Программа учебного кружка «Робототехника»
С целью эффективной реализации проекта по развитию направления обучения робототехники в МАОУ СОШ № 4 были выполнены следующие условия:
- приобретение наборов Lego Education и LEGO Mindstorms;
- повышение квалификации педагогов в области методики обучения робототехнике (курсы повышения квалификации в г. Екатеринбург, посещение мастер-классов на Международной конференции «Информационные технологии в образовании» в 2013 году);
- выбор программы для занятий обучающихся в объединении дополнительного образования «Основы робототехники»;
- повышение мотивации обучающихся к занятиям по робототехнике (посещение Международного турнира по мехатронике в учебном центре ЧТПЗ – около 200 обучающихся).
Выбранная программа рассчитана на один год обучения для обучающихся 5-6 классов, продолжительность одного занятия 1,5 часа. Основы программы взяты из официального курса компании Lego Education.
В основу программы положено моделирование роботов, как прогрессивного, наглядного и одновременно практически полезного раздела – робототехники, вобравшего в себя ее передовые достижения. В программе освещены темы, интересные учащимся как теоретически, так и для самостоятельного конструирования и моделирования разнообразных роботов.
Одновременно 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.
В процессе теоретического обучения учащиеся знакомятся с назначением, структурой и устройством роботов, с технологическими основами сборки и монтажа, основами вычислительной техники, средствами отображения информации.
Программа включает проведение практикума начинающего робототехника, включающего проведение лабораторно-практических, исследовательских работ и прикладного программирования. В ходе заданий учащиеся приобретают обще-трудовые, специальные и профессиональные умения и навыки по сборке готовых роботов, их программированию, закрепляемые в процессе разработки проекта.
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.
Курс «Робототехники» является базовым и не предполагает наличия у обучаемых навыков в области робототехники и программирования. Уровень подготовки учащихся может быть разным.
КАЛЕНДАРНО - ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН
| № п/п | Тема занятия | Количество часов |
| теория | практика |
Введение 1,5 час |
| 1.1. | Что такое робототехника. Цели и задачи работы кружка. Знакомство с деталями конструктора. | 1,5 |
|
Конструирование 15 часов |
| 2.1. | Первые шаги. Мотор и ось. Зубчатые колеса. |
| 1,5 |
| 2.2. | «Несуществующее животное». |
| 1,5 |
| 2.3. | Виды передач. Понижающая, повышающая зубчатая передача. | 1,5 |
|
| 2.4. | Датчик. Датчик наклона. Датчик расстояния. | 1,5 |
|
| 2.5. | Способы крепления деталей. Высокая башня. Механический манипулятор (хваталка). |
| 1,5 |
| 2.6. | Механическая передача. Шкивы и ремни. Перекрестная ременная передача. |
| 1,5 |
| 2.7. | Скорость. Снижение скорости. Увеличение скорости. |
| 1,5 |
| 2.8. | Механическая передача. Передаточное отношение. Волчок. |
| 1,5 |
| 2.9. | Механическая передача. Ручной миксер. Редуктор. Червячная зубчатая передача. |
| 1,5 |
| 2.10. | Механическая передача. Кулачок. Рычаг. |
| 1,5 |
Первые модели 16,5 часа |
| 3.1. | Танцующие птицы. |
| 1,5 |
| 3.2. | Умная вертушка. |
| 1,5 |
| 3.3. | Обезьянка-барабанщица. |
| 1,5 |
| 3.4. | Голодный аллигатор. |
| 1,5 |
| 3.5. | Рычащий лев. |
| 1,5 |
| 3.6. | Порхающая птица. |
| 1,5 |
| 3.7. | Нападающий и вратарь. |
| 1,5 |
| 3.8. | Ликующие болельщики. |
| 1,5 |
| 3.9. | Спасение самолета. |
| 1,5 |
| 3.10. | Спасение от великана. |
| 1,5 |
| 3.11. | Непотопляемый парусник. |
| 1,5 |
Программирование в среде Robolab 2.9. 24 часа |
