Планирование по кружку "Робототехника"

МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ЦЕНТР ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯДЕТЕЙ»

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ

ОБЩЕРАЗВИВАЮЩАЯ ПРОГРАММА

«РОБОТОТЕХНИКА»

с.Красногвардейское

2017г.

1. ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

За последние годы успехи в робототехнике и автоматизированных системах изменили личную и деловую сферы нашей жизни. Сегодня промышленные, обслуживающие и домашние роботы широко используются на благо экономики ведущих мировых держав: выполняют работы более дешево, с большей точностью и надежностью, чем люди, используются на вредных для здоровья и опасных для жизни производствах. 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. Роботы играют все более важную роль в жизни, служа людям и выполняя каждодневные задачи. Интенсивная экспансия искусственных помощников в нашу повседневную жизнь требует, чтобы пользователи обладали современными знаниями в области управления роботами, что позволит быстро развивать новые, умные, безопасные и более продвинутые автоматизированные и роботизированные системы.

В настоящее время автоматизация достигла такого уровня, при котором технические объекты выполняют не только функции по обработке материальных предметов, но и начинают выполнять обслуживание и планирование. Человекоподобные роботы уже выполняют функции секретарей и гидов. Робототехника уже выделена в отдельную отрасль.

Робототехника – это проектирование, конструирование и программирование всевозможных интеллектуальных механизмов - роботов, имеющих модульную структуру и обладающих мощными микропроцессорами.

Сегодня человечество практически вплотную подошло к тому моменту, когда роботы будут использоваться во всех сферах жизнедеятельности. В связи с этим приоритетным становится направление подготовки школьников в области робототехники.

Изучение робототехники позволяет решить следующие задачи, которые стоят перед информатикой как учебным предметом. А именно, рассмотрение линии алгоритмизация и программирование, исполнитель, основы логики и логические основы компьютера.

Образовательная программа «Робототехника» была разработана на основе работы с конструктором LEGO EV3 и компьютерного программного обеспечения LEGO EV3 специально для занятий в условия учреждения дополнительного образования.

Комплект заданий LEGOEV3позволяет учащимся работать в качестве юных исследователей, инженеров, математиков и даже писателей, предоставляя им инструкции, инструментарий и задания для межпредметных проектов.

Учащиеся собирают и программируют действующие модели, а затем используют их для выполнения задач, по сути, являющихся упражнениями из курсов естественных наук, технологии, математики, развития речи.

Занятия конструированием, программированием, исследованиями, написание отчётов, а также общение в процессе работы способствуют разностороннему развитию учащихся. Интегрирование различных школьных предметов в учебном курсе «Робототехника» открывает новые возможности для реализации новых образовательных концепций, овладения новыми навыками и расширения круга интересов.

Цель программы:

Создание условий для изучения основ алгоритмизации и программирования, развития научно-технического и творческого потенциала личности ребенка путем организации его деятельности в процессе интеграции начального инженерно- технического конструирования и основ робототехники.

Задачи программы:

1. Обучающие:

• Научить детей работать с LEGO-оборудованием и программным обеспечением, самостоятельно (в группе) планировать процесс работы с проектом с момента появления идеи или задания и до создания готового продукта;

• Научить применять знания, умения и навыки, полученные при изучении других предметов: математики, физики, информатики, технологии; развить умение собирать, анализировать и систематизировать информацию;

• Дать детям навыки оценки проекта и поиска пути его усовершенствования:

1. Развивающие:

• Развивать творческие способности и логическое мышление обучающихся;

• Развивать умение выстраивать гипотезу и сопоставлять с полученным результатом;

• Развивать образное, техническое мышление и умение выразить свой замысел;

• Развивать умения работать по предложенным инструкциям по сборке моделей;

• Развивать умения творчески подходить к решению задачи;

• Развивать применение знаний из различных областей знаний;

• Развивать умения излагать мысли в четкой логической последовательности, отстаивать свою точку зрения, анализировать ситуацию и самостоятельно находить ответы на вопросы путем логических рассуждений.

