Программа «Робототехника»



Скачать 209,63 Kb.
Дата12.09.2017
Размер209,63 Kb.
УПРАВЛЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ АДМИНИСТРАЦИИ КУНГУРСКОГО РАЙОНА

МУНИЦИПАЛЬНОЕ АВТОНОМНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ЦЕНТР ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ДЕТЕЙ»

Рекомендовано Утверждаю:

методическим советом Директор

протокол № _____ Кадяева С.В.

от «___» ___ 20__ г. «___» ______ 20__ г.

Дополнительная общеобразовательная

программа «Робототехника»

Автор: Югова Марина Леонидовна,

педагог дополнительного образования

первой квалификационной категории

МАУ ДО «ЦДОД»



Кунгурский район – 2016

Подготовлено за счет денежных средств Фонда поддержки детей, находящихся в трудной жизненной ситуации в рамках реализации инновационного социального проекта «Подросток в техносфере - путь в будущее!»



Пояснительная записка
В настоящее время робототехника является одним из передовых направлений научно-технического прогресса, в котором проблемы механики и новых технологий переплетаются с проблемами искусственного интеллекта. Роботы совершенствуются, а сфера их применения становится всё шире, сейчас они используются в исследованиях Земли и космоса, в хирургии, в военной промышленности, при проведении лабораторных исследований, в сфере безопасности, в массовом промышленном производстве. Развитие автоматизированных систем и робототехники изменило не только деловую сферу нашей жизни. Идёт интенсивная разработка домашних и обслуживающих роботов. Во многих странах есть национальные программы по развитию именно STEM образования, потому что место страны в мировой экономике в XXI веке будет определяться не количеством природных ресурсов, а уровнем самых передовых технологий, который определяется уровнем интеллектуального потенциала.
Актуальность программы.

В Федеральной целевой программе «Развитие дополнительного образования детей в Российской Федерации до 2020 года», а также в Концепции развития дополнительного образования детей в РФ подчёркивается важность разработки инновационных образовательных программ в области научно-технического творчества детей и создания необходимых условий для занятий детей техническими видами деятельности.

Дополнительная общеобразовательная программа «Робототехника» позволяет объединить конструирование и программирование в одном курсе и привить подрастающему поколению интерес к техническому творчеству.
Новизна программы.

Дополнительная общеразвивающая программа «Робототехника» реализуется в рамках федерального инновационного социального проекта «Подросток в техносфере – путь в будущее!».

Новизна программы заключается в занимательной форме знакомства обучающихся с основами робототехники, радиоэлектроники и программирования. Избегая сложных математических формул, на практике, через эксперимент, обучающиеся постигают физику процессов, происходящих в роботах, включая двигатели, датчики, источники питания и микроконтроллеры. Эти занятия дают детям представление о роботостроении и IT-технологиях, что является ориентиром в выборе будущей профессии.

Проектный метод является основной формой обучения.


Педагогическая целесообразность

Дополнительная общеразвивающая программа «Робототехника» является целостной и непрерывной в течение всего процесса обучения, и позволяет детям раскрыть способности к техническому творчеству и изобретательству, что позднее поможет успешно самореализоваться. В процессе конструирования и программирования, учащиеся получают дополнительное образование области физики, механики, электроники и информатики.

Преподавание 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 роботов. Учащиеся получают представление об особенностях составления программ управления, автоматизации механизмов, моделировании работы систем.

Обучение по данной программе позволяет учащимся:



  • совместно обучаться в рамках одной команды;

  • распределять обязанности в своей команде;

  • 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.


Цель: создание условий для раскрытия способностей к техническому творчеству и развитию инженерного мышления учащихся.
Задачи:

  • формировать знания и умения в области разработки и редактирования трѐхмерных компьютерных моделей;

  • развивать логическое, конструкторское и пространственное мышление;

  • формировать навыки разработки и анализа сложных механизмов;

  • формировать устойчивую мотивацию к дальнейшему изучению робототехники;

  • воспитывать аккуратность, самостоятельность, умение работать в коллективе.


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 WeDo и Lego Mindstorms EV3 как инструмента для обучения школьников конструированию, моделированию и компьютерному управлению на занятиях по робототехнике. 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.


Содержание программы предусматривает последовательное изучение двух блоков: «Перворобот LEGO WiDo» и «Робот Mindstorms EV3». Каждый блок программы включает упражнения и творческие задания на развитие мышления, внимания, воображения, памяти, речи.

