Рабочая программа внеурочной деятельности 'Основы робототехники'

Муниципальный район «Таттинский улус»

Муниципальная бюджетная образовательная организация

«Дая-Амгинская средняя общеобразовательная школа имени Х.И.Кашкина»

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ВНЕУРОЧНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

на 2015 - 2016 учебный год

по предмету «Основы робототехники»

5 класс

35 часов

Программу составила:

Варламова Айта Александровна

________нет категории _______

с.Дайа-Амгата

2015 год

Пояснительная записка

Робототехника является одним из важнейших направлений научно - технического прогресса, в котором проблемы механики и новых технологий соприкасаются с проблемами искусственного интеллекта.

Содержание и структура курса «Робототехника» направлены на формирование устойчивых представлений о робототехнических устройствах как едином изделии определенного функционального назначения и с определенными техническими характеристиками.

Конструктор Лего предоставляет ученикам возможность приобретать важные знания, умения и навыки в процессе создания, программирования и тестирования роботов. «Мозгом» робота Lego Mindstorms Education является микрокомпьютер Lego Minsdtorms EV3, делающий робота программируемым, интеллектуальным, способным принимать решения. Конструктор Лего и программное обеспечение к нему предоставляет прекрасную возможность учиться ребенку на собственном опыте. Такие знания вызывают у детей желание двигаться по пути открытий и исследований, а любой признанный и оцененный успех добавляет уверенности в себе. Обучение происходит особенно успешно, когда ребенок вовлечен в процесс создания значимого и осмысленного продукта, который представляет для него интерес. Важно, что при этом ребенок сам строит свои знания, а учитель лишь консультирует его.

В окружающем нас мире очень много роботов: от лифта в вашем доме до производства автомобилей, они повсюду. Конструктор Minsdtorms EV3 приглашает ребят войти в увлекательный мир роботов, погрузиться в сложную среду информационных технологий.

Программное обеспечение отличается дружественным интерфейсом, позволяющим ребенку постепенно превращаться из новичка в опытного пользователя. Каждый урок - новая тема или новый проект. Модели собираются либо по технологическим картам, либо в силу фантазии детей. По мере освоения проектов проводятся соревнования роботов, созданных группами.

Настоящая программа по робототехнике для 5 класса составлена на основе:

• официального курса компании LEGO Education;

• программы по информатике и ИКТ в части, касающейся алгоритмов;

• программы по технологии в части, касающейся элементов конструирования

Данная рабочая программа предполагает изучение курса робототехники в 5 классе.

Рабочая программа рассчитана на 35 часов общего времени:

для учащихся 5 класса на 35 часов в течение года 1 учебного часа в неделю;

Рабочая программа конкретизирует содержание предметных тем образовательного стандарта, дает распределение учебных часов по темам курса, а также поурочное распределение учебного времени, определяет последовательность изучения тем с учетом логики учебного процесса и возрастных особенностей учащихся.

Программа содержит перечень обязательных теоретических знаний по предмету, тематическое планирование, список методических материалов для учителя и учебных материалов для учащихся, а также перечень практических работ (в приложении).

Основные положения.

1. Программа ориентирована на изучение алгоритмических конструкций и приёмов программирования на примере стандартных роботов, собранных из конструктора Lego Mindstorm EV3. Сведения по конструированию роботов и их узлов даются в минимальном объёме.

2. Дополнительное расширение и углубление знаний и умений учащихся должно происходить на факультативных занятиях.

Структура программы. Программа содержит три раздела: пояснительную записку; основное содержание с распределением учебных часов по разделам курса и требования к уровню подготовки обучающихся, рекомендации к методике преподавания.

Цель курса:

• Улучшение навыков технического конструирования и программирования.

• Поддержка мотивации ученика к изучению предметов индустриально-технологического и физико-математического профиля.

