| Утверждаю: директор МКОУ «Куйсунская СОШ» ____________/Панахов И.А./ 2022-2023 уч. г. |
ПРОГРАММА КРУЖКА
«Робототехника»
на 2022-2023 учебный год
руководитель: Гусейнова Ф.А.
Программа кружка «Робототехника»
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Программа разработана как самостоятельная дисциплина, являющаяся образовательным компонентом общего среднего образования. Вместе с тем, выражая общие идеи формализации, она пронизывает содержание многих других предметов и, следовательно, становится дисциплиной обобщающего, методологического плана. Основное назначение курса "Робототехники" состоит в выполнении социального заказа современного общества, направленного на подготовку подрастающего поколения к полноценной работе в условиях глобальной информатизации всех сторон общественной жизни.
Робототехника является одним из важнейших направлений научно - технического прогресса, в котором проблемы механики и новых технологий соприкасаются с проблемами искусственного интеллекта.
За последние годы успехи в робототехнике и автоматизированных системах изменили личную и деловую сферы нашей жизни. Роботы широко используются в транспорте, в исследованиях Земли и космоса, в хирургии, в военной промышленности, при проведении лабораторных исследований, в сфере безопасности, в массовом производстве промышленных товаров и товаров народного потребления. Многие устройства, принимающие решения на основе полученных от сенсоров данных, тоже можно считать роботами — таковы, например, лифты, без которых уже немыслима наша жизнь.
Содержание и структура курса «Робототехника» направлены на формирование устойчивых представлений о робототехнических устройствах как едином изделии определенного функционального назначения и с определенными техническими характеристиками.
Программа рассчитана на 35 часов и адаптирована под конструктор LEGO Mindstorms EV3 (6 базовых моделей)
Цель образовательной программы «Лего-конструирование и робототехника» заключается в том, чтобы перевести уровень общения ребят с техникой «на ты», научить ребят грамотно выразить свою идею, спроектировать ее техническое и программное решение, реализовать ее в виде модели, способной к функционированию.
Конструктор Лего предоставляет ученикам возможность приобретать важные знания, умения и навыки в процессе создания, программирования и тестирования роботов. «Мозгом» робота является микрокомпьютер LEGO Mindstorms EV3, делающий робота программируемым, интеллектуальным, способным принимать решения. Для связи между компьютером и Mindstorms EV3 используется проводная связь (с помощью кабеля), можно использовать также беспроводное соединение Bluetooth (управление со смартфона),и даже инфракрасное управление (при помощи пульта, комплектуется в некоторых моделях). На Mindstorms EV3 имеется по три выходных порта для подключения электромоторов и для элементов выполнения движения. С помощью встроенной в блок программы Mindstorms EV3 можно осуществлять прямое его программирование без обращения к компьютеру. Датчики получают информацию от микрокомпьютера встроенного в блок Mindstorms EV3.
Кроме того, специальная программа управления LEGO EV3 IDE позволяет значительно расширить функции и настройки многочисленных параметров. Она устанавливается на компьютер или ноутбук, и после создания программы управления моделью робота загружается в блок Mindstorms EV3 для исполнения. Для универсальности работы в блоках предусмотрены расширения возможностей с использованием карт памяти.
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 Mindstorms EV3 приглашает ребят войти в увлекательный мир роботов, погрузиться в сложную среду информационных технологий.
Программное обеспечение отличается дружественным интерфейсом, позволяющим ребенку постепенно превращаться из новичка в опытного пользователя. Каждое занятие - новая тема или новый проект. Модели собираются либо по технологическим картам (инструкциям по сборке в бумажном или электронном варианте), либо в силу фантазии детей. По мере освоения проектов проводятся соревнования роботов, созданных группами.
Цели курса:
Главной целью курса является развитие информационной культуры, учебно-познавательных и поисково-исследовательских навыков, развитие интеллекта.
Основные задачи:
Знакомство со средой программирования Mindstorms EV3;
Усвоение основ программирования, получить умения составления алгоритмов;
сформировать умения строить модели по схемам;
получить практические навыки конструктивного воображения при разработке индивидуальных или совместных проектов;
проектирование технического, программного решения идеи, и ее реализации в виде функционирующей модели;
развитие умения ориентироваться в пространстве;
Умение использовать системы регистрации сигналов датчиков, понимание принципов обратной связи;
Проектирование роботов и программирование их действий;
Через создание собственных проектов прослеживать пользу применения роботов в реальной жизни;
Расширение области знаний о профессиях;
Умение учеников работать в группах.
Воспитание самостоятельности, аккуратности и внимательности в работе.
Возраст учащихся, участвующих в реализации данной образовательной программы: от 9 до 14 лет. Учащиеся данного возраста способны выполнять задания по образцу, а так же после изучения блока темы выполнять творческое репродуктивное задание.
