Рабочая программа для 8 классов по дисциплине 'Робототехника'

Муниципальное автономное образовательное учреждение

«Общеобразовательный Лицей№7»

ПРИНЯТО

школьным методическим

объединением

протокол № 1

УТВЕРЖДАЮ

директор лицея

______________ И.Д. Перевалова

приказ № _____ от 31.08.2014 г.

Рабочая программа

По РОБОТОТЕХНИКЕ

Ступень обучения, класс (классы) - __основное общее,_8 класс____

Уровень - ___базовый_____

Срок реализации программы 1 год

Количество часов в неделю - 1 часа, всего 34 часа, в том числе лабораторных занятий - ___0__ , практических - _17__ , экскурсий - _____ , контрольных работ __4___.

Автор(ы) Новикова А. М.,

Стаж работы, квалификационная категория:

Новикова А.М.. - 7 лет, первая квалификационная категория

Год составления программы - 2014

Муниципальное автономное образовательное учреждение

«Общеобразовательный Лицей№7»

Рабочая программа учебного курса

"_____Робототехника________"

для 8 классов

Составитель: учителя информатики

МОУ лицей №7

Железнодорожного района

Новикова А.М.

2014 - 2015 учебный год

Пояснительная записка

Учебный курс «Робототехника» является дисциплиной, устанавливающей базовые знания для освоения специальных дисциплин.

Учебная дисциплина «Робототехника» раскрывает круг научно-технических и организационно методических вопросов, связанных с основами вычислительной техники, персональных компьютеров, информационных технологий, обуславливающих знания для профессиональной деятельности выпускника.

Цель изучения дисциплины «Робототехника» - формирование системы знаний в области программирования робототехнических систем на базе образовательных робототехнических конструкторов и с применением С подобных языков.

Задачи дисциплины состоят в изучении принципов программирования робототехнических систем и рассмотрении типовых задач с использованием языков программирования, которые решаются в промышленной робототехнике.

Курс включает в себя изучение комплекса общеобразовательных и специальных дисциплин. Такие предметы как «физика» и «математика» являются базовыми, так как моделирование автоматизированных систем, выполнение которых предусмотрено программой, строиться на точных расчётов, а конструирование всегда должно учитывать физические законы. Особое внимание при изучении курса отводиться разделу «Программирование» предмета «Информатики». Составление линейных алгоритмов, знание специальных служебных команд обязательны для плодотворной работы учащихся над проектами.

Поэтому задачей данного курса становиться создание условий для формирования ключевых компетентностей, в том числе информационно -коммуникационно - технологической компетентности обусловленной приобретением учащимися навыков конструирования, проектирования, компьютерного управления моделями; развитие логического мышления и пространственного воображения не ограничивая и не обособляя какое либо из них.

В результате изучения дисциплины обучающиеся должны

знать:

• принципы построения программы в Си- подобных языках;

• классические алгоритмы управления автономными роботами;

• способы реализации классических алгоритмов управления автономными роботами;

уметь:

- применять известные алгоритмы решений для конкретной задачи программирования;

- работать с технической литературой;

Для лучшего усвоения учебного материала его изложение проводится с применением образовательного конструктора Mindstorms NXT.

По окончании курса проводится итоговая контрольная работа в виде групповой защиты проектов.

Практически все возможности образовательного конструктора относятся к различным компетентностным сферам, таким как к сфере самостоятельной познавательной деятельности при разработке модели робота, социально-трудовой деятельности в ходе совместной практической работе над проектом, к бытовой сфере относиться непосредственная тематика разрабатываемых проектов, к сфере культурно-досуговой деятельности могут быть причислены все из приведённых задач.

Данная классификация соответствует базовым компетентностям, которые должны быть сформированы у учащегося и развитие которых обеспечивает курс «Основы робототехники».

В ходе пошагового изучения тем данного курса учащимися происходит формирование и развитие общеучебных умений:

• учебно-организационные умения развиваются в ходе классифицирования материала для анализа построения возможных конструкций, обобщения и выделения основных идей при создании самостоятельного проекта, осуществления самоконтроля и самоанализа учебной деятельности в процессе всей работы, ведения познавательной деятельности в коллективе, так как учебные проекты создаются в парах, сотрудничества при решении учебных задач.

