Программа «Робототехника»

Технические достижения все быстрее проникают во все сферы человеческой деятельности и вызывают возрастающий интерес детей к современной технике. Технические объекты осязаемо близко предстают перед ребенком повсюду в виде десятков окружающих его вещей и предметов: бытовых приборов и аппаратов, игрушек, транспортных, строительных и других машин. Дети познают и принимают мир таким, каким его видят, пытаются осмыслить, осознать, а потом объяснить.

 

Вопрос привлечения учащихся (особенно мальчиков) в объединения технического творчества актуален. Все блага цивилизации – это результат технического творчества, начиная с древних времен, когда было изобретено колесо, и до сегодняшнего дня технический прогресс обязан людям, создающим новую технику, облегчающую жизнь и деятельность человечества. Работа с образовательными конструкторами LEGO позволяет учащимся в форме познавательной игры узнать многие важные идеи и развить необходимые в дальнейшей жизни навыки.

 

Простота в построении модели в сочетании с большими конструктивными возможностями конструктора позволяют учащимся в конце занятия увидеть сделанную своими руками модель, которая выполняет поставленную ими же самими задачу. Изучая простые механизмы, учащиеся учатся работать руками (развитие мелких и точных движений), развивают элементарное конструкторское мышление, фантазию, изучают принципы работы многих механизмов.

 

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. Учащиеся научатся грамотно выражать свою идею, проектировать ее техническое и программное решение, реализовать ее в виде модели, способной к функционированию.

Педагоги

Саакян Руслан Гургенович, педагог дополнительного образования первой квалификационной категории.

Образование: средне – специальное.

Педагогический стаж работы: 6 лет.

Содержание программы

Раздел 1. Введение (3 часа).

Теория: Вводное занятие: введение в робототехнику. Правила техники безопасности. Что такое робототехника. Цели и задачи работы кружка.

Практика: Знакомство с деталями конструктора. Демонстрация (осмотр и изучение) готовых проектов роботов.

Раздел 2. Конструирование (9 часов).

Теория: Среда конструирования – знакомство с деталями конструктора. Названия и назначения деталей. Способы передачи движения. Зубчатые передачи, их виды. Применение зубчатых передач в технике. Различные виды зубчатых колес. Передаточное число. Понятия о редукторах. Серводвигатель. Устройство и применение.

Практика: Сборка редуктора, внедрение в модель робота большого и среднего сервопривода.

Раздел 3. Первые модели (3 часа).

Теория: Изучение инструкций по сборке моделей из Базового набора lego mindstorms Education EV3. Возможности и назначение дополнительных датчиков.

Практика: Сборка первого учебного робота. (Educator). Составление блок-схем и технологических карт на конкретные модели. Сборка деталей и подключение отдельных дополнительных датчиков будущего робота. Сборка модели по технологическим картам. Тестирование робота.

Раздел 4. Программирование в среде Lego Mindstorms (51 час).

Теория: Знакомство со средой программирования Lego Mindstorms. Способы программирования и функциональность датчиков. Изучение программных структур (циклы, ожидание, переключатель), управление сервоприводами, работа данных (переменные и константы, логические и арифметические операции), циклы и ветвления. Управление модулем.

Практика: Создание двухступенчатых программ. Создание многоступенчатых программ. Использование кнопки «Выполнять» много раз для повторения действий программы. Определение роботом расстояния до препятствия при помощи ультразвукового датчика. Управление двумя моторами при помощи датчиков используя арифметические и логические операции. Сохранение и загрузка программ.

Раздел 5. Алгоритмы управления (27 часов).

Теория: Релейный и пропорциональный регулятор. Управление с помощью обратной связи. Реализация пропорционального управления. Движение по линии на основе пропорционально регулятора управления. Кубические составляющие, плавающий коэффициент. Ознакомление с другими видами регуляторов.

Практика: Программирование движения робота по линии с одним и двумя датчиками цвета. Реализация программы "Движение вдоль стенки".

Раздел 6. Изготовление и подготовка "Робот-футболиста" (9 часов).

Теория: Проектирование и создание, программирование «робота-футболиста» для использования в соревнованиях. Основные правила соревнования.

Практика: Поиск информации о Лего-состязаниях «Робо-футбол». Проектирование модели конструкции «Робота-футболиста». Сборка «Робота-футболиста». Составление различных вариантов программ «Робота-футболиста». Испытание робота, выбор оптимальной программы.

Раздел 7. Соревнование роботов. "Робо-футбол" (3 часа).

Практика: «Робо-футбол» – организация и проведение соревнования. Награждение победителей.

Раздел 8. Подведение итогов (3 часа).

Итоговое тестирование.

Цели программы

Цель: развитие творческих способностей в процессе конструирования и проектирования, при обучении учащихся основам робототехники и программирования.

 

Задачи:

Личностные:

  • Формировать выраженную нравственную позицию, в том числе способности к осознанному выбору;
  • Формировать позитивное отношение к людям, в том числе к лицам с ограниченными возможностями здоровья и инвалидам;
  • Формировать у учащихся позитивные жизненные ориентиры и планы;
  • Воспитывать умение работать в коллективе.

 

Предметные:

  • дать первоначальные знания по устройству робототехнических устройств;
  • научить основным приемам сборки и программирования робототехнических средств;
  • сформировать общенаучные и технологические навыки конструирования и проектирования;
  • ознакомить с правилами безопасной работы с инструментами необходимыми при конструировании робототехнических средств.