| 4.1. | Знакомство со средой программирования Robolab2.9. Режим «Администратор». Режим «Программист». | 1,5 | 1,5 |
| 4.2. | Типы команд. Команды действия. Базовые команды. | 1,5 | 1,5 |
| 4.3. | Эмоциональный робот. Проект «Встреча». Конкурентная разведка. Проект «Разминирование». |
| 3 |
| 4.4. | Моторы NXT. Мобильные роботы. | 1,5 | 1,5 |
| 4.5. | Команды ожидания. | 1,5 | 1,5 |
| 4.6. | Управляющие структуры. | 1,5 | 1,5 |
| 4.7. | Многоугольники и пропорции. Как замостить поверхность. Проект «Пентагон». |
| 3 |
| 4.8. | Модификаторы. | 1,5 | 1,5 |
Алгоритмы управления 15 часов |
| 5.1. | Релейный регулятор. Движение с одним датчиком освещенности. | 1 | 2 |
| 5.2. | Движение с двумя датчиками освещенности | 1 | 2 |
| 5.3. | Пропорциональный регулятор | 1 | 2 |
| 5.4. | Пропорциональный регулятор | 1 | 2 |
| 5.5. | Пропорционально-дифференцированный регулятор. | 1 | 2 |
Задачи для робота 12 часов |
| 6.1. | Кегельринг. Танец в круге. |
| 3 |
| 6.2. | Кегельринг. Танец в круге. |
| 3 |
| 6.3. | Движение вдоль линии. Один датчик. |
| 3 |
| 6.4. | Движение вдоль линии. Два датчика. |
| 3 |
| Самостоятельная проектная деятельность в группах на свободную тему 12 часов |
| 7.1. | Творческое конструирование собственной модели. Программирование. |
| 3 |
| 7.2. | Творческое конструирование собственной модели. Программирование. |
| 3 |
| 7.3. | Творческое конструирование собственной модели. Программирование. |
| 3 |
| 7.4. | Творческое конструирование собственной модели. Программирование. Защита модели. |
| 3 |
Ожидаемые результаты:
формирование устойчивого интереса к робототехнике и учебным предметам физика, технология, информатика;
формирование умения работать по предложенным инструкциям;
формирование умения творчески подходить к решению задачи;
формирование умения довести решение задачи до работающей модели;
формирование умения излагать мысли в четкой логической последовательности, отстаивать свою точку зрения, анализировать ситуацию и самостоятельно находить ответы на вопросы путем логических рассуждений.
формирование умения работать над проектом в команде, эффективно распределять обязанности.
Основные формы занятий
– теоретические занятия
– практические занятия
Организация занятий
Каждое занятие рассчитано на полтора урока, но может занять больше времени – все зависит от того, сколько будет затрачено времени на обсуждение, сборку модели, освоение компьютера, экспериментирование.
На занятиях учащиеся работают как индивидуально, так и небольшими группами (2-3 человека). Предварительное знакомство с основными идеями построения и программирования моделей помогает учащимся освоиться с конструктором и программным обеспечением. Затем обучающиеся переходят к выполнению задания.
Обучающимся предлагается выбрать несколько вариантов выполнения задания: воспользоваться разработанными инструкциями сборки, самостоятельно придумать своего робота или используя за основу схемы сборки доработать и внести свои конструктивные изменения в конструкцию робота.
Отдельные группы обучающихся, которые работают быстрее остальных, успевают как собрать модель по предложенной схеме, а также предложить свою доработанную модель.
По завершении работы над каждым проектом устраивается презентация моделей.
Условия реализации программы
Занятия проводятся в кабинете информатики (может быть использовано любое помещение). Для реализации программы в кабинете имеется следующее оборудование:
набор для изучения робототехники: Lego Education – 7 шт, LEGO Mindstorms – 7 шт.;
персональный компьютер (или нетбук) с установленной программой – 7 шт.;
лазерный принтер – 1 шт.;
мультимедиа проектор – 1 шт.
10 195
3 215 
