Данная программа позволяет научить детей основам конструирования и моделирования роботов при помощи программируемых конструкторов Lego Mindstorms EV3.
Во время занятий обучающиеся собирают и программируют роботов, проектируют и реализуют миссии, осуществляемые роботами – умными машинками.
Работа с LEGO конструктором способствует развитию таких качеств, как внимание, усидчивость, умение доводить начатое дело до конца. Занятия по данной программе позволят обучающимся попробовать себя в роли ученых и инженеров, помогут им понять принципы работы простых механизмов, с которыми мы сталкиваемся в повседневной жизни.
преподаватели
Солдатов Георгий Алексеевич,
педагог дополнительного образования.
Расписание
2-3 класс:
Понедельник, среда, пятница - 09:00 - 10:35
4-5 класс:
Вторник, среда, четверг - 14:00 - 15:35
Содержание программы
Раздел 1. Введение в робототехнику.
Теория: Знакомство с программой. Требования к занятиям. Правила поведения для обучающихся. Инструктаж по технике безопасности в учебном процессе. Роботы. Виды роботов. Значение роботов в жизни человека. Основные направления применения роботов. Искусственный интеллект. Правила работы с конструктором LEGO.
Практика: Знакомство с конструктором. Учебная эвакуация из здания.
Контроль: Входная диагностика. Беседа по правилам работы с конструктором LEGO
Теория: Управление роботами. Методы общения с роботом. Состав конструктора LEGO MINDSTORMS EV3. Визуальные языки программирования. Их основное назначение и возможности. Команды управления роботами.
Практика: Работа в среде программирования модуля, основные блоки.
Контроль: Индивидуальный, фронтальный опрос, практическая работа №.1 "Знакомство с программной средой EV3"
Раздел 2. Знакомство с роботами LEGO MINDSTORMS EV3 EDU.
Теория: Правила техники безопасности при работе с роботами-конструкторами. Правила обращения с роботами.
Практика: Основные механические детали конструктора. Их название и назначение.
Контроль: Беседа по правилам техники безопасности. Практическая работа № 2 "Механические детали и их назначение"
Теория: Модуль EV3. Обзор, экран, кнопки управления модулем, индикатор состояния, порты.
Практика: Установка батарей, способы экономии энергии. Включение модуля EV3. Запись программы и запуск ее на выполнение.
Контроль: Беседа, Практическая работа № 3 "Программирование модуля EV3"
Теория: Сервомоторы EV3, сравнение моторов. Мощность и точность мотора. Механика механизмов и машин.
Практика: Виды соединений и передач и их свойства.
Контроль: Беседа, практическая работа № 4 "Запуск и программирование сервомоторов EV3«
Теория: Сборка роботов.
Практика: Сборка модели робота по инструкции. Программирование движения вперед по прямой траектории. Расчет числа оборотов колеса для прохождения заданного расстояния.
Контроль: Беседа, практическая работа № 5 «Сборка приводной платформы». Практическая работа № 6 "Сборка приводной платформы и программирование на движение вперед по прямой«
Раздел 3. Датчики LEGO MINDSTORMS EV3 EDU и их параметры.
Теория: Датчики. Датчик касания. Устройство датчика.
Практика: Решение задач на движение с использованием датчика касания.
Контроль: Беседа, практическая работа № 7 «Подключение датчика к микрокомпьютеру. Программирование датчика», практическая работа № 8 "Сборка модели приводной платформы с датчиком касания Программирование модели".
Теория: Датчик цвета, режимы работы датчика.
Практика: Решение задач на движение с использованием датчика цвета.
Контроль: Индивидуальный, практическая работа № 9 "Сборка модели приводной платформы с датчиком цвета. Программирование модели".
практическая работа № 10 "Сборка и программирование собственной модели с датчиком цвета. Калибровка датчика".
Теория: Ультразвуковой датчик.
Практика: Решение задач на движение с использованием датчика расстояния.
Контроль: Индивидуальный, Практическая работа № 11 "Сборка и программирование модели с ультразвуковым датчиком.".
Практическая работа № 12 «Сборка и программирование модели «Мойщик пола» с ультразвуковым датчиком.".
Теория: Гироскопический датчик. Инфракрасный датчик, режим приближения, режим маяка.
Практика: Сборка робота с использованием гироскопического и инфракрасного датчиков.
Контроль: Беседа, Практическая работа № 13 "Сборка и программирование модели с инфракрасным датчиком.".
Практическая работа № 14 "Сборка и программирование модели с гироскопическим датчиком.".
