Программа дополнительного образования «Основы соревновательной робототехники».
Возраст обучающихся
|
12-14 лет
|
Срок реализации
|
1 год
|
ФИО автора
|
Черняева Екатерина Васильевна
|
Город
|
Харовск, Вологодская область
|
Год разработки
|
2016
|
Продолжительность
|
144 академических часа
|
Тип программы
|
Экспериментальная программа
|
Количество модулей
|
3
|
Теоретическая часть
|
46 часов
|
Практическая часть
|
98 часов
|
Содержание
Пояснительная записка............................................................3
Тип программы.........................................................................4
Направленность........................................................................4
Актуальность, педагогическая целесообразность, практическая значимость.........................................................5
Цель и задачи............................................................................6
Возраст детей, участвующих в реализации данной дополнительной образовательной программы, сроки реализации, формы и режим занятий...........................................................7
Ожидаемые результаты............................................................8
Формы подведения итогов.......................................................9
Учебно-тематический план....................................................10
Содержание программы.........................................................14
-
Техническое обеспечение программы..................................20
Пояснительная записка
Программа дополнительного образования «Основы соревновательной робототехники» разработана и оформлена в соответствии с Приложением к письму министерства образования и науки РФ (от 11.12.2006 №06-1844) «Требования к содержанию и оформлению образовательных программ образования детей», требованиями СанПиН (2014 г.), Порядком организации и осуществления образовательной деятельности по дополнительным общеобразовательным программам (утвержден Приказом Министерства образования и науки Российской Федерации (Минобрнауки России) от 29 августа 2013 г. N 1008
Тип программы
Данная программа является экспериментальной. Адаптирована к особенностям данного образовательного учреждения, уровню подготовленности и возрасту детей.
Направленность
Данная программа дополнительного образования имеет техническую направленность.
Актуальность, педагогическая целесообразность, практическая значимость
Общество стремительно развивается: в большинстве стран мира все производства автоматизированы. Сегодняшние дети, которые через 10 лет закончат университеты не будут востребованы в большинстве сфер без умения обращаться с техникой и программным обеспечением. По прогнозам ученых в ближайшие годы нас ждет повсеместная роботизация, поэтому изучение робототехники – это лучший способ для подготовки квалифицированных специалистов в разных областях.
Цель и задачи
Цель – формирование технических компетенций обучающихся и получение опыта соревновательной деятельности.
Задачи:
Образовательные:
сформировать знания и умения в области сборки и программирования роботов;
сформировать устойчивую мотивацию к дальнейшему изучению технических дисциплин:
Развивающие:
развить математическое мышление;
развить навыки анализа и разработки сложных механизмов;
развить внимательность, усидчивость и аккуратность.
Воспитательные:
воспитать уважительное отношение к членам коллектива и умение работать в команде.
Возраст детей, участвующих в реализации данной дополнительной образовательной программы, сроки реализации, формы и режим занятий
В реализации программы участвуют подростки в возрасте 12-14 лет.
Приобретенные знания и практические навыки, полученные обучающимися в ходе реализации программы, помогут им эффективно использовать возможности робототехники.
Продолжительность образовательного процесса – 1 год. Этого срока достаточно, чтобы сформировать знания и умения в области соревновательной робототехники.
Занятия групповые, проводятся 2 раза в неделю по 2 академических часа с одним перерывом 10 минут для отдыха и проветривания помещения.
Количество детей в группе – не более 10 человек. Эффективными формами работы с детьми являются: лекция, беседа – обсуждение, практическое занятие, самостоятельная работа, подведение итогов.
Отбор содержания образования и организация процесса его освоения базируется на знании педагогом возрастных особенностей обучающихся, построении материала от простого к сложному, создании ситуации успеха.
Ожидаемые результаты
В результате успешного завершения обучения, учащиеся по программе
будут знать:
цели и задачи применения робототехники в современном производстве, понимать принципы программирования роботов.
будут уметь:
работать с различным программным обеспечением;
программировать роботов;
собирать роботов.
