1148341
столько раз учителя, ученики и родители
посетили сайт «Инфоурок»
за прошедшие 24 часа
+Добавить материал
и получить бесплатное
свидетельство о публикации
в СМИ №ФС77-60625 от 20.01.2015
Дистанционные курсы профессиональной переподготовки и повышения квалификации для педагогов

Дистанционные курсы для педагогов - курсы профессиональной переподготовки от 1.410 руб.;
- курсы повышения квалификации от 430 руб.
Московские документы для аттестации

ВЫБРАТЬ КУРС СО СКИДКОЙ ДО 90%

ВНИМАНИЕ: Скидка действует ТОЛЬКО до конца апреля!

(Лицензия на осуществление образовательной деятельности №038767 выдана ООО "Столичный учебный центр", г.Москва)

ИнфоурокИнформатикаРабочие программыДополнительная образовательная программа кружка «Робототехника»

Дополнительная образовательная программа кружка «Робототехника»

библиотека
материалов
Скачать материал целиком можно бесплатно по ссылке внизу страницы.

Муниципальное общеобразовательное учреждение

«Гимназия № 6» г. Воркуты



Утверждаю

Директор МОУ «Гимназия № 6» г. Воркуты


_____________ Н. В. Хмарук


«___» ________ 20__ г.









Дополнительная образовательная программа кружка

«Робототехника»


Направленность: естественнонаучная

Срок реализации программы: 1 год

Возраст детей: 12-13 лет








Составитель: Янактаев Е. В.







г. Воркута

2015



Пояснительная записка


«Уже в школе дети должны получить возможность раскрыть свои способности, подготовиться к жизни в высокотехнологичном конкурентном мире»

Д. А. Медведев


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.

По данным Международной федерации робототехники к 2025 году оборот робототехнической отрасли составит более 66 млрд. долларов. В новостях нас практически ежедневно знакомят с различными роботизированными устройствами в домашнем секторе, в медицине, в общественном секторе и на производстве. Робототехника - это сегодняшние и будущие инвестиции и, как следствие, новые рабочие места.

Наше время требует нового человека - исследователя проблем, а не простого исполнителя. Сегодня и завтра обществу ценен человек-творец. Поэтому задача школы дать ребёнку возможность не только получить готовое, но и открывать что-то самостоятельно; помочь ребёнку построить научную картину мира.

Первоочередной социальный заказ в сфере образования в целом: стране не хватает инженеров. Необходимо активно начинать популяризацию профессии инженера уже в средней школе. Детям нужны образцы для подражания в области инженерной деятельности, чтобы пробудить в них интерес и позволить ощутить волшебство в работе инженера, а робототехника является популярным и эффективным методом для изучения важных областей науки, технологии, конструирования и математики. Это естественно, молодое поколение упорно тянет к компьютеру, не столько как к средству развлечений, но и уже как средству профессиональной работы. Для решения поставленной социальной задачи в рамках средней школы необходим «комбинированный» вариант обучения, в котором виртуальная реальность и действительность будут тесно переплетены. Создавая и программируя различные управляемые устройства, ученики получают знания о техниках, которые используются в настоящем мире науки, конструирования и дизайна. Они разрабатывают, строят и программируют полностью функциональные модели, учатся вести себя как молодые ученые, проводя простые исследования, просчитывая и изменяя поведение, записывая и представляя свои результаты.

Общепризнанно, что ученик должен быть активным участником учебного процесса. Это становится возможным, если создана учебная среда, побуждающая ученика взаимодействовать и общаться в ходе решения различных задач с учителем, изучаемым материалом и другими учениками. Обучающий комплекс по робототехнике позволяет сделать это. С простого запоминания фактов и правил и последующего исполнения рутинных инструкций акцент переносится на способность отыскивать факты, предполагать еще не имеющие прецедента возможности, понимать и изобретать правила, ставить перед собой разнообразные задачи, самостоятельно планировать и выстраивать исполнительные действия. На уровне общей идеи - это попытка создать целостную картину рукотворного мира от момента зарождения идеи, потребности человека в каких-то объектах - материальных, энергетических, информационных - до рождения ее на свет, т. е. знакомство с процессом проектирования на практике и в теории.



