Дополнительная общеобразовательная общеразвивающая программа технической направленности «Программирование робототехники (продвинутый уровень)»

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение
МБОУ «СОШ №9»

Принято:

4

Дополнительная общеобразовательная общеразвивающая программа
технической направленности «Программирование робототехники (продвинутый уровень)»

Возраст обучающихся: 5-9 классы

Срок реализации: 5 лет

Троицк, 2024

СОДЕРЖАНИЕ

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА ……………3

Нормативно-правовая база программы …………………………………………3

Актуальность программы ………………………………………………………...3

Отличительные особенности программы ..……………………………………..4

Новизна программы……………………………………………………………….4

Цель и задачи программы………………………………………………………..4

Организация образовательного процесса……………………………………….5

Условия реализации программы…………………………………………………6

Планируемые результаты…………………………………………………………7

Система оценки результатов освоения программы……………………………..9

УЧЕБНО-ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН. 10

СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММЫ 13

МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ 16

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ для преподавателей 19

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ для учащихся и родителей 20

ПРИЛОЖЕНИЕ

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Нормативно-правовая база программы

• Федерального закона «Об образовании в Российской Федерации» (№ 273-ФЗ от 29.12.12);

• Концепции развития дополнительного образования детей в Российской Федерации до 2020 года (№ 1726-р от 04.09.14);

• Приказа Министерства образования и науки РФ «Об утверждении Порядка организации и осуществления образовательной деятельности по дополнительным общеобразовательным программам» (№ 629 от 27.07.22);

• Санитарно-эпидемиологических требований к устройству, содержанию и организации режима работы образовательных организаций дополнительного образования детей (СанПиН 2.4.4.3172-14);

• Стратегии развития воспитания в Российской Федерации на период до 2025 года (№ 996-р от 29.05.15);

• Закона Российской Федерации «О средствах массовой информации» (№ 21241 от 27.12.91);

• Федерального закона «Об информации, информационных технологиях и о защите информации» (№ 149 от 27.07.06);

• Концепции общенациональной системы выявления и развития молодых талантов (от 03.07.12);

• Постановления Правительства РФ «Об утверждении Правил выявления детей, проявивших выдающиеся способности, сопровождения и мониторинга их дальнейшего развития» (№ 1239 от 17.11.15) ;

• Устава МБОУ «СОШ № 9»;

• Положения о дополнительных общеразвивающих программах, реализуемых в МБОУ ««СОШ № 9».

Актуальность программы

Актуальность дополнительной образовательной программы «Робототехника» состоит в том, что она стимулирует познавательную деятельность обучающихся в области современного технического творчества. А также развитие конструктивных способностей детей на основе проектных технологий, развитие проектного мышления обучающихся и, в результате, создание ими уникальных творческих работ.

Предлагаемая программа включает в себя углубленное изучение робототехники, краткую историю, основы конструирования и развитие творческого мышления посредством робототехники.

Основное внимание в обучении, особенно на начальном этапе, в данной программе уделяется развитию пространственного мышления, фантазии, умению свободно и осознанно стилизовать и трансформировать форму, добиваясь определенной цели, конструировать и моделировать без схем, умению мыслить образами и формами – приобрести творческое мышление. Развитие данных способностей нацелено на обучение ребенка мыслить нестандартно, креативно, варьировать знаниями и практическими умениями при создании проекта. Программа дает возможность каждому ребенку творчески реализоваться и выбрать наиболее приемлемое для себя техническое направление в современном мире (робототехника, радио управление, физика, конструирование и т.д.).

Цель - воспитание интереса обучающихся к техническому творчеству. Развитие у обучающихся творческого мышления и воображения, развитие умственных способностей и логики.

Цель программы: Развитие духовно творческой личности, создание условий для самопознания, реализации индивидуальных способностей обучающихся средствами творчески-конструктивной деятельности на занятиях робототехникой.

Задачи:

• воспитывать устойчивый интерес к занятиям ;

• расширить представления детей о многообразии предметного мира;

• способствовать развитию творческих способностей детей через решение поставленных технических задач, проектную деятельность;

• воспитывать бережное отношение к материалу, трудолюбие, терпение, усидчивость, собранность, аккуратность;

• способствовать развитию восприимчивости, внимания, наблюдательности, логического и абстрактного мышления, фантазии, воображения, пространственного представления;

• способствовать развитию технического мышления.

• приучать к самостоятельности в решении поставленных задач и проблем;

• формировать навыки общения и поведения в коллективе, совместной деятельности.

Срок реализации программы – 5 лет. Возраст обучающихся 11-15 лет. Занятия проводятся по 40 минут 2 часа в неделю.

Количество детей в группе: не менее 15 человек

Организация образовательного процесса

Возраст учащихся

Программа рассчитана на одарённых учащихся 5-9 классов.

Обучение осуществляется в течении 5-ти лет. Учащийся может быть зачислен по результатам тестирования на любой год обучения.

Возможно продолжение обучения по программе в форме проектной деятельности на индивидуальных образовательных маршрутах после завершения основной образовательной программы. Первый и второй год обучения может быть сдан экстерном.

