Рабочая программа элективного курса Основы программирования робототехнических систем

МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ГИМНАЗИЯ №1

УТВЕРЖДЕНО

Решением методического совета

Протокол № _____

от « _____» _________ 20__ г.

Приказ № ____ от «___» ______ 20__ г.

Директор __________

М.П.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

Элективный курс

по информатике и ИКТ

11 класс

«Основы программирования робототехнических систем»

2016 - 2017

учебный год

Пояснительная записка

Возрастная категория: 11 классы.

Количество часов на курс: 1 класс - 1 ч в неделю, всего 34 ч,

Тип курса: профильный.

Профили: информационный, технологический, естественно - научный.

Курс является ознакомительным по программированию робототехнических систем, реализующим сложную задачу - формирование структурного стиля мышления. Учебным материалом является система программирования роботов на основе конструкторов LEGO MINDSTORMS EV3 и NXT 2.0.

В курсе рассмотрены основные управляющие конструкции системы программирования роботов, и способов построения действующих робототехнических систем. Рассмотрены процедуры создания и программирования действующих моделей различных машин.

Следует также отметить, что Всероссийские олимпиады для школьников по информатике и тесты Единого государственного экзамена (в части A и C) содержат задания на программирование. Таким образом, введение дополнительного 1 ч в неделю на изучение курса основ программирования робототехнических систем является дополнительным условием для реализации задачи обучения и воспитания нового поколения, отвечающего по своему уровню развития и образу жизни условиям информационного общества.

Кроме того, изучение курса связано с развитием целого ряда таких умений и навыков (например: организация деятельности, ее планирование и т.д.), которые носят общеинтеллектуальный характер и формирование которых - одна их приоритетных задач современной школы.

Помимо вышеизложенного, введение курса программирования робототехнических систем, является основным фактором определения выбора профессии, поскольку дает учащимся в реальности применить свои межпрофильные знания учебных предметов.

Цель курса:

формирование навыков программирования робототехнических систем.

Задачи курса:

• прививать интерес к информатике;

• формировать у учащихся интерес к профессиям, требующим навыков конструирования, алгоритмизации и программирования;

• развивать культуру алгоритмического мышления и конструирования;

• обучать школьников структурному программированию как методу, предполагающему создание понятных программ, обладающих свойствами модульности;

• способствовать освоению учащимися всевозможных методов решения задач, реализуемых на основе робототехнических систем;

• сориентировать школьников на достижение образовательных результатов для успешного продвижения на рынке труда.

Требования к знаниям и умениям:

В результате освоения курса учащиеся

должны знать/ понимать:

• сущность алгоритма, его основных свойств, иллюстрировать их на конкретных примерах алгоритмов управления техническими устройствами;

• основные операторы (процедуры) языка программирования LEGO MINDSTORMS;

• назначение и способы применения конструктивных элементов робототехнического конструктора LEGO MINDSTORMS.

должны уметь:

• разрабатывать и записывать на языке LEGO MINDSTORMS типовые алгоритмы управления роботом;

• разрабатывать сложные алгоритмы методом управления роботом;

• разрабатывать конструкцию программируемой робототехнической системы и программировать ее;

• анализировать и устранять конструктивные и программные ошибки собранного робота;

• создавать робототехнический комплекс для решения поставленной задачи.

Содержание учебного материала

Класс

Модуль программы

Количество часов

Теория

Практика

11

Ведение в практическую робототехнику

1

11

Основы конструирования моделей из сборочных комплектов LEGO MINDSTORMS

1

1

11

Среда программирования LEGO MINDSTORMS

1

1

11

Создание и программирование простейших роботов на основе готовых сборочных инструкций

1

3

11

Знакомство с датчиками. Создание и программирование роботов оснащенных датчиками на основе готовых сборочных инструкций

1

6

11

Самостоятельное создание и программирование роботов для решения поставленных задач

1

7

11

Самостоятельное создание и программирование робототехнических систем для решения поставленных задач

1

9

Модуль 1. Ведение в практическую робототехнику

Цели и задачи курса. Что такое роботы. Ролики, фотографии и мультимедиа. Рассказ о соревнованиях роботов: Евробот, фестиваль мобильных роботов, олимпиады роботов. Спортивная робототехника. В т.ч. - неразрушающие бои роботов. Конструкторы и «самодельные» роботы.

