Робототехника

  • (1)

Межпредметные занятия опираются на естественный интерес к разработке и постройке различных деталей Работа с образовательными конструкторами LEGO позволяет школьникам в форме познавательной игры узнать многие важные идеи и развить необходимые в дальнейшей жизни навыки. При построении модели затрагивается множество проблем из разных областей знания – от теории механики до психологии, – что является вполне естественным

Педагоги

Старовойтов Николай Фёдорович, учитель технологии

Расписание

1 раз в неделю по 2 часа с перепывом 15 минут.

Содержание программы

РАЗДЕЛ 1.  Лего-конструирование  (20 ч)

1.1.         Введение в лего-конструирование (2 ч)

Инструктаж по технике безопасности. Применение роботов в современном мире. История создания конструктора Lego. Информация о имеющихся конструкторах компании ЛЕГО, их функциональном назначении и отличии. Вводный инструктаж по соблюдению техники безопасности и пожарной безопасности при работе. Правила поведения в образовательном учреждении. Требования педагога к обучающимся на период обучения. Правила организации рабочего места. Правила и приемы безопасной работы с конструктором Lego.

1.2. Основы построения конструкций (6 ч)

Конструкция. Свойства конструкций. Понятие конструкции. Основные свойства при построении конструкции(равновесие, устойчивость, прочность).Способы описания конструкции (рисунок, схема и чертеж) их достоинства и недостатки. Программа Lego Digital Designer. Вспомогательные средства конструирования — чертежные и программные (программа ЗD - моделирования и конструирования). Знакомство с программой LegoDigitalDesigner – создание 3D моделей в натуральном виде. Представление о компьютерном моделировании: построение модели, уточнение модели. Названия и назначения всех деталей конструктора. Виды соединений деталей. Изучение типовых соединений деталей. Построение модели по замыслу.

1.3. Простые механизмы и их применение (6 ч)

Понятие о простых механизмах и их разновидностях. Примеры применения простых механизмов в быту и технике. Колесо. Ось. Понятие о рычагах. Основные определения. Правило равновесия рычага. Решение задач с применением правила равновесия рычага. Определение блоков, их виды. Применение блоков в технике. Применение правила рычага к блокам. Построение модели по замыслу.

1.4. Ременные, зубчатые и червячные передачи (6 ч)

Виды ременных передач; сопутствующая терминология. Применение и построение ременных передач в технике, быту и спорте. Исследование ременных передач. Зубчатые колеса. Назначение зубчатых колес, их виды. Зубчатые передачи. Направление вращения. Скорость вращения зубчатых колес разных размеров при совместной работе. Наблюдение и проведение эксперимента. Виды зубчатых передач. Их применение в технике. Направление вращения. Изучение червячной передачи. Применение червячных передач в технике. Свойства червячной передачи. Построение модели по замыслу.

РАЗДЕЛ 2. Введение в робототехнику (15 ч)

2.1.Основы робототехники (2 ч)

История создания роботов. Что такое роботы. Робототехника. Роботы в быту и промышленности. Соревнования роботов. Понятие команды, программы и программирования, в чем отличие. Что необходимо знать перед началом работы с EV3. Включение и выключение модуля EV3. Датчики конструктора Lego на базе компьютера EV3, аппаратный и программный состав конструктора EV3, сервомоторы EV3 (большой и средний).Основные понятия напряжения, полярности, электрической цепи. Виды источников питания для роботов. Безопасность при работе с накопителями энергии. Техника безопасности при работе с модулем EV3.

2.2. Основы работы с модулем EV3 (5 ч)

Технические характеристики. Выбор батареек. Установка батареек. Порты для подключения датчиков и сервомоторов. Знакомство с интерфейсом модуля EV3. Функциональное назначение кнопок. Индикаторы состояния модуля. Файловая система блока EV3. Подменю приложения: просмотр датчиков, управление моторами, удаленное управление и программирование на блоке. Настройка конфигурационного экрана: уровень звука, таймер бездействия, включение BlueTooth и WiFi, информация о ПО блока. Назначение пиктограмм. Подключение к другим устройствам Bluetooth или к другому блоку EV3.Принцип работы датчика цвета. Режимы работы датчика цвета: цвет, яркость отраженного света и яркость внешнего освещения. Принцип работы гироскопического датчика. Проведение исследования с приложением журналирования данных модуля EV3.Принцип работы датчиков касания и ультразвука. Назначение датчиков и их технические характеристики. Проведение исследования с приложением журналирования данных модуля EV3.Назначение инфракрасного датчика и удаленного инфракрасного маяка, их возможности и технические характеристики. Режим приближения. Режим маяка. Дистанционный режим. Проведение исследования с приложением журналирования данных модуля EV3.Большой мотор. Средний мотор. Строение сервомоторов. Основные технические характеристики и возможности применения сервомоторов. Два режима управления моторами на модуле EV3. Проведение исследования с приложением журналирования данных модуля EV3.