демонстрировать способность и готовность:
конструировать собственных роботов;
создавать собственный код.
Формы подведения итогов
Итоги реализации программы могут подводиться в следующих формах: межгрупповой конкурс (соревнования), презентация (самопрезентация) проектов обучающихся. Проекты выполняются как итоговые работы данному курсу обучения. Обучающиеся выполняют проекты в парах, при необходимости консультируясь у педагога. Каждый проект осуществляется под руководством педагога, который оказывает помощь в определении темы и разработке структуры проекта, дает рекомендации по подготовке, выбору средств проектирования, обсуждает этапы его реализации. Роль педагога сводится к оказанию методической помощи, а каждый обучающийся учится работать самостоятельно, получать новые знания и использовать уже имеющиеся, творчески подходить к выполнению заданий и представлять свои работы.
Учебно-тематический план обучения
Задачи:
1. Изучить основы и задачи робототехники.
2. Изучить основные этапы в процессе написания программы управления роботом.
3. Формирование идеи для создания робота.
4. Сборка собственной модели робота из изготовленных компонентов. Написание и отладка движений для собственного робота.
№ модуля
|
Название модулей
|
№ темы
|
Темы занятий
|
Количество занятий
|
Количество академических часов (1 академический час = 45 минут)
|
1
|
Вводный модуль
|
1.1
|
Вводное занятие. Правила техники безопасности.
|
1
|
2
|
|
|
1.2
|
Изучение основ и задач робототехники. Демонстрация существующих моделей роботов.
|
1
|
2
|
2
|
Модуль Lego Mindstorms
|
2.1
|
Знакомство с робототехническим конструктором Lego Mindstorms. Изучение деталей конструктора.
|
2
|
4
|
|
|
2.2
|
Знакомство с программным обеспечением Lego Mindstorms. Изучение базовых блоков.
|
2
|
4
|
|
|
2.3
|
Сборка классической тележки. Проверка знаний по деталям.
|
4
|
8
|
|
|
2.4
|
Изучение датчиков. Основы программирования робота.
|
4
|
8
|
|
|
2.5
|
Сборка и программирование робота «Робот-рука».
|
2
|
4
|
|
|
2.6
|
Сборка и программирование робота «Робот-щенок».
|
2
|
4
|
|
|
2.7
|
Сборка и программирование робота «Робот-гироскутер»
|
2
|
4
|
|
|
2.8
|
Итоговое занятие по модулю «Lego Mindstorms». Проверка знаний по сборке и программированию.
|
2
|
4
|
3
|
Модуль «ТРИК»
|
3.1
|
Знакомство с робототехническим конструктором ТРИК. Изучение деталей конструктора.
|
2
|
4
|
|
|
3.2
|
Знакомство с программным обеспечением Trik Studio. Изучение базовых блоков и логики программирования.
|
3
|
6
|
|
|
3.3
|
Сборка классической тележки. Проверка знаний по деталям.
|
4
|
8
|
|
|
3.4
|
Изучение датчиков. Основы программирования робота.
|
4
|
8
|
|
|
3.5
|
Разработка и сборка собственного робота.
|
4
|
8
|
|
|
3.6
|
Итоговое занятие по модулю «ТРИК». Сборка робота и представление своей версии программы по управлению роботом.
|
4
|
8
|
4
|
Модуль «VEX EDR»
|
4.1
|
Знакомство с робототехническим конструктором VEX EDR. Изучение деталей конструктора.
|
2
|
4
|
|
|
4.2
|
Знакомство с программным обеспечением RobotC. Изучение логики программирования на C++.
|
4
|
8
|
|
|
4.3
|
Сборка Clawbot Kit. Проверка знаний по деталям.
|
3
|
6
|
|
|
4.4
|
Изучение датчиков.
|
2
|
4
|
|
|
4.5
|
Основы программирования робота.
|
4
|
8
|
|
|
4.6
|
Разработка и сборка собственного робота.
|
2
|
4
|
|
|
4.7
|
Программирование робота.
|
4
|
8
|
|
|
4.8
|
Итоговое занятие по модулю «VEX EDR». Презентация робота и своей версии программы по управлению роботом.
|
4
|
8
|
5
|
Проверочный модуль
|
5.1
|
Представление своего проекта по любому из робототехнических конструкторов.
|
4
|
8
|
Содержание программы
Вводный модуль.