Задачи курса:

• стимулировать мотивацию учащихся к получению знаний, помогать формировать творческую личность ребенка;

• способствовать развитию интереса к программированию, высоким технологиям, технике, конструированию, формировать навыки коллективного труда;

• прививать навыки программирования через разработку программ в визуальной среде программирования, развивать алгоритмическое мышление;

• овладевать навыками создания реально действующих моделей роботов настолько, насколько это позволяют возможности, заложенные создателями конструкторов ЛЕГО в свои комплексы;

• развивать конструкторские, инженерные и вычислительные навыки.

После первичного знакомства с возможностями конструктора, учащиеся работают, создавая творческие проекты, привязанные к реально существующим объектам. В процессе работы последовательно решают проблемы различного характера:

 сбор и изучение информации по выбранной теме;

 выяснение технической задачи;

 определение путей решения технической задачи.

Тематическое планирование по предмету: робототехника

Класс: 5

Учитель: Варламова Айта Александровна

Количество часов:

Всего - 35 часа; в неделю - 1 час.

Плановых контрольных уроков - 1

Планирование составлено на основе: данной рабочей программы

5 класс. Тематический план.

Темы

Количество

учебных часов

Введение (в т.ч. техника безопасности), первоначальные сведения об отличиях Lego EV3

4

Новые датчики и элементы.

1

Алгоритмические конструкции и составление программ

26

Контрольная работа

1

Обобщение знаний.

3

Итого

35

* Резервное время - 3ч.

Темы, затрагиваемые в курсе:

1. Техника безопасности. Роботы вокруг нас. История. Состав конструктора, основные характеристики его деталей. Основные сведения по механике и конструированию. Центр тяжести и устойчивость.

2. Микроконтроллер робота. Порты. Управление микроконтроллером. Команды на встроенном языке.

3. Сенсоры. Сигналы. Таймеры. Различные датчики сторонних фирм (HiTechnic, Vernier) и возможности современных сенсоров. Передача данных.

4. Программирование на языках программирования Minsdtorms EV3. Языки программирования LabVIEW, RobotC, и RoboLAB. Функциональное и детерминированное программирование.

5. Общие приёмы программирования - линейные, циклические, ветвящиеся алгоритмы.

6. Алгоритмы управления. Релейный регулятор. Пропорциональный регулятор. Пропорционально-дифференциальный регулятор. Кибернетика - это наука об автоматическом управлении.

7. Задачи для роботов. Сложные робототехнические системы.

Ожидаемые результаты освоения программы.

После завершения курса обучения

Обучающийся будет знать:

• конструкцию, органы управления и дисплей EV3, датчики EV3 и сервомоторы EV3; основные принципы создания моделей в новом конструкторе;

• интерфейс программы Lego Mindstorms EV3, команды языка LME EV3;

• основы программирования роботов.

Обучающийся будет уметь:

• структурировать поставленную задачу и составлять план ее решения;

• использовать приёмы оптимальной работы на компьютере;

• извлекать информацию из различных источников;

• составлять алгоритмы обработки информации;

• ставить задачу и видеть пути её решения;

• разрабатывать и реализовывать проект;

• проводить монтажные работы, наладку узлов и механизмов;

• собирать робота, используя различные датчики;

• программировать робота.

Рекомендации к методике преподавания.

В ходе работы учитель должен пользоваться следующими подходами к обучению:

1. Уделять первостепенное внимание обучению алгоритмизации.

2. Сводить к минимуму или полностью исключить непродуктивные элементы деятельности. По возможности избавлять школьников от сборки или переделки роботов, изменений конструкции и пр.

3. Обучать созданию простых и коротких программ, иллюстрирующих тот или иной приём программирования.

4. Уделять внимание качеству зарисовки алгоритмических конструкций в виде блок-схем, стремиться поддержать соответствующие требования на последующих этапах обучения.

5. Работа с учебником и в сети Интернет (ознакомление с новым материалом, повторение, закрепление знаний, поиск справочных материалов, новости по теме, решение задач и пр.) должна быть неотъемлемой частью учебного процесса.

