Главная / Другое / АДАПТИРОВАННАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА "Первые шаги в робототехнике"

АДАПТИРОВАННАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА "Первые шаги в робототехнике"


УПРАВЛЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО КОМИТЕТА

НИЖНЕКАМСКОГО МУНИЦИПАЛЬНОГО РАЙОНА

МБОУ ДОД «ДВОРЕЦ ТВОРЧЕСТВА ДЕТЕЙ И МОЛОДЁЖИ»

ИМЕНИ И.Х. САДЫКОВА







Утверждена на педагогическом совете

Протокол № от « ____ » ________2014г.

Директор ДТД и М имени И.Х.Садыкова

_________________ Р.Н. Салихзянов










АДАПТИРОВАННАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА

ДЕТСКОГО ОБЪЕДИНЕНИЯ

«Первый шаг в робототехнику»


Рассчитана на 3 года обучения

для учащихся 11-16 летнего возраста.









Педагог дополнительного образования

высшей квалификационной категории

спортивно – технического отдела

Хабибуллин Ильнур Ильдарович










г. Нижнекамск

2014 г.



Пояснительная записка

Современный уровень развития науки и техники способствуют тому, что человек нуждается в больших знаниях и умениях. Для их получения требуется новые области знаний на тех этапах, на которых ранее это было невозможно.

В нашем очень быстро развивающемся мире робототехника играет огромнейшую роль. Сегодня существует масса роботов, начиная с тех, которые производят в обычной промышленности, для выполнения различных механических задач, поисково-спасательных роботов, которые спасают жизни людей, ползая под обломками разрушенных строений, до межпланетарных роботов-исследователей, которые зондируют просторы бесконечного космоса. Вполне логичным можно считать тот факт, что некоторые роботы стали активно применяться в образовательном процессе. Они были разработаны на основе конструктора Lego и новейших технологий в области робототехники и получили название — Lego-роботы.

Lego-робот представляет собой конструктор, который помогает в курсе технологии средней школы понять основы робототехники, в курсе информатики – наглядно реализовать сложные алгоритмы, реализовать свои знания в механике и механических передач, принципов их работы, основы физики, элементы математической логики, основы автоматического управления и ряда других дисциплин технологического уровня. Используя Lego-роботы на уроках, дети учатся основам работы с компьютерными программами и алгоритмами, создают "умных" роботов, например робота Lego Mindstorms NXT.

В микрокомпьютере NXT можно как самим создавать программы, так и использовать программное обеспечение. Программное обеспечение Lego Mindstorms NXT дает возможность программировать роботов NXT при помощи USB-кабеля или Bluetooth соединения. Помимо этого, благодаря Bluetooth можно управлять роботом с помощью мобильного телефона.

Данная программа представляет собой среду визуального (графического) программирования. Программное обеспечение LEGO MINDSTORMS NXT имеет очень понятный, интуитивный интерфейс, который основан на иконках. Для того, чтобы создать программу, требуется нарисовать последовательность иконок, которые показывают то или иное действие. Данное программное обеспечение позволяет и учителям, и ученикам легко ориентироваться в программной среде, которое имеет структуру «низкий - высокий», что позволяет программировать на всех уровнях, от новичка до эксперта. Это делает программное обеспечение подходящим как 8-летним детям, так и студентам ВУЗов.

Для учащихся младших классов, Lego Mindstorms NXT, при собирании разнообразных элементов в цельную конструкцию, помогает развивать у детей креативное мышление, фантазию, воображение и моторику. Для учащихся средней школы конструктор Lego представляет большие возможности для поисковой и экспериментально-исследовательской деятельности, благодаря его технологии, а именно: разнообразие деталей (большое количество деталей – кирпичики, кубики, овальные формы, столбики, колеса, панели, горки и т. д.), своеобразие креплений (крепление происходит почти без физических усилий, но достаточно прочно). Для учащихся старших классов способствует к созданию собственных проектов, не похожих на другие.

Занятия робототехникой дают возможность организовать индивидуально-проектную и научно-исследовательскую деятельность учащихся. Элементы игры, которые несомненно присутствуют в первоначальном знакомстве и мотивируют ребенка, очень естественно подводят его к познанию сложных фундаментальных основ взрослого конструирования и программирования. Таким образом, несмотря на использование в робототехническом оборудовании конструктора Lego, данное учебное оборудование позволяет реализовывать достаточно серьезные проекты. Таким образом, организация занятий с использованием учебного оборудования Lego Mindstorms NXT является высокоэффективным средством обучения и воспитания учащихся, поддерживающим инновационные процессы в школе.

Цели и задачи

Целью данной программы является обучение учеников основам робототехники, программирования с ориентацией их на получение программистских специальностей в колледжах, вузах.

