Программа кружка :Робототехника: конструирование и программирование (5 класс)

Муниципальноу бюджетное образовательное учреждение

«Подюжская средняя школа имени В.А. Абрамова»

Рекомендована Утверждена

методическим объединением приказом директора

учителей___________________ МБОУ «Подюжская СШ имени

В.А. Абрамова»

от «___»_______2016 г., протокол №____ от «___»_______2016 г. №_____

Рабочая программа кружка

«Робототехника: конструирование и программирование»

Класс: 5

Срок реализации программы: 1 год

Составитель программы: Тухватчина Наталья Михайловна

(Ф.И.О. учителя)

п.Подюга

2016 г

Пояснительная записка

Данная программа по робототехнике научно-технической направленности, т.к. 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 кружковой работы заключается в том, что она направлена на формирование творческой личности, умеющей креативно, нестандартно мыслить. Технологические наборы LEGO MINDSTORMS EV3 ориентированы на изучение основных физических принципов и базовых технических решений, лежащих в основе всех современных конструкций и устройств. Данная программа предполагает решение инженерных и конструкторских задач, а также обучение объектно-ориентированному программированию и моделированию с использование конструкторов LEGO MINDSTORMS EV3 и программного обеспечения LEGO MINDSTORMS EV3 EDU. Использование конструкторов LEGO MINDSTORMS EV3 позволяют решать не только типовые задачи, но и нестандартные ситуации, исследовать датчики и поведение роботов, вести собственные наблюдения. Кроме того, работа в команде способствует формированию умения взаимодействовать с товарищами, формулировать, анализировать, критически оценивать, отстаивать свои идеи. При дальнейшем освоении LEGO EV3 становится возможным выполнение серьезных проектов, развитие самостоятельного технического творчества, участие в соревнованиях по робототехнике. Новые ФГОС требуют освоения основ конструкторской и проектно-исследовательской деятельности, и программы по робототехнике полностью удовлетворяют эти требования.

Цели и задачи кружка:

Цель: обучение воспитанников основам робототехники, программирования. Развитие творческих способностей в процессе конструирования и проектирования.

Задачи:

Обучающие:

- дать первоначальные знания о конструкции робототехнических устройств;

- научить приемам сборки и программирования робототехнических устройств;

- сформировать общенаучные и технологические навыки конструирования и проектирования;

- ознакомить с правилами безопасной работы с инструментами

Воспитывающие:

- формировать творческий подход к решению поставленной задачи, а также представление о том, что большинство задач имеют несколько решений;

- воспитывать умение работать в коллективе, эффективно распределять обязанности.

Развивающие:

- развивать творческую инициативу и самостоятельность;

- способствовать развитию интереса к технике, конструированию, программированию, высоким технологиям

- развивать психофизиологические качества учеников: память, внимание, способность логически мыслить, анализировать, концентрировать внимание на главном.

- развивать умения излагать мысли в четкой логической последовательности, отстаивать свою точку зрения, анализировать ситуацию и самостоятельно находить ответы на вопросы путем логических рассуждений.

Материально-техническое обеспечение:

Наборы Лего-конструкторов:

Базовый Lego Mindstorms EV3- 8 шт.

Набор ресурсный средний - 1 шт.

Программное обеспечение Lego Mindstorms EV3 EDU

Руководство пользователя Lego Mindstorms EV3

Зарядные устройства - 2 шт.

Набор полей для соревнований - 1 шт.

Средства реализации ИКТ материалов на уроке (компьютер, интерактивная доска,

проектор или телевизор)

Программа рассчитана для учащихся 5 классов МБОУ «Подюжская СШ им. В.А.

Абрамова». Занятия проводятся 1 час в неделю, итого в год 34 часа.

Прогнозируемый результат

В результате изучения курса учащиеся должны

Знать/понимать:

• роль и место робототехники в жизни современного общества;

• основные сведение из истории развития робототехники в России и мире;

• основных понятия робототехники, основные технические термины, связанные с процессами конструирования и программирования роботов;

• правила безопасной работы;

• основные компоненты конструкторов ЛЕГО;

• общее устройство и принципы действия роботов;

• основные характеристики основных классов роботов;

• виды подвижных и неподвижных соединений в конструкторе;
  
  основные приемы конструирования роботов;

• общую методику расчета основных кинематических схем;

• порядок отыскания неисправностей в различных роботизированных системах;

• основные принципы компьютерного управления, назначение и принципы работы цветового, ультразвукового датчика, датчика касания, различных исполнительных устройств;

Уметь:

• собирать простейшие модели с использованием EV3;

• самостоятельно проектировать и собирать из готовых деталей манипуляторы и роботов различного назначения;

• использовать для программирования микрокомпьютер EV3 (программировать на дисплее EV3)

• пользоваться компьютером, программными продуктами, необходимыми для обучения программе;

• подбирать необходимые датчики и исполнительные устройства, собирать простейшие устройства с одним или несколькими датчиками, собирать и отлаживать конструкции базовых роботов;

• правильно выбирать вид передачи механического воздействия для различных технических ситуаций, собирать действующие модели роботов, а также их основные узлы и системы;

• создавать программы на компьютере для различных роботов;

• корректировать программы при необходимости;

• прогнозировать результаты работы;

• планировать ход выполнения задания;

• рационально выполнять задание;

• руководить работой группы или коллектива;

Основное содержание

1. Введение в робототехнику (3 ч).

