«Лаборатория Arduino»

Данная общеобразовательная общеразвивающая программа дополнительного образования детей имеет техническую направленность. Программа направлена на привлечение обучающихся к современным технологиям конструирования, программирования и на формирование у детей знаний и навыков, необходимых для работы и использования роботизированных устройств.

Педагоги

Ибрагимов Саламбек Салманович

Содержание программы

1 Техника безопасности / входная диагностика 2 1 1 

1.2 2 Вводное занятие 2 1 1 Опрос по пройденному материалу

1.3 3 Теория электричества 2 1 1

1.4 4 Основные компоненты 2 1 1

1.5 5 Простейшая механика 2 1 1

1.6 Контроллер «Arduino» 6 3 3

1.6.1 6 Цифровые контакты 2 1 1

1.6.2 7 ШИМ-порты 2 1 1

1.6.3 8 Аналоговые входы 2 1 1

1.7 9 Подготовка к соревнованиям 2 0 0 Самостоятельная работа

1.8 10 Соревнования 2 0 0 Результат соревнований

2 Основы языка C++ 36 16 16

2.1 11 Синтаксис языка 2 1 1 Опрос по пройденному материалу

2.2 12 Структура программы 2 1 1

2.3 13 Переменные 2 1 1

2.4 14 Арифметические операции 2 1 1

2.5 15 Директива #define 2 1 1

2.6 Массивы 4 2 2

2.6.1 16 Числовые массивы 2 1 1

2.6.2 17 Строковые массивы 2 1 1

2.7 Ветвление 4 2 2

2.7.1 18 if 2 1 1

2.7.2 19 If / else 2 1 1

2.8 Циклы 8 4 4

2.8.1 20 while 2 1 1

2.8.2 21 do / while 2 1 1

2.8.3 22 for 2 1 1

2.8.4 23 x-2 for «туда-обратно» 2 1 1

2.9 Функции 6 3 3

2.9.1 24 Параметры функции 2 1 1

2.9.2 25 Переменные в функциях 2 1 1

2.9.3 26 Возвращаемые значения 2 1 1

2.10 27 Подготовка к соревнованиям 2 0 0 Самостоятельная работа

2.11 28 Соревнования 2 0 0 Результат соревнований

3 Программирование движения колесных роботов 16 6 6

3.1 29 Изучение конструкции колесных роботов 2 1 1 Опрос по пройденному материалу

3.2 Изучение простейших программ 10 5 5

на движение

3.2.1 30 Вперед / назад 2 1 1

3.2.2 31 Повороты плавные налево / направо 2 1 1

3.2.3 32 Повороты резкие налево / направо 2 1 1

3.2.4 33 Ускорение / замедление 2 1 1

3.3 34 Заезд / спуск 2 1 1

3.4 35 Подготовка к соревнованиям 2 0 0 Самостоятельная работа

3.5 36 Соревнования 2 0 0 Результат соревнований

4 Подключение датчика освещенности 18 4 10

4.1 37 Устройство датчика освещенности 2 1 1 Опрос по пройденному материалу

4.2 38 Программирование одного датчика освещенности 2 1 1

4.3 39 Отладка программы для одного датчика 2 0 2

4.4 40 Программирование двух датчиков освещенности 2 1 1

4.5 41 Отладка программы для двух датчиков 2 0 2

4.6 42 Программирование трех датчиков освещенности 2 1 1

4.7 43 Отладка программы для трех датчиков 2 0 2

4.8 44 Подготовка к соревнованиям 2 0 0 Самостоятельная работа

4.9 45 Соревнования 2 0 0 Результат соревнований

5 Подключение датчика ультразвука 18 4 10

5.1 46 Устройство датчика ультразвука 2 1 1 Опрос по пройденному материалу

5.2 47 Программирование одного датчика ультразвука 2 1 1

5.3 48 Отладка программы для одного датчика 2 0 2

5.4 49 Программирование двух датчиков ультразвука 2 1 1

5.5 50 Отладка программы для двух датчиков 2 0 2

5.6 51 Программирование трех датчиков ультразвука 2 1 1

5.7 52 Отладка программы для трех датчиков 2 0 2

5.8 53 Подготовка к соревнованиям 2 0 0 Самостоятельная работа

5.9 54 Соревнования 2 0 0 Результат соревнований

6 Подключение серводвигателя и ИК-дальномера 22 7 11

6.1 55 Устройство серводвигателя 2 1 1 Опрос по пройденному материалу

6.2 56 Программирование серводвигателя 2 1 1

6.3 57 Отладка программы серводвигателя 2 1 1

6.4 58 Устройство ИК-дальномера 2 1 1

6.5 59 Программирование ИК-дальномера 2 1 1

6.6 60 Отладка программы ИК-дальномера 2 0 2

6.7 61 Соединение серводвигателя и ИК-дальномера 2 1 1

6.8 62 Программирование серводвигателя и ИК-дальномера 2 1 1

6.9 63 Отладка программы серводвигателя и ИК-дальномера 2 0 2

6.10 64 Подготовка к соревнованиям 2 0 0 Самостоятельная работа

6.11 65 Соревнования 2 0 0 Результат соревнований

7 Управление роботом при помощи ИК-пульта 14 3 5

7.1 66 Устройство ИК-пульта 2 1 1 Опрос по пройденному материалу

7.2 67 Программирование ИК-пульта 2 1 1

7.3 68 Добавление элементов 2 1 1

7.4 69 Отладка программы ИК-пульта 2 0 2

7.5 70 Подготовка к соревнованиям 2 0 0 Самостоятельная работа

7.6 71 Соревнования 2 0 0 Результат соревнований

7.7 72 Подведение итогов за год / итоговая аттестация

Цели программы

Цели программы: формирование и развитие творческих и познавательных способностей учащихся средствами конструкторов Arduino и современных компьютерных технологий.

