Робототехника на занятиях ГПД

ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА № 471 ВЫБОРГСКОГО РАЙОНА САНКТ-ПЕТЕРБУРГА

«Робототехника»

разработчик:

Котельников Сергей Александрович,

Воспитатель ГПД

педагог дополнительного образования

• Робототехника - это проектирование и конструирование всевозможных интеллектуальных механизмов - роботов, имеющих модульную структуру и обладающих мощными микропроцессорами. На занятиях осуществляется работа с образовательными конструкторами серии LEGO Mindstorms; для создания программы, по которой будет действовать модель, используется специальный язык программирования RoboLab.
• Командная работа над практическими заданиями способствует глубокому изучению составляющих современных роботов, а визуальная программная среда позволит легко и эффективно изучить алгоритмизацию и программирование

• Новизна программы в том, что изучая простые механизмы, ребята учатся работать руками (развитие мелких и точных движений), развивают элементарное конструкторское мышление, фантазию, изучают принципы работы многих механизмов, тем самым знакомятся с профессией инженера.
• Актуальность программы заключается в том, что в настоящий момент в России развиваются нано технологии, электроника, механика и программирование, т.е. созревает благодатная почва для развития компьютерных технологий и робототехники.
• В педагогической целесообразности этой темы не приходиться сомневаться, т.к. дети научатся объединять реальный мир с виртуальным. В процессе конструирования и программирования кроме этого дети получат дополнительное образование в области физики, механики, электроники и информатики.

Условия реализации программы

Сроки реализации: программа ориентирована на детей 9-12 лет без специальной подготовки, рассчитана на один год обучения.

Наполняемость групп: 15 человек

Режим занятий: Занятия групповые. Проводятся: 1 раз в неделю по 2 часа (72 часа в год).

Формы занятий: практическое, соревнование, выездное в форме экскурсии

Формы организации деятельности учащихся на занятиях: групповая, индивидуально-групповая .

Методы обучения : словесные, наглядные, практические, эвристические, поисковые.

Ожидаемые результаты :

• к концу обучения воспитанники будут иметь представления о порядок взаимодействия механических узлов робота с электронными и оптическими устройствами;
• приобретут знания теоретические основы создания робототехнических устройств;
• разовьют глазомер, координацию движений;
• разовьют образное мышление;
• будут уметь составлять алгоритмы действий для исполнителя с заданным набором команд; 
• правильно подключать к блоку RCX внешние устройства, передавать программу с помощью инфракрасного передатчика;
• правильно подключать к блоку NXT внешние устройства, передавать программу с помощью
• будут знать основные компоненты управляющей системы роботов-исполнителей: входы, выходы и программу;
• научатся основные команды визуального языка программирования в средах «Robolab» и LEGO Mindstorms Eduсation NXT;
• Способы проверки результатов: предметная диагностика проводится в форме опросов; творческих заданий; педагогическая диагностика предполагает: анкетирование, личные беседы с детьми и их родителями.

Учебно-тематический план

№ п/п

Тема

часы

1

2

всего

Вводное занятие

1

3

Техника безопасности при работе с компьютером, его периферийными устройствами, с конструкторами LEGO.

теория

практ.

1

Робототехника для начинающих, базовый уровень.

4

1

5

-

1

Технология NXT.

4

-

6

Знакомство с конструктором.

5

2

2

2

Начало работы с конструктором.

7

6

3

2

8

8

Программное обеспечение NXT.

Первая модель робота.

10

4

4

9

3

8

4

10

Модели с датчиками.

7

2

9

Составление программ.

11

6

4

12

9

Алгоритмизация.

13

5

День показательных соревнований.

9

4

4

5

Итоговое занятие.

ИТОГО

1

5

-

1

1

1

72

-

29

43

Календарно-тематический план

№

дата

1

план

Тема занятия

1.09

факт

2

Содержание учебного материала

3

всего

Робототехника для начинающих, базовый уровень.

теория

часов

Технология NXT.

Рассказ о развитии робототехники в мировом сообществе и в частности в России.

практика

Показ видео роликов о роботах и роботостроении.

Знакомство с конструктором

- О технологии NXT.

2

Формы контроля

2

Твой конструктор (состав, возможности).

2

Правила техники безопасности.

- Установка батарей.