Общая характеристика программы

Программа рассчитана на 1 год обучения на 70 учебных часов для учащихся 6-7 классов. Программа базируется на официальном курсе компании Lego Education. В основу программы положено моделирование роботов, как прогрессивного, наглядного и одновременно практически полезного раздела - робототехники, вобравшего в себя ее передовые достижения. В программе освещены темы, интересные учащимся как теоретически, так и для самостоятельного конструирования и моделирования разнообразных роботов.

Одновременно рассматриваются принципиальные теоретические положения, лежащие в основе работы ведущих групп робототехнических систем. Такой подход предполагает сознательное и творческое усвоение закономерностей робототехники, с возможностью, их реализации в быстро меняющихся условиях, а также в продуктивном использовании в практической и опытно-конструкторской деятельности.

В процессе теоретического обучения воспитанники знакомятся 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.

Программа включает проведение практикума начинающего робототехника, включающего проведение лабораторно-практических, исследовательских работ и прикладного программирования. В ходе специальных заданий воспитанники приобретают обще-трудовые, специальные и профессиональные умения и навыки по сборке готовых роботов, их программированию, закрепляемые в процессе разработки проекта. 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.

Курс «Робототехника» является базовым и не предполагает наличия у обучаемых навыков в области робототехники и программирования. Уровень подготовки учащихся может быть разным.

Содержание и структура кружка «Робототехника» направлены на формирование устойчивых представлений о робототехнических устройствах как едином изделии определенного функционального назначения и с определенными техническими характеристиками, а также на развитие исследовательских качеств личности.

Итоги изученных тем подводятся созданием учениками собственных автоматизированных моделей, с написанием программ, используемых в своих проектах, и защитой этих проектов.




Цель: научить использовать средства информационных технологий, чтобы проводить исследования и решать задачи в межпредметной деятельности.


Задачи:

  • активизация познавательной деятельности школьников и стимулирование творческой изобретательности;

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

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

  • усвоение основ программирования, получить умения составления алгоритмов;

  • формирование умений использовать системы регистрации сигналов датчиков, понимание принципов обратной связи;

  • проектирование роботов и программирование их действий;

  • стимулирование желания к практическому применению теоретических знаний по физике и программированию, а также техническому английскому языку;

  • через создание собственных проектов прослеживать пользу применения роботов в реальной жизни;

  • способствовать формированию умения достаточно самостоятельно решать технические задачи в процессе конструирования моделей ;

  • расширение области знаний о профессиях;

  • приобретение навыков коллективного и конкурентного труда


Условия реализации программы

Оборудование:

  • набор для изучения робототехники LEGO Mindstorms EV3 версии 45544 - 8 шт.;

  • программное обеспечение LEGO Mindstorms EV3 (групповая лицензия)

  • персональный компьютер - 10 шт.;

  • лазерный принтер - 1 шт.;

  • мультимедиа проектор - 1 шт.



Официальные документы и материалы, с учетом которых составлена программа

  • Закон РФ «Об образовании».

  • Послание президента РФ Федеральному Собранию РФ (2006 г.).

  • Письмо Минобрнауки России от 11.12.2006 г. № 06-1844 «О примерных требованиях к программам дополнительного образования детей».

  • Программа выявления и продвижения перспективных кадров для высокотехнологичных отраслей «Робототехника: инженерно-технические кадры инновационной России».

Ожидаемые результаты обучения учащихся

Учащиеся, войдя в занимательный мир роботов, погружаются в сложную среду информационных технологий, позволяющих роботам выполнять широчайший круг функций. Данный курс призван решить следующие образовательные и развивающие задачи.

Учащиеся должны знать

  • правила техники безопасной работы с механическими устройствами;

  • основные компоненты роботизированных программно-управляемых устройств;

  • конструктивные особенности различных моделей, сооружений и механизмов;

  • компьютерную среду визуального программирования роботов;

  • компьютерную среду визуального 3D моделирования Lego Digital Designer;

  • виды подвижных и неподвижных соединений в конструкторе;

  • основные приемы конструирования роботов и управляемых устройств;

Учащиеся должны уметь

  • демонстрировать технические возможности роботов;

  • конструктивные особенности различных роботов;

  • самостоятельно решать технические задачи в процессе конструирования роботов (планирование предстоящих действий, самоконтроль, применять полученные знания, приемы и опыт конструирования с использованием специальных элементов, и других объектов и т.д.);

  • создавать реально действующие модели роботов при помощи специальных элементов по разработанной схеме, по собственному замыслу;

  • создавать программы на компьютере для различных роботизированных устройств, корректировать программы при необходимости;

  • работать с литературой, с журналами, с каталогами, в Интернете (изучать и обрабатывать информацию);

  • создавать действующие модели роботов на основе конструктора Lego Mindstorms.