Обучение по данной программе основано на принципах интеграции теоретического обучения с процессами практической, исследовательской, самостоятельной научной деятельности воспитанников и технико-технологического конструирования.

В данном курсе ставятся следующие задачи:

Образовательные:

формирование творческой личности установкой на активное самообразование;

познакомить учащихся со спецификой работы над различными видами моделей роботов на простых примерах (Лего-роботах);

научить приемам построения моделей роботов из бумаги Лего-конструкторов;

научить различным технологиям создания роботов, механизмов;

добиться высокого качества изготовленных моделей (добротность, надежность, привлекательность);

научить составлять программы для роботов различной сложности;

формирование творческой личности установкой на активное самообразование;

Воспитательные:

воспитать у детей чувство патриотизма и гражданственности на примере истории российской техники;

воспитать высокую культуру труда обучающихся;

сформировать качества творческой личности с активной жизненной позицией;

сформировать навыки современного организационно-экономического мышления, обеспечивающие социальную адаптацию в условиях рыночных отношений;

формирование навыков современного организационно-экономического мышления, обеспечивающих социальную адаптацию к современным рыночным отношениям;

ранняя ориентация на инновационные технологии и методы организация практической деятельности в сферах общей кибернетики и роботостроения;

Развивающие:

развить у детей элементы изобретательности, технического мышления и творческой инициативы;

развить глазомер, творческую смекалку, быстроту реакции;

ориентировать учащихся на использование новейших технологий и методов организации практической деятельности в сфере моделирования;

развить способности программировать;

приобретение навыков коллективного труда;

организация разработок технико-технологических проектов.


Документы и материалы, с учётом которых составлена программа

1. Закон РТ и РФ об образовании.

2. Д.Г. Копосов. УМК для средней школы «Первый шаг в робототехнику», 2012 г.

3. Инструкция по ТБ.

4. План работы отдела «Спортивно - технический».

5. Должностная инструкция педагога дополнительного образования.






1 год обучения


Учебно-тематический план


занятия

Тема занятий

Всего

Количество часов

теорет

практ

1

Вводное занятие. Материалы и инструменты. Инструктаж по ТБ.

2

2


2

Роботы. Робототехника. Правила работы. Культура производства.

16

3

13

3

Искусственный интеллект. Искусственный интеллект. Интеллектуальные роботы. Справочные системы.

38

10

66

4

Имитация. Роботы – симуляторы. Алгоритм. Свойства алгоритма. Система команд исполнителя.

22

4

18

5

Концепт – кары. Моторы для роботов. Кольцевые автогонки. Сервопривод. Тахометр.

14

3

11

6

Компьютерное моделирование. Модели и моделирование. Цифровой дизайнер. Пропорция. Метод пропорции. Проект «Пентагон». Проект «Пчеловод».

32

4

28

7

Всё есть число. Итерации. Магия чисел. Проект «Счастливая восьмерка». Вспомогательные алгоритмы. Вложенные циклы. Вспомогательные алгоритмы. Проект «Правильный тахометр».

18

3

15

8

Подведение итогов работы детского объединения.

2


2

итого


144

30

114



Программа


Тема 1. Вводное занятие. Материалы и инструменты. Инструктаж по ТБ.

Тема 2.Роботы. Что такое роботы? Робот Mindstorms NXT. Правила работы. Сборочный конвейер. Проект Валли. Культура производства. Робототехника.Робототехника и её законы. Передовые направления в робототехнике. Программа для управления роботом. Графический интерфейс пользователя. Проект «Незнайка». Первая ошибка. Как выполнять несколько дел одновременно.

Тема 3. Искусственный интеллект. Тест Тьюринга и премия Лёбнера. Искусственный интеллект. Интеллектуальные роботы. Справочные системы. Исполнительное устройство (блок Движение). Проект «Первые исследования». Роботы и эмоции. Эмоциональный робот. Экран и звук. Проект «Встреча». Конкурентная разведка. Ожидание. Проект «Разминирование». Парковка в городе. Плотность автомобильного парка. Проблема парковки в мегаполисе. Проект «Парковка». Космические исследования. Космонавтика. Роботы в космосе. Проект «первый спутник». Проект «Живой груз». Исследование Луны. Гравитационный маневр. Проект «Обратная сторона Луны».

Тема 4. Имитация. Роботы – симуляторы. Алгоритм и композиция. Свойства алгоритма. Система команд исполнителя. Проект «Выпускник». Звуковые имитации. Звуковой редактор и конвертер. Проект Послание». Проект «Пароль и отзыв».