1. Воспитательные:

• Сформировать команду, в которой каждый ребенок умеет сотрудничать со сверстниками и взрослыми;

• Сформировать у ребенка адекватное отношение к командной работе, без стремления к соперничеству;

• Развить у детей чувство взаимопомощи

Отличительные особенности программы.

Реализация программы осуществляется с использованием методических пособий, специально разработанных фирмой "LEGO" для преподавания технического конструирования на основе своих конструкторов. Настоящий курс предлагает использование образовательных конструкторов Lego EV3 как инструмента для обучения конструированию, моделированию и компьютерному управлению на занятиях робототехники. Простота в построении модели в сочетании с большими конструктивными возможностями конструктора позволяют детям в конце занятия увидеть сделанную своими руками модель, которая выполняет поставленную ими же самими задачу. При построении модели затрагивается множество проблем из разных областей знания – от теории механики до психологии.

Курс предполагает использование компьютеров 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. Методические особенности реализации программы предполагают сочетание возможности развития индивидуальных творческих способностей и формирование умений взаимодействовать в коллективе, работать в группе.

Организация деятельности кружка.

Программа работы кружка рассчитана на один год обучения. Обучение проводится с учетом индивидуальных способностей учащихся, их уровня знаний и умений. На занятиях детям предоставляется возможность удовлетворять свои интересы и сочетать различные направления и формы занятий. Возраст воспитанников в группе 7-11 лет, количество детей в группе составляет 12 человек. Программой предусматривается годовая нагрузка 228 часа. Занятия проводятся 2 раза в неделю по 3 часа.

Формы проведения занятий: индивидуально-групповые

Среди форм организации учебных занятий в данном курсе выделяются:

• практическое занятие;

• урок-консультация;

• урок-ролевая игра;

• урок-соревнование;

• выставка;

• урок проверки и коррекции знаний и умений.

Формы подведения итогов:

Контроль осуществляется в форме конкурса, защиты проектов, самостоятельной разработки работ.

Командный анализ проведенной работы на основе результатов соревнований.

Ожидаемые результаты:

К концу первого года обучения ребенок будет иметь следующие знания, умения и навыки:

• умение ставить и решать задачи, требующие технического решения;

• умение создавать, проверять и модифицировать различные модели;

• знания и умения применять в работе цифровые и аналоговые приборы (датчики);

• умения выявлять закономерности и взаимосвязи для предсказания результатов различных решений

• коммуникативные навыки

2. Учебно-тематический план

3. СОДЕРЖАНИЕ ЗАНЯТИЙ 1 ГОДА ОБУЧЕНИЯ

1.Вводное занятие. Техника безопасности – 3 часа.

1.1 Понятие «робот», «робототехника». Введение: информатика, кибернетика, робототехника. Применение роботов в различных сферах жизни человека, значение робототехники. Показ действующей модели робота и его программ.– 2 часа.

1. Инструктаж по технике безопасности – 1 час.

2.Организация рабочего места. Основы работы с Lego EV3 –3 часа.

2.1.Рассказ о развитии робототехники в мировом сообществе и в частности в России. Показ видео роликов о роботах и роботостроении – 3 часа.

3.Сборка простейшего робота, по инструкции. Программное обеспечение Lego EV3– 10 часов.

3.1 Изучение состава и возможностей конструктора, основных деталей и датчиков, названий и назначений деталей– 4 часа.

3.2.Сборка простейших роботов, по инструкции – 6 часов.

4.Изучение основной и полной палитры Lego EV3– 14 часов.

4.1 Знакомство с запуском программы, ее интерфейсом – 2 часа.

4.2 Команды, палитры инструментов. Подключение Lego EV3. Визуальные языки программирования. Разделы программы, уровни сложности – 12 часов.

5.Составление программ включающих в себя ветвление в среде Lego EV3 – 20 часов.

