Основы робототехники (на базе VEX EDR) Базовый уровень

Данная программа по робототехнике технической направленности особенно актуальна, так как в наше время робототехники и компьютеризации ребенка необходимо учить решать задачи с помощью автоматов, которые он сам может спроектировать, защищать свое решение и воплотить его в реальной модели, т.е. непосредственно сконструировать и запрограммировать.

Актуальность развития этой темы 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. Мировые тенденции развития инженерного образования свидетельствуют о глобальном внедрении информационных технологий в образовательный процесс. Робототехника является весьма перспективной областью для применения образовательных методик в процессе обучения за счет объединения в себе различных инженерных и естественнонаучных дисциплин. В результате такого подхода наблюдается рост эффективности восприятия информации учащимися за счет подкрепления изучаемых теоретических материалов межпредметными экспериментами.

Конструктор Технолаб и программное обеспечение к нему предоставляет прекрасную возможность учиться ребенку на собственном опыте. Такие знания вызывают у детей желание двигаться по пути открытий и исследований, а любой признанный и оцененный успех добавляет уверенности в себе.

Обучение происходит особенно успешно, когда ребенок вовлечен в процесс создания значимого и осмысленного продукта, который представляет для него интерес. Важно, что при этом ребенок сам строит свои знания, а учитель лишь консультирует его. Использование ТехноЛаб-конструкторов в дополнительном образовании повышает мотивацию обучающихся к обучению, т.к. при этом требуются знания практически из всех учебных дисциплин от искусств и истории до математики и естественных наук. Межпредметные занятия опираются на естественный интерес к разработке и постройке различных механизмов.

Работа с образовательными конструкторами ТехноЛаб 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.

Очень важным представляется тренировка работы в коллективе и развитие самостоятельного технического творчества. Изучая простые механизмы, ребята учатся работать руками (развитие мелких и точных движений), развивают элементарное конструкторское мышление, фантазию, изучают принципы работы многих механизмов.

Преподавание курса предполагает использование компьютеров и специальных интерфейсных блоков совместно с конструкторами. Важно отметить, что компьютер используется как средство управления моделью; его использование направлено на составление управляющих алгоритмов для собранных моделей. Обучающиеся получают представление об особенностях составления программ управления, автоматизации механизмов, моделировании работы систем.

Программа «Базового уровня» предназначена для изучения основ робототехники, элементов электроники и микропроцессорной техники, теоретических основ механики и деталей машин, а также программирования микропроцессорных устройств и разработки систем управления роботами.

В программу входит изучение состава и функциональные возможности робототехнического модуля, и примеры его применения. Основным содержанием программы является изучение информации о назначении модуля и элементов, входящих в его состав, а также о возможностях применения данного модуля в образовательных процессах основных и старших классов.

Комплект оборудования к программе оснащен программируемым контроллером, представляющим собой открытую программно-аппаратную платформу преемственную с программируемыми контроллерами Andruino. Благодаря этому обучение происходит на стыке двух направлений образовательной деятельности обучающихся – реализации творческих инженерных проектов на базе программно-аппаратных платформ открытого типа, а также создания робототехнических комплексов для задач образовательного и соревновательного характера.

В комплектацию набора к данной программе входят различные металлические детали, крепежные элементы, зубчатые передачи и многое другое. Благодаря конструктивным возможностям данного робототехнического комплекта можно разрабатывать сложные механизмы, состоящие из различных передач и металлических конструкций. Также возможно разрабатывать роботов и робототехнические устройства, выполняющие вполне реальные задачи различной сложности, например, исследование местности, манипулирование объектами, погрузка и разгрузка грузов, транспортирование объектов, патрулирование территорий и многое другое.

преподаватели

Марова Алина Олеговна, к.п.н., методист, учитель культурологии, МХК и информатики

Содержание программы

Содержание программы

1.Вводное занятие. Техника безопасности

Рассказ о развитии робототехники в мировом сообществе и, в частности, в России. Показ видео роликов о роботах и роботостроении. Правила техники безопасности.

2.Основы работы с ТехноЛаб.

Демонстрация принципов работы ТехноЛаб. Показ готовых экземпляров и анализ их с детьми. Основные понятия и определения Технолаб.

3.Среда конструирования

Знакомство со средой конструирования Технолаб.

4.Знакомство с деталями конструктора

Рассмотрение комплекта образовательного конструктора. Знакомство с понятиями «Изделие», «Деталь изделия» на примере робота. Знакомство с деталями, видами и способами их соединения.

5.Способы передачи движения

Знакомство с понятием «Движение». Знакомство с простыми механизмами, маятниками и соответствующей терминологией. Рассмотрение способов передвижения робота.

6.Понятие о редукторах.

Знакомство с понятием «Редуктор». Презентация по теме. Демонстрация, практика.

7. Сборка простейшего робота, по инструкции

Рассмотрение инструкции по сборке модели. Анализ соединения деталей вместе с детьми. Сборка робота.

8. Программное обеспечение RoboPlus.