Форма обучения: очная, очно-заочная, (с применением дистанционных технологий).

Формы контроля и подведения итогов:

Педагогический контроль за результатами усвоения программы проводится на протяжении всего срока обучения. Формы педагогического контроля - это устные опросы, тесты, конкурсы, выставки, оценки специалистов, индивидуальные беседы, коллективные обсуждения, наблюдение, анкетирование, беседы с родителями. Текущий контроль осуществляется после изучения отдельных разделов программы. Итоговый контроль в виде конкурса проводится в конце года.

Ожидаемые результаты и способы их проверки:

Обучающиеся должны знать:

- основные детали конструктора;

- виды робототехники;

- основные функции робототехники;

- понятия «конструирование» и «робототехника»;

- принципы формообразования;

- основные технологические процессы в робототехнике;

Способ контроля: беседа, опрос, тестирование, игры.

Обучающиеся должны уметь:

- пользоваться шаблонами, инструкциями;

- применять математику;

- применять умение программирования;

- работать в команде;

- представлять выполненные работы;

- содержать в чистоте и порядке свой инструмент, свое рабочее место, соблюдать технику безопасности при выполнении практических работ.

Способ контроля: практические занятие, участия в конкурсах, выставках.

Условия реализации программы

Материалы, инструменты, приспособления: Компьютерный класс. В качестве технического средства обучения используется персональный компьютер, (дополнительно могут быть использованы интерактивная доска, проектор). Минимальные требования к аппаратному обеспечению:

• персональный компьютер IBM PC;

• процессор (не ниже) Intel Pentium 4;

• 1 Гб ОЗУ;

• 40 Гб свободного места на диске:

• CD-ROM;

• Колонки.

• Доступ к сети Интернет.

• Программное обеспечение:

• Браузеры

• ОС Windows 10

• Scratch 1.4, 2.0

• Lego Mindstorms EV3 software

• Vex Code VR

• Vex Code IQ

• Adobe Reader

Структура рабочей программы:

Образовательная программа рассчитана на четыре года обучения. В группу первого года обучения принимаются все желающие. Специального отбора не проводится.

Программа состоит из четырех уровней:

• первый год обучения (34 недели, 68 часов)

• второй год обучения (34 недели, 68 часов)

• третий год обучения (34 недели, 68 часов)

• четвертый год обучения (34 недели, 68 часов)

• пятый год обучения (34 недели, 68 часов)

Каждый уровень соответствует определенному этапу обучения и уровню сложности материала.

Содержание программы

1 год обучения (Lego Mindstorms EV3)

Содержание изучаемого курса программы «Робототехника»

Модуль 1 Введение в робототехнику.

1. Вводное занятие

Теория: Знакомство с программой 2 года обучения. Техника безопасности. Знакомство с рабочими материалами, инструментами. Организация рабочего места.

Практика: Проведение игр с целью раскрепостить детей и установить доверительное отношение. Диагностика творческих способностей, знаний, умений и навыков.

2. «Введение в мир робототехники LEGO MINDSTORMS education EV3»

1. Виды роботов, применяемые в современном образовании

Теория: применение роботов в разных отраслях (в медицине, быту, системах безопасности, космосе и т.д.)

Практика: Современные направления, Доклад.

1. Как работать с инструкцией. Символы, терминология.

Теория: Виды инструкций и порядок работы с ними. Терминология.

Практика: самостоятельная работа с инструкциями.

1. Редактор звука. Редактор изображений.

Теория: как правильно использовать программу для программирования изображений и звуков.

Практика: программирование, разработка алгоритма для платформы.

1. История возникновения и развития робототехники. Современные роботы.

Теория: Понятие – Робототехника. История возникновения робототехники. Этапы развития робототехники. Современная робототехника: направления, виды.

Практика: викторина "Кубик всезнайки"

Модуль 2 изучение механизмов и конструирования на примере конструктора LEGO MINDSTORMS education EV3.

1. «Изучение механизмов на примере конструктора LEGO MINDSTORMS education EV3».

1.1. Техника безопасности.

Теория: правила поведентя в компьютерном классе. Как правильно обращаться с конструктором и т.д.

1.2. Конструирование и сборка модели «фантастические животные».

Теория: Конструирование и сборка модели «фантастические животные», ременная передача,

Практика: каких животных моно построить из конструктора LEGO MINDSTORMS education EV3, какие детали моно использовать.

1.3. Конструирование и сборка модели «Высокая башня».

Теория: На сколько высокую башню можно построить из деталей конструктора LEGO MINDSTORMS education EV3

Практика: Строим башню до тех пор пока она может стоять.

Отвечаем на вопросы :

Насколько башня высокая как ее измерить?

Почему башня падает?...

1.4. Конструирование и сборка модели «Робот – Тележка 1 мотор». Повышающие, понижающие передачи.

Теория: как построить тележку 1 мотор. Какие в наборе есть зубчатые колеса и где их можно применять. Повышающая, понижающая передача. Шестеренки паразиты и почему их так называют.

Практика: Конструирование и сборка модели «Робот – тележка 1 мотор».

Изучение передач и как передачи влияют на преодоление препятствий.