5.1 Дисплей. Использование дисплея Lego EV3. Создание анимации – 2 часа.

5.2 Серводвигатель. Устройство и применение. Тестирование: серводвигатель, датчик освещенности, датчик звука, датчик касания, ультразвуковой датчик – 10 часов.

5.3 Структура меню EV3. Составление простой программы для модели, используя встроенные возможности EV3 – 8 часов.

6. Мозговой штурм на тему: «Какой нужен проект робота для упрощения работы в сфере образования?» - 4 часа.

6.1. Понятие: мозговой штурм, для чего он предназначен.-1 час.

6.2. Мозговой штурм, рассуждения детей - 3 часа.

7.Составление программ и разработка моделей робота. – 18 часов.

7.1. Рассказ о разработках моделей роботов. Показ видео роликов о роботах участниках различных соревнований – 2 часа

7.2.Разработка моделей робота и испытание конструкции и программ. Устранение неисправностей. Совершенствование конструкции –16 часа.

8.Задачи для робота-19 часов

8.1. Рассуждение, выполнение определенных целей при конструировании робота и решение определенных задач при решении задач для робота – 3 часа.

8.2. Конструирование и решение задач – 16 часов.

9.Самостоятельная проектная деятельность в группах на свободную тему- 20 часов

9.1. Введение в проект. Что такое проект? Зачем он предназначен? – 2 часа.

9.2. Создание проекта в группах на свободные темы. – 18 часов.

10.Управление с обратной связью. Точные перемещения. – 5 часов.

10.1.Что такое управление с обратной связью? Как управлять роботом с обратной связью? Как создать точные перемещения?- 1 час.

10.2. Создание, программирование робота, управление с обратной связью. Точные перемещения- 4 часа.

11. Удаленное управление. Передача данных. Кодирование при передаче. – 7 часов.

11.1.Что такое удаленное управление? Зачем нужна передача данных? Что такое кодирование при передачи? – 3 часа

11.2. Удаленное управление роботом. Кодирование при передаче – 4 часа.

12. Путешествие по комнате. Объезд предметов. – 9 часов.

12.1.Как правильно создать программу для робота. Как ей пользоваться? Какие нужны датчики? - 2 часа.

12.2. Создание робота. Игра: «Путешествие по комнате. Объезд предметов». – 7 часов.

13. Управление с помощью датчика. – 6 часов.

13.1. Теория. Как управлять разными датчиками. – 2 часа.

13.2. Создание робота, где управление будет происходить с помощью датчика. – 4 часа.

14. Создание проекта. – 12 часов.

14.1. Понятие: проект, зачем он предназначен. Показ видео роликов о различных проектов участников соревнований – 3 часа.

14.2. Создание проекта - 9 часов.

15.Разработка модели робота для соревнований – 36 часов.

15.1 Понятие: прочность конструкции. Показ видео роликов о роботах участниках различных соревнований – 2 часа.

15.2 Разработка модели робота –20 часа.

15.3 Испытание конструкции и программ. Устранение неисправностей. Совершенствование конструкции – 14 часов.

16.Подготовка к соревнованиям – 27 часов.

16.1 Подготовка к соревнованиям – 6 часов.

16.2 Испытание конструкции и программ. Устранение неисправностей. Совершенствование конструкции – 21 час.

17. Технические роботы. – 4 часа.

17.1. Создание робота. – 4 часа.

18. Защита проекта.- 4 часа.

18.1. Подготовка к защите проекта. – 1 час.

18.2.Защита проекта. -3 часа.

19.Соревнования. – 4 часа.

19.1. Подготовка команд к соревнованиям. – 1 час.

19.2. Соревнования – 3 часа.

20.Итоговое занятие – 3 часа

20.1 Проверка знаний и умений, полученных за год. Поощрение учащихся за высокие результаты обучения – 3 часа.

4. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

Обучение с LEGO Education всегда состоит из 4 этапов: установление взаимосвязей, конструирование, рефлексия и развитие.