• учебно-коммуникационные умения формируются в ходе составления плана выступлений, участия в дискуссии при обсуждении конструкции будущей модели.

• учебно-информационные умения - умения пользоваться различными источниками информации, необходимыми для расширения общего кругозора учащихся по разделу «робототехника».

Специальными умениями или профильными выступают умения составлять алгоритм программы к конкретной модели робота, комбинировать специальные узлы-детали конструктора для придания большей подвижности модели, соотносить преемственность модели к составленной программе и наоборот.

Согласно действующему в лицее учебному плану календарно-тематический план предусматривает в 8 классе обучение в объеме 1 час в неделю, 34 часа в год.

Деятельностный подход отражает стратегию современной образовательной политики: компьютерный практикум для данного курса предполагает практические работы разного уровня сложности. Система заданий сориентирована не столько на передачу «готовых знаний», сколько на форми­рование активной личности, мотивированной к самообразованию. Не только практические работы, но и самостоятельная домашняя творческая работа по поиску информации, задания на поиск нес­тандартных способов решения, работа с терминологическим словарем в конце учебника способствуют этому.

При выполнении творчес­ких работ формируется умение опреде­лять адекватные способы решения учебной задачи на основе заданных алгоритмов, ком­бинировать известные алгоритмы деятельности в ситуациях, не предполагающих стан­дартного применения одного из них, мотивированно отказываться от образца деятель­ности, искать оригинальные решения.

Учащиеся должны научиться представлять результаты ин­дивидуальной и групповой познавательной деятельности в форме исследовательского проекта, публичной презентации.

С точки зрения развития умений и навыков рефлексивной деятельности, особое внимание уделено способности учащихся самостоятельно организовывать свою учеб­ную деятельность (постановка цели, планирование, определение оптимального соотно­шения цели и средств и др.), оценивать ее результаты, определять причины возникших трудностей и пути их устранения, осознавать сферы своих интересов и соотносить их со своими учебными достижениями, чертами своей личности.

Для реализации данного календарно тематического плана система информационно - методического обеспечения учебного процесса представлена в виде:

• методического пособия для учителя под редакцией Филиппова;

• рабочей тетради для ученика;

• текстового процессора Word;

• пакета презентационной графики PowerPoint;

• программное обеспечение Robot C.

Содержание дисциплины

Введение

Цели и задачи изучения дисциплины «Программирование робототехнических систем» Общее ознакомление с разделами программы дисциплины и методикой их изучения. Связь с другими дисциплинами и разделами изучаемой дисциплины. Значение дисциплины для подготовки специалистов. Основные понятия. Обзор специальных языков программирования.

Раздел 1 Программирование в RobotC

Тема 1.1 Управление моторами

Характеристики языка RobotC. Отличительные особенности от других специальных языков. Понятие Firmware. Установка операционной системы на автономный процессор робота. Структура программы языка RobotC. Операторы управления моторами. Состояние моторов. Программирование движения моторов. Программирование датчика оборотов. Синхронизация моторов. Режим импульсной модуляции. Программирование зеркального направления моторов.

Практическая работа №1 «Управление моторами»

Тема 1.2 Датчики

Программирование датчиков. Типы датчиков. Программная настройка датчиков света, ультразвука, звука, нажатия. Понятие задержки. Настройка задержки. Понятие программированного таймера. Настройки таймера.

Практическая работа №2 «Настройка датчиков»

Раздел 2 Параллельные задачи

Тема 2.1 Управление задачами

Понятие параллельных задач. Программное описание задач. Приоритет выполнения задач. Программное управление задачами. Правила работы с датчиком в параллельных задачах. Параллельное управление моторами.

Практическая работа №3 «Программирование параллельных задач»

Практическая работа №4 «Работа с датчиком в параллельных задачах»

Практическая работа №5 «Параллельное управление моторами»

Раздел 3 Алгоритмы управления

Тема 3.1 Релейный регулятор

Понятие релейного регулятора. Основные характеристики. Программирование движения с одним датчиком освещённости. Программирование движения с двумя датчиками освещённости.

Практическая работа №6 «Движение с применением Р- регулятора»

Тeма 3.2 Пропорциональный регулятор

Понятие пропорционального регулятора. Описание. Управление моторами. Синхронизация моторов. Движение по траектории. Движение по траектории с двумя датчиками границы по средством пропорционального регулятора. Движение вдоль границы по средством пропорционального регулятора.