Блок «Перворобот LEGO WiDo» знакомит учащихся с основными терминами и понятиями: среда программирования, интерфейс, датчик, контроллер и др. Происходит обучение работе по инструкции, анализ получившейся модели и дальнейшая творческая самостоятельная её доработка.

Блок «Робот Mindstorms EV3» знакомит учащихся со способами конструирования и программирования более сложных роботов.

Дополнительная общеразвивающая программа научно-технической направленности «Робототехника» рассчитана на 1 год. Возраст обучающихся детей, участвующих в реализации данной дополнительной общеобразовательной программы колеблется от 8 до 15 лет.


Форма и режим занятий. Программа рассчитана на 1 год обучения, 3 часа в неделю, 96 часов в год. Предусмотрены следующие формы работы: проектирование, моделирование, конструирование. Занятия проходят в групповой и индивидуальной форме. Задания подбираются с учётом индивидуальности каждого ученика, что обеспечивает успешность их выполнения.
Методы обучения: диалогическийпредполагает объяснение теоретического материала в виде познавательных бесед. Беседы сопровождаются демонстрацией электронных презентаций и действующих моделей роботов; проектный (творческий) – применяется при реализации учащимися собственных творческих проектов.
В процессе реализации программы «Робототехника» предполагаются следующие результаты:

Личностные результаты

  • критическое отношение к информации и избирательность её восприятия;

  • 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;
    воспитание чувства справедливости, ответственности;

  • начало профессионального самоопределения, ознакомление с миром профессий, связанных с робототехникой.

Метапредметные результаты

  • принимать учебную задачу, планировать учебную деятельность, осуществлять итоговый и пошаговый контроль реализации поставленной задачи;

  • адекватно воспринимать оценочные суждения педагога и товарищей;

  • различать способ и результат действия;

  • вносить коррективы в действия с учетом сделанных ошибок;

  • в сотрудничестве с учителем ставить новые учебные задачи;
    проявлять познавательную инициативу в учебном сотрудничестве;

  • осуществлять поиск информации; использовать средства информационных и коммуникационных технологий для решения коммуникативных, познавательных и творческих задач;

  • осуществлять анализ объектов с выделением существенных и несущественных признаков; проводить сравнение, классификацию по заданным критериям;

  • устанавливать аналогии, причинно-следственные связи;

  • синтезировать,  составлять целое из частей, в том числе самостоятельное достраивание с восполнением недостающих компонентов;

  • аргументировать свою точку зрения, выслушивать собеседника и вести диалог, признавать возможность существования различных точек зрения и права каждого иметь свою;

  • планировать учебное сотрудничество с учителем и сверстниками

Предметные результаты
знать:

  • правила безопасной работы;

  • основные компоненты конструкторов ЛЕГО;

  • конструктивные особенности различных моделей, сооружений и механизмов;

  • компьютерную среду, включающую в себя графический язык программирования;

  • виды подвижных и неподвижных соединений в конструкторе;

  • конструктивные особенности различных роботов;

  • основные алгоритмические конструкции, этапы решения задач с использованием ЭВМ.

уметь:

  • использовать основные алгоритмические конструкции для решения задач;

  • конструировать различные модели; использовать созданные программы;

  • применять полученные знания в практической деятельности;

Учебно-тематическое планирование

п/п

Наименование темы

Количество часов

Общее кол-во часов

Теория

Практика

1.0

Введение в образовательную программу.

1

1

0




Блок «Перворобот LEGO WiDo»

1.1

Знакомство с робототехнической деятельностью

2

0

2

1.2

Среда программирования LEGO Education

3

1

2

1.3

Танцующие птички. Ременная передача

3

1

2

1.4

Умная вертушка. Зубчатые колеса. Датчик расстояния

3

1

2

1.5

Голодный аллигатор. Датчик расстояния

3

1

2

1.6

Обезьянка-барабанщик. Рычаг и кулачковый механизм

3

1

2

1.7

Рычащий лев. Датчик наклона

3

1

2

1.8

Порхающая птица. Датчик наклона. Датчик расстояния

3

1

2

1.9

Вратарь. Зубчатая передача

3

1

2

1.10

Ликующие болельщики. Программа с блоком «Экран»