Установление взаимосвязей. При установлении взаимосвязей учащиеся как бы «накладывают» новые знания на те, которыми они уже обладают, расширяя, таким образом, свои познания.

Используйте эти анимации, чтобы проиллюстрировать занятие, заинтересовать учеников, побудить их к обсуждению темы занятия. К каждому занятию предлагаются и другие способы установления взаимосвязей.

Конструирование. Учебный материал лучше всего усваивается тогда, когда мозг и руки «работают вместе». Работа с продуктами LEGO Education базируется на принципе практического обучения: сначала обдумывание, а затем создание моделей.

В каждом задании комплекта для этапа «Конструирование» приведены подробные пошаговые инструкции. При желании можно специально отвести время для усовершенствования предложенных моделей, или для создания и программирования своих собственных.

Рефлексия.Обдумывая и осмысливая проделанную работу, учащиеся углубляют понимание предмета. Они укрепляют взаимосвязи между уже имеющимися у них знаниями и вновь приобретённым опытом. В разделе «Рефлексия» учащиеся исследуют, какое влияние на поведение модели оказывает изменение ее конструкции: они заменяют детали, проводят расчеты, измерения, оценки возможностей модели, создают отчеты, проводят презентации, придумывают сюжеты, пишут сценарии и разыгрывают спектакли, задействуют в них свои модели. На этом этапе учитель получает прекрасные возможности для оценки достижений учеников.

Развитие. Процесс обучения всегда более приятен и эффективен, если есть стимулы. Поддержание такой мотивации и удовольствие, получаемое от успешно выполненной работы, естественным образом вдохновляют учащихся на дальнейшую творческую работу. В раздел «Развитие» для каждого занятия включены идеи по созданию и программированию моделей с более сложным поведением.

Материально-техническое обеспечение программы «Робототехника»:

1. компьютер с выходом в сеть Интернет;

1. программное обеспечение LEGOEV3;

2. комплект заданий "Инженерные проекты" LEGOEV3;

3. базовый набор LEGOEV3;

4. принтер;

5. проектор с экраном или интерактивная доска;

6. колонки.

Литература для педагога:

Lego Mindstorm NXT-G Книга для учителя (электронная версия).

СПИСОК ЛИТЕРАТРЫ:

1. Бухмастова Е.В., Шевалдина С.Г., Горшков Г.А. Методическое пособие «Использование Лего-технологий в образовательной деятельности» (опыт работы межшкольного методического центра г. Аши) – Челябинск: РКЦ, 2009.- 59 с.;

2. Джейнер В.О., Денисова Л.В. Введение в программирование Lego-роботов на языке NXT-G. Учебное пособие для студентов и школьников. М. – национальный Открытый Университет «ИНСТИТУТ», 2014. 87 с. ил. ISBN: 978-5-9556-0164-9;

3. Овсяницкая Л.Ю. и др. Курс программирования робота LegoMindstormsEV3 в среде EV3: основные подходы, практические примеры, секреты мастерства. Челябинск, 2014. 204 с. ISBN: 978-5-904593-43-8;

4. Филиппов С.А. Робототехника для детей и родителей – СПб.: Наука, 2011. – 263 с.: ил. ISBN 978-5-02-025-479-4;

5. Isogawa Yoshihito. LEGO Technic. Tora no Maki. 2007 - 215 с. ил.;

6. http://www.membrana.ru. Люди. Идеи. Технологии.

7. http://www.3dnews.ru. Ежедневник цифровых технологий. О роботах на русском языке

8. http://www.all-robots.ru Роботы и робототехника.

9. http://www.ironfelix.ru Железный Феликс. Домашнее роботостроение.

10. http://www.roboclub.ru РобоКлуб. Практическая робототехника.

11. http://www.robot.ru Портал Robot.Ru Робототехника и Образование.

12. http://www.rusandroid.ru Серийные андроидные роботы в России.