Практическая работа №7 «Движение с применением П- регулятора»

Тема 3.3 Пропорционально-дифференциальный регулятор

Понятие пропорционально-дифференциального регулятора. Применение пропорционально-дифференциального регулятора.

Практическая работа №8 «Балансирующий робот»

Раздел 4 Комплексные задачи

Тема 4.1 Управление без обратной связи

Принципы управления без обратной связи. Движение в течении заданного времени без обратной связи. Повороты. Перемещения по строго заданной траектории без обратной связи.

Практическая работа №9 «Движение по квадрату»

Тема 4.2 Управление с обратной связью

Понятие обратной связи. Принципы реализации. Точные перемещения с использованием обратной связи. Вариативность алгоритмов перемещения с использованием обратной связи.

Практическая работа №10 «Кегельринг»

Тема 4.3 Движение вдоль линии

Движение с одним датчиком. Возможные проблемы. Движение с двумя датчиками. Калибровка и релейный регулятор. Пропорциональный регулятор с калибровкой. Алгоритм подсчёта перекрёстков. Объезд препятствий. Фильтрация данных.

Практическая работа №11 «Движение вдоль линии с одним и двумя датчиками»

Практическая работа №12 «Подсчёт перекрёстков и объезд препятствий»

Тема 4.4 Удалённое управление

Принципы удалённого управления. Передача данных. Составляющие обмена информацией. Порядок действий при установки соединений в ручную. Кодирование при передаче. Управление роботом в пошаговом режиме.

Практическая работа №13 «Передача данных»

Критерии и нормы оценки знаний, умений и навыков обучающихся

Контроль предполагает выявление уровня освоения учебного материала при изучении, как отдельных разделов, так и всего курса информатики и информационных технологий в целом.

Текущий контроль усвоения материала осуществляется путем устного/письменного опроса. Периодически знания и умения по пройденным темам проверяются письменными контрольными или тестовых заданиями.

При тестировании все верные ответы берутся за 100%, тогда отметка выставляется в соответствии с таблицей:

Процент выполнения задания

Отметка

95% и более

отлично

80-94%%

хорошо

66-79%%

удовлетворительно

менее 66%

неудовлетворительно

При выполнении практической работы и контрольной работы:

Содержание и объем материала, подлежащего проверке в контрольной работе, определяется программой. При проверке усвоения материала выявляется полнота, прочность усвоения учащимися теории и умение применять ее на практике в знакомых и незнакомых ситуациях.

Отметка зависит также от наличия и характера погрешностей, допущенных учащимися.

• грубая ошибка - полностью искажено смысловое значение понятия, определения;

• погрешность отражает неточные формулировки, свидетельствующие о нечетком представлении рассматриваемого объекта;

• недочет - неправильное представление об объекте, не влияющего кардинально на знания определенные программой обучения;

• мелкие погрешности - неточности в устной и письменной речи, не искажающие смысла ответа или решения, случайные описки и т.п.

Эталоном, относительно которого оцениваются знания учащихся, является обязательный минимум содержания информатики и информационных технологий. Требовать от учащихся определения, которые не входят в школьный курс информатики - это, значит, навлекать на себя проблемы связанные нарушением прав учащегося («Закон об образовании»).

Исходя из норм (пятибалльной системы), заложенных во всех предметных областях выставляете отметка:

• «5» ставится при выполнении всех заданий полностью или при наличии 1-2 мелких погрешностей;

• «4» ставится при наличии 1-2 недочетов или одной ошибки:

• «3» ставится при выполнении 2/3 от объема предложенных заданий;

• «2» ставится, если допущены существенные ошибки, показавшие, что учащийся не владеет обязательными умениями поданной теме в полной мере (незнание основного программного материала):

• «1» - отказ от выполнения учебных обязанностей.

Устный опрос осуществляется на каждом уроке (эвристическая беседа, опрос). Задачей устного опроса является не столько оценивание знаний учащихся, сколько определение проблемных мест в усвоении учебного материала и фиксирование внимания учеников на сложных понятиях, явлениях, процессе.

