основы робототехники Мухутдинова

Муниципальное общеобразовательное учреждение
«Гимназия №24»
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
по робототехнике
«Основы робототехники (среднее звено).
наименование предмета в соответствии с учебным планом
Класс
5-6
Срок освоения
2 года
Мухутдинова Анна Николаевна
Разработчик рабочей программы
Фамилия, имя, отчество
Учитель информатики и математики
должность в соответствии с трудовым
договором
ИЖЕВСК, 2015 г.
Пояснительная записка.
Как сделать обучение интересным? Зачастую уже к пятому классу ребенок теряет
мотивацию к учебе, отсюда резкое снижение успеваемости и в целом качества
получаемых знаний. Можно ли исправить сложившуюся ситуацию? Вполне, если дать
ребенку совершать хотя бы маленькое, но открытие на каждом уроке. В этом и ученику, и
учителю поможет робототехника.
Образовательная робототехника – это инструмент, закладывающий прочные основы
системного мышления, интеграция информатики, математики, физики, черчения,
технологии, естественных наук с развитием инженерного творчества.
Внедрение технологий образовательной робототехники в учебный процесс способствует
формированию личностных, регулятивных, коммуникативных и, без сомнения,
познавательных универсальных учебных действий, являющихся важной составляющей
ФГОС.
Занятия робототехникой дают хороший задел на будущее, вызывают у ребят интерес к
научно-техническому творчеству. Заметно способствуют целенаправленному выбору
профессии инженерной направленности.
Образование должно соответствовать целям опережающего развития, другими словами,
обеспечивать изучение не только достижений прошлого, но и технологий, которые
пригодятся в будущем, ориентироваться как на знаниевый, так и деятельностный
аспекты. Образовательная робототехника в полной мере реализует эти задачи.
В образование применяют различные робототехнические комплексы, например
Mechatronics Control Kit, Festo Didactic, LEGO Mindstorms и другие. В нашей стране
наиболее распространен последний из перечисленных роботехнических комплексов.
LEGO
Mindstorms
встречается
трех
разновидностей: RCX и NXT,
ev3.
Комплект ev3 позволяет создавать более сложные конструкции и предоставляет больше
возможностей для программирования робота и исследования окружающей среду.
Новые стандарты обучения обладают отличительной особенностью ориентацией на
результаты образования, которые рассматриваются на основе системно-деятельностного
подхода. Такую стратегию обучения помогает реализовать образовательная среда Лего.
Робототехнический комплекс ЛЕГО поможет достичь такие личностные результаты
как:
·
сформированность познавательных интересов, интеллектуальных и творческих
способностей учащихся;
·
самостоятельность в приобретении новых знаний и практических умений;
·
мотивация образовательной деятельности школьников на основе личностно
ориентированного подхода;
·
формирование ценностных отношений друг к другу, учителю, авторам открытий и
изобретений, результатам обучения.
Неоценимы и метапредметные результаты внедрения Лего-технологий:
·
овладение навыками самостоятельного приобретения новых знаний, организации
учебной деятельности, постановки целей, планирования, самоконтроля и оценки
результатов своей деятельности, умениями предвидеть возможные результаты своих
действий;
·
понимание различий между исходными фактами и гипотезами для их объяснения,
теоретическими моделями и реальными объектами, овладение универсальными учебными
действиями на примерах гипотез для объяснения известных фактов и экспериментальной
проверки выдвигаемых гипотез, разработки теоретических моделей процессов или
явлений;
·
приобретение опыта самостоятельного поиска, анализа и отбора информации с
использованием новых информационных технологий для решения познавательных задач;
·
освоение приемов действий в нестандартных ситуациях, овладение эвристическими
методами решения проблем;
·
формирование умений работать в группе.
.
Использование образовательной робототехники на уроках позволяет сделать
современную школу конкурентоспособной. А сам урок по-настоящему эффективным и
продуктивным для всех участников образовательного процесса.