Модуль 2. Основы конструирования моделей из сборочных комплектов LEGO MINDSTORMS

Информация о имеющихся конструкторах, их функциональном назначении и отличии. Что необходимо знать перед началом работы с NXT. Датчики конструкторов LEGO на базе компьютера NXT, аппаратный и программный состав конструкторов LEGO на базе компьютера NXT, сервомотор NXT. Сборка по инструкции первой модели робота «Пятиминутка».

Модуль 3. Среда программирования LEGO MINDSTORMS

Изучение программного обеспечения, изучение среды программирования, управления. Краткое изучение программного обеспечения, изучение среды программирования и управления.

Сборка робота "Линейный ползун": путем модернизации робота "Пятиминутка Использование готовой программы управления роботом. Тест и выявление сильных и слабых сторон программ. Производство оптимизации готовой программы путем регулировки параметров, при которых программа работает без ошибок.

Модуль 4. Создание и программирование простейших роботов на основе готовых сборочных инструкций

Создание и тест "Трёхколёсного робота". У этого робота отсутствуют датчики, но уже можно писать средние по сложности программы для управления двумя серводвигателями. Разработка программ для выполнения поставленных задач.

Создание и тест "Гусеничного робота". Анализ достоинств и недостатков конструкции.

Разработка и создание собственной модели. Анализ достоинств и недостатков конструкции. Оптимизация программ под решение поставленной задачи.

Модуль 5. Знакомство с датчиками. Создание и программирование роботов оснащенных датчиками на основе готовых сборочных инструкций

Ознакомление с основными датчиками робототехнического набора: касания, расстояния, освещения, звука.

Изучение способов оперирования датчиками в конструкции. Изучение программной обработки манипулирования датчиками созданной конструкции.

Сборка и программирование робота "Бот-внедорожник" использующего датчик касания. Написание и анализ программ описывающих реакцию на датчик.

Сбор и исследование различных моделей роботов:

Гоночная машина - автобот - автомобиль с возможностью программирования его для движения по линиям.

Бот с ультразвуковым датчиком - 4-х колёсный робот с интеллектуальной программой, принимающей решение куда ехать при наличии препятствия.

Разработка и создание собственной модели робота с использованием изученных конструктивных и программных блоков.

Модуль 6. Самостоятельное создание и программирование роботов для решения поставленных задач

Создание и программирование, анализ конструкций и программ роботов выполняющих различные задачи.

Гоночная машина - автобот - автомобиль с возможностью программирования его для движения по прерывистым линиям и в условиях наличия препятствий.

Бот с ультразвуковым датчиком - 4-х колёсный робот с интеллектуальной программой, принимающей решение преодоления непрерывной линии лабиринта.

Бот с датчиком касания - 4-х колёсный робот с программой, использующей датчик касания в качестве инструмента для определения препятствий.

Комбинированный бот-исследователь использующий возможные комбинации датчиков, для преодоления препятствия по пути следования.

Модуль 7. Самостоятельное создание и программирование робототехнических систем для решения поставленных задач

Создание и программирование робототехнических систем имеющих в своем составе различное количество сервоприводов и процессорных блоков.

• Создание и программирование робототехнических систем конвейерной обработки (передача объекта по линии роботов).

• Создание и программирование робототехнических систем распознавания и сортировки объектов.

• Создание и программирование робототехнических систем имеющих различное количество степеней свободы.

Организация учебного процесса

В основу организации учебного процесса положена система лекционно-практических занятий.

В связи с ограниченным количеством конструкторов, работы по техническому конструированию и сборки мотелей производятся бригадным методом: по двое, трое учащихся в бригаде. Программирование созданной коллективной модели осуществляется каждым учащимся в отдельности, что приводит к увеличению скорости оптимизации программ управления для данной конструкции.