Тема 5. Концепт – кары. Моторы для роботов. Что такое концепт – кар. Минимальный радиус поворота. Как может поворачивать робот NXT. Настройки для поворотов. Кольцевые автогонки. Сервопривод. Тахометр. Проект «Тахометр».

Тема 6. Компьютерное моделирование. Модели и моделирование. Цифровой дизайнер. Первая 3D- модель. Правильные многоугольники. Углы правильных многоугольников. Проект «Квадрат». Пропорция. Метод пропорции. Проект «Пентагон». Проект «Пчеловод».

Тема 7. Всё есть число. Итерации. Магия чисел. Проект «Счастливая восьмерка».Вспомогательные алгоритмы. Вложенные циклы. Вспомогательные алгоритмы. Проект «Правильный тахометр».

Тема 8. Подведение итогов работы детского объединения.


Этапы педагогического контроля


Сроки

Какие знания, умения и навыки контролируются

Формы проведения контроля

октябрь

Правила поведения, техника безопасности в компьютерном классе, принципов работы компьютера.

Опрос

январь

Алгоритмы

Практическая работа

май

«Самый быстрый робот»

конкурс



2 год обучения


Учебно-тематический план


Тема занятий

Всего

Количество часов

Теоретич.

Практич.

Вводное занятие

Инструктаж по ТБ в компьютерном классе

2

1

1

Конструирование

34

6

28

Программирование

150

10

140

Проектная деятельность в группах

18

2

16

Повторение изученного в течении учебного года. Итоговое занятие

12

2

10

Итого

216

21

195


Программа


Тема 1: Введение Правила поведения и ТБ в кабинете информатики и при работе с конструкторами.

Тема 2:Конструирование Правила работы с конструктором Lego. Основные детали. Спецификация. Знакомство с NXT. Кнопки управления. Сбор непрограммируемых моделей. Передача и запуск программы. Составление простейшей программы по шаблону. Параметры мотора и лампочки. Изучение влияния параметров на работу модели. Знакомство с датчиками. Датчики и их параметры: Датчик касания; Инфракрасный передатчик; Датчик освещенности. Модель «Выключатель света». Сборка модели. Разработка и сбор собственных моделей. Демонстрация моделей

Тема 3: Программирование

История создания языка Lab View. Визуальные языки программирования. Разделы программы, уровни сложности. NXT. Передача и запуск программы. Команды Lab View. Окно инструментов. Изображение команд в программе и на схеме. Работа с пиктограммами, соединение команд. Знакомство с командами: запусти мотор вперед; включи лампочку; жди; запусти мотор назад; стоп Составления программы по шаблону. Составление программ на различные траектория движения. Сборка модели с использованием мотора. Составление программ с использование датчика касания. Составление программ с исполь-зование ультразвукового датчика. Составление программ с использование датчика освещенности. Составление программ с использование датчика звука Сборка модели с использование лампочки. Линейная и циклическая программа. Составление программы с использованием параметров, зацикливание программы. Условие, условный переход. Сбор разных моделей. Составление программы с использованием нескольких датчиков. Работа по теме «Дорожное движение». Построение и программирование модели «Лифт». «Червячная передача» и «Основы электричества». «Автомобиль, следующий черной линии»

Тема 4: Проектная деятельность в группах

Разработка собственных моделей в группах, подготовка к мероприятиям, связанным с ЛЕГО. Выработка и утверждение темы, в рамках которой будет реализовываться проект. Конструирование модели, ее программирование группой разработчиков. Презентация моделей. Выставки. Соревнования.

Тема 5: Повторение изученного в течении учебного года. Итоговое занятие. Повторение изученного ранее материала.


Этапы педагогического контроля


Сроки

Какие знания, умения и навыки контролируются

Формы проведения

контроля

Сентябрь

Правила поведения, техника безопасности в компьютерном классе, принципов работы компьютера.

Опрос

Январь

Составление программ

Практическая работа

Май

Создание роботов.

Практическая работа


3 год обучения

Учебно-тематический план на 2014-2015 учебный год



Тема занятий


Всего

Количество часов

Теория

Практика

Вводное занятие.

Инструктаж по ТБ в компьютерном классе.

2

1

1

Конструирование.

34

6

28

Программирование.

150

10

140

Проектная деятельность в группах.

18

2

16

Повторение изученного в течение учебного года. Итоговое занятие.

12

2

10

Итого

216

21

195


Программа

Тема 1-2: Введение. Правила поведения и ТБ в кабинете информатики и при работе с конструкторами. Правила поведения в общественных местах и вовремя соревнований.