Результат программы

Задачи программы

Образовательные

· дать представление о создании и программировании робота на основе контроллера Arduino;

· дать полное представление о работе датчиков Arduino и их программировании;

· научить, самостоятельно создавать действующие проекты роботов и программировать его, исходя из поставленных задач;

· приобретение навыков сборки и программирования различных роботов Arduino.

Развивающие

· научить аккуратно и грамотно работать с набором для создания робота и компьютером, создавать простые модели роботов на контроллере Arduino и программировать их на языке высокого уровня С++;

· формировать познавательную и творческую деятельность учащихся;

· развивать эмоциональные возможности в процессе создания творческих проектов по созданию роботов;

· улучшить память, воображение, а также образное и логическое мышление;

· развивать мелкую моторику рук, аккуратность в исполнении работ.

Воспитательные:

· выработка навыков активного участия работы в коллективе;

· развитие интереса к изучению современной информатики и программирования;

· формирование основ культуры поведения, культуры общения, культуры гигиены;

· формирование трудолюбия, ответственности.

 

1.9. Планируемые результаты и способы их проверки.

В результате освоения программы учащиеся будут:

Знать

§ правила безопасной работы;

§ основные компоненты робототехнического набора Arduino;

§ конструктивные особенности различных моделей, сооружений и механизмов;

§ компьютерную среду, включающую в себя язык программирования высокого уровня;

§ виды и типы двигателей и датчиков;

§ конструктивные особенности различных роботов;

§ как передавать программы в контроллер Arduino;

§ как использовать созданные программы;

Уметь

§ работать с литературой, с журналами, с каталогами, в интернете (изучать и обрабатывать информацию);

§ самостоятельно решать технические задачи в процессе конструирования роботов (планирование предстоящих действий, самоконтроль, применять полученные знания, приемы и опыт конструирования с использованием специальных элементов и т.д.);

§ создавать реально действующие модели роботов при помощи специальных элементов по разработанной схеме, по собственному замыслу на основе контроллера Arduino;

§ создавать программы на компьютере на основе компьютерной программы;

§ передавать (загружать) программы в контроллер Arduino;

§ корректировать программы при необходимости;

§ демонстрировать технические возможности роботов.

 

Метапредметные

· приобретение базовых практических знаний и навыков, необходимых для самостоятельной разработки проектов, а именно самостоятельная работа при решении поставленной задачи, конструирование и программирование робота для определенных целей и выполнению определенных задач;

· приобретение навыков сборки и программирования робота Arduino.

Личностные

· формировать познавательную и творческую деятельность учащихся;

· развивать эмоциональные возможности в процессе создания творческих проектов по созданию роботов;

· улучшить память, воображение, а также образное и логическое мышление;

· развивать мелкую моторику рук, аккуратность в исполнении работ.

Предметные:

· знать, как работают датчики Arduino и уметь их программировать;

· уметь спроектировать и сконструировать робота для поставленных целей и задач;

· знать как запрограммировать робота Arduino в среде Arduino IDE для выполнения поставленных задач.

Особые условия проведения

Актуальность данной программы базируется на нескольких аспектах:

на основе анализа опроса учащихся и родителей имеется потребность и интерес к вопросам обучения робототехнике и компьютерных технологий;

на современных требованиях модернизации системы образования, т.к. в настоящее время требуются интерактивные системы обучения, а работа с комплектами Ардуино отвечает данным требованиям.

на анализе социальных проблем и социальном заказе, в настоящий момент в России развиваются нано технологии, электроника, механика и программирование, т.е. создаются положительные условия для развития компьютерных технологий и робототехники.

Материально-техническая база

1. LEGO Mindstorms – конструктор (набор сопрягаемых деталей и электронных блоков) для создания программируемого робота. 2. Робот – автоматическое устройство, созданное по принципу живого организма. Действуя по заранее заложенной программе и получая информацию о внешнем мире от датчиков, робот самостоятельно осуществляет производственные и иные операции. При этом робот может как и иметь связь с оператором (получать от него команды), так и действовать автономно (самостоятельно).

3. NXT – управляющий блок (микрокомпьютер). 4. Датчики (сенсоры) – аналоги органов чувств живых организмов. 5. Динамик – (сокр. от динамическая головка) громкоговоритель.

6. Дисплей – электронное устройство, предназначенное для визуального отображения информации.

7. Порт – обычно соединение (физическое или логическое), через которое принимаются и отправляются данные в компьютерах.

8. Порт входа – соединение, через которое поступает сигнал в компьютер.

9. Порт выхода – соединение, через которое осуществляется выход сигнала из компьютера. 10. USB – последовательный интерфейс передачи данных для среднескоростных и низкоскоростных периферийных устройств в вычислительной технике.

11. Кабель USB – специальный шнур, через который осуществляется обмен данными между компьютером и устройством (NXT).