- Основные детали (название и назначение).

- Главное меню.

2

4

-

- Основы робототехники.

- Сенсор цвета и цветная подсветка.

текущий

2

- Датчики (назначение, единицы измерения).

-

- Понятия: датчик, интерфейс, алгоритм и т.п.

- Двигатели.

текущий

2

- Микрокомпьютер NXT.

текущий

- Аккумулятор (зарядка, использование)

- Как правильно разложить детали в наборе.

4

5

Начало работы с конструктором.

Программное обеспечение NXT.

- Включение \ выключение микрокомпьютера (аккумулятор, батареи, включение, выключение).

- Подключение двигателей и датчиков (комплектные элементы, двигатели и датчики NXT).

- Требования к системе.

6

- Тестирование

- Установка программного обеспечения.

2

7

- Мотор.

- Интерфейс программного обеспечения.

4

2

- Датчик освещенности.

- Палитра программирования.

текущий

5

- Панель настроек.

текущий

- Датчик звука.

- Датчик касания.

- Контроллер.

- Редактор звука.

- Ультразвуковой датчик.

- Редактор изображения.

- Структура меню NXT.

- Дистанционное управление.

- Снятие показаний с датчиков (view).

- Структура языка программирования NXT

- Установка связи с NXT.

- USB.

- BT.

- Загрузка программы.

- Запуск программы на NXT.

- Память NXT: просмотр и очистка.

6

7

8

9

Первая модель робота.

Инструкция в комплекте с комплектующими

Модели с датчиками.

9

- Датчик звука.

Составление программ.

5

- Датчик касания.

10

При конструировании робота из данного набора существует множество вариантов его изготовления и программирования, начинаем с программ, предложенных в инструкции и описании конструктора.

Алгоритмизация.

3

9

Датчики цвета (сенсоры) являются одним из двух датчиков, которые заменяют роботу зрение (другой датчик - ультразвуковой). У этого датчика совмещаются три функции. Датчик цвета позволяет роботу различать цвета и отличать свет от темноты. Он может различать 6 цветов, считывать интенсивность света в помещении, а также измерять цветовую интенсивность окрашенных поверхностей.

4

- Датчик света.

4

9

текущий

Датчик нажатия позволяет роботу осуществлять прикосновения. Датчик нажатия может определить момент нажатия на него чего-либо, а так же момент освобождения.

- Датчик касания.

7

4

текущий

5

- Подключение лампочки.

Ультразвуковой датчик позволяет роботу видеть и обнаруживать объекты. Его также можно использовать для того, чтобы робот мог обойти препятствие, оценить и измерить рас стояние, а также зафиксировать движение объекта.

текущий

В каждый серво мотор встроен датчик вращения. Он позволяет точнее вести управление движениями робота.

5

текущий

10

11

Дни показательных соревнований

День показательных соревнований по категориям

Итоговое занятие.

11

Подведение итогов образовательной деятельности объединения «Робототехника».

3

72

11

3

текущий

-

29

43

текущий

Курс «Робототехника» условно разделен на две части:

• основы конструирования;
• основы автоматического управления (программирование).
• Изучая простые механизмы, учащиеся учатся работать руками (развитие мелких и точных движений), развивают элементарное конструкторское мышление, фантазию, изучают принципы работы многих механизмов.

Цель первой части курса заключается в том, чтобы познакомить учащихся с профессией инженера: изучение понятий конструкции и ее основных свойствах, элементов механики.

• Вторая часть курса предполагает использование компьютеров и специальных интерфейсных блоков совместно с конструкторами. Важно отметить, что компьютер используется как средство управления моделью; его использование направлено на составление управляющих алгоритмов для собранных моделей. Учащиеся получают представление об особенностях составления программ управления, автоматизации механизмов, моделировании работы систем.

Цель второй половины курса состоит в том, чтобы научить ребят грамотно выразить свою идею, спроектировать ее техническое и программное решение, реализовать ее в виде модели, способной к функционированию.

В данном курсе можно выявить связи со следующими школьными дисциплинами:

• математика – учащиеся учатся алгоритмическому мышлению и навыкам работы с цифровой информацией;
• физика – учащиеся знакомятся и закрепляют знания из раздела физики «Механика»;
• технология – учащиеся развивают конструкторское мышление, фантазию.