Тема 3: Конструирование. Правила работы с конструктором Lego. Основные детали. Спецификация. Знакомство с EVA-3 . Кнопки управления. Сбор непрограммируемых моделей. Передача и запуск программы. Составление простейшей программы по шаблону. Параметры мотора и лампочки. Изучение влияния параметров на работу модели. Знакомство с датчиками. Датчики и их параметры: Датчик касания; Инфракрасный передатчик; Датчик освещенности. Модель «Выключатель света». Сборка модели. Разработка и сбор собственных моделей. Демонстрация моделей.


Тема 4: Программирование.

Визуальные языки программирования. Разделы программы, уровни сложности. EVA-3. Передача и запуск программы. Окно инструментов. Изображение команд в программе и на схеме. Работа с пиктограммами, соединение команд. Знакомство с командами: запусти мотор вперед; включи лампочку; жди; запусти мотор назад; стоп. Составления программы по шаблону. Составление программ на различные траектория движения. Сборка модели с использованием мотора. Составление программ с использование датчика касания. Составление программ с использование ультразвукового датчика. Составление программ с использование датчика освещенности. Составление программ с использование датчика звука Сборка модели с использование лампочки. Линейная и циклическая программа. Составление программы с использованием параметров, зацикливание программы. Условие, условный переход. Сбор разных моделей. Составление программы с использованием нескольких датчиков. Работа по теме « Движение роботов по лабиринту». Построение и программирование модели «Робот - Сумаист». Разработка проекта и программирование модели роботов для соревнований по «Кегельрингу » и «Лабиринт».


Тема 5: Проектная деятельность в группах.

Разработка собственных моделей в группах, подготовка к мероприятиям, связанным с ЛЕГО. Выработка и утверждение темы, в рамках которой будет реализовываться проект. Конструирование модели, ее программирование группой разработчиков. Презентация моделей. Выставки. Соревнования.


Тема 6: Повторение изученного в течении учебного года. Итоговое занятие. Повторение изученного ранее материала.

Этапы педагогического контроля


Сроки

Какие знания, умения и навыки контролируются

Формы проведения

контроля

Сентябрь

Правила поведения, техника безопасности в компьютерном классе, принципов работы компьютера.


Участия в выставках и соревнованиях республиканского уровня (г. Казань).

Опрос


Ноябрь - Декабрь

Составление программ для спортивных состязаний роботов.



Проектная деятельность

Январь - Февраль

Конструирование моделей роботов повышенной сложности.



Практическая работа

Март-Май

Составление программ для спортивных состязаний роботов.



Проектная деятельность


Список необходимого оборудования


1. Кабинет, оснащенный по всем требованиям безопасности и охраны труда.

2. Столы - 8 шт.

3. Стулья - 15 шт.

4. Компьютеры (ноутбуки) – 12 шт.

5. Мультимедиа проектор.

6. Экран.

7. Комплекты Лего- роботов -4 шт.



Организационно-методическое обеспечение


Методическая работа

 подготовить необходимый методический и раздаточный материал (эскизы, шаблоны, наглядные пособия в электронном виде);

 посещение занятий других педагогов;

 разработать планы занятий.

 пополнять материал тематических папок.



Используемая литература


1. Копосов Д.Г. Первый шаг в робототехнику: практикум для 5-6 классов. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012. – 286 с.: ил.,[4] с цв. вкл.

2. Копосов Д.Г. Первый шаг в робототехнику: рабочая тетрадь для 5-6 классов. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012. – 86 с.: ил.

3. Интернет - материалы.

Программное обеспечение

1. Программа 3D – моделирования LEGO Digital Designer.

2. Звуковой редактор Audacity.

3. Конвертер звуковых файлов wav2rso.














АДАПТИРОВАННАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА "Первые шаги в робототехнике"
  • Другое
Описание:

Современный уровень развития науки и техники способствуют тому, что человек нуждается в больших знаниях и умениях. Для их получения требуется новые области знаний на тех этапах, на которых ранее это было невозможно/

В нашем очень быстро развивающемся мире робототехника играет огромнейшую роль. Сегодня существует масса роботов, начиная с тех, которые производят в обычной промышленности, для выполнения различных механических задач, поисково-спасательных роботов, которые спасают жизни людей, ползая под обломками разрушенных строений, до межпланетарных роботов-исследователей, которые зондируют просторы бесконечного космоса. Вполне логичным можно считать тот факт, что некоторые роботы стали активно применяться в образовательном процессе. Они были разработаны на основе конструктора Lego и новейших технологий в области робототехники и получили название — Lego-роботы.

 

Автор Хабибуллин Ильнур Ильдарович
Дата добавления 04.01.2015
Раздел Другое
Подраздел
Просмотров 1473
Номер материала 26671
Скачать свидетельство о публикации

Оставьте свой комментарий:

Введите символы, которые изображены на картинке:

Получить новый код
* Обязательные для заполнения.


Комментарии:

↓ Показать еще коментарии ↓