Текущий контроль осуществляется по результатам выполнения практических заданий. Итоговый контроль по каждому модулю реализуется в виде зачетных работ.

Состав учебно - методического комплекта представлен в виде свободно распростроняемых материалов взятых со следующих сайтов:

www.prorobot.ru/

robotbaza.ru/

edurobots.ru/

www.lego.com/ru-ru

https://education.lego.com/ru-ru/

kopilkaurokov.ru/

nsportal.ru

Календарно-тематическое планированиеДата

проведения

Ведение в практическую робототехнику

1

Лекция

Основы конструирования моделей из сборочных комплектов LEGO MINDSTORMS

1

Лекция

Собираем первую модель робота «Пятиминутка» по инструкции

1

Практическая работа

Среда программирования LEGO MINDSTORMS

1

Лекция

Сборка робота "Линейный ползун". Оптимизация готовой программы.

1

Практическая работа

Создание и программирование простейших роботов на основе готовых сборочных инструкций

1

Лекция

Создание и тест "Трёхколёсного робота". Разработка программ для выполнения поставленных задач.

1

Практическая работа

Создание и тест "Гусеничного робота".

1

Практическая работа

Разработка и создание собственной модели.

1

Зачет

Знакомство с датчиками. Создание и программирование роботов оснащенных датчиками на основе готовых сборочных инструкций

1

Лекция

Ознакомление с основными датчиками робототехнического набора: касания, расстояния, освещения, звука.

1

Практическая работа

Сборка и программирование робота "Бот-внедорожник" использующего датчик касания.

1

Практическая работа

Гоночная машина - автобот - автомобиль с возможностью программирования его для движения по линиям.

1

Практическая работа

Бот с ультразвуковым датчиком</</p>

1

Практическая работа

Разработка и создание собственной модели робота

1

Практическая работа

Разработка и создание собственной модели робота

1

Зачет

Самостоятельное создание и программирование роботов для решения поставленных задач

1

Лекция

Создание и программирование, анализ конструкций и программ роботов выполняющих различные задачи.

1

Практическая работа

Автомобиль для движения по прерывистым линиям и в условиях наличия препятствий.

1

Практическая работа

Робот, принимающей решение преодоления непрерывной линии лабиринта.

1

Практическая работа

Робот, использующей датчик касания в качестве инструмента для определения препятствий.

1

Практическая работа

Комбинированный робот-исследователь использующий возможные комбинации датчиков, для преодоления препятствия по пути следования.

1

Практическая работа

Комбинированный робот-исследователь использующий возможные комбинации датчиков, для преодоления препятствия по пути следования.

1

Практическая работа

Комбинированный робот-исследователь использующий возможные комбинации датчиков, для преодоления препятствия по пути следования.

1

Практическая работа

Комбинированный робот-исследователь использующий возможные комбинации датчиков, для преодоления препятствия по пути следования.

1

Зачет

Самостоятельное создание и программирование робототехнических систем для решения поставленных задач

1

Лекция

Создание и программирование робототехнических систем имеющих в своем составе различное количество сервоприводов и процессорных блоков.

1

Практическая работа

Создание и программирование робототехнических систем конвейерной обработки (передача объекта по линии роботов).

1

Практическая работа

Создание и программирование робототехнических систем конвейерной обработки (передача объекта по линии роботов).

1

Практическая работа

Создание и программирование робототехнических систем распознавания и сортировки объектов.

1

Практическая работа

Создание и программирование робототехнических систем распознавания и сортировки объектов.

1

Практическая работа

Создание и программирование робототехнических систем имеющих различное количество степеней свободы.

1

Практическая работа

Создание и программирование робототехнических систем имеющих различное количество степеней свободы.

1

Практическая работа

Создание и программирование робототехнических систем имеющих различное количество степеней свободы.

1

Зачет

Итого:

34