Знакомство с программным обеспечением RoboPlus. Создание простейшей программы. Сборка модели робота и его программирование. Программирование робота на движение вперед и назад. Программирование робота на движение вправо и влево.

9. Создание простейшей программы

Введение в язык программирования RobotC. Особенности Особенностью платформы Vex и языка программирования RobotC.

10. Управление одним мотором

Особенности подключения мотора к контроллеру. Принцип функционирования мотора с редуктором. Способы настройки подключенного мотора и управления им.

11. Движение вперед-назад и осуществление поворотов

Необходимая комплектация, особенности кода. Примеры.

12. Использование команды «жди»

Необходимая комплектация, особенности кода. Примеры.

13. Загрузка программ в контроллер

Интерфейс подключения, последовательность действий, особенности работы программного обеспечения. Прошивка и перепрошивка, загрузка программы.

14. Проверка робота в действии

Необходимая комплектация, создание проекта программы, написание кода. Отладка, проверка работы робота.

15. Самостоятельная творческая работа обучающихся. Выбор робота для творческой работы.

16. Сборка робота по инструкции

Выбор схемы робота для сборки в группе. Работа по сборке.

17. Программирование робота

Создание проекта программы, описание функционала, области применения. Создание программы.

18. Испытание робота в использовании

Загрузка программы, проверка работы робота согласно программе. Отладка. Финальный тест.

19. Соревнование роботов

20. Подготовка и выставка работ обучающихся

21. Повторение

Цели программы

обучение учеников основам робототехники, программирования, и развитие творческих способностей в процессе конструирования и проектирования

Результат программы

Личностные и метапредметные результаты изучения курса

Личностные результаты:

·                критическое отношение к информации и избирательность её восприятия;

·                осмысление мотивов своих действий при выполнении заданий;

·                развитие любознательности, сообразительности при выполнении разнообразных заданий проблемного и эвристического характера;

·                развитие внимательности, настойчивости, целеустремленности, умения преодолевать трудности – качеств весьма важных в практической деятельности любого человека;

·                развитие самостоятельности суждений, независимости и нестандартности мышления;

·                воспитание чувства справедливости, ответственности;

·                начало профессионального самоопределения, ознакомление с миром профессий, связанных с робототехникой.

Метапредметные результаты

Регулятивные универсальные учебные действия:

·                принимать и сохранять учебную задачу;

·                планировать последовательность шагов алгоритма для достижения цели;

·                формировать умения ставить цель – создание творческой работы, планировать достижение этой цели;

·                осуществлять итоговый и пошаговый контроль по результату;

·                адекватно воспринимать оценку учителя;

·                различать способ и результат действия;

·                вносить коррективы в действия в случае расхождения результата решения задачи на основе ее оценки и учета характера сделанных ошибок;

·                в сотрудничестве с учителем ставить новые учебные задачи;

·                проявлять познавательную инициативу в учебном сотрудничестве;

·                осваивать способы решения проблем творческого характера в жизненных ситуациях;

·                 оценивать получающийся творческий продукт и соотносить его с изначальным замыслом, выполнять по необходимости коррекции либо продукта, либо замысла.

 

Познавательные универсальные учебные действия:

·                осуществлять поиск информации в индивидуальных информационных архивах учащегося, информационной среде образовательного учреждения, в федеральных хранилищах информационных образовательных ресурсов;

·                использовать средства информационных и коммуникационных технологий для решения коммуникативных, познавательных и творческих задач;

·                ориентироваться на разнообразие способов решения задач;

·                осуществлять анализ объектов с выделением существенных и несущественных признаков;

·                проводить сравнение, классификацию по заданным критериям;

·                строить логические рассуждения в форме связи простых суждений об объекте;

·                устанавливать аналогии, причинно-следственные связи;

·                моделировать, преобразовывать объект из чувственной формы в модель, где выделены существенные характеристики объекта (пространственно-графическая или знаково-символическая);

·                синтезировать, составлять целое из частей, в том числе самостоятельное достраивание с восполнением недостающих компонентов;

·                выбирать основания и критерии для сравнения, сериации, классификации объектов;

 

Коммуникативные универсальные учебные действия:

 

·                аргументировать свою точку зрения на выбор оснований и критериев при выделении признаков, сравнении и классификации объектов;

·                выслушивать собеседника и вести диалог;

·                признавать возможность существования различных точек зрения и права каждого иметь свою;

·                планировать учебное сотрудничество с учителем и сверстниками — определять цели, функций участников, способов взаимодействия;

·                осуществлять постановку вопросов — инициативное сотрудничество в поиске и сборе информации;

·                разрешать конфликты – выявление, идентификация проблемы, поиск и оценка альтернативных способов разрешения конфликта, принятие решения и его реализация;

·                управлять поведением партнера — контроль, коррекция, оценка его действий;

·                уметь с достаточной полнотой и точностью выражать свои мысли в соответствии с задачами и условиями коммуникации;

·                владеть монологической и диалогической формами речи.

Материально-техническая база

Робототехнический конструктор VEX EDR на базе программируемого контроллера, представляющего собой открытую программно-аппаратную платформу, преемственную с программируемыми контроллерами типа Arduino.