1.5. Конструирование и сборка модели «Робот – Тележка 2 мотора». Повышающие, понижающие передачи.

Теория: Чем отличается тележка с 2 моторами от 1 моторной, как построить тележку 2 мотора. Повышающая, понижающая передача. Шестеренки паразиты и почему их так называют.

Практика: Какие в наборе есть зубчатые колеса и где их можно применять. Конструирование и сборка модели «Робот – тележка 2 мотора».

Изучение передач и как передачи влияют на преодоление препятствий.

1. Модуль 3 « Программирование LEGO MINDSTORMS education EV3

   Изучение датчиков и моторов.

   «Программирование LEGO MINDSTORMS education EV3. Изучение датчиков и моторов»

1.1. Техника безопасности.

Теория: правила поведентя в компьютерном классе. Как правильно обращаться с конструктором и т.д.

1.2. Настройка конфигурации.

Теория: как правильно конфигурировать режимы блоков, параметры и значение.

Практика: Настройка конфигурации блоков. Научиться конфигурировать режимы программируемых блоков, параметры и значения.

1.3. Перемещение по прямой.

Теория: Различные способы управления движением по прямой линии приводной платформы.

Практика: Сборка приводной платформы и программирование движения по прямой.

1.4.Движение по кривой

Теория: Используем блок рулевого управления (секунды, градусы, обороты)

Практика: Используем блок рулевого управления (секунды, градусы, обороты). Добавьте еще три блока рулевого управления в свою программу, чтобы она обеспечивала возвращение приводной платформы в начальное положение.

1.5.Независимое управление моторами

Теория: Использование блока «независимое управление» для управления приводной платформой.

Практика: Использование блока «независимое управление» для управления приводной платформой. Добавьте еще три блока «Независимое управление моторами» в свою программу, чтобы она обеспечивала возвращение приводной платформы в начальное положение.

1.6. Переместить объект. Мои блоки.

Теория: Каким образом мы можем переместить объект. Как создать свой блок и где его применить.

Практика: Запрограммируйте приводную базу таким образом, чтобы переместить и освободить кубоид. Измените программу так, чтобы можно было перемещать предметы разных форм и размеров с помощью своего блока.

1.7. Остановиться у линии, остановиться под углом, остановиться у объекта.

Теория: Как использовать датчик цвета для остановки приводной платформы при обнаружении линии.

Как использовать гироскопический датчик для поворота на 45 градусов.

Как использовать режим ультразвукового датчика «Ожидание изменения» для определения приближения к объекту.

Практика: Используйте датчик цвета для остановки приводной платформы при обнаружении линии. Проверьте, можете ли вы обеспечить обнаружение датчиком цвета линии более светлого тона.

Используйте гироскопический датчик для поворота на 45 градусов, на 60 градусов.

Используйте режим ультразвукового датчика «Ожидание изменения» для определения приближения к объекту.

1.8. Программирование модулей.

Теория: Знакомимся с приложением для программирования на модуле EV3. Как создать программу для приводной платформы.

Практика: Знакомимся с приложением для программирования на модуле EV3. Создаем программу для приводной платформы. Измените программу так, чтобы выполнялось движение задним ходом с поворотом по кривой в течение одной секунды после воспроизведения звука. Теперь заставьте программу повторить эти действия четыре раза.

1.9. Многозначность.

Теория: Блок «Многозначность» для чего он нужен и как его применять в программе.

Практика: Используйте многозадачность для перемещения приводной платформы и воспроизведения звука одновременно. Добавьте в программу блоки, которые заставят приводную платформу двигаться назад, воспроизводя звук (Предупредительный сигнал о движении задним ходом).

1.10. Цикл. Переключатель.

Теория: Для чего необходим блок « цикл» и как его применять. Как использовать блок «переключения» для принятия решений в динамическом процессе на основании информации датчика.

Практика: Применяем цикл для повторения действий. Что произойдет, если первый блок цикла установить в режим «Цикл неограничен».

Использовать блок «переключения». Проверьте, работает ли ваша приводная платформа, следуя по более светлой линии! Если нет, попробуйте снова задать пороговое значение.

1.11. Многопозиционный переключатель.

Теория: Многопозиционный переключатель как его применять и где.

Практика: Запрограммируйте приводную базу таким образом, чтобы она двигалась и поворачивала при обнаружении различных цветов.

Добавьте четвертый вариант, чтобы заставить моторы остановиться при обнаружении красного цвета.

1.12. Шины данных. Случайная величина.

Теория: Задача поэкспериментировать с тремя типами шин данных и узнайте, как их можно использовать.

Используйте блок случайной величины для перемещения приводной платформы со случайно выбранной скоростью и в случайно выбранном направлении.

Практика: Замените ультразвуковой датчик датчиком цвета, затем заново создайте показанную программу, загрузите и запустите ее для испытания.

Измените программу так, чтобы генерируемые случайные значения находились в диапазоне от -40 до 100.

1.13. Блоки датчиков. Текст.

Теория: Используйте блоки датчика для управления мощностью моторов приводной платформы в динамическом режиме. Отобразите показания датчика в режиме реального времени и объедините с текстом.