6. Широко пользоваться примерами из жизни, знакомыми детям техническими устройствами, моделями и т. д. Следует использовать видеоролики, экранные средства обучения.

7. Придавать большое значение развитию самостоятельности учащихся в приобретении и применении полученных знаний.

КАЛЕНДАРНО-ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН

Класс: 5

Предмет: РОБОТОТЕХНИКА

Преподаватель: Варламова А. А.

Практические задания для отработки темы имеют соответствующие уровни сложности.

Например, возможности учащегося определяют степень детализации (самостоятельности) при решении задачи.

№

ТЕМЫ ЗАНЯТИЙ

Демонстрационный и проверочн. материал урока.

ТСО

ДАТА

1

Техника безопасности. Отличие конструктора системы Minsdtorms EV3 от конструктора EV3.

PC, Lego EV3.

К О М П Ь Ю Т Е Р, П Р О Е К Т О Р.

4.09

2

Знакомство с новыми возможностями. Первая программа.

11.09

3

Интерфейс программы LME EV3 .

18.09

4

Основные категории команд.

25.09

5

Постановка задачи «Проехать указанное расстояние за определённое время».

2.10

6

Выделение главной идеи, разбиение на этапы, составление плана работ.

9.10

7

Знакомство с числом «ПИ», расчёт длины окружности разных колёс- практическая работа.

16.10

8

Измерение времени. Какие способы измерять время существуют в программах?

23.10

9

Использование таймеров.

30.10

10

Организация вывода на экран результатов измерений и расчётов.

13.11

11

Округление результатов. Программа для округления.

20.11

12

Самостоятельная работа с книгой. Продолжение работы с блоками математики.

27.11

13

Знакомство с понятием средней путевой скорости и её вычисление.

4.12

14

Самостоятельная работа. Постановка задачи, объяснение что такое мгновенная скорость.

11.12

15

Составление блок-схемы программы для расчёта скорости. Создание и тестирование программы.

18.12

16

Использование временных переменных и констант.

25.12

17

Расчёт мгновенной скорости в разных условиях, вывод на экран, усложнение алгоритма, корректировка программы.

15.01

18

Операции сравнения. Управление мощностью моторов для поддержания постоянной скорости робота.

22.01

19

Устройство сервомоторов и датчиков-энкодеров. Погрешности измерений.

29.01

20

Компоновка, отладка и тестирование программы движение по окружности.

5.02

21

Доработка программы. Динамически меняющиеся параметры.

12.02

22

Движение по кривой (спирали), заданной математически.

19.02

23

Управление скоростью движения робота и торможением, написание тестовых программ.

26.02

24

Обобщение.

4.03

25

Задача «Езда вдоль линии», повторение материала прошлого года.

11.03

26

Виды автоматического управления.

18.03

27

Создание самой простой программы с пропорциональным регулятором.

25.03

28

Использование более сложных алгоритмов (с коэффициентами).

8.04

29

Использование идеи «свести невязку к нулю». Понятие разностного регулятора.

15.04

30

Создание программы с разностным регулятором, подбор коэффициентов.

22.04

31

Постановка задачи «Догнать и сопровождать», анализ, составление плана.

29.04

32

Создание, отладка и тестирование программы с несколькими пропорциональными регуляторами.

6.05

33

Подготовка и участие в окружных соревнованиях.

13.05

34

Подготовка и участие в окружных соревнованиях.

20.05

35

Резерв

27.05

ЛИТЕРАТУРА:

1. Копосов Д.Г. «Первый шаг в робототехнику», - М, Бином, 2013.

2. Филиппов С.А. «Робототехника для детей и родителей», - Санкт-Петербург, Наука, 2013

3. Юревич Ю.Е. «Основы робототехники». Учебное пособие. Санкт-Петербург: БХВ-Петербург, 2005.