2.3. Программирование на модуле EV3 (8 ч)

Понятие о правилах определения требований к результатам конструирования (определение главной полезной функции, функциональная пригодность, габариты, вес, шум и др.).Сборка базовой модели робота. Приложения модуля. Среда программирования модуля EV3.Создание программы. Палитра блоков. Удаление блоков. Выполнение программы, сохранение и открытие. Команды управления моторами в модуле EV3. Движение вперед-назад, поворот. Сборка робота с датчиком расстояния: модернизируем первого собранного робота и получаем новую модель робот «Длинномер», путем добавления датчика ультразвука. Использование интерфейса и главного меню модуля EV3. Команды управления моторами в модуле EV3.Сборка робота «Линейный ползун»: модернизируем первого собранного робота и получаем новую модель «Линейного ползуна». Использование интерфейса и меню EV3. Команды управления моторами в модуле EV3.Сборка робота с датчиком касания: модернизируем первого собранного робота и получаем новую модель. Использование интерфейса и меню EV3. Команды управления моторами в модуле EV3.Сборка робота с инфракрасным датчиком и маяком: модернизируем собранного на предыдущем уроке робота и получаем новую модель, путем добавления датчика. Использование интерфейса и меню EV3. Команды управления моторами в модуле EV3.Сборка робота с гироскопическим датчиком: модернизируем собранного на предыдущем уроке робота и получаем новую модель, путем добавления датчика. Определение угла поворота робота. Использование интерфейса и меню EV3. Команды управления моторами в модуле EV3.Разработка, создание и программирование робота по замыслу.

РАЗДЕЛ 3. Программирование (29 ч)

3.1. Основы работы в среде EV3  (2 ч)

Платформы PC и MAC, совместимость с операционными системами AppleMac OS и MicrosoftWindows. Системные требования к ресурсам ПК. Перезапуск модуля EV3. Обновление ПО. Обновление встроенного ПО. Кнопки управления модулем. Основные элементы интерфейса: панель вкладок, основное меню лобби, кнопка «Просмотр», кнопка «Поиск», кнопка «Интернет». Разделы меню лобби: расширенный набор, основной набор, краткое руководство, файл и самоучитель. Знакомство с проектом. Страница свойств проекта. Структурные элементы страницы проекта: заголовок, рисунок и описание проекта, а также фото, видео и содержание проекта. Самоучитель – основы работы.Среда программирования: область и палитра программирования, страница аппаратных средств, редактор контента, панель инструментов программирования. Палитра программирования: действие, управление операторами, датчик, операции с данными, дополнения, мои Блоки. Инструменты. Основные принципы программирования. Редактирование программных блоков. Шины последовательности действий. Среда журналирования данных: область графика, панель настроек, страница аппаратных средств, редактор контента, панель инструментов журналирования данных.

3.2. Подсветка, экран и звуки блока EV3 (5 ч)

Графический дисплей. Инструменты рисования: карандаш, прямоугольник, эллипс, прямая, текст. Режимы блока «Экран». Вывод текстовой и графической информации. Анимация. Программный блок звук. Редактор звука. С его помощью EV3 может проигрывать звуковые файлы или мелодии. Отработка первых навыков по написанию, загрузке и выполнению программ, диагностике и управлению EV3.Индикатор состояния модуля – подсветка. Режимы подсвечивания. Блок Индикатор состояния модуля.

3.3. Программирование движений по различным траекториям (5 ч)

Блок движение, представление о различных параметрах движения, доступных в свойствах этого блока. Средний мотор. Большой мотор. Направление вращения колес и скорость вращения робота. Изменение направление движения в программе. Средний мотор. Большой мотор. Управление скоростью движения. Изучение разных  режимов управления движением. Движение с ускорением. Управление скоростью движения. Изучение разных  режимов управления движением. Плавный поворот, движение по кривой. Движение вдоль сторон квадрата.

3.4. Программные структуры (6 ч)

Программная палитра EV3 «Управление операторами». Структура Цикл. Вложенные циклы. Прерывание выполнения цикла из параллельной ветки программы. Программная палитра EV3 «Управление операторами». Структура Переключатель. Полная и краткая форма. Технология добавления дополнительных условий в структуру Переключатель. Работа с вложенными условиями.

3.5. Работа с данными (6 ч)

Типы данных. Соединение входов и выходов блоков для передачи данных. Графическое и цветовое отображение типов данных и проводников. Определение Переменные и Константы. Программный блок Константа. Программный блок Переменная. Решение задач. Программный блок Математика. Структура блока Математика и его назначение. Решение задач. Программный блок Округление. Структура блока Округление и его назначение. Программный блок Сравнение. Программный блок Интервал. Программный блок Случайное значение. Решение задач. Программный блок Логических операций. Структура блока и его назначение. Таблица истинности.