Поурочное планирование


Тема

Кол-во часов

1

Роботы. Сборочный конвейнер. Робототехника и её законы.

Что такое робот. Робот Mindstorms EV3. Правила работы. Сборочный конвейер. Проект «Валли». Культура производства. Робототехника и ее законы. Передовые направления в робототехнике. Программа для управления роботом. Графический интерфейс пользователя. Проект «Незнайка». Первые ошибки. Как выполнять несколько дел одновременно. Параллельное программирование.

2

2

Искусственный интеллект. Проект «Первые исследования»

Тест Тьюринга и премия Лёбнера. Искусственный интеллект. Интеллектуальные роботы. Справочные системы. Исполнительное устройство. Блок «Движение»

2

3

Эмоциональный робот. Проект «Встреча». Конкурентная разведка. Проект «Разминирование».

Роботы и эмоции. Проявление эмоций. Эмоциональный робот. Блок «Экран». Блок «Звук». Проект «Встреча». Конкурентная разведка. Блок «Ожидание». Проект «Разминирование»

2

4

Имитация. Роботы симуляторы. Свойства алгоритма. Проект «Выпускник»

Имитация. Роботы-симуляторы. Алгоритм и композиция. Свойства алгоритма. Система команд исполнителя. Проект «Выпускник»

2

5

Звуковые имитации. Проект «Послание». Космические исследования. Проект «Первый спутник».

Звуковые имитации. Звуковой редактор и конвертер. Проект «послание». Проект «Пароль и отзыв». Космонавтика. Роботы в космосе. Проект «Первый спутник». Проект «Живой груз». Исследования Луны. Гравитационный маневр. Проект «Обратная сторона Луны»

2

6

Концепт-кары. Кольцевые автогонки. Проблема парковки в мегаполисе. Проект «Парковка»

Концепт-кары. Что такое концепт-кар? Минимальный радиус поворота. Как может поворачивать робот EV3. Настройки блока «Движение» для поворотов. Кольцевые автогонки. Парковка в городе. Плотность автомобильного парка. Проблема парковки в мегаполисе. Проект «Парковка»

2

7

Сервопривод. Тахометр. Проект «Тахометр».

Моторы для роботов. Сервопривод. Тахометр. Проект «Тахометр»

2

8

Модели и моделирование. Цифровой дизайнер. 3D модель.

Компьютерное моделирование. Модели и моделирование. Lego Digital Designer. Первая 3D модель. Трехмерное моделирование

2

9

Вложенные циклы. Вспомогательные алгоритмы. Проект «Правильный тахометр»

Вложенные циклы. Вспомогательные алгоритмы. Блок вспомогательного алгоритма «Мой блок». Создание персонального блока команд. Проект «Правильный тахометр»

2

10

Многоугольники и пропорции. Как замостить поверхность. Проект «Пентагон».

Правильные многоугольники. Углы правильных многоугольников. Метод пропорции. Проект «Квадрат». Как замостить поверхность правильными многоугольниками. Проект «Пентагон». Проект «Пчеловод».

2

11

Органы чувств робота. Датчик звука. Проект «Инстинкт самосохранения».

Чувственное познание. Органы чувств робота. Датчики и сенсоры. Датчик 2звука. Проект «На старт, внимание, марш!». Проект «Инстинкт с2амосохранения». Проект «Автоответчик».

2

12

Как измерить звук. Децибелы. Проект «Измерение уровня шума».

Все в мире относительно. Шкалы. Как измерить звук. Децибелы. Проект «Измеритель уровня шума». Конкатенация.

2

13

Военные роботы. Проект «Система акустической разведки».

Военные роботы. Новинки вооружений. Проект «Система акустической разведки». Передача информации. Коммуникация

2

14

Описание процессов. Наблюдение процессов во времени. Проект «Домашний шумомер».

Описание процессов. ВПК и конверсия. Наблюдение процессов во времени. Координаты на плоскости и на экране. Проект «Домашний шумомер»

2

15

Безопасность дорожного движения. Датчик освещенности. Проект «Дневной автомобиль».