Практика: Блоки датчиков: Заново создайте показанную программу, затем загрузите и запустите ее для проверки. Испытайте, используя фонарик или другой источник света. Замените датчик цвета ультразвуковым датчиком (не забудьте также заменить блок датчика и обновить шину данных). Что происходит? Текст: Замените ультразвуковой датчик на гироскопический датчик и измените программу таким образом, чтобы отображалась величина угла наклона гироскопа. Испытайте программу, либо перемещая приводную платформу рукой, либо изменив программу для вращения одного мотора.

1.14. Диапазон. Математика- базовая.

Теория: Диапазон: Используйте ультразвуковой датчик для для перемещения приводной платформы вперед при нахождении кубоида в указанном диапазоне.

Математика- базовая: Используйте математический блок для расчета скорости приводной платформы.

Практика: Установите блок диапазона в режим «Вне пределов». Что происходит?

Увеличьте или уменьшите мощность мотора. Как это влияет на значение скорости.

1.15. Скорость гироскопа. Сравнение.

Теория: Скорость гироскопа. Экспериментируйте со скоростью поворота, используя гироскопический датчик. ВАЖНО: При подключении кабеля и во время пуска модуля EV3 удерживайте в устойчивом положении гироскопический датчик и модуль EV3.

Сравнение. Используйте датчик цвета для включения моторов приводной платформы при обнаружении определенных цветов.

Практика: Скорость гироскопа. Можете ли вы поворачивать модуль EV3 таким образом, чтобы значение оставалось постоянным и составляло 90 град/с?

Сравнение. Измените режим блока «Сравнение» на «Больше чем», затем загрузите и запустите для испытания. Что происходит?

1.16. Переменные. Датчик цвета калибровка.

Теория: Переменные. Используйте переменную для хранения числа оборотов, которое совершат моторы приводной платформы.

Датчик цвета калибровка. Выполните калибровку датчика цвета в режиме «Освещение», чтобы увеличить чувствительность.

Практика: Переменные. Заставьте приводную платформу перемещаться в течение двух оборотов для каждого щелчка датчика касания.

Датчик цвета калибровка. Повторите процесс калибровки, используя две поверхности, которые отражают приблизительно равное количество света.

1. год обучения (Lego Mindstorms EV3-соревновательная робототехника)

1.Вводное занятие.

Правила безопасной работы. Роль роботов и программно-управляемых технических систем в мире.

1. Первые модели.

Одномоторная тележка. Тягловые машины. Полный привод. Робототехническое сумо. Шагающие роботы. История и механика движения. Понятие центра масс.

1. Алгоритмы управления.

Понятие регулятор. Релейный двухпозиционный регулятор. Релейный трехпозици­онный регулятор. Пропорциональный регулятор.

1. Задачи для робота.

Соревнования «Кегельринг».

Калибровка датчиков. Движение по линии. Соревнования «Движение по линии». Точные перемещения. Проход лабиринта. Защита от застревания. Правило правой руки. Контроль расстояния до объекта. Контроль дистанции при движении по линии. Объезд объектов на линии.

1. год обучения (Vex IQ)

Модуль 1. Вводное занятие. STEM. Робототехника и инженерия

Теория. Введение в образовательную программу «Программирование роботов. VEX IQ». Инструктаж по ТБ. Актуальные и перспективные профессии в сфере информационных технологий; роботизированные устройства и их использование на производстве и в научных исследованиях. Знакомство с обучающимися.

Модуль 2. Знакомство с образовательтельным конструктором Vex IQ.

Теория. Состав образовательного набора VEX IQ: зубчатые колеса, датчики, радиомодули, пульт управления, форма деталей, взаимное расположение. Сборочные операции в VEX IQ. Изучение способов крепления, возможных вариантов взаимного расположения, видов соединения деталей друг с другом. Изучение работы с инструкцией.

Принципы построения прочных и устойчивых конструкций. Почему шкаф жесткий? правило устойчивости, ее измерение. Примеры использования элементной базы.

Практика. Раскладка деталей в соответствии с требованием удобного размещения в ячейках коробки. Решение простейших задач конструктивного характера по изменению вида и способа соединения деталей. Конструирование жесткого четырехугольника, параллелепипеда.

Модуль 3. Простые механизмы и движение.

3.1 Основной принцип механики. Наклонная плоскость

Теория. Простые механизмы, маятник, соответствующая терминология; понятия необходимые для проектирования роботов и робототехнических систем: центр тяжести, трение, крутящий момент, скорость, мощность, анализ объектов с выделением существенных и несущественных признаков. Изучение простых механизмов (блоки, рычаги, колеса) и их значимость при конструировании роботов

Практика. Оценка и испытание полученного продукта; анализ возможных технологических решений, их достоинства и недостатки в контексте заданной ситуации. Передаточные числа, зубчатая передача, изменение угла вращения, использование червячной передачи, кулачковый механизм, прерывистое движение, передача вращения с помощью резинок, шарниры.

3.2 Испытание установки «цепная реакция»

Теория. Планирование несложных исследований объектов и процессов внешнего мира.

