«Изучаем робототехнику»

Робототехника – область науки и техники, ориентированная на создание роботов и робототехнических систем, построенных на базе мехатронных модулей (информационно-сенсорных, исполнительных и управляющих).

Актуальность и практическая значимость данной программы обусловлена тем, что полученные на занятиях знания становятся для ребят необходимой теоретической и практической основой их дальнейшего участия в техническом творчестве, выборе будущей профессии, в определении жизненного пути. Овладев же навыками творчества сегодня, они, в дальнейшем, сумеют применить их с нужным эффектом в своих трудовых делах. Данная программа помогает раскрыть творческий потенциал обучающегося, определить его резервные возможности, осознать свою личность в окружающем мире, способствует формированию стремления стать мастером, исследователем, новатором. Содержание данной программы построено таким образом, что обучающиеся под руководством педагога смогут не только создавать роботов посредством конструктора Lego education ev3, следуя предлагаемым пошаговым инструкциям, но и, проводя эксперименты, узнавать новое об окружающем их мире.

Задачи:

Обучающие:

- обучить правилам безопасного труда, законам механики, принципам работы механизмов и правилам чтения схем сборки;

- обучить видеть конструкцию конкретного объекта, анализировать ее основные части, их соотношения, определять последовательности сборки;

- обогатить словарный запас обучающихся, на основе использования соответствующей терминологии;

- формировать навыки сборки моделей разной сложности;

- приобщить к конструкторской деятельности;

- ознакомить с санитарно-гигиеническими правилами и нормами и техникой безопасности при работе с ПК;

- обучить созданию простых программ.

Развивающие:

- пробудить интерес к конструкторскому делу;

- развить творческую активность через индивидуальное раскрытие способностей каждого ребенка;

- развить эстетическое восприятие и творческое воображение.

Воспитательные:

- воспитывать трудолюбие, усидчивость и аккуратность.

- способствовать развитию в детской среде ответственности, принципов коллективизма и социальной солидарности;

- привить навыки работы в группе;

- формировать культуру общения.

- создавать простые программы.

Возраст обучающихся, участвующих в реализации программы 11 – 16 лет, разновозрастный состав обучающихся позволяет легко организовывать работу в группах. Работа в шефских группах позволяет легче усвоить материал. В коллектив могут быть приняты все желающие, не имеющие противопоказаний по здоровью. Условия формирования групп: разновозрастные.

Набор на второй и третий годы обучения на основаниях результатов тестирования, наличия базовых знаний, собеседования.

Сроки реализации образовательной программы – 3 года: 68 часов обучения в год. Режим занятий: 1 раз в неделю по 2 часа. Программа будет корректироваться и модернизироваться.

Педагоги

Иванов Александр Алексеевич

Содержание программы

Раздел 1. Повторное введение в Робототехнику.
Тема: Понятие о Робототехнике
Введение в науку о роботах. Основные виды роботов, их применение. Направления развития робототехники. Новейшие достижения науки и техники в смежных областях. Техника безопасности.

Раздел 2. Работа с датчиками.
Тема: Датчик касания.
Палитра программирования Датчик.Датчик касания.Внешний вид. Режим измерения. Режим сравнения. Режим ожидания. Изменение в блоке ожидания. Работа блока переключения с проверкой состояния датчика касания. Упражнения. Задания для самостоятельной работы.

Тема: Датчик цвета.
Датчик цвета и программный блок датчика. Области корректной работы датчика. Режим определения цвета. Режим измерения интенсивности отраженного света. Выбор режима работы датчика. Режим измерения цвета. Выбор режима измерения цвета. Режим измерения интенсивности отраженного света. Режим измерения интенсивности окружающего света. Режим сравнения цвета. Режим калибровки. Пример выполнения режима калибровки. Режим ожидания датчика цвета. Упражнения. Задания для самостоятельной работы.

Тема: Работа с файлами. Разбор фрагмента программы, демонстрирующий алгоритм работы с файлом.
Работа с текстовым/числовыми файлами. Запись данных в файл. Закрытие файла. Чтение данных из файла. Фрагмент программы, демонстрирующий алгоритм работы с файлом. Упражнения. Задания для самостоятельной работы.

Раздел 3. Основные виды соревнования и элементы заданий.
Тема: Соревнования "Сумо".
Регламент состязаний. Соревнования роботов-сумоистов. Размеры робота. Вес робота. Варианты конструкций. Примеры алгоритмов. Упражнения. Задания для самостоятельной работы. Соревнования.

Тема: Программирование движения по линии.
Варианты следования по линии. Варианты робота с одним и двумя датчиками цвета. Калибровка датчиков. Отражение светового потока при разном расположении датчика над поверхностью линии. Алгоритм ручной калибровки. Определение текущего состояния датчиков. Алгоритм автоматической калибровки. Алгоритм движения по линии "Зигзаг«(дискретная система управления). Алгоритм «Волна». Поиск и подсчет перекрестков. Инверсная линия. Проезд инверсного участка с тремя датчиками цвета. Упражнения. Задания для самостоятельной работы.

Тема: Соревнования "Кегельринг".
Регламент состязаний. Соревнования роботов. Размеры робота. Вес робота. Варианты конструкций. Примеры алгоритмов. Упражнения. Задания для самостоятельной работы. Соревнования.

Тема: Соревнования "Лабиринт".
Регламент состязаний. Соревнования роботов. Размеры робота. Вес робота. Варианты конструкций. Примеры алгоритмов. Упражнения. Задания для самостоятельной работы. Соревнования.

Тема: Соревнования "Биатлон«.
Регламент состязаний. Соревнования роботов. Размеры робота. Вес робота. Варианты конструкций. Примеры алгоритмов. Упражнения. Задания для самостоятельной работы. Соревнования.

