Рабочая программа "Робототехника"

Муниципальное казенное общеобразовательное учреждение

Ударниковская основная общеобразовательная школа

Бутурлиновского муниципального района

Воронежской области

Рабочая программа

по внеурочной деятельности

«Робототехника»

Общеинтеллектуальное направление

Учитель: Диденко В.Е.

2018г

Основное назначение программы "Робототехника" состоит в выполнении социального

заказа современного общества, направленного на подготовку подрастающего поколения к

полноценной работе в условиях глобальной информатизации всех сторон общественной жизни.

Сейчас необходимо вести популяризацию профессии инженера. Интенсивное использование роботов в быту, на производстве и поле боя требует, чтобы пользователи обладали современными знаниями в области управления роботами, что позволит развивать новые, умные, безопасные и более продвинутые автоматизированные системы. Необходимо прививать интерес учащихся к области робототехники и автоматизированных систем.

Робототехника является одним из важнейших направлений научно - технического

прогресса, в котором проблемы механики и новых технологий соприкасаются с проблемами искусственного интеллекта. За последние годы успехи в робототехнике и автоматизированных системах изменили личную и деловую сферы нашей жизни. Роботы широко используются в транспорте, в исследованиях Земли и космоса, в хирургии, в военной промышленности, при проведении лабораторных исследований, в сфере безопасности, в массовом производстве промышленных товаров и товаров народного потребления. Многие устройства, принимающие решения на основе полученных от сенсоров данных, тоже можно считать роботами — таковы, например, лифты, без которых уже немыслима наша жизнь.

Технологические наборы LEGO MINDSTORMS EV3 ориентированы на изучение

основных физических принципов и базовых технических решений, лежащих в основе всех

современных конструкций и устройств. Mindstorms EV3 позволяет развивать навыки

конструирования у детей всех возрастов, поэтому средние школы, не имеющие

политехнического профиля, остро испытывают потребность в курсе робототехники и любых других курсах, развивающих научно-техническое творчество детей.

Содержание и структура программы «Робототехника» направлена на формирование

устойчивых представлений о робототехнических устройствах как едином изделии

определенного функционального назначения и с определенными техническими

характеристиками.

Конструктор LEGO MINDSTORMS EV3 предоставляет ученикам возможность

приобретать важные знания, умения и навыки в процессе создания, программирования и

тестирования роботов. Юные исследователи, войдя в занимательный мир роботов, погружаются в сложную среду информационных технологий, позволяющих роботам выполнять широчайший круг функций.

Конструктор LEGO MINDSTORMS EV3 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 в образовательном процессе выступает тьютором.

Программное обеспечение отличается дружественным интерфейсом, позволяющим

ребенку самостоятельно или с помощью встроенных уроков осваивать программирование.

По мере освоения проектов проводятся соревнования роботов, созданных группами.

Теоретическая часть обучения включает в себя знакомство с назначением, структурой и

устройством роботов, с технологическими основами сборки и монтажа, основами

вычислительной техники, средствами отображения информации. Программа содержит сведения по истории современной электроники, информатики и робототехники, о ведущих ученых и инженерах в этой области и их открытиях с целью воспитания интереса учащихся к профессиональной деятельности, направлениям развития и перспективам робототехники.

Содержание практических работ и виды проектов могут уточняться, в зависимости от

наклонностей учащихся, наличия материалов, средств и др. Учебные занятия предусматривают особое внимание соблюдению учащимися правил безопасности труда, противопожарных мероприятий, выполнению экологических требований. Содержание программы реализуется во взаимосвязи с предметами школьного цикла. Теоретические и практические знания по робототехнике значительно углубят знания учащихся по ряду разделов физики (статика и динамика, электрика и электроника, оптика), черчению (включая основы технического дизайна), математике и информатике.

Программа «Робототехника» является базовым и не предполагает наличия у обучаемых

навыков в области робототехники и программирования. Уровень подготовки учащихся может быть разным.