Современный уровень развития науки и техники способствуют тому, что человек
нуждается в больших знаниях и умениях. Для их получения требуется новые области
знаний на тех этапах, на которых ранее это было невозможно.
В нашем очень быстро развивающемся мире робототехника играет огромнейшую роль.
Сегодня существует масса роботов, начиная с тех, которые производят в обычной
промышленности, для выполнения различных механических задач, поисковоспасательных роботов, которые спасают жизни людей, ползая под обломками
разрушенных строений, до межпланетарных роботов-исследователей, которые зондируют
просторы бесконечного космоса. Вполне логичным можно считать тот факт, что
некоторые роботы стали активно применяться в образовательном процессе. Они были
разработаны на основе конструктора Lego и новейших технологий в области
робототехники и получили название — Lego-роботы.
Для учащихся младших классов, Lego Mindstorms NXT, при собирании разнообразных
элементов в цельную конструкцию, помогает развивать у детей креативное мышление,
фантазию, воображение и моторику. Для учащихся средней школы конструктор Lego
представляет
большие
возможности
для
поисковой
и
экспериментальноисследовательской деятельности, благодаря его технологии, а именно: разнообразие
деталей (большое количество деталей – кирпичики, кубики, овальные формы, столбики,
колеса, панели, горки и т. д.), своеобразие креплений (крепление происходит почти без
физических усилий, но достаточно прочно). Для учащихся старших классов способствует
к созданию собственных проектов, не похожих на другие.
Занятия робототехникой дают возможность организовать индивидуально-проектную и
научно-исследовательскую деятельность учащихся. Элементы игры, которые несомненно
присутствуют в первоначальном знакомстве и мотивируют ребенка, очень естественно
подводят его к познанию сложных фундаментальных основ взрослого конструирования и
программирования. Таким образом, несмотря на использование в робототехническом
оборудовании конструктора Lego, данное учебное оборудование позволяет реализовывать
достаточно серьезные проекты.
Цели и задачи
Целью данной программы является обучение учеников основам робототехники,
программирования с ориентацией их на получение программистских специальностей в
колледжах, вузах.
Обучение по данной программе основано на принципах интеграции теоретического
обучения с процессами практической, исследовательской, самостоятельной научной
деятельности воспитанников и технико-технологического конструирования.
В данном курсе ставятся следующие задачи:
Образовательные:
формирование творческой личности установкой на активное самообразование;
познакомить учащихся со спецификой работы над различными видами моделей роботов
на простых примерах (Лего-роботах);
научить приемам построения моделей роботов из бумаги Лего-конструкторов;
научить различным технологиям создания роботов, механизмов;
добиться высокого качества изготовленных моделей (добротность, надежность,
привлекательность);
научить составлять программы для роботов различной сложности;
формирование творческой личности установкой на активное самообразование;
Воспитательные:
воспитать у детей чувство патриотизма и гражданственности на примере истории
российской техники;
воспитать высокую культуру труда обучающихся;
сформировать качества творческой личности с активной жизненной позицией;
сформировать навыки современного организационно-экономического мышления,
обеспечивающие социальную адаптацию в условиях рыночных отношений;
формирование навыков современного организационно-экономического мышления,
обеспечивающих социальную адаптацию к современным рыночным отношениям;
ранняя ориентация на инновационные технологии и методы организация практической
деятельности в сферах общей кибернетики и роботостроения;
Развивающие:
развить у детей элементы изобретательности, технического мышления и творческой
инициативы;
развить глазомер, творческую смекалку, быстроту реакции;
ориентировать учащихся на использование новейших технологий и методов организации
практической деятельности в сфере моделирования;
развить способности программировать;
приобретение навыков коллективного труда;
организация разработок технико-технологических проектов.
Категория слушателей, для которых предназначена программа
Настоящая программа учебного курса предназначена для учащихся 5 –6 классов
образовательных учреждений. Занятия проводятся в группах (10 – 15 человек) 1 раз в
неделю по 45 минут.