Теория: Интерфейс модуля EV3. Приложения модуля. Представление порта. Управление мотором.
Практика: Подключение датчиков и моторов и их тестирование.
Контроль: Беседа, Практическая работа № 15 "Сборка простейшей модели с подключением датчиков и тестирование".
Практическая работа № 16 "Сборка и программирование простейшей модели с использованием моторов и датчиков".
Раздел 4. Основы программирования и компьютерной логики.
Теория: Среда программирования модуля.
Практика: Создание программы. Удаление блоков. Выполнение программы. Сохранение и открытие программы.
Контроль: Беседа, Практическая работа № 17 "самостоятельная сборка и программирование простейшего робота".
Практическая работа № 18 "Создание программы. Удаление блоков. Выполнение программы. Сохранение и открытие программы.«.
Теория: Счетчик касаний. Ветвление по датчикам.
Практика: Методы принятия решений роботом. Модели поведения при разнообразных ситуациях.
Контроль: Индивидуальный, Практическая работа № 19 «Самостоятельно собранная модель, выполняющая простые команды» Практическая работа № 20 "Самостоятельно собранная модель, выполняющая различные команды при разнообразных ситуациях".
Теория: Программное обеспечение EV3. Среда LABVIEW. Основное окно. Свойства и структура проекта.
Практика: Решение задач на движение вдоль сторон квадрата. Использование циклов при решении задач на движение.
Контроль: Беседа, Практическая работа № 21 ″ Создание программ в среде LABVIEW, тестирование на простейшем роботе для движения",
Практическая работа № 22 "Создание робота для движения вдоль сторон квадрата, программирование робота"
Теория: Программные блоки и палитры программирования. Страница аппаратных средств. Редактор контента. Инструменты.
Практика: Устранение неполадок. Перезапуск модуля.
Контроль: Беседа, Практическая работа № 23 ″ Создание программ в среде LABVIEW, тестирование на простейшем роботе",
Практическая работа № 24 "Редактирование контента. Устранение неполадок. Перезапуск модуля."
Практика: Промежуточная аттестация. Проверочная работа № 1 по теме "Знакомство с роботами LEGO MINDSTORMS".
Раздел 5. Практикум по сборке роботизированных систем.
Теория: Повторение механика механизмов и машин.
Практика: Решение задач на движение по кривой. Независимое управление моторами. Поворот на заданное число градусов. Расчет угла поворота.
Контроль: Индивидуальный, собранная модель, выполняющая предполагаемые действия.
Теория: Использование нижнего датчика освещенности.
Практика: Решение задач на движение с остановкой на черной линии.
Контроль: Индивидуальный, собранная модель, выполняющая предполагаемые действия.
Теория: Датчики освещенности.
Практика: Решение задач на движение вдоль линии. Калибровка датчика освещенности.
Контроль: Индивидуальный, Практическая работа № 25 "Создание робота для движения вдоль линии, с датчиком освещенности, программирование робота",
№ 26 "Создание робота для движения вдоль линии, с двумя датчиками освещенности, программирование робота",
Теория: Программирование модулей.
Практика: Решение задач на прохождение по полю из клеток.
Контроль: Беседа, Практическая работа № 27 "Создание робота для движения по полю из клеток",
Практическая работа № 28 "Создание и последующее редактирование программы робота для движения по полю из клеток, устранение неполадок",
Теория: повторение правил сборки и программирования роботов.
Практика: Соревнование роботов на тестовом поле. Зачет времени и количества ошибок.
Контроль: Самостоятельно собранная модель, выполняющая предполагаемые действия. Соревнование.
Раздел 6. Практикум по сборке роботизированных систем.
Теория: Измерение освещенности. Определение цветов. Распознавание цветов.
Практика: Использование конструктора Lego в качестве цифровой лаборатории.
Контроль: Беседа, Практическая работа № 29 «Сборка и программирование робота «Сортировщик цветов». Калибровка измерения освещенности"
Теория: Повторение темы датчик расстояния. Калибровка датчика.
Практика: Измерение расстояний до объектов. Сканирование местности.
Контроль: Беседа, Практическая работа № 30 "Сборка робота для определения расстояния до объекта (препятствия). Объезд препятствий, атака противника".
Теория: Сила. Плечо силы. Подъемный кран. Счетчик оборотов. Скорость вращения сервомотора. Мощность.
Практика: Сборка роботов на движение.
Контроль: Индивидуальный, Практическая работа № 31 "Сборка и программирование робота "Рука робота H25",
Самостоятельно собранная модель, выполняющая предполагаемые действия.