Оценка устных ответов учащихся

Ответ оценивается отметкой «5», если ученик:

- полно раскрыл содержание материала в объеме, предусмотренном программой;

- изложил материал грамотным языком в определенной логической последовательности, точно используя терминологию информатики как учебной дисциплины;

- правильно выполнил рисунки, схемы, сопутствующие ответу;

- показал умение иллюстрировать теоретические положения конкретными примерами;

- продемонстрировал усвоение ранее изученных сопутствующих вопросов, сформированность и устойчивость используемых при ответе умений и навыков;

- отвечал самостоятельно без наводящих вопросов учителя.

Возможны одна - две неточности при освещении второстепенных вопросов или в выкладках, которые ученик легко исправил по замечанию учителя.

Ответ оценивается отметкой «4,. если ответ удовлетворяет в основном требованиям на отметку «5», но при этом имеет один из недостатков:

- допущены один-два недочета при освещении основного содержания ответа, исправленные по замечанию учителя:

- допущены ошибка или более двух недочетов при освещении второстепенных вопросов или в выкладках, легко исправленные по замечанию учителя.

Отметка «3» ставится в следующих случаях:

- неполно или непоследовательно раскрыто содержание материала, но показано общее понимание вопроса и продемонстрированы умения, достаточные для дальнейшего усвоения программного материала определенные настоящей программой;

Отметка «2» ставится в следующих случаях:

- не раскрыто основное содержание учебного материала;

- обнаружено незнание или неполное понимание учеником большей или наиболее важной части учебного материала;

- допущены ошибки в определении понятий, при использовании специальной терминологии, в рисунках, схемах, в выкладках, которые не исправлены после нескольких наводящих вопросов учителя.

Отметка «1» ставится в следующих случаях:

- ученик обнаружил полное незнание и непонимание изучаемого учебного материала;

- не смог ответить ни на один из поставленных вопросов по изучаемому материалу;

- отказался отвечать на вопросы учителя.

КАЛЕНДАРНО-ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН

№ урока

Кол-во часов

Дата

Фактическая

Тема урока

Вид урока

Видео или компьютерное обеспечение

Домаш

нее задание

Примечание

1

01.09 - 07.09

Техника безопасности

Комбинированный

Robot C

1

08.09 - 14.09

Введение в робототехнику

Комбинированный

Robot C

Образовательный набор NXT-G 2.0

Видео

1

15.09 - 21.09

Управление моторами

Структура программы

Комбинированный

Robot C

Образовательный набор NXT-G 2.0

1

22.09 - 28.09

Практическая работа №1 «Управление моторами»

Практическая работа

Robot C

Образовательный набор NXT-G 2.0

инструкционные карты

1

29.09 - 05.10

Датчики. Типы датчиков

Комбинированный

Образовательный набор NXT-G 2.0

Robot C

Видео

1

06.10 - 12.10

Задержки. Таймеры

Комбинированный

Образовательный набор NXT-G 2.0

Robot C

1

13.10 - 19.10

Практическая работа №2 «Настройка датчиков»

Практическая работа

Образовательный набор NXT-G 2.0

Robot C

инструкционные карты

1

20.10 - 26.10

Практическая работа

Образовательный набор NXT-G 2.0

1

27.10-2.11

Управление задачами

Комбинированный

Образовательный набор NXT-G 2.0

Robot C

1

11.11-17.11

Практическая работа №3 «Программирование параллельных задач»

Практическая работа

Образовательный набор NXT-G 2.0

Robot C

1

18.11-24.11

Работа с датчиком в параллельных задачах

Комбинированный

Образовательный набор NXT-G 2.0

1

25.11-01.12

Практическая работа №4 «Работа с датчиком в параллельных задачах»

Практическая работа

Robot C

Образовательный набор NXT-G 2.0

Видео

1

02.12-08.12

Релейный регулятор

Движение с одним датчиком освещённости

Комбинированный

Robot C

Образовательный набор NXT-G 2.0

1

09.12-15.12

Движение с двумя датчиками освещённости

Комбинированный

Robot C

Образовательный набор NXT-G 2.0

1

16.12-20.12

Практическая работа №6 «Движение с применением Р-регулятора»