Общеучебные умения, навыки и способы деятельности:
Программа предусматривает формирование у учащихся общеучебных умений и навыков, универсальных способов деятельности и ключевых компетенции. В этом направлении приоритетами для учебного предмета «Робототехника» являются: определение адекватных способов решения учебной задачи на основе заданных алгоритмов; комбинирование известных алгоритмов деятельности в ситуациях, не предполагающих стандартное применение одного из них; использование для решения познавательных и коммуникативных задач различных источников информации, включая энциклопедии, словари, Интернет-ресурсы и базы данных; владение умениями совместной деятельности (согласование и координация деятельности с другими ее участниками; объективное оценивание своего вклада в решение общих задач коллектива; учет особенностей различного ролевого поведения).
LEGO Mindstorms EV3 позволяет учащимся:
совместно обучаться в рамках одной бригады;
распределять обязанности в своей бригаде;
проявлять повышенное внимание культуре и этике общения;
проявлять творческий подход к решению поставленной задачи;
создавать модели реальных объектов и процессов;
видеть реальный результат своей работы.
Режим занятий:
Занятия проводятся:
В младшей группе 1 раз в неделю по 1 часу (итого 1 час в неделю, 35 часов в год);
В старшей группе 1 раз в неделю по 1 часу (итого 1 час в неделю, 35 часов в год).
Ожидаемые результаты освоения программы.
После завершения курса обучения:
Обучающийся будет знать:
конструкцию, органы управления и дисплей LEGO Mindstorms EV3;
собирать робота, используя различные датчики.
программировать робота.
Основное содержание (35 часов)
Тема 1. Введение, 3 часа
Конструктор . Знакомство с набором LEGO Mindstorms EV3, изучение его деталей. Получение представлений о микропроцессорном блоке Mindstorms EV3, являющимся мозгом конструктора. Подготовка конструктора и блока Mindstorms EV3к дальнейшей работе.
Тема 2. Конструирование, 8 часов
Знакомство с электронными компонентами и их использование:
Модуль Mindstorms EV3 с батарейным блоком (или с аккумулятором); датчики: ультразвуковой (датчик расстояния), касания, звука - микрофон, освещенности; соединительные кабели разной длины для подключения датчиков и сервоприводов к LEGO Mindstorms EV3 и USB - кабели для подключения модуля Mindstorms EV3 к компьютеру.
Тема 3. Управление, 6 часов
Составление программ передвижения робота вперед и назад, который имеет мотор, способный изменять вращение оси машины. Робот имеет правый и левый моторы, подключенные к портам B и C. Сборка и программирование робота LEGO Mindstorms EV3, который должен двигаться вперед и поворачивать под прямым углом направо. Определение общих для всех датчиков параметров, которые надо проверить перед работой и настроить по заданным параметрам.
Тема 4. Проектно-конструкторская деятельность, 15 часов
Работа в Интернете. Поиск информации о Лего-соревнованиях, описаниях моделей, технологии сборки и программирования Лего-роботов. Сборка своих моделей. Анализ умений программирования робота. Подведение итогов курса – проведение соревнований (турниров), учебных исследовательских конференций.
Тема 5 Свободное моделирование, 3 часа
Календарно-тематическое планирование занятий кружка «Робототехника»
| № | Дата | Тема | Содержание | |
| 1 | 05.09 | Введение в робототехнику | Лекция. Цели и задачи курса. Что такое роботы. Ролики, фотографии и мультимедиа. Рассказ о соревнованиях роботов: Евробот, фестиваль мобильных роботов, олимпиады роботов. Спортивная робототехника. В т.ч. - бои роботов (неразрушающие). Конструкторы и «самодельные» роботы. | |
| 2 | 12.09 | Конструкторы компании ЛЕГО | Лекция. Информация о имеющихся конструкторах компании ЛЕГО, их функциональном назначении и отличии, демонстрация имеющихся у нас наборов | |
| 3 | 19.09 | Знакомство с набором LEGO Mindstorms EV3 | Лекция. Знакомимся с набором LEGO Mindstorms EV3.Что необходимо знать перед началом работы. Датчики конструкторов LEGO на базе компьютера LEGO Mindstorms EV3, аппаратный и программный состав конструкторов LEGO на базе компьютера, сервомоторы. | |
| 4 | 26.09 | Конструирование первого робота | Практика. Собираем первую модель робота «EV3Rstorms» по инструкции. | |
| 5 | 03.10 | Изучение среды управления и программирования | Лекция. Изучение программного обеспечения, изучение среды программирования, управления. Краткое изучение программного обеспечения, изучение среды программирования и управления. Собираем робота " TRACK3R ": модернизируем собранного на предыдущем уроке робота " EV3Rstorms " и получаем " TRACK3R ".