Теория: Управление роботом с помощью внешних воздействий. Реакция робота на звук, цвет, касание. Таймер.
Практика: Сборка роботов на движение с помощью внешних воздействий.
Контроль: Индивидуальный, Практическая работа № 32 "Сборка и программирование робота «гоночный болид «формула I». Управление моделью с помощью программы и от первого лица, удаленно",
Самостоятельно собранная модель, выполняющая предполагаемые действия.
Теория: Движение по замкнутой траектории.
Практика: Решение задач на криволинейное движение.
Контроль: Индивидуальный, Практическая работа № 33 «Сборка и программирование робота «внедорожник» с датчиками цвета«,
Самостоятельно собранная модель, выполняющая предполагаемые действия.
Теория: Использование различных датчиков при конструировании роботов их функции и назначения.
Практика: Конструирование моделей роботов для решения задач с использованием нескольких разных видов датчиков.
Контроль: Индивидуальный, собранная модель на основе «Приводной платформы», выполняющая предполагаемые действия.
Теория: Правило «правой» и «левой» руки. Использование 2 датчиков расстояния.
Практика: Решение задач на выход из лабиринта. Ограниченное движение.
Контроль: Индивидуальный, Практическая работа № 34 «Сборка и программирование робота „Лабиринт“ с датчиком расстояния. Правило правой и левой руки», Практическая работа № 35 «Сборка и программирование робота „Лабиринт“ с двумя датчиками расстояния. Отладка программ», Самостоятельно собранная модель выполняющая предполагаемые действия.
Раздел 7. Творческие проектные работы и соревнования.
Теория: повторение тем программы. Изучение правил соревнований.
Практика: Работа над проектами «Движение по заданной траектории», "Кегельринг«.
Контроль: соревнования, самостоятельная сборка модели робота «Кегельринг», программирование робота.
Теория: Зачет времени и количества ошибок. Изучение правил соревнований.
Практика: Соревнование роботов на тестовом поле. Зачет времени и количества ошибок.
Контроль: соревнования.
Практика: Конструирование собственной модели робота.
Теория: повторение правил программирования роботов.
Практика: Программирование и испытание собственной модели робота.
Контроль: Решение задач (инд. и групп). Программирование и конструирование собственного робота.
Практика: Презентации и защита проекта «Мой уникальный робот» Контроль: Итоговый контроль. Проверочная работа № 2 по теме «Виды движений роботов». Создание проекта «Мой уникальный робот» Защита проекта. (Открытое мероприятие для родителей, администрации и посетителей ЦДТ)
Мониторинг сформированности личностных качеств (таблица результатов)
Цели программы
Развитие познавательного интереса и мышления обучающихся к робототехнике через изучение основ конструирования и моделирования.
Результат программы
На занятиях обучающиеся:
· закрепят знания по устройству персонального компьютера;
· научатся соблюдать правила техники безопасности и гигиены при работе на ПК;
· сформируют навыки элементарного проектирования, научатся основам программирования на основе языка Lego Mindstorms EV3;
· научатся самостоятельно разрабатывать и реализовывать творческие проекты по созданию моделей Lego Mindstorms EV3;
· приобретут навыки планирования своей деятельности;
· разовьют элементы технического мышления, изобретательности, творческой инициативы;
· воспитают волевые качества: настойчивость в завершении работы, терпение, усердие, ответственность.
Занятия робототехникой так же помогут обучающимся достичь такие личностные результаты, как:
· сформированность познавательных интересов, интеллектуальных и творческих способностей;
· самостоятельность в приобретении новых знаний и практических умений;
· мотивация образовательной деятельности обучающегося на основе личностно ориентированного подхода;
· формирование ценностных отношений друг к другу, учителю, авторам открытий и изобретений, результатам обучения.
Материально-техническая база
· помещение – кабинет робототехники для теоретических занятий и занятий практического характера (ученические столы, стулья, стол для соревнований, стол для педагога, шкафы для хранения модулей);
· точка доступа в интернет;
· компьютеры Lenovo на базе процессора AMD FX – 7500 Radeon R7, 2.1GHz;
· многофункциональное устройство brother MFC – J2320
· экран Lumien – 1 шт.
· мультимедийный проектор Aser −1 шт.
· 3D принтер CUBE 3 – 1 шт.
· образовательный набор LEGO LEGO Mindstorms EV3 – 6 шт.
· программное обеспечение: Windows 8.1,
· прикладное программное обеспечение LEGO Mindstorms EV3.