Практика. Решение простейших задач конструктивного характера по изменению вида и способа соединения деталей. Выполнение проектирования и сборки устройства с цепной реакцией.

Модуль 4. Виды алгоритмов. Программирование виртуального робота. Изучение датчиков.

4.1. Виды алгоритмов.

Теория. Изучение видов алгоритмов: линейный, ветвящийся, циклический.

Практика. Составление блок-схем.

4.2. Датчик касания.

Теория. Изучение строения и свойств датчика касания.

Практика. Программирование датчика касания в виртуальном мире.

4.3. Датчик расстояния.

Теория. Изучение строения и свойств датчика расстояния.

Практика. Программирование датчика расстояния в виртуальном мире.

4.4. Датчик цвета.

Теория. Изучение строения и свойств датчика цвета.

Практика. Программирование датчика цвета в виртуальном мире.

1. год обучения (Vex IQ)

Модуль 5. Конструирование и программирование робота Clawbot.

5.1. Конструирование клешни робота.

Практика. Конструирование клешни робота Clawbot.

5.2. Программирование Clawbot.

Теория. Формирование умения программировать Clawbot.

Практика. Постановка задач перед роботом и его программирование.

Модуль 6. Подготовка к участию в соревнованиях VEX IQ Challenge.

6.1. Продумывание проекта робота.

Теория. Ознакомление с правилами работы с инструкцией, выстраивание алгоритма сборки робота для соревнований.

6.2. Проектирование и конструирование ходовой части робота.

Теория. Проектирование ходовой части робота.

Практика. Конструирование ходовой части робота.

6.3 Проектирование и конструирование всего робота.

Теория. Проектирование конструкции робота по заданным условиям.

Практика. Конструирование соревновательного робота.

6.4. Программирование робота.

Теория. Составление алгоритмов

Практика Программирование соревновательного робота.

6.5. Тренировки на поле.

Практика. Тренировки на соревновательном поле.

Модуль 7. Конструирование и программирование Armbot.

7.1. Конструирование Armbot.

Теория. Обсуждение конструкции робота.

Практика. Конструирование робота Armbot.

7.2. Программирование Armbot.

Теория. Обсуждение структуры программы Armbot. Практика. Программирование робота Armbot.

7.3. Соревнования роботов-строителей.

Практика. Деление на команды и конструирование из кубов постройки, управляя роботом Armbot.

Модуль 8. Конструирование и программирование V-Rex.

8.1. конструирование V-Rex. Теория. Обсуждение конструкции робота.

Практика. Конструирование робота V-Rex.

8.2. Программирование V-Rex.

Теория. Обсуждение структуры программы V-Rex.

Практика. Программирование робота V-Rex.

8.3. Гонки динозавров.

Практика. Деление на команды, соревнование в быстроте сконструированных роботов.

Модуль 9. Конструирование и программирование Ike.

9.1. Конструирование Ike.

Теория. Обсуждение конструкции робота.

Практика. Конструирование робота Ike.

9.2. Программирование Ike.

Теория. Обсуждение структуры программы Ike.

Практика. Программирование робота Ike.

9.3. Ike-Футбол.

Практика. Игра в футбол сконструированными роботами.

1. Сборка и презентация своей модели.

   1. Сборка своей модели.

Практика. Особенности проектной деятельности, планирование несложных исследований объектов, элементарная проектная деятельность в малых группах: замысел, поиск пути реализации и воплощение идеи в продукте.

1. Программирование и презентация своей модели.

Практика. Программирование собственного продукта проектной деятельности, а также демонстрация готового продукта. 11. Итоговое занятие

Теория. Подведение итогов.

1. год обучения (Arduino)

1. Вводное занятие. Техника безопасности при работе в компьютерном классе. Общий обзор курса.

Техника безопасности при работе в компьютерном классе и электробезопасность. Современное состояние робототехники и микроэлектроники в мире и в нашей стране.

1. Знакомство с платой Arduino Uno. Структура и состав микроконтроллера. Пины.

2. Теоретические основы электричества.

Управление электричеством. Законы электричества. Как быстро строить схемы: макетная плата. Чтение электрических схем. Управление светодиодом.

Мультиметр основы. Электронные измерения

1. Схемотехника

Параллельное и последовательное подключение. Принцип работы переключателя. Принцип работы резистора. Эксперименты с резистором. Принцип работы переключателя. Светодиоды. Принцип работы зуммера и переключателя. Принцип работы конденсатора. Эксперименты с конденсатором. Простая схема со светодиодами. Эксперименты с фотодиодом. Принцип работы сигнализации. Эксперименты с диодами. Эксперимент светодиод-фотодиод,

«таймер 555». «Опыты с герконом». «Пульт для контроллера».

1. Знакомство со средой программирования

Подпрограммы: назначение, описание и вызов. Параметры, локальные и глобальные переменные. Логические конструкции.

1. Логические переменные и конструкции

Особенности подключения кнопки. Устранение шумов с помощью стягивающих и подтягивающих резисторов. Программное устранение дребезга. Булевые переменные и константы, логические операции.