Тема 1.1. Вводное занятие.
Преподаватель рассказывает обучающимся, что такое робототехника, кто такие роботы.
Обучающиеся записывают правила техники безопасности при работе с конструторами.
Тема 1.2. Изучение основ и задач робототехники. Демонстрация существующих моделей роботов.
Преподаватель объясняет обучающимся, зачем нужна робототехника в современном мире, какие задачи она решает, зачем обучающимся нужно учиться работать с техникой и программным обеспечением.
Обучающиемся демонстрируются видео-ролики, где показана работа различных моделей роботов.
Модуль Lego Mindstorms.
Тема 2.1. Знакомство с робототехническим конструктором Lego Mindstorms. Изучение деталей конструктора.
Преподаватель знакомит обучающихся с робототехническим конструктором Lego Mindstorms. Рассказывает о деталях конструктора и их функциях, обучающиеся записывают названия деталей конструктора и их назначение.
Тема 2.2. Знакомство с программным обеспечением Lego Mindstorms. Изучение базовых блоков.
Преподаватель демонстрирует обучающимся программное обеспечение для программирования роботов Lego Mindstorms. Рассказывает о базовых блоках: блоки действий, блоки выполнения программ, блоки датчиков, блоки операций над данными, блоки модернизации.
Тема 2.3. Сборка классической тележки. Проверка знаний по деталям.
Обучающиеся по очереди собирают классическую тележку по инструкции. Остальные в это время пишут проверочную работу на знание деталей конструктора Lego Mindstorms.
Тема 2.4. Изучение датчиков. Основы программирования робота.
Преподаватель рассказывает о датчиках: датчик касания, датчик цвета, ультразвуковой датчик, гироскопический датчик. Обучающиеся работают с датчиками. Обучающиеся учатся составлять простые программы на движение робота по прямой линии, только по черной линии, движение с препятствиями.
Тема 2.5. Сборка и программирование робота «Робот-рука».
Обучающиеся в команде собирают робота «Робот-рука» по инструкции. Так же по инструкции пишут программу для этого робота. После чего робот запускается и обсуждаются возможные ошибки, совершенные в процессе сборки и программирования.
Тема 2.6. Сборка и программирование робота «Робот-щенок».
Обучающиеся в команде собирают робота «Робот-щенок» по инструкции. Так же по инструкции пишут программу для этого робота. После чего робот запускается и обсуждаются возможные ошибки, совершенные в процессе сборки и программирования.
Тема 2.7. Сборка и программирование робота «Робот-гироскутер».
Обучающиеся в команде собирают робота «Робот-гироскутер» по инструкции. Так же по инструкции пишут программу для этого робота. После чего робот запускается и обсуждаются возможные ошибки, совершенные в процессе сборки и программирования.
Тема 2.8. Итоговое занятие по модулю «Lego Mindstorms». Проверка знаний по сборке и программированию.
Обучающиеся собирают любого робота по памяти (либо свою модель робота Lego Mindstorms) и пишут программу по памяти (либо свою программу Lego Mindstorms). Работу выполняет каждый самостоятельно.
Модуль ТРИК.
Тема 3.1. Знакомство с робототехническим конструктором ТРИК. Изучение деталей конструктора.
Преподаватель знакомит обучающихся с робототехническим конструктором ТРИК. Рассказывает о деталях конструктора и их функциях, обучающиеся записывают названия деталей конструктора и их назначение.
Тема 3.2. Знакомство с программным обеспечением Trik Studio. Изучение базовых блоков и логики программирования.
Преподаватель рассказывает обучающимся основы логики программирования. Рассказывает о программном обеспечении Trik Studio, а также о базовых блоках программы: алгоритмы, действия, инициализация, ожидания.