Условия реализации программы
Основные формы и приемы работы с учащимися:
Конструирование по образцу.
Конструирование по модели.
Конструирование по замыслу.
Конструирование по условию.
Конструирование по инструкции.
Конструирование по теме.
Материально-техническое оснащение образовательного процесса:
Конструкторы ЛЕГО, технологические карты, книга с инструкциями
Компьютер, проектор, экран
Планируемые результаты освоения программы
Знания и умения, полученные учащимися в ходе реализации программы:
Знание основных принципов механики;
Умение классифицировать материал для создания модели;
Умения работать по предложенным инструкциям;
Умения творчески подходить к решению задачи;
Умения довести решение задачи до работающей модели;
Умения излагать мысли в четкой логической последовательности, отстаивать свою точку
зрения, анализировать ситуацию и самостоятельно находить ответы на вопросы путем
логических рассуждений;
Умения работать над проектом в команде, эффективно распределять обязанности.
Диагностику продвижения обучающихся отслеживаем на основе диагностической карты.
ОЖИДАЕМЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
1-й год занятий
Учащиеся будут знать:
правила безопасной работы;
правила работы с литературой;
правила и порядок чтения чертежа схемы и наглядного изображения;
основные приемы конструирования;
особенности дизайна (оригинальность конструкторского строения, закономерность и
некоторые средства художественной выразительности);
особенности составления технологической схемы сборки модели;
конструктивные особенности различных моделей, зданий, сооружений и механизмов;
методику выбора масштаба моделирования;
способы и приемы соединения деталей (комбинированные соединения, рациональную
последовательность операций по сборке деталей);
этапы
создания
презентаций
в
PowerPoint
Учащиеся будут уметь:
работать с литературой, с журналами, с каталогами, в Интернете, с видеотекой (изучать и
обрабатывать информацию по теме проекта);
читать
графические
изображения,
создавать мысленный образ в процессе
конструирования моделей;
выразить свой замысел на плоскости (с помощью эскиза, рисунка, простейшего чертежа,
схемы);
разрабатывать конструкторско-технологическую документацию по теме проекта;
самостоятельно решать технические задачи в процессе конструирования моделей (выбор
материала, планирование предстоящих действий, самоконтроль, умение применять
полученные знания, приемы и опыт конструирования модели и других объектов и in.):
подготовить творческие работы к защите (создавать презентации средствами Power Point)
и уметь представлять их на школьных, окружных и городских конкурсах.
2-й год занятий
Учащиеся будут знать:
правила безопасной работы со специальными элементами конструктора «e-LAB»;
технические характеристики специальных элементов;
правила работы с литературой;
основные способы преобразования энергии с помощью специальных элементов
конструктора «e-LAB»;
источники возобновляемой энергии
и способы передачи энергии с помощью
специальных элементов;
виды подвижных и неподвижных соединений в конструкторе «e-LAB»;
основные приемы конструирования;
конструктивные особенности различных моделей, зданий, сооружений и механизмов с
использованием специальных элементов;
методику выбора масштаба моделирования;
способы и приемы соединения деталей (комбинированные соединения, рациональную
последовательность операций по оборке деталей);
этапы
создания
презентаций
в
PowerPoint.
Учащиеся будут уметь:
работать с литературой, с журналами, с каталогом, в Интернете, с видеотекой (изучать и
обрабатывать информацию по теме проекта);
разрабатывать
конструкторско-технологическую документацию по теме проекта с
использованием специальных элементов конструктора «e-LAB;
самостоятельно решать технические задачи процессе конструирования моделей;
создавать реально действующие модели помощи специальных элементов;
запасать, передавать и использовать в своих моделях электрическую энергию с помощью
маломощных специальных элементов конструктора «e-LAB»
№ п/п
Основы робототехники (1 год обучения)
Тема
Введение (4 часа).
История конструктора Lego. Просмотр мультфильма. Создание
первой конструкции «Самая высокая башня».