1. Аналоговые и цифровые входы и выходы. Принципы их использования

Аналоговые и цифровые сигналы, понятие ШИМ. Управление устройствами с помощью портов, поддерживающих ШИМ. Циклические конструкции, датчик случайных чисел.

1. Сенсоры. Датчики Arduino.

Роль сенсоров в управляемых системах. Сенсоры и переменные резисторы. Делитель напряжения. Потенциометр. Аналоговые сигналы на входе Arduino.

Использование монитора последовательного порта для наблюдений за параметрами системы.

1. Реализация проектов

Пректы: «Маячок», «Маячок с нарастающей яркостью», «Светильник с управляемой яркостью», «Терменвокс», «Пульсар», «Ночной светильник»,

«Кнопка + светодиод», «Светофор», «RGB светодиод», «Мерзкое пианино»,

«Бегущий огонек».,«Кнопочный переключатель», «Кнопочные ковбои»,

«Охранная система», «Термометр», «Секундомер», «Мой робот», «Колесная база - Колесница», «Танец колесницы», «Колесница в плену», «Колесница на дороге». Знакомство с резисторами, светодиодами. Сборка схем.

Программирование: функция digitalWrite. Таблица маркировки резисторов. Мигание в противофазе. Подключение потенциометра. Аналоговый вход. Терменвокс. Подключение фоторезистора, пьезопищалки. Воспроизведение звука. Последовательное и параллельное подключение резисторов.

Фоторезистор. Особенности подключения и программирования кнопки. Моделирование работы дорожного трехцветного светофора. Подключение и программирование RGB-светодиода. Знакомство с устройством и функциями транзистора. Подключение и программирование устройств с транзисторами и светодиодной шкалой. Подключение и программирование устройств с транзисторами и светодиодной шкалой. Подключение трех кнопок и пьезопищалки. Понятие «дребезг» контактов. Триггер. Программирование музыки. Создание игрушки на реакцию: на быстроту нажатия кнопки по сигналу. Подключение семисегментного индикатора. Подключение инфракрасного датчика.

1. Робототехника на базе ARDUINO

Сборка мобильного робота на основе двухмоторной платформы. Платы расширения – шилды (Arduino shield). Подключение двигателей. Типы движения робота. Программное управление движением платформы по сложной траектории (движение по кругу, по спирали). Подключение инфракрасного дальномера. Управление с обратной связью. Движение вдоль стены. Алгоритм выхода из лабиринта. Аналоговые и цифровые датчики (преимущества и недостатки цифровых и аналоговых датчиков). Обнаружение белых и черных участков поверхности (усреднение аналогового сигнала). Движение робота в пределах границ (танец в круге, между двумя параллельными линиями).

Обнаружение перекрестков. Движение робота по сложным траекториям (программирование). Обзор регуляторов. Пропорциональное управление.

Пропорционально-дифференциальное управление. Пропорционально- интегрально-дифференциальное управление.

1. Индивидуальная проектная деятельность.

Работа над индивидуальным проектом (обсуждение идей, темы проектов, информации). Разработка плана (формулирование цели проекта, составление графика работы над проектом). Алгоритм подготовки выступления. Подготовка выступления.

1. ИТОГОВОЕ занятие

Практика: Защита индивидуальных и коллективных проектов.

Календарно-тематическое планирование

1 год обучения (Lego Mindstorms EV3) 5-9 класс

2 год обучения (Lego Mindstorms EV3 – соревновательная робототехника) 5-9 класс

3 год обучения (VEX IQ) 5-9 класс

4 год обучения (VEX IQ) 5-9 класс

5 год обучения (Программирование на Arduino) 5-9 класс

Планируемые результаты

1-2 год обучения (Lego Mindstorms EV3)

Обучающиеся должны знать:

- основные детали конструктора;

- виды робототехники;

- основные функции робототехники;

- понятия «конструирование» и «робототехника»;

- принципы формообразования;

- основные технологические процессы в робототехнике;

Способ контроля: беседа, опрос, тестирование, игры.

Обучающиеся должны уметь:

- пользоваться шаблонами, инструкциями;

- применять математику;

- применять умение программирования;

- работать в команде;

- представлять выполненные работы;

- содержать в чистоте и порядке свой инструмент, свое рабочее место, соблюдать технику безопасности при выполнении практических работ.

Способ контроля: практические занятие, участия в конкурсах, выставках.

3-4 год обучения (Vex IQ)

Личностные результаты:

осмысление мотивов своих действий при выполнении заданий;

развитие любознательности, сообразительности при выполнении

разнообразных заданий проблемного и эвристического характера;

развитие внимательности, настойчивости, целеустремленности, умения преодолевать трудности – качеств весьма важных в практической деятельности любого человека;

развитие самостоятельности суждений, независимости и нестандартности мышления;

будут сформированы: активность, дисциплинированность и наблюдательность; взаимоуважение, самоуважение; мотивация к изобретательству; стремление к получению качественного законченного материала; навыки проектного мышления и работы в команде.