Цель: обучение основам конструирования и программирования

Задачи:

1. Стимулировать мотивацию учащихся к получению знаний, помогать формировать творческую  личность ребенка.

2. Способствовать развитию интереса к технике, конструированию, программированию, высоким технологиям.

3. Способствовать развитию конструкторских, инженерных и вычислительных навыков.

4. Развивать мелкую моторику.

5. Способствовать формированию умения достаточно самостоятельно решать технические задачи в процессе конструирования моделей

6. Формировать творческое отношение по выполняемой работе;

7. Воспитывать умение работать в коллективе;

8. Сформировать лидерские качества и чувство ответственности как необходимые

качества для успешной работы в команде.

Данная программа и составленное тематическое планирование рассчитано на 1 час в неделю, (всего часов на изучение программы 35ч, с учетом каникул -38ч).

Для реализации программы в кабинете имеется набор конструктора LEGO MINDSTORMS EV3, базовые детали, компьютеры, принтер, проектор, экран, видео оборудование.

Название курса – «Робототехника»

Программа входит в образовательную область «Технология».

Данная программа предполагает обучение решению задач конструкторского характера, а также обучение программированию, моделированию при использовании на уроках конструктора LEGO EV3 и программного обеспечения LEGO MINDSTORMS EV3 EDU.

Использование конструктора LEGO EV3 позволяет создать уникальную образовательную среду, которая способствует развитию инженерного, конструкторского мышления. В процессе работы с LEGO EV3 ученики приобретают опыт решения как типовых, так и нешаблонных задач по конструированию, программированию, сбору данных. Кроме того, работа в команде способствует формированию умения взаимодействовать с соучениками, формулировать, анализировать, критически оценивать, отстаивать свои идеи. При дальнейшем освоении LEGO EV3 становиться возможным выполнение серьезных проектов, развитие самостоятельного технического творчества.

LEGO EV3 обеспечивает простоту при сборке начальных моделей, что позволяет ученикам получить результат в пределах одной пары уроков. И при этом возможности в изменении моделей и программ – очень широкие, и такой подход позволяет учащимся усложнять модель и программу, проявлять самостоятельность в изучении темы.

Программное обеспечение LEGO MINDSTORMS EV3 EDU обладает очень широкими возможностями, в частности, позволяет вести рабочую тетрадь и представлять свои проекты прямо в среде программного обеспечения LEGO MINDSTORMS EV3 EDU.

СОДЕРЖАНИЕ КУРСА

Тема 1.

Введение в Робототехнику. Характеристики робота. Создание первого проекта.

Понятие о робототехнике. Техника безопасности. Версии комплектов EV3. Краткий обзор содержимого робототехнического комплекта. Изучение робототехнического комплекта. Сборка робота.

Тема 2.

Основы алгоритмизации и программирования

Учащиеся используют среду LEGO MINDSTORMS EV3 EDU и модель Robot Educator. Знакомятся с основами программирования, изучают основные алгоритмические структуры; для написания программ используют графический язык программирования в среде LEGO

MINDSTORMS EV3 EDU.

В результате изучения темы учащиеся должны иметь представление, знать и уметь:

работать в среде LEGO MINDSTORMS EV3 EDU;

собирать простейшие модели с использованием EV3;

создавать программы, используя графический язык программирования;

настраивать параметры команд;

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

программировать, используя основные алгоритмические структуры: линейную, цикл.

Тема 3.

Основы механики и конструирования. Творческие проектные работы

Учащиеся собирают и программируют базовые модели, предложенные LEGO MINDSTORMS. Реализуют собственные проекты.

Основными результатами изучения курса, являются стимулирование мотивации учащихся к получению знаний, формированию творческой личности, привитие навыков коллективного труда, а также развития интереса к технике, конструированию, программированию и высоким технологиям.