3

1

2

1.11

Спасение самолета

3

1

2

1.12

Спасение от великана

3

1

2

1.13

Непотопляемый парусник

3

1

2

1.14

Творческий проект

6

1

5

1.15

Защита проектов

3

1

2

Блок «Робот Mindstorms EV

2.1

Микрокомпьютер

3

1

2

2.2

Динамики

3

1

2

2.3

Экран EV3

3

1

2

2.4

Программирование

6

1

5

2.5

Датчик касания

3

1

2

2.6

Датчик цвета

3

1

2

2.7

Датчик ультразвуковой

3

1

2

2.8

Датчик гироскопический

3

1

2

2.9

Движение вперед, назад, повороты влево, вправо

3

1

2

2.10

Ускорение, замедление

3

1

2

2.11

Движение по квадрату, по кругу

3

1

2

2.12

Движение с препятствием

6

1

5

2.13

Соревнования

6

1

5

Итого часов

96

28

68

Содержание программы

1.Вводное (организационное) занятие

Знакомство с правилами поведения кабинете робототехники. Задачи и содержание занятий по робототехнике в текущем году с учётом конкретных условий и интересов учащихся. Расписание занятий, техника безопасности.



Блок «Перворобот LEGO WeDo»

1.1.Знакомство с технической деятельностью и конструктором

Беседа о техническом конструировании и моделировании как о технической деятельности. Общие элементарные сведения о технологическом процессе, рабочих операциях. Просмотр фильмов, журналов и фотографий, где ребята смогут познакомиться с технической деятельности человека. Ученики соберут своего первого робота.



Практическая работа.

Изучение состава конструктора LEGO WeDo, сборка неэлектрифицированной конструкции на свободную тему.



1.2. Среда программирования LEGO Education

Изучение среды программирования LEGO Education. Общие сведения о программных блоках.



1.3. Модель «Танцующие птички»

Ученики соберут роботизированную модель «Танцующие птички». Изучат ременную передачу.



Практическая работа.

Сборка модели «Птички». Написание собственной программы



1.4. Модель «Умная вертушка»

Ученики соберут роботизированную модель «Умная вертушка». Изучат зубчатые колеса. Узнают как применяется датчик расстояния.



Практическая работа.

Сборка модели «Умная вертушка». Написание собственной программы



1.5. Модель «Голодный аллигатор»

Ученики соберут роботизированную модель «Голодный аллигатор». Применение датчика расстояния.



Практическая работа.

Сборка модели «Голодный аллигатора». Написание собственной программы



1.6. Модель «Обезьянка-барабанщик»

Ученики соберут роботизированную модель «Обезьянка-барабанщик». Изучат применение рычага и кулачкового механизма.



Практическая работа.

Сборка модели «Обезьянка-барабанщик». Написание собственной программы



1.7. Модель «Рычащий лев»

Ученики соберут роботизированную модель «Рычащий лев». Изучат применение датчика наклона.



Практическая работа.

Сборка модели «Рычащий лев». Написание собственной программы



1.8. Модель «Порхающая птичка»

Ученики соберут роботизированную модель «Порхающая птичка». Изучат применение датчика наклона и датчика расстояния



Практическая работа.

Сборка модели «Порхающая птичка». Написание собственной программы



1.9. Модель «Вратарь»

Ученики соберут роботизированную модель «Вратарь». Изучат применение зубчатой передачи



Практическая работа.

Сборка модели «Вратарь». Написание собственной программы



1.10. Модель «Ликующие болельщики»

Ученики соберут роботизированную модель «Вратарь». Изучат применение блока «Экран»



Практическая работа.

Сборка модели «Ликующие болельщики». Написание собственной программы



1.11. Модель «Спасение самолета»

Ученики соберут роботизированную модель «Спасениеа». Выполнение дополнительных заданий.



Практическая работа.

Сборка модели «Спасение самолета». Написание собственной программы



1.12. Модель «Спасение от великана»

Ученики соберут роботизированную модель «Спасение от великана». Выполнение дополнительных заданий.



Практическая работа.

Сборка модели «Спасение от великана». Написание собственной программы



1.13. Модель «Непотопляемый парусник»

Ученики соберут роботизированную модель «Непотопляемый парусник». Выполнение дополнительных заданий.



Практическая работа.