Метапредметные результаты:

готовность и способность обучающихся к саморазвитию и реализации творческого потенциала в духовной и предметно-продуктивной деятельности за счет развития их образного, алгоритмического и логического мышления;

готовность к повышению своего образовательного уровня и продолжению обучения с использованием средств и методов информационных технологий;

интерес к информатике и робототехнике, стремление использовать полученные знания в процессе обучения другим предметам и в жизни;

готовность к самостоятельным поступкам и действиям, принятию ответственности за их результаты, к осуществлению индивидуальной и коллективной информационной деятельности.

Предметные результаты:

получение знания о направлениях современной робототехники;

умение строить модели мобильных роботов с различными видами приводов;

использование датчиков с дискретными состояниями и датчиков с непрерывной шкалой показаний;

умение решать задачи движения роботов по известной карте (заранее заложенный путь через ключевые точки, без автоматического перепланирования);

приобретет знания об основах теории автоматического управления;

В результате освоения программы обучающиеся будут знать:

• конструктивное и аппаратное обеспечение платформы VEX IQ, с джойстиком, контроллером робота, а также их функциями;

• простые механизмы, маятники и соответствующие терминологии;

• основные понятия о робототехнических механизмах, их конструкциях;

• методы сборки и программирования базовой модели робота в соответствии с пошаговыми инструкциями.

• первоначальные знания о конструкции робототехнических устройств;

• приемы сборки и программирования с использованием робототехнического образовательного конструктора VEX IQ;

• методы и принципы проектирования, сборки и программирования устройства.

Будут уметь:

• формулировать требования к разрабатываемым роботам;

• собирать конструкции роботов;

• использовать различные типы датчиков;

• обрабатывать информацию, приходящую с датчиков;

• разрабатывать программу движения робота с заданным алгоритмом управления.

5 год обучения (Arduino)

Обучающийся должен знать:

историю российского технического моделирования; правила безопасности работы с инструментами; электронные и микропроцессорные модули мехатронных и робототехнических систем;

основы разработки алгоритмов и составления программ управления роботом;

проводить настройку и отладку конструкции робота.

создавать и поддерживать индивидуальную информационную среду, обеспечивать защиту значимой информации и личную информационную безопасность, развитие чувства личной ответственности за качество окружающей информационной среды;

использовать информационные ресурсы общества и электронных средств связи в учебной и практической деятельности;

осуществлять совместную информационную деятельность, в частности при выполнении учебных проектов;

повышать свой образовательный уровень и уровнь готовности к продолжению обучения с использованием ИКТ;

планировать деятельность: определять последовательность промежуточных целей с учётом конечного результата, составлять план и последовательность действий; прогнозировать результат деятельности и его характеристики;

владеть навыками разработки макетов информационных, механических, электронных и микропроцессорных модулей мехатронных и робототехнических систем;

владеть основами разработки алгоритмов и составления программ управления роботом; умение проводить настройку и отладку конструкции робота.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ для преподавателей

1. Д.В. Голиков, А.Д. Голиков Книга юных программистов на Scratch. — SmashWords, 2013.

2. Информатика и ИКТ. 10 класс. Базовый уровень/ Под ред. Проф. Н.В. Макаровой. — СПб.: Лидер, 2010. — 224 с.: ил.

3. Информатика и ИКТ. 11 класс. Базовый уровень/ Под ред. Проф. Н.В. Макаровой. — СПб.: Лидер, 2010. — 224 с.: ил.

4. Патаракин Е. Д. Учимся готовить в среде Скретч (Учебнометодическое пособие). М: Интуит.ру, 2008.

5. Программное обеспечение информационных технологий. Спб.: Питер, 2009.— 430 с.: ил. Макарова Н.В. Информатика и ИКТ. Часть 3.

6. Хуторской А.В. Компетентностный подход в обучении. Научно- методическое пособие. А. В. Хуторской. —М.: Издательство «Эй- дос»; Издательство Института образования человека, 2013. — 73 с. : ил. (Серия «Новые стандарты»),

7. Хуторской А.В. Метапредметный подход в обучении : Научно- методическое пособие. — М. : Издательство «Эйдос»; Издательство Института образования человека, 2012. — 73 с. : ил. (Серия «Новые стандарты»),

8. Хуторской А.В. Системно-деятельностный подход в обучении : Научно­методическое пособие. — М.: Издательство «Эйдос»; Издательство Института образования человека, 2012. — 63 с. : ил. (Серия «Новые стандарты»),

9. Хуторской А.В. 55 методов творческого обучения : Методическое пособие. — М. : Издательство «Эйдос»; Издательство Института образования человека, 2012. — 42 с. : ил. (Серия «Современный урок»),

10. Хуторской А.В. Метапредметное содержание и результаты образования: как реализовать федеральные государственные образовательные стандарты (ФГОС) //Интернет-журнал "Эйдос”. - 2012. -№1. http://www.eidos.ru/ioumal/2012/0229- 10.htm

11. Super Scratch Programming Adventure! Learn to Program. — No Starch Press, 2012.

12. Marji Majed. Learn to Program with Scratch: A Visual Introduction to Programming with Games, Art, Science, and Math — No Starch Press, 2014. — 228 с.: ил.

13. Лаборатория знаний. -2016.