Тема 3.3. Сборка классической тележки. Проверка знаний по деталям.
Обучающиеся по очереди собирают классическую тележку по инструкции. Остальные в это время пишут проверочную работу на знание деталей конструктора ТРИК.
Тема 3.4. Изучение датчиков. Основы программирования робота.
Преподаватель рассказывает обучающимся о датчиках, входящих в состав робототехнического конструктора ТРИК: инфракрасный датчик, ультразвуковой датчик, гироскопический датчик; а также о датчиках, входящих в ТРИК-лабораторию: датчик дыма, датчик касания, датчик горючих газов, датчик дождя. Обучающиеся работают с датчиками. Обучающиеся учатся составлять простые программы на движение робота по прямой линии, только по черной линии, движение по лабиринту.
Тема 3.5. Итоговое занятие по модулю «ТРИК». Сборка робота и представление своей версии программы по управлению роботом.
Обучающиеся собирают свою модель робота ТРИК и презентуют свою программу по управлению роботом.
Модуль VEX EDR.
Тема 4.1. Знакомство с робототехническим конструктором VEX EDR. Изучение деталей конструктора.
Преподаватель знакомит обучающихся с робототехническим конструктором VEX EDR. Рассказывает о деталях конструктора и их функциях, обучающиеся записывают названия деталей конструктора и их назначение.
Тема 4.2. Знакомство с программным обеспечением RobotC. Изучение логики программирования на C++.
Преподаватель рассказывает основы программирования на С++, знакомит обучающихся с RobotC. Рассказывает отличия программирования на С++ от программирования в блоковых программах Lego Mindstorms и Trik Studio.
Тема 4.3. Сборка Clawbot Kit. Проверка знаний по деталям.
Обучающиеся по очереди собирают Clawbot Kit по инструкции. Остальные в это время пишут проверочную работу на знание деталей конструктора VEX EDR.
Тема 4.4. Изучение датчиков.
Преподаватель рассказывает обучающимся о датчиках, входящих в состав роботехнического конструктора VEX EDR: ограничительный переключатель, бамперный переключатель, потенциометр, ультразвуковой дальномер, отслеживатели траектории. Обучающиеся работают с датчиками.
Тема 4.5. Основы программирования робота.
Обучающиеся вместе с преподавателем составляют свою программу для управления роботом. После чего делятся на команды, и каждая команда пишет собственный код. Команды презентуют свои коды, проводится обсуждение, выявление ошибок и работа над ошибками.
Тема 4.6. Разработка и сборка собственного робота.
Обучающиеся в парах разрабатывают модель собственного робота на основе конструктора VEX EDR. После чего собирают робота: либо используя только конструктор VEX EDR, либо используя конструктор VEX EDR и дополнительные детали, напечатанные на 3D принтере.
Тема 4.7. Программирование робота.
Обучающиеся пишут свой код к роботу, которого собрали на предыдущих занятиях. Работа ведется в парах.
Тема 4.8. Итоговое занятие по модулю «VEX EDR». Презентация робота и своей версии программы по управлению роботом.
Обучающиеся презентуют своих роботов и свою версию кода на С++. После чего проводится обсуждение, выявление ошибок, работа над ошибками.
Проверочный модуль.
Тема 5.1. Разработка и представление своего проекта по любому из робототехнических конструкторов.
Обучающиеся в парах разрабатывают свою модель робота на основе любого из ранее изученных робототехнических конструкторов. Также в парах они пишут собственную программу или код для управления роботом. После чего презентуют своих роботов и демонстрируют их работу. Проводится голосование на выявление лучшей работы по итогам данного учебного года. Преподаватель объявляет победителей.
Техническое обеспечение программы
Наименование
|
Количество
|
Ноутбук
|
1 на пару
|
Робототехнический конструктор Lego Mindstorms
|
1 на пару
|
Робототехнический конструктор ТРИК
|
1 на пару
|
Робототехнический конструктор VEX EDR
|
1 на пару
|
3D принтер
|
1
|
Пластик
|
2 на пару
|
|