Личностные, метапредметные и предметные  результаты освоения курса:

Личностными результатами  является формирование следующих умений:

• оценивать жизненные ситуации (поступки, явления, события) с точки зрения собственных ощущений (явления, события), в предложенных ситуациях отмечать конкретные поступки, которые можно оценить как хорошие или плохие;

• называть и объяснять свои чувства и ощущения, объяснять своё отношение к поступкам с позиции общечеловеческих нравственных ценностей;

• самостоятельно и творчески реализовывать собственные замыслы.

Метапредметными результатами изучения курса является формирование следующих универсальных учебных действий (УУД):

        Познавательные УУД:

• определять,  различать и называть детали конструктора,

• конструировать по условиям, заданным взрослым, по образцу, по чертежу, по заданной схеме и самостоятельно строить схему.

• ориентироваться в своей системе знаний: отличать новое от уже известного.

• перерабатывать полученную информацию: делать выводы в результате совместной работы всего класса,  сравнивать и группировать предметы и их образы;

    Регулятивные УУД:

• уметь работать по предложенным инструкциям.

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

• определять и формулировать цель деятельности на занятии с помощью учителя;

    Коммуникативные УУД:

• уметь работать в паре и в коллективе; уметь рассказывать о постройке.

•  уметь  работать над проектом в команде, эффективно распределять обязанности.

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

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;

• общее устройство и принципы действия роботов;

• основные характеристики основных классов роботов;

• порядок отыскания неисправностей в различных роботизированных системах;

• методику проверки работоспособности отдельных узлов и деталей;

• основы графических языков программирования;

• определения робототехнического устройства, наиболее распространенные ситуации, в которых применяются роботы;

• иметь представления о перспективах развития робототехники, основные компоненты программных сред;

• 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)

• владеть основными навыками работы в визуальной среде программирования, программировать собранные конструкции под задачи начального уровня сложности;

• разрабатывать и записывать в визуальной среде программирования типовые управления роботом;

• 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

• вести индивидуальные и групповые исследовательские работы.

Предметные результаты

По окончании обучения учащиеся должны знать:

правила безопасной работы;

основные компоненты конструкторов ЛЕГО;

конструктивные особенности различных моделей, сооружений и механизмов;

компьютерную среду, включающую в себя графический язык программирования;

виды подвижных и неподвижных соединений в конструкторе;

конструктивные особенности различных роботов;

как передавать программы NXT;

как использовать созданные программы;

приемы и опыт конструирования с использованием специальных элементов, и других объектов и т.д.;

основные алгоритмические конструкции, этапы решения задач с использованием ЭВМ.

уметь:

использовать основные алгоритмические конструкции для решения задач;

конструировать различные модели; использовать созданные программы;

применять полученные знания в практической деятельности;

владеть: навыками работы с роботами

1. Индустрия развлечений. ПервоРобот. Книга для учителя и сборник проектов. LEGO Group, перевод ИНТ, - 87 с., илл.

2. Наборы образовательных Лего-конструкторов:

3. Индустрия развлечений. ПервоРобот. В наборе: 216 ЛЕГО-элементов, включая RCX-блок и ИК передатчик, датчик освещенности, 2 датчика касания, 2 мотора 9 В.

4. Автоматизированные устройства. ПервоРобот. В наборе: 828 ЛЕГО-элементов, включая Лего-компьютер RCX, инфракрасный передатчик, 2 датчика освещенности, 2 датчика касания, 2 мотора 9 В.

5. http://robot.edu54.ru/publications/42

1. Кружок робототехники, [электронный ресурс]//http://lego.rkc-74.ru/index.php/-lego-

2. В.А. Козлова, Робототехника в образовании [электронный ресурс]//http://lego.rkc-74.ru/index.php/2009-04-03-08-35-17, Пермь, 2011 г.

3. Л. Ю. Овсянцкая Курс программирования робота Lego Mindstorms EV3 в среде EV3-Челябинск: ИП Мякотин И.В. , 2014-204 с.