Основы робототехники

Программа позволяет создавать благоприятные условия для развития технических способностей обучающихся в летний каникулярный период.

Актуальность программы заключается в том, что в настоящий момент в России развиваются нанотехнологии, электроника, механика и программирование, т.е. созревает благодатная почва для развития компьютерных технологий и робототехники. В педагогической целесообразности образовательной программы не приходиться сомневаться, т.к. обучающиеся научатся объединять реальный мир с виртуальным миром. В процессе конструирования и программирования дети также получат дополнительное образование в области физики, механики, электроники и информатики.

Педагоги

Гучигов Сайдрохман Адланович

Содержание программы

Содержание учебно-тематического плана программы
Раздел 1. Вводное занятие.
Тема 1.1 Правила ТБ в кабинете робототехники при работе с конструкторами. История развития робототехники в мировом сообществе и в частности России.
Тема 1.2 Робототехника для начинающих, стартовый уровень
Теория: Основы робототехники.
Понятия: датчик, интерфейс, алгоритм и т.п. Алгоритм программы представляется по принципу LEGO. Из визуальных блоков составляется программа. Каждый блок включает конкретное задание и его выполнение. По такому же принципу собирается сам робот из различных комплектующих узлов (датчик, двигатель, зубчатая передача и т.д.) узлы связываются при помощи интерфейса (провода, разъемы, системы связи, оптику и т.д.).
Раздел 2. Конструирование.
Тема 2.1 Знакомство с конструктором LegoMindstorms EV3.
Теория. Правила работы с конструктором Lego. Демонстрация имеющихся наборов LegoMindstormsEV3. Основные детали. Название деталей, способы крепления. Спецификация. Знакомство с модулем EV3. Кнопки управления. Моторы EV3. Механическая передача. Возвратно-поступательное движение. Знакомство с датчиками. Датчики и их параметры: датчик касания; инфракрасный датчик; датчик цвета; гироскоп; ультразвуковой датчик.
Практика. Электродвигатели. Построение силовых механизмов. Расчет передаточного отношения. Сборка робота-эдьюкатора по инструкции из набора, с использованием разных датчиков. Шагающие одномоторные роботы. Движение по прямой.
Тема 2.2 Технология NXT.
Теория: О технологии NXT. Установка батарей. Главное меню. Сенсор цвета и цветная подсветка. Сенсор нажатия. Ультразвуковой сенсор. Интерактивные сервомоторы. Использование Bluetooth.
Практика: NXT является «мозгом» робота MINDSTORMS. Это интеллектуальный, управляемый компьютером элемент конструктора LEGO, позволяющий роботу ожить и осуществлять различные действия. Различные сенсоры необходимы для выполнения определенных действий. Определение цвета и света. Обход препятствия. Движение по траектории и т.д.
Раздел 3. Программирование.
Тема 3.1 Программное обеспечение NXT.
Теория: Требования к системе. Установка программного обеспечения. Интерфейс программного обеспечения. Палитра программирования. Панель настроек. Контроллер. Редактор звука. Редактор изображения. Дистанционное управление. Структура языка программирования NXT-G. Установка связи с NXT Usb BT. Загрузка программы. Запуск программы на NXT. Память NXT: просмотр и очистка. Моя первая программа (составление простых программ на движение).
Практика: Палитры программирования, содержащие все блоки для программирования, которые понадобятся для создания программ. Каждый блок задает возможные действия или реакцию робота. Комбинирования блоков в различной последовательности можно создать программы, которые оживят робота. Моя первая программа (составление простых программ на движение).
Тема 3.2 Программное обеспечение NXT.
Теория. Программирование на простейших языках. Программирование в графической среде. Биты, байты, регистры. Микроконтроллеры. Модули МК, их назначение и взаимодействие.
Практика. Самостоятельное написание простейшей программы для мобильного робота на примере программ: программа для управления двигателями, программа по уклонению от препятствий.
Тема 3.3 Проектная деятельность в группах.
Теория. Разработка творческих проектов. Проект автоматизированного устройства. Разработка собственных моделей в группах. Выработка и утверждение темы, в рамках которой будет реализовываться проект. Изучение полей для тестирования моделей роботов.
Практика. Конструирование и программирование робота: сборка и программирование моделей для соревнований в формате «Кегельринг».
Тема 3.4 Итоговое занятие.
Теория. Подведение итогов работы объединения «Робототехника» за год.
Практика. Презентация изготовленной модели робота.

Цели программы

Цель- создание условий для изучения основ алгоритмизации и программирования с использованием LegoMindstorms EV3.
Задачи:
Обучающие:
•дать первоначальные знания о конструкции робототехнических устройств;
•научить приемам сборки и программирования робототехнических устройств;
•сформировать общенаучные и технологические навыки конструирования и проектирования.
Развивающие:
•развивать творческую инициативу и самостоятельность;
•развивать психофизиологические качества обучающихся: память, внимание, способность логически мыслить, анализировать, концентрировать внимание на главном;
•привить умения излагать мысли в четкой логической последовательности, отстаивать свою точку зрения, анализировать ситуацию и самостоятельно находить ответы на вопросы путем логических рассуждений.
Воспитательные:
• Обучающиеся научатся культуре общения со сверстниками и педагогами;
•формирование чувства ответственности;
•воспитывать умение работать в коллективе.

Результат программы

Планируемые результаты и освоения программы
В конце обучения обучающиеся
Будут знать:
•роль и место робототехники в жизни современного общества;
•общее устройство и принципы действия роботов;
•правила безопасной работы;
•основные компоненты конструкторов ЛЕГО;
•основные приемы конструирования роботов;
•порядок создания алгоритма программы, действия робототехнических средств, методы проектирования, сборки, налаживания, испытаний готовых устройств.
Будут уметь:
•самостоятельно решать технические задачи в процессе конструирования роботов (планирование предстоящих действий, самоконтроль, применение полученные знания, приемы и опыт конструирования с использованием специальных элементов, и других объектов и т.д.);
•создавать действующие модели роботов на основе конструктора LEGO MINDSTORMS;
•программировать робота LEGO MINDSTORMS в Education EV3;
Личностные результаты освоения программы:
Результаты развития обучающихся:
У обучающихся будут сформированы:
-коммуникативная компетентность в общении и сотрудничестве со сверстниками, взрослыми;
-способность к личностному самоопределению в выборе будущей профессии;
Результаты воспитания:
У обучающихся будут сформированы:
-устойчивый познавательный интерес к конструированию;
-ориентация на достижение успеха;
-готовность к нравственному самосовершенствованию, духовному саморазвитию;
-любовь и уважение к труду.

Особые условия проведения

Данная программа является модифицированной.
Программа разработана на основе авторской программы Филиппова Сергея Александровича. Особенности данной программы является нацеленность на конечный результат, обучающийся создает не просто внешнюю модель робота, дорисовывая в своем воображении его возможности.
К основным отличительным особенностям настоящей программы можно отнести следующие пункты:
- реализация в краткосрочный период;
- кейсовая система обучения;
- игропрактика;
- среда для развития разных ролей в команде;
- направленность на развитие системного мышления;
- сообщество практиков (возможность общаться с детьми из других объединений, которые преуспели в практике своего направления);
- рефлексия.

Материально-техническая база

Материально-техническое обеспечение программы:
1. Учебный кабинет, оснащенный столами и стульями.
2. Проектор.
3. Доска.
4. Наборы: LegoMindstorms ЕVЗ (45544).
5. Поля (трассы) для отработки навыков.
6.Ноутбук.