Загружаем готовые программы управления роботом, тестируем их, выявляем сильные и слабые стороны программ, а также регулируем параметры, при которых программы работают без ошибок. | |
| 6 | 10.10 | Программирование робота | Практика. Разработка программ для выполнения поставленных задачи: несколько коротких заданий из 4-5 блоков | |
| 7 | 17.10 | Конструирование трехколесного робота | Создаём и тестируем "R3PTAR".
У этого робота ещё нет датчиков, но уже можно писать средние по сложности программы для управления двумя серводвигателями. | |
| 8 | 24.10 | Программирование трехколесного робота | Практика. Разработка программ для выполнения поставленных задачи: несколько коротких заданий. Количество блоков в программах более 5 штук. (более сложная программа).
Собираем и программируем "Бот-внедорожник"
На предыдущем уроке мы собрали "Трёхколёсного" робота. Мы его оставили в ящике, на этом уроке достаём и вносим небольшие изменения в конструкцию. Получаем уже более серьёзная модель, использующую датчик касания. Соответственно, мы продолжаем эксперименты по программированию робота. Пишем программу средней сложности, которая должна позволить роботу реагировать на событие нажатия датчика.
Задача примерно такая: допустим, робот ехал и упёрся в стену. Ему необходимо отъехать немножко назад, повернуть налево и затем продолжить движение прямо. Необходимо зациклить эту программу. Провести испытание поведения робота, подумать в каких случаях может пригодиться полученный результат. | |
| 9 | 31.10 | Сборка гусеничного робота по инструкции | Создаём и тестируем "GRIPP3R".
Задача: необходимо научиться собирать робота на гусеницах. Поэтому тренируемся, пробуем собрать по инструкции. Если всё получилось, то управляем роботом с сотового телефона или с компьютера. Запоминаем конструкцию. Анализируем плюсы и минусы конструкции. На следующем уроке попробуем разобрать и заново собрать робота. | |
| 10 | 07.11 | Конструирование гусеничного бота | На предыдущем уроке мы собирали гусеничного бота. Нужно ещё раз посмотреть на свои модели, запомнить конструкцию. Далее разобрать и попытаться собрать свою собственную модель. Она должна быть устойчива, не должно быть выступающих частей. Гусеницы должны быть оптимально натянуты. Далее тестируем своё гусеничное транспортное средство на поле, управляем им с мобильного телефона или с ноутбука. | |
|
| 14.11 | Тестирование | Тест должен содержать простые и чётко сформулированные вопросы о конструкторе, о лего, о законах физики, математики и т.д. Рекомендуемое количество вопросов от 10 до 20. Ученики отвечают на простые вопросы, проверяют свой уровень знаний. В тест рекомендуется включить несколько вопросов на смекалку из цикла: "А что если...". В результате тестирования мы должны понять научился ли чему-нибудь ученик. | |
|
|
| | Нам необходимо ознакомиться с конструкцией самого простого робота сумоиста. Для этого читаем и собираем робота по инструкции: бот - сумоист. Собираем, запоминаем конструкцию. Тестируем собранного робота. Управляем им с ноутбука/нетбука. |
| 13 | 28.11 | Соревнование "роботов - сумоистов" | Собираем по памяти на время робота-сумоиста. Продолжительность сборки: 30-60 минут. Устраиваем соревнования. Не разбираем конструкцию робота победителя. Необходимо изучить конструкции, выявить плюсы и минусы бота. | |
| 14 | 05.12 | Анализ конструкции победителей | Необходимо изучить конструкции, выявить плюсы и минусы бота. Проговариваем вслух все плюсы и минусы. Свободное время. Собираем любую со сложностью не выше 3 единиц из имеющихся инструкций роботов. | |
| 15 | 12.12 | Самостоятельное конструирование робота к соревнованиям | Задача учеников самостоятельно найти и смастерить конструкцию робота, которая сможет выполнять задания отборочных соревнований. Все задания распределяем по частям, например, нужно передвигаться из точки А в точку Б - это будет первая задача, нужно определять цвет каждой ячейки - это вторая задача, в зависимости от цвета ячейки нужно выкладывать определённое количество шариков в ячейку - это третья задача. | |
| 16 | 19.12 | |
| 17 | 26.12 | |
| 18 | 09.01 | Разработка проектов по группам | Цель: Сформировать задачу на разработку проекта группе учеников.
На уроке мы делим всех учеников на группы по 2-3 человека.
Шаг 1. Каждая группа сама придумывает себе проект автоматизированного устройства/установки или робота. Задача учителя направить учеников на максимально подробное описание будущих моделей, распределить обязанности по сборке, отладке, программированию будущей модели. Ученики обязаны описать данные решения в виде блок-схем, либо текстом в тетрадях.
Шаг 2. При готовности описательной части проекта приступить к созданию действующей модели. Шаг 2. При готовности описательной части проекта создаем действующие модели. Если есть вопросы и проблемы - направляем учеников на поиск самостоятельного решения проблем, выработку коллективных и индивидуальных решений.