Практическая работа

Образовательный набор NXT-G 2.0

Видео

1

23.12-29.12

Практическая работа

инструкционные карты

Образовательный набор NXT-G 2.0

Видео

1

13.01-18.01

Пропорциональный регулятор

Движение с одним датчиком освещённости

Комбинированный

Образовательный набор NXT-G 2.0

1

20.01-25.01

Движение с двумя датчиками освещённости

Комбинированный

Robot C

Образовательный набор NXT-G 2.0

1

27.01-01.02

Практическая работа №7 «Движение с применением П-регулятора»

Практическая работа

Образовательный набор NXT-G 2.0

1

03.02-08.02

Практическая работа

Образовательный набор NXT-G 2.0

1

10.02-15.02

Пропорционально-дифференциальный регулятор

Движение с одним датчиком освещённости

Комбинированный

Образовательный набор NXT-G 2.0

1

17.02-22.02

Движение с двумя датчиками освещённости

Комбинированный

Образовательный набор NXT-G 2.0

1

24.02-01.03

Практическая работа №8 «Балансирующий робот»

Комбинированный

Robot C

Образовательный набор NXT-G 2.0

Видео

1

03.03-08.03

Практическая работа

Robot C

Образовательный набор NXT-G 2.0

1

10.03-15.03

Управление без обратной связи

Повороты

Комбинированный

Образовательный набор NXT-G 2.0

1

17.03-22.03

Практическая работа №9 «Движение по квадрату»

Практическая работа

Образовательный набор NXT-G 2.0

1

03.04-05.04

Практическая работа №11 «Движение вдоль линии с одним и двумя датчиками»

Практическая работа

Образовательный набор NXT-G 2.0

1

7.04-12.04

Практическая работа

инструкционные карты

Образовательный набор NXT-G 2.0

Видео

1

14.04-19.04

Подсчёт перекрёстков

Практическая работа №12 «Подсчёт перекрёстков и объезд препятствий»

Комбинированный

Образовательный набор NXT-G 2.0

1

21.04-26.04

Практическая работа

инструкционные карты Образовательный набор NXT-G 2.0

1

28.04-03.05

Создание программы по индивидуальному заданию

Комбинированный

Robot C Образовательный набор NXT-G 2.0

1

05.05-10.05

Создание программы по индивидуальному заданию

Комбинированный

Образовательный набор NXT-G 2.0

1

12.05-17.05

Защита проектов

Комбинированный

Образовательный набор NXT-G 2.0

Видео

1

19.05-24.05

Резерв

Список используемой литературы

Для педагогов:

1. Гаазе-Рапопопорт М.Г. От амебы до робота: модели поведения / М.Г. Гаазе-Рапопопорт, Д.А. Поспелов. - М., 1987.

2. Кривич М. Машины учатся ходить / М.Кривич. - М., 1988.

3. Русецкий А.Ю. В мире роботов / А.Ю. Русецкий. - М., 1990.

4. Бабич А.В., Баранов А.Г., Калабин И.В. и др. Промышленная робототехника: Под редакцией Шифрина Я.А. - М.: Машиностроение, 2002.

5. Богатырев А.Н. Электрорадиотехника. Учебник для 8-9 класса общеобразовательных учреждений. М.: Просвещение, 2008.

6. Гордин А.Б. Занимательная кибернетика. - М.: Радио и связь, 2007.

7. Громов СВ., Родина Н.А. Физика. учебник для учащихся общеобразовательной школы. 8 класс. - М.: Дрофа, 2008.

8. Громов СВ., Родина Н.А. Физика. учебник для учащихся общеобразовательной школы. 9 класс. - М.: Дрофа, 2008.

9. Скотт Питер. Промышленные роботы - переворот в производстве. - М.: Экономика, 2007.

18. http://www.int-edu.ru/

Для учащихся:

1. Фу К., Гансалес Ф., Лик К. Робототехника: Перевод с англ. - М. Мир, 2010.

2. Шахинпур М. Курс робототехники: Пер. с англ. - М.; Мир, 2002.

3. Юревич Ю.Е. Основы робототехники. Учебное пособие. Санкт-Петербург: БВХ-Петербург, 2005.

4. Громов СВ., Родина Н.А. Физика. учебник для учащихся общеобразовательной школы. 8 класс. - М.: Дрофа, 2008.

5. Громов СВ., Родина Н.А. Физика. учебник для учащихся общеобразовательной школы. 9 класс. - М.: Дрофа, 2008.