческая работа. Постройка собственного робота.

2

72

Итоговое занятие. Планы на лето.

2

Итого

144


ЛИТЕРАТУРА:


«Первый шаг в робототехнику», - М, Бином, 2013. «Робототехника для детей и родителей», - Санкт-Петербург, Наука, 2013 «Основы робототехники». Учебное пособие. Санкт-Петербург: БХВ-Петербург, 2005. «Курс программирования LEGOMindstormsEV3 в среде EV3: основные подходы, практические примеры, секреты мастерства», Челябинск, 2014.