Шаг 3. Уточняем параметры проекта. Дополняем его схемами, условными чертежами, добавляем описательную часть. Обновляем параметры объектов.
Шаг 4. При готовности модели начинаем программирование запланированных ранее функций. Цель: Научиться презентовать (представлять) свою деятельность.
Продолжаем сборку и программирование моделей.
Шаг 5. Оформляем проект: Окончательно определяемся с названием проекта, разрабатываем презентацию для защиты проекта. Печатаем необходимое название, ФИО авторов, дополнительный материал.
Шаг 6. Определяемся с речью для защиты проекта. Записываем, сохраняем, проводим предварительную защиту. Цель: Научиться публично представлять свои изобретения.
Публичная ЗАЩИТА проектов с приглашением представителей администрации, педагогов . | |
| 19 | 16.01 | |
| 20 | 23.01 | |
| 21 | 30.01 | |
| 22 | 06.02 | Свободный урок. Сбор готовой модели на выбор. | Сбор и исследование одной из моделей роботов на выбор: Гоночная машина - автобот - автомобиль с возможностью удалённого управления и запрограммирования его для движения по цветным линиям на полу! Бот с ультразвуковым датчиком - 4-х колёсный робот с интеллектуальной программой, принимающей решение куда ехать при наличии препятствия. Бот с датчиком касания - 4-х колёсный робот с программой, использующей датчик касания в качестве инструмента для определения препятствий. Бот с датчиком для следования по линии - робот, программа которого настроена на его движение по чёрной линии. Бот стрелок - простейший робот, стреляющий в разные стороны шариками.
Цель: Закрепить навыки конструирования по готовым инструкциям. Изучить программы.
Ученикам необходимо собрать модели по инструкции. Загрузить имеющуюся программу. Изучить работу программы, особенности движения, работы с датчиком и т.д. модели робота. Сделать соответствующие выводы. | |
| 23 | 13.02 | Конструирование 4-х колёсного или гусеничного робота | Цель: собрать по инструкции робота, изучить его возможности и программу.
Необходимо выбрать одного из 6 имеющиеся конструкции МУЛЬТИБОТА.
Собираем робота по инструкции, загружаем программу, изучаем его поведение: запускаем, наблюдаем, тестируем. Меняем программу, добиваемся изменения принципа работы робота. Меняем его конструкцию. | |
| 24 | 20.02 | Конструирование колёсного или гусеничного робота. | Цель: придумать и собрать робота. Самостоятельно запрограммировать робота.
Придумываем конструкцию, которую мы бы хотели собрать. Назовём конструкцию роботом. Пусть робот перемещается на 4-х колёсах или гусеницах. Пусть он может короткое время (минимум 1 минуту) передвигаться самостоятельно.
Начинаем сборку модели. Обсуждаем подробности конструкции и параметры программы. |
| 25 | 27.02 |
|
|
| 26 | 06.03 | Контрольное тестирование | Тест должен содержать простые и чётко сформулированные вопросы о конструкторе, о «лего», о законах физики, математики и т.д. Рекомендуемое количество вопросов 20 штук. Ученики отвечают на простые вопросы, проверяют свой уровень знаний. В результате тестирования мы должны понять научился ли чему-нибудь ученик. Проводим анализ полученных результатов. Сравниваем их с теми, что были получены в начале обучения в кружке "робототехника». Выявляем так называемых «двоечников», а также выбираем учеников, способных изучать робототехнику на повышенном уровне. Формируем из них группу для обучения на второй год. |
| 27 | 13.03 | Сборка робота-богомола | Собираем и программируем робота-богомолаSPIK3R. Урок 1.
Инструкция: электронная инструкция по сборке робота: «безобидный богомол» | |
| 28 | 20.03 | |
| 29 | 27.03 | Сборка робота высокой сложности | Собираем робота LEGO 45544 Mindstorms Education EV3(базовый) урок 1.
Инструкция: электронная инструкция по сборке робота | |
| 30 | 03.04 | |
| 31 | 10.04 | Программирование робота высокой сложности | Программируем робота LEGO 45544 Mindstorms Education EV3(базовый), готовимся к показательным выступлениям. | |
| 32 | 17.04 | Показательное выступление | Показательный урок: демонстрируем робота, запускаем программу, показываем возможности движения, соревнуемся на скорость перемещения. Команда-победитель получает призы. | |
| 33 | 24.04 | Свободное моделирование | Собираем любую по желанию модель. | |
| 34 | 08.05 | Свободное моделирование | Собираем любую по желанию модель. | |
| 35 | 15.05 | Резервный урок |
| |
| 36 | 22.05 | Резервный урок |
| |
|
|
|
|
|
|
|
|
908
54 308 