14. С.А.Филиппов/ Уроки робототехники. Конструкция. Движение. Управление. - М.: Лаборатория знаний, 2017.

15. 15.Л.Ю.Овсяницкая/ Курс программирования робота EV3 в среде Lego

16. Mindstorms EV3. - Москва, 2016.

17. Методическое пособие для учителя. ФГОС/ Д.А. Каширин, Н.Д. Федорова. – М : Издательство «Экзамен», 2016.-136 с

18. 17.Ермишин К.В. «Методические рекомендации для преподавателя: образовательный робототехнический модуль (базовый уровень): 12-15 лет», М: Издательство «Экзамен», 2015.

19. Горнов О.А. «Основы робототехники и программирование с VEX EDR», М: Издательство «Экзамен», 2016.

20. https://sites.google.com/site/arduinodoit/home Методические разработки, описание практических и лабораторных работ.

21. http://bildr.org Инструкции и скетчи для подключения различных компонентов кArduino.

22. http://arduino4life.ru практические уроки по Arduino.

23. http://avr-start.ru/?p=980 Электроника для начинающих. Уроки.

24. http://edurobots.ru Занимательная робототехника.

25. http://lesson.iarduino.ru Практические уроки Arduino.

26. http://zelectro.cc Сообщество радиолюбителей (Arduino). Уроки, проекты, статьи и др.

27. http://cxem.net Сайт по радиоэлектроники и микроэлектронике.

28. http://arduino-project.net/ Видео уроки, библиотеки, проекты, статьи, книги, приложения Android.

29. http://maxkit.ru/ Видео уроки, скетчи, проекты Arduino.

30. http://arduino-diy.com Все для Arduino. Датчики, двигатели, проекты, экраны.

31. http://www.robo-hunter.com Сайт о робототехнике и микроэлектронике.

32. http://boteon.com/blogs/obuchayuschie-lekcii-po-arduino/uroki-po-arduino- oglavlenie.html?

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ для учащихся и родителей

1. .Голиков Ц., Голиков А. Программирование на Scratch 2. Часть 1. Делаем игры и мультики. Подробное пошаговое руководство для самостоятельного изучения ребёнком. — Scratch4russia.com, 2014. —295 с.

2. .Голиков Ц., Голиков А. Программирование на Scratch 2. Часть 2. Делаем сложные игры. Подробное пошаговое руководство для самостоятельного изучения ребёнком. — Scratch4russia.com, 2014. — 283 с.

3. .Патаракии Е. Ц. Учимся готовить в среде Скретч (Учебно-методическое пособие). М: Интуит.ру, 2008. — 73 с.

4. Интернет - ресурсы

5. Trening.self-promo.ru (Дистанционный курс в поддержку ОП «Школа программирования»);

6. Попова О.В., учебное пособие по информатике -

7. http: HivATTl. narod. ru/inf_posobie_popova/inf_posobie_popova.htm

8. Электронная библиотека книг по информатике - http: //■www.book.ru/cat/173

9. Сборник пособий по информатике - http://www.twirpx.com/files/informatics/newbie

10. М.А.Беляев, и др. «Основы информатики» - http://www.vuithelp.ru/files/538.html

11. Каширин. Д.А Основы робототехники VEX IQ. Учебно- методическое пособие для учителя. ФГОС/ Д.А. Каширин, Н.Д. Федорова. – М : Издательство «Экзамен», 2016.-184 с.

12. Мацаль И.И. Основы робототехники VEX IQ. Учебно- методическое пособие для учителя. ФГОС/ И.И Мацаль, А.А. Нагорный . – М : Издательство «Экзамен», 2016.-144 с.

13. Каширин Д.А., Федорова Н.Д. «Основы робототехники VEX IQ. Учебное пособие для учителя. ФГОС, М: Издательство «Экзамен», 2016.

14. Л.Л. Босова «Информатика. Учебник для 6 класса», М: Бином, 2017.

15. Л.Л. Босова «Информатика. Учебник для 7 класса», М: Бином, 2016.

16. Л.Л. Босова «Информатика. Учебник для 8 класса», М: Бином, 2018.

17. Л.Л. Босова «Информатика. Учебник для 9 класса», М: Бином, 2017.

1. Голиков Д.В. Scratch. 18 игровых проектов для юных программистов микроконтроллеров. - СПб.: БХВ-Петербург, 2018. - 160 с.: ил.

2. Блум Джемери Изучаем Arduino: инструменты и меторды технического волшебства:Пер. с анг. - СПб.: БХВ-Петербуг, 2018, - 336 с.: ил.

3. Момот М.В. Мобильные роботы на базе Arduino/ -2-е изд., переработ. и доп.

4. - СПб,:БХВ-Петербург. - 336 с.: ил.

5. "Руководство пользователя к набору "Умный дом" для экспериментов с конроллером Arduino" -СПб.: БХВ-Петербург, 2017 - 48 с.: ил.

6. Информатика. Примерные рабочие программы курсов внеурочной деятельности. 5-6, 7-9 классы: учебно — методическое пособие /Под ред. Л. Л. Босовой. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2020. - 136 с.