Цели и задачи курса. Что такое роботы. Ролики, фотографии и мультимедиа. Рассказ о соревнованиях роботов: Евробот, фестиваль мобильных роботов, олимпиады роботов. Спортивная робототехника. Конструкторы и «самодельные» роботы. Виды роботов. Значение роботов в жизни человека. Основные направления применения роботов. Искусственный интеллект. Описание курса, предстоящей работы. Понятие проектной деятельности.

Знакомство с конструктором, основными деталями и принципами крепления, рабочим местом и средой разработки программ, правила работы. Подготовка конструкторов к работе.

2. Конструирование. Знакомство с роботами LEGO Mindstorm EV3 (16ч.)

Основные управляющие детали конструктора. Их название и назначение.

Модуль EV3. Обзор, экран, кнопки управления модулем, индикатор состояния, порты. Установка батарей, способы экономии энергии. Включение модуля EV3. Запись программы и запуск ее на выполнение. Сервомоторы и различные датчики EV3, их устройство и характеристики, освоение методов работы с ними. Сбор обучающего робота. Изучение способов движения (по прямой и кривой траектории) с использованием различных датчиков. Захват и перемещение объектов. Первые соревнования роботов «Весёлые старты», «Кегельринг», «Змейка».

3. Программирование (6ч.)

На основе программы LEGO Mindstorms Eduсation EV3 школьники знакомятся с блоками компьютерной программы: дисплей, движение, цикл, блок датчиков, блок переключателей. Под руководством педагога, а затем и самостоятельно пишут программы: «движение «вперёд-назад», «движение с ускорением», «робот-волчок», «восьмёрка», «змейка», «поворот на месте», «спираль», «парковка», «выход из лабиринта», «движение по линии». Рассматривается группа управляющих операторов и варианты их применения.

4. Проектная деятельность (9 ч.)

Учащиеся проектируют своих роботов и программируют их. Готовят роботов к соревнованиям: «Кегельринг», «Движение по линии», «Сумо». Учащиеся реализуют собственный проект. В ходе их работы с одной стороны осуществляется коллективное обсуждение и критика их идей, а с другой напротив защита собственного мнения и принятых решений учениками. Для вдохновения на собственные идеи проходит анализ готовых проектов, их конструкций и программ. В конце темы каждый учащийся (либо группа учеников) выступает с защитой своего проекта, используя демонстрацию работы робота и средства компьютерных презентаций.

Учебно-тематический план кружка

Теория

Практика

1. Введение в робототехнику

3

2

1

2. Конструирование. Знакомство со стартовым набором LEGO MINDSTORMS EV3 и программным обеспечением. Сборка первого робота, исследование работы датчиков и возможностей главного модуля

16

2

14

3. Программирование роботов с использованием Базового набора 45544 и программного обеспечения LEGO MINDSTORMS EV3 EDU

6

1

5

4.Проектная деятельность. Решение нестандартных задач, творческие проекты. Проектирование и программирование собственного робота.

9

1

8

34

6

28

Итого:

34 часа

Календарно-тематическое планирование

Тема занятия

Планируемые результаты обучения

Кол-во часов

Дата проведения

Введение в робототехнику (3 часа)

1.

Роботы. Виды роботов. Значение роботов в жизни человека. Основные направления применения роботов. Правила работы с конструктором LEGO.

Иметь общие представления о значении роботов в жизни человека. Знать правила работы с конструктором.

1

2.

Управление роботами. Методы общения с роботом. Состав конструктора LEGO MINDSTORMS EV3. Языки программирования. Среда программирования модуля, основные блоки.

Знать понятия алгоритма, исполнителя алгоритма, системы команд исполнителя. Иметь общие представления о среде программирования модуля, основных блоках.

1

3.

Правила техники безопасности при работе с роботами-конструкторами. Правила обращения с роботами. Основные механические детали конструктора и их назначение. Подготовка конструктора к работе.

Знание составных частей универсального комплекта LEGO MINDSTORMS EV3 и их функций. Способность учащихся воспроизвести этапы сборки и ответить на вопросы.

1

1. Конструирование. Знакомство с роботами LEGO Mindstorm EV3 (16 ч.)

4.

5.

Модуль EV3. Обзор, экран, кнопки управления модулем, индикатор состояния, порты. Установка батарей, способы экономии энергии. Включение модуля EV3. Запись программы и запуск ее на выполнение.

Знание назначения кнопок модуля EV3. Умение составить простейшую программу по шаблону, сохранять и запускать программу на выполнение.

2

6.

Сервомоторы EV3, сравнение моторов. Мощность и точность мотора. Механика механизмов и машин. Виды соединений и передач и их свойства.

Знание параметров мотора и их влияние на работу модели. Иметь представление о видах соединений и передач.