Техника безопасности.
Роботы вокруг нас. Закомство с деталями конструктора. Названия и
назначения деталей. Создание фантастического животного.
Способы крепления деталей. Первые игры: механический
манипулятор, глаза клоуна.
Среда программирования. Изчаем интерфейс. Мимика робота.
Моторы вперед! (7 часов)
Одномоторная тележка, полноприводная тележка.
Тележка с автономным управлением, робот – тягач.
Сбор модели «Автомобиль будущего».
Двухмоторная тележка: трехточечная схема, простейшая,
компактная тележка.
Колесная система. Полный привод.
Колёса или трек? Сборка робота, проведение эксперимента.
Программирование (5 часов).
Знакомство с интерфейсом программы. Первая программа.
Прохождение роботом дистанции парковка (левая, правая).
Управление моторами (независимое управление, по времени, по
градусам, по оборотам)
Цикл с постусловием.
Условие.
Датчики (13 часов).
Говорящий робот, учим робота общаться.
Датчик звука. Управление голосом. Создание танцующего
робота.
Датчик цвета.
Создание робота, исполняющего звук по цвету.
Датчик освещённости. Танец на столе.
Ультразвуковой датчик. Измерение расстояний.
Сбор модели робота – прилипалы.
Датчик касания. Сбор модели машинки на дистанционном
управлении.
Создание робота, идущего вдоль стенки. Правило правой руки.
Лабиринт. Условия соревнований. Подготовка робота.
Проведение командных соревнований
Кегельринг (5 часов).
Общее
Кол-во
часов
1
1
1
1
1
1
1
1
1
2
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
3
1
Разновидности кегельгинга: кегельринг – квадро, кегельринг –
макро.
Условия соревнований. Сборка модели робота и подготовка к
соревнованиям.
1
Программирование робота: вытолкнуть все банки, не делать
лишних движений, движение по спирали.
1
1
Подготовка к соревнованиям. Колибровка робота, отладка
программ.
Командные соревнования.
Итого
1
1
34
№ п/п
Основы робототехники (2 год обучения)
Тема
Общее
Кол-во часов
Введение (8 часа).
Техника безопасности. Повторение правил построения программ и работы датчиков.
Разработка оригинальной конструкции по проблемной ситуации.
Представление и защита своей конструкции.
1
3
1
Практико – ориентированные задачи.
3
Движение по линии (20 часов).
Робот с одним датчиком освещённости.Особенности зрения робота.
Следование по линии. Релейныйрегулятор.
Следование по линии. П – регулятор. Колибровка датчиков.
Следование по линии. Пробные заезды.
Командные соревнования.
Робот с двумя датчиками освещённости. Повороты.
Инверстная траектория. Отрабатываем движение.
Траектория: противостояние. Правила соревнований.
Подготовка к соревнованиям. Колибровка робота, отладка программ.
Командные соревнования.
Сумо (6 часов).
Робо – сумо. Правила, разновидности соревнований.
Сборка робота. Дистанционное управление робота. Пробные соревнования.
Сумо шагающих роботов. Сборка робота. Отладка программ.
Командные соревнования.
1
1
1
2
1
1
4
1
4
4
Итого
1
2
2
1
34
Список использованной литературы
Методическое обеспечение программы:
http://9151394.ru/?fuseaction=proj.lego
http://9151394.ru/index.php?fuseaction=konkurs.konkurs
http://www.lego.com/education/
http://www.wroboto.org/
http://www.roboclub.ru/
http://robosport.ru/
http://lego.rkc-74.ru/
http://legoclab.pbwiki.com/
http://www.int-edu.ru/
Информационное обеспечение:
http://learning.9151394.ru/course/view.php?id=17
http://do.rkc-74.ru/course/view.php?id=13
http://robotclubchel.blogspot.com/
http://legomet.blogspot.com/
http://httpwwwbloggercomprofile179964.blogspot.com/