Тема: Соревнования «Сумо» (шагающие роботы).
Регламент состязаний. Соревнования роботов-сумоистов. Размеры робота. Вес робота. Варианты конструкций. Примеры алгоритмов. Упражнения. Задания для самостоятельной работы. Соревнования.

Раздел 4. Продвинутое программирование движения по линии.
Тема: Пропорциональное линейное управление.
Использование одного датчика. Использование двух датчиков. Формулы управления. Коэффициент пропорциональности. Реализация алгоритма пропорциональности управления с одним датчиком цвета. Реализация алгоритма пропорциональности управления с двумя датчиками цвета. Ручная корректировка разницы показаний датчиков. Автоматическая корректировка разницы показаний датчиков. Упражнения. Задания для самостоятельной работы.

Тема: Нелинейное управление движением по косинусному закону.
Линейное управление. Нелинейное управление. Формулы косинусного управления. Управление роботом при движении по вектору. Пример программы нелинейного управления движения по косинусному закону с одним датчиком. Упражнения. Задания для самостоятельной работы.

Раздел 5. Работа с нестандартными датчиками.
Тема: Датчики: гироскоп, аксерометр, компас, магнитный мультидатчик, датчик
температуры, датчик барометрический, двух-диапазонный инфракрасный детектор 3-х зон, 9-ти зонный инфракрасный датчик.
Датчики: гироскоп, аксерометр, компас, магнитный мультидатчик, датчик температуры, датчик барометрический, двух-диапазонный инфракрасный детектор 3-х зон, 9-ти зонный инфракрасный датчик. Применение в проектной и соревновательной деятельности. Задания для самостоятельно работы.

Тема: Сбор робота (проектная работа)
Итоговая работа обучающегося за учебный год.



Цели программы

Цель программы – развитие конструкторских способностей детей; развитие умения самостоятельно решать поставленные конструкторские задачи; интуитивное усвоение основных законов механики и принципов конструирования и моделирования; развитие навыков программирования.

Результат программы

К концу первого года обучения обучающиеся будут знать: законы механики и принципы работы механизмов; правила чтения схем сборки; терминологию; правила общения в группе.

будут уметь: читать схемы; видеть конструкцию объекта и анализировать его составные части; определять последовательность сборки; использовать соответствующую терминологию; собирать модели разной сложности;

У обучающихся будут развиты (сформированы): трудолюбие, усидчивость и аккуратность; ответственность и солидарность; навыки работы в группе; культура общения; интерес к конструкторскому делу; творческое мышление; эстетическое восприятие; навык сборки моделей разной сложности.

Личностные, метапредметные и предметные результаты

Личностные результаты: положительное отношение к процессу учения, к приобретению знаний и умений, стремление преодолевать возникающие затруднения; готовность оценивать свой труд, принимать оценки учащихся, педагога, родителей; понимание ценности семьи в жизни человека и важности заботливого отношения между её членами;

Метапредметные результаты

Регулятивные УУД: организовывать свою деятельность, готовить рабочее место для выполнения разных видов работ; планировать (в сотрудничестве с педагогом или учащимися) свои действия в соответствии с решаемыми учебно-познавательными, учебно-практическими задачами; контролировать выполнение действий, вносить необходимые коррективы совместно с педагогом и обучающимися; оценивать правильность выполненных действий, согласно поставленной задачи совместно с педагогом и обучающимися; участвовать в поисково-исследовательской деятельности; освоить способы решения проблем творческого и поискового характера; определять наиболее эффективные способы достижения результата.

Познавательные УУД: понимать информацию, представленную в вербальной форме, изобразительной, схематической, модельной и др., определять основную и второстепенную информацию; осуществлять поиск информации, необходимой для решения поставленных задач; сопоставлять информацию из разных источников, осуществлять выбор дополнительных источников информации для решения исследовательских задач, включая Интернет- ресурсы; составлять тексты в устной и письменной формах (совместно с педагогом и обучающимися); осуществлять исследовательскую деятельность, участвовать в проектах, выполняемых в рамках внеурочных занятий.

Коммуникативные УУД: строить речевое высказывание в устной и письменной форме; готовность слушать собеседника и вести диалог; излагать свое мнение и аргументировать свою точку зрения, давать оценку событий; аргументировано отвечать на вопросы, обосновывать свою точку зрения, строить понятные для партнёра высказывания, задавать вопросы, адекватно использовать речевые средства для решения задач общения (приветствие, прощание, игра, диалог); вступать в сотрудничество с учителями и обучающимися; осуществлять совместную деятельность в малых и больших группах, осваивая различные способы взаимной помощи партнёрам по общению; допускать возможность существования у людей различных точек зрения, проявлять терпимость по отношению к высказываниям других, проявлять доброжелательное отношение к партнёрам; участвовать в проектной деятельности, создавать творческие работы на заданную тему (рисунки, аппликации, модели, небольшие сообщения, презентации).

Особые условия проведения

Материально-техническое обеспечение программы

Материально-техническая база

Для успешной реализации образовательной программы необходимо:

- наличие учебной аудитории, оснащенной столами, стульями, учебной доской;

- базовые наборы конструктора LEGO MINDSTORMS® Education EV3;

- ресурсный набор LEGO MINDSTORMS® Education EV3;

- поля;

- программное обеспечение LEGO;

- материалы сайта http://www.prorobot.ru/lego.php;

- средства реализации ИКТ материалов на уроке (компьютер, проектор, экран);

- дидактический материал: инструкции (“Руководство пользователя для LEGO Education 9686 «Технология и физика»”), образцы моделей.