Сборка модели «Непотопляемый парусник». Написание собственной программы



1.14.Работа над собственным творческим проектом

Ученики соберут роботизированную модель по собственному проекту. Выполняют программирование.



Практическая работа.

Сборка модели по собственному проекту. Программирование



1.15.Защита творческих проектов

Блок «Робот Mindstorms EV

2.1. Микрокомпьютер

Изучение микрокомпьютера EV3. Назначение портов (моторов и сенсоров), порта USB, динамика, дисплея и кнопок.



Практическая работа.

Подключение EV3 и написание простейших алгоритмических задач.



2.2. Динамики

Что представляет собой динамик, его назначение. Освоение способов и приёмов работы с динамиками микрокомпьютера.



Практическая работа.

Сборка робота. Написание программы.



2.3. Экран EV3

Для чего нужен экран (дисплей). Изучение экрана EV3.



Практическая работа.

Сборка робота. Написание программы.



2.4. Программирование

Повторение известных алгоритмов.



Практическая работа.

Сборка робота. Написание программы.



2.5. Изучение датчика касания

Назначение датчика касания. Изучение специфических особенностей датчика касания. Получение знаний в программировании датчика касания.



Практическая работа.

Сборка робота. Программирование датчика касания.



2.6. Изучение датчика цвета

Назначение датчика цвета. Изучение специфических особенностей датчика цвета. Получение знаний в программировании датчика цвета.



Практическая работа.

Сборка робота. Программирование датчика цвета.



2.7. Изучение ультразвукового датчика

Назначения ультразвукового датчика. Изучение специфических особенностей ультразвукового датчика. Получение знаний в программировании ультразвукового датчика.



Практическая работа.

Сборка робота. Программирование ультразвукового датчика.



2.8. Изучение гироскопического датчика

Назначение гироскопического датчика. Изучение специфических особенностей гироскопического датчика. Получение знаний в программировании гироскопического датчика.



Практическая работа.

Сборка робота. Программирование гироскопического датчика.



2.9. Движение вперед, назад, повороты влево, вправо

Программирование моторов на движение вперед, назад, на повороты влево, вправо.



Практическая работа.

Сборка робота. Программирование моторов. Внесение корректировок в работу модели.



2.10. Движение с ускорением, с замедлением

Программирование моторов на движение интегрированным с ускорением, - замедлением, на равноускоренное и равнозамедленное движение.



Практическая работа.

Сборка робота. Программирование моторов. Внесение корректировок в работу модели.



2.11. Движение по линии, по квадрату, по кругу

Программирование моторов на движение по линии, по квадрату, по кругу.



Практическая работа.

Сборка робота. Программирование моторов. Внесение корректировок в работу модели.



2.12. Движение с препятствием

Программирование моторов и наблюдение за ними и их показателями, в различных узлах модели при движении с препятствием.



Практическая работа.

Сборка робота. Программирование моторов. Внесение корректировок в работу модели.



2.13. Соревнования

Подготовка моделей к соревнованиям. Тестирование моделей. Доработка. Проведение соревнований.



Список использованных источников и литературы


  1. Дружинин В.Н. Психология общих способностей - СПБ.: Питер, 2002.- 157-209 с.

  2. Концепция развития дополнительного образования детей от 04.09.2014.

  3. Симановский А.Э. Развитие творческого мышления детей. Популярное пособие для родителей и педагогов. /Ярославль: «Академия развития», 2006. –11-27с.

  4. Тамберг Ю.Г. Развитие творческого мышления ребёнка.– СПб.: Речь,2002.–30-75 с.

  5. Овсяницкая Л.Ю., Овсяницкий Д.Н., Овсяницкий А.Д.. Курс программирования робота Lego Mindstorms EV3 в среде EV3: основные подходы, практические примеры, секреты мастерства. - Челябинск: Мякотин И.В.. - 2014.

  6. Григорьев Д. В., Степанов П. В. « Внеурочная деятельность школьников»- М., Просвещение, 2010

  7. Комарова Л. Г. «Строим из LEGO» (моделирование логических отношений и объектов реального мира средствами конструктора LEGO). — М.; «ЛИНКА - ПРЕСС», 2001.

  8. LEGO Education WeDo Teacher's Guide




Поделитесь с Вашими друзьями:


База данных защищена авторским правом ©grazit.ru 2017
обратиться к администрации

    Главная страница