3.6. Органы чувств роботов(6 ч)

Измерение количества оборотов. Данные о вращении мотора. Направление вращения мотора и общее количество оборотов. Измерение угла поворота. Направление вращения мотора и мощность мотора. Функциональное назначение датчика. Палитра программирования Датчик. Контроль расстояния. Определение расстояния до объекта. Режим сравнения. Режим ожидания. Составление программ. Решение задач. Функциональное назначение датчика. Палитра программирования Датчик. Режим измерения цвета. Режим измерения интенсивности отраженного света. Составление программ. Решение задач. Режим измерения интенсивности окружающего света. Режим калибровки. Режим ожидания. Составление программ. Решение задач. Функциональное назначение датчика. Палитра программирования Датчик. Изображение блока Датчика касания. Режим измерения. Режим сравнения. Режим ожидания. Функциональное назначение датчика. Палитра программирования Датчик. Изображение блока Датчика гироскоп. Направление вращения. Режимы работы датчика гироскопа: измерение и сравнение. Составление программ. Решение задач. Функциональное назначение датчика. Палитра программирования Датчик. Режим приближения ИК- датчика.Режим ИК-маяка. Определение расстояния до объекта и углового положения маяка. Кодировка кнопок и их комбинация удаленного инфракрасного маяка.

РАЗДЕЛ 4. Творческий проект (8 ч)

Разработка собственных моделей в группах. Выбор и утверждение темы, в рамках которой будет реализовываться проект. Конструирование модели. Составление проекта. Программирование модели группой разработчиков. Отладка программы в соответствии с назначением модели. Презентация моделей. Защита проекта. Выставка. Соревнования.

 

Цели программы

   Овладение навыками начального технического конструирования и программирования через изучение понятий конструкций и их основных свойств.

 

 

 

 

Результат программы

К окончанию обучения у воспитанников будут сформированы следующие

результаты:

Личностные:

- развитие терпения, способности переносить (выдерживать) известные

нагрузки в течение определенного времени, умение преодолевать трудности;

- умение контролировать свои поступки;

- способность оценивать себя адекватно;

- осознанное участие в освоении образовательной программы;

- умение воспринимать общие дела, как свои собственные;

- аккуратность и ответственность в работе;

- способность самостоятельно готовить своё рабочее место перед началом

работы и убирать его за собой;

- адекватность восприятия информации, идущей от педагога;

Метапредметные:

Познавательные универсальные учебные действия:

- умение результативно мыслить и работать с информацией в современном

мире;

- умение применять теоретические знания на практике и в повседневной жизни.

Регулятивные универсальные учебные действия:

- умение адекватно оценивать результаты своей творческой деятельности;

- умение оценивать свои возможности (самонаблюдение, самооценка);

- умение определять способы действий в рамках предложенных условий;

- умение самостоятельно организовывать свою работу;

- умение корректировать свои действия в соответствии с изменяющейся

ситуацией;

Коммуникативные универсальные учебные действия:

- развитие навыков сотрудничества со взрослыми и сверстниками в разных

социальных ситуациях;

- навыки бесконфликтного взаимодействия с социальной средой;

- умение слушать и слышать других людей.

Предметные:

учащиеся узнают:

- основы робототехники;

- азы программирования роботов;

- находить и использовать дополнительную информацию из различных

источников (в том числе из интернета);

- наблюдать, сравнивать, делать простейшие обобщения;

Обучающиеся приобретут навык:

- программирования роботов;

- соблюдать правила культурного поведения в общественных местах;

Особые условия проведения

Должны знать:

-правила безопасной работы;

- основные компоненты конструкторов Lego;

- конструктивные особенности различных моделей, сооружений и механизмов;

- виды подвижных и неподвижных соединений в конструкторе;

- самостоятельно решать технические задачи в процессе конструирования роботов планирование предстоящих действий, самоконтроль, применять полученные знания;

- создавать модели при помощи специальных элементов по разработанной схеме, по собственному замыслу.

Материально-техническая база

 

Для реализации программы оснащено помещение в соответствии с

санитарно-эпидемиологическими правилами и нормативами СанПиН

2.4.4.3172-14 от 4 июля 2014 года № 41; столы и стулья для педагога и

обучающихся, классная доска, компьютер, шкафы и стеллажи.

Инструменты и материалы: наборы LEGO – 10 шт., планшетные

компьютеры- 10 шт.

Методическое обеспечение: периодические издания по педагогике и психологии; издания по дополнительному образованию.

Учебно-методическое обеспечение:

- Конспекты занятий;

- Положения о конкурсах;

- Методические рекомендации по составлению творческих проектов.

Наглядный и дидактический материал:

-фотоматериалы,

- готовые изделия робототехники,

- таблицы, иллюстрации, схемы.

Кадровое обеспечение: программу реализует педагог первой категории, имеющий высшее педагогическое образование, стаж работы по специальности 8 лет. Прохождение курсов повышения квалификации по графику.

Учебно-методическое обеспечение: конспекты занятий; положения о конкурсах; методические рекомендации по составлению творческих проектов.

Наглядный и дидактический материал: фотоматериалы, готовые изделия, таблицы, иллюстрации, схемы.

Кадровое обеспечение: программу реализует педагог первой категории, имеющий высшее педагогическое образование, стаж работы по специальности 8 лет. Пройдены курсы повышения квалификации.

Методы обучения программы:

Словесные (рассказ, объяснение, разборного материала, анализ образцов, инструктаж).

Наглядные (объяснение с использованием наглядности, демонстрация, электронная презентация).

Практические (показ практических действий, индивидуальная работа, подведение итогов, выставка)