 

Метапредметные:

  • Владеть информационно-коммуникационными технологиями получения и обработки информации;
  • Владеть первичными навыками учебно-исследовательской и проектной деятельности.
  • Развивать познавательный интерес к робототехнике.
  • Формировать творческое отношение по выполняемой работе;
  • Развивать психофизиологические качества учеников: память, внимание, способность логически мыслить, анализировать, концентрировать внимание на главном.

Результат программы

По окончанию курса обучения учащиеся должны:

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;
    основные приемы конструирования роботов;
  • конструктивные особенности различных роботов;
  • как передавать программы в RCX;
  • порядок создания алгоритма программы, действия робототехнических средств;
  • как использовать созданные программы;
  • самостоятельно решать технические задачи в процессе конструирования роботов (планирование предстоящих действий, самоконтроль, применять полученные знания, приемы и опыт конструирования с использованием специальных элементов, и других объектов и т.д.);
  • создавать реально действующие модели роботов при помощи специальных элементов по разработанной схеме, по собственному замыслу;
  • создавать программы на компьютере для различных роботов;
  • корректировать программы при необходимости;

УМЕТЬ:

  • принимать или намечать учебную задачу, ее конечную цель.
  • проводить сборку робототехнических средств, с применением LEGO конструкторов;
  • создавать программы для робототехнических средств.
  • прогнозировать результаты работы.
  • планировать ход выполнения задания.
  • рационально выполнять задание.
  • руководить работой группы или коллектива.
  • высказываться устно в виде сообщения или доклада.
  • высказываться устно в виде рецензии ответа товарища.
  • представлять одну и ту же информацию различными способами

 

Личностные, метапредметные, предметные результаты, которые приобретет учащийся по итогам освоения программы:

Личностные:

  • принятие и освоение социальной роли учащегося, развитие мотивов учебной деятельности и формирование личностного смысла учения;
  • развитие самостоятельности и личной ответственности за свои поступки, в том числе в информационной деятельности, на основе представлений о нравственных нормах, социальной справедливости и свободе;
  • формирование эстетических потребностей, ценностей и чувств;
  • развитие этических чувств, доброжелательности и эмоционально- нравственной отзывчивости, понимания и сопереживания чувствам других людей;
  • развитие навыков сотрудничества со взрослыми и сверстниками в разных социальных ситуациях, умения не создавать конфликтов и находить выходы из спорных ситуаций;

Метапредметные:

  • умение самостоятельно определять цели своего обучения, ставить и формулировать для себя новые задачи в учебе и познавательной деятельности, развивать мотивы и интересы своей познавательной деятельности;
  • умение самостоятельно планировать пути достижения целей, в том числе альтернативные, осознанно выбирать наиболее эффективные способы решения учебных и познавательных задач;
  • умение соотносить свои действия с планируемыми результатами, осуществлять контроль своей деятельности в процессе достижения результата, определять способы действий в рамках предложенных условий и требований, корректировать свои действия в соответствии с изменяющейся ситуацией;
  • умение оценивать правильность выполнения учебной задачи, собственные возможности ее решения;

Предметные результаты:

  • овладение стартовыми знаниями по робототехнике;
  • формирование умений применения полученных знаний за пределами объединения;
  • развитие умений искать, анализировать, сопоставлять и оценивать содержащуюся в различных источниках информацию о робототехнике;
  • приобретение теоретических знаний и опыта применения полученных знаний и умений для определения собственной активной позиции в общественной жизни.
  • приобретение технических знаний, умений и навыков при выполнении практических заданий.

Особые условия проведения

Программа предусматривает сетевое обучение. Консультации при выполнении итоговых творческих проектов осуществляются дистанционно, для этого используется платформа ZOOM, а так же предусмотрены выезды на районные соревнования.

Материально-техническая база

Оборудование:

  • компьютеризированные места по количеству обучающихся;
  • компьютеризированное рабочее место преподавателя;
  • комплекты конструкторов LEGO Mindstorms Ev3 (базовые наборы, расширенные наборы, дополнительные датчики, зарядные устройства) комплекты полей для соревнований роботов;
  • комплекты инструкций и методической литературы.

Используется компьютерные классы на базе школ: Суздальской, Ярковской, Утянской, на 6 ноутбуков, с выходом в сеть Интернет, с необходимым лицензионным программным обеспечением, а также проекционной техникой. Кабинеты соответствуют требованиям техники безопасности, пожарной безопасности, санитарным нормам: хорошее освещение, периодическое проветривание, допустимая температура воздуха, и т.д.

 

Информационное обеспечение:

  • ресурсы информационных сетей по методике проведения занятий и подбору схем изготовления изделий;
  • программное обеспечение LEGO MINDSTORMS EV3.

 

Интернет ресурсы:

  • LEGO Technic Tora no Maki [Офиц. сайт]. URL: http://www.isogawastudio.co.jp/legostudio/toranomaki/en/ (дата обращения: 25.04.2020).
  • Lego Education [Офиц. сайт]. URL: http://www.lego.com/education/ (дата обращения: 01.05.2020).
  • Lego Digital Designer [Офиц. сайт]. URL: http://ldd.lego.com/ обращения: 10.05.2020).
  • National Instruments [Офиц. сайт]. URL: http://russia.ni.com/ (дата обращения: 10.05.2020)