1

7.

8.

9.

10.

11.

Сборка модели первого робота по инструкции. Программирование движения вперед по прямой траектории. Расчет числа оборотов колеса для прохождения заданного расстояния.

Способность учащихся воспроизвести этапы сборки ответить на вопросы.

5

12.

Точные повороты

Уметь запрограммировать робота выполнять повороты на требуемый угол.

1

13.

Датчик касания. Устройство датчика. Практикум. Решение задач на движение с использованием датчика касания.

Уметь решать задачи на движение с использованием датчика касания.

1

14.

Датчик цвета, режимы работы датчика. Решение задач на движение с использованием датчика цвета.

Знание влияния предметов разного цвета на показания датчика освещенности

1

15.

Ультразвуковой датчик. Решение задач на движение с использованием датчика расстояния.

Знание особенностей работы датчика. Решение задач на движение с использованием датчика расстояния.

1

16.

Гироскопический датчик. Инфракрасный датчик, режим приближения, режим маяка.

Решение задач на движение с использованием гироскопического датчика

1

17.

18.

Подключение датчиков и моторов. Интерфейс модуля EV3. Приложения модуля. Представление порта. Управление мотором.

Умение называть датчики, их функции и способы подключения к модулю; правильно работать с конструктором

2

19.

Игра «Веселые старты»

Соревнование на скорость. Передвижение роботов до заданной точки и возвращение обратно.

1

2. Программирование (6 часов)

20.

21.

22.

23.

Среда программирования модуля. Создание программы. Удаление блоков. Выполнение программы. Сохранение и открытие программы.

Способность учащихся воспроизвести этапы программирования и ответить на вопросы.

4

24.

Решение задач на движение по кривой. Независимое управление моторами. Поворот на заданное число градусов. Расчет угла поворота.

Способность учащихся воспроизвести этапы программирования и выполнять расчет угла поворота.

1

25.

Использование нижнего датчика освещенности. Решение задач на движение с остановкой на черной линии.

Умение решать задачи на движение с остановкой на черной линии.

1

3. Проектная деятельность (9 часов)

26.

Проект. Этапы создания проекта. Оформление проекта. Работа над проектами. Правила соревнований.

Подготовка конструктора к созданию собственной модели.

Изучение основ проектирования. Знакомство с понятием проект, целями, задачами, актуальностью проекта, основными этапами его создания. Научить учащихся оформлять проектную папку.

1

27.

28.

29.

Конструирование собственной модели робота

Разработка собственных моделей в группах

3

30.

31.

Программирование и испытание собственной модели робота.

Программирование модели в группах.

2

32.

Соревнование роботов на тестовом поле. Зачет времени и количества ошибок.

Умение составлять план действий для решения сложной задачи конструирования робота.

1

33.

Презентации и защита проектов «Мой уникальный робот»

Презентация моделей для учащихся школы и учителей.

1

34.

Заключительное занятие. Разборка роботов. Приведение конструкторов в порядок.

1

Литература и интернет-ресурсы.

1. www.legoeducation.info/nxt/resources/building-guides/

2. www.legoengineering.com/

3. www.prorobot.ru/lego/dvijenie_po_spiraly.php

4. technic.lego.com/en-us/BuildingInstructions/9398%20Group.aspx

5. www.nxtprograms.com/robot_arm/steps.html

6. www.mos-cons.ru/mod/forum/discuss.php?d=472

7. www.isogawastudio.co.jp/legostudio/modelgallery_a.html

8. sd2cx1.webring.org/l/rd?ring=robotics;id=2;url=http%3A%2F%2Fwww%2Eandyworld%2Einfo%2Flegolab%2F

9. www.int-edu.ru/object.php?m1=3&m2=284&id=1080

10. pacpac.ru/auxpage_activity_booklets/

11. 9151394.ru/?fuseaction=proj.lego

12. 9151394.ru/index.php?fuseaction=konkurs.konkurs

13. www.lego.com/education/

14. www.wroboto.org/

15. www.roboclub.ru/

16. lego.rkc-74.ru/

17. legoclab.pbwiki.com/

18. www.int-edu.ru/

19. strf.ru/material.aspx?d_no=40548&CatalogId=221&print=1

20. masters.donntu.edu.ua/2010/iem/bulavka/library/translate.htm

21. www.nauka.vsei.ru/index.php?pag=04201008

22. edugalaxy.intel.ru/index.php?automodule=blog&blogid=7&showentry=1948

23. legomet.blogspot.com

24. www.memoid.ru/node/Istoriya_detskogo_konstruktora_Lego

25. legomindstorms.ru/2011/01/09/creation-history/#more-5

26. www.school.edu.ru/int

27. robosport.ru

28. myrobot.ru/stepbystep/</</font>

29. ЛЕГО-лаборатория (Control Lab):Справочное пособие, - М.: ИНТ, 1998, 150 стр.

30.Ньютон С. Брага. Создание роботов в домашних условиях. - М.: NT Press, 2007, 345 стр.;

31. Филиппов С.А. Робототехника для детей и родителей. С-Пб, «Наука», 2011г.