Безопасность дорожного движения. Третье воскресенье ноября. Решаем проблему. Датчик освещенности (цвета поверхности). Проект «Дневной автомобиль». Потребительские свойства товара.

2

16

Альтернатива. Ветвление. Проект «Безопасный автомобиль».

Альтернатива и ветвление. Проекты «Безопасный автомобиль», «Трехскоростное авто», «Ночная молния».

2

17

Фотометрия. 1 люкс. Проект «Измеритель освещенности» 1 люкс.

Оптика и фотометрия. Разные шкалы измерений: опять «попугаи». Режим дня. Проект «Режим дня». Проект «Измеритель освещенности».

2

18

Нажми на кнопку! Тактильные ощущения. Проект «Перерыв 15 минут»

Тактильные ощущения. Как измерить тактильные ощущения? Датчики касания. Схема работы датчика касания. Способы использования датчиков: снятие показаний, ожидание значений, условия выхода из цикла, выбор действий. Проект «Система автоматического контроля дверей». Рабочий график и простои. Проект «Перерыв 15 минут». Счетчик нажатий. Проект «Кто не работает – тот не ест!».

2

19

Сложные проекты. Проект «Система газ-тормоз»

Как работать над проектом. Планирование, анализ, проверка, обобщение. Сложные проекты. Проект «Система газ- тормоз». Анализ и исправление (улучшение) результатов проекта.

2

20

Системы перевода.

Язык «Человек-компьютер». Транслит. Компьютерные переводчики. Словари. Системы машинного перевода. Интернет-переводчики. Сравнение интернет-переводчиков. Критерии оценивания компьютерных переводчиков.

2

21

Научный метод познания. Определяем цвет поверхности.

Цвет в жизни человека. Как роботу определить цвет. Датчик определения цвета поверхности. Принцип работы датчика. Определяем цвет поверхности. Эксперимент. Научный метод познания. Изменение направления датчика освещенности. Научный метод в исследовании.

2

22

Симфония цвета.

Частота колебаний. Частота звука. 1Гц. Инфразвук, звук, ультразвук. Сабвуфер. Проект «Симфония цвета». Соответствие нот и звуковых частот.

2

23

Число «Пи». Проект «Робот калькулятор»

Окружность, радиус, диаметр. Проблемы округления. Диаметр колеса: какие данные использовать при расчетах и прогнозировании. Эксперимент «Ищем взаимосвязь величин». Разброс в показаниях. Почему экспериментальные данные отличаются от теоретических. История числа «Пи». Проект «Робот калькулятор».

2

24

Измеряем расстояние. Проект «Одометр».

Измеряем расстояние. Курвиметр и одометр. Математическая модель одометра. Робот-одометр. Проект «Одометр». Калибровкаробота-одометра. Модель курвиметра. Цифровой курвиметр.

2

25

Время. Проект «Секундомеры»

Секунда. Эфемеридная секунда. Атомная секунда. Время. Таймер. Блок «Таймер». Вывод значения таймера на экран. Проект «Секундомеры».

2

26

Системы спортивного хронометража. Проект «Стартовая калитка.

Компьютерный хронометраж. Системы спортивного хронометража. Стартовая калитка. Проект «Секундомер- вредитель». Проект «Стартовая калитка». Проект «Самый простой хронограф».

2

27

Скорость. Проект «Спидометр».

Скорость. Спидометр. Цифровой спидометр.

Математическая модель цифрового спидометра. Измеряем скорость движения робота. Скорость равномерного движения. Скорость неравномерного движения. Средняя скорость. Проект «Спидометр». Зависимость скорости от мощности мотора.

2

28

Бионика. Проект «Соблюдение дистанции на транспорте»

Бионика. Биологическая, теоретическая и техническая бионика. Эйфелева башня. Кевлар. Датчик определения расстояния. Ультразвуковой датчик. Схема работы ультразвукового датчика. Измеряем расстояние до объекта. Проект «Робот-прилипала». Проект «Соблюдение дистанции на транспорте». Проект «Охранная система».

2

29

Изобретательство. Проект «Терменвокс»

Терменвокс.Проект «Терменвокс». Проект «Умный дом»

2

30

Системы подсчета посетителей.

Подсчет посетителей. Системы подсчета. Экономическая эффективность. Переменные. Типы переменных. Проект «Создаем переменную». Проект «Считаем посетителей». Проект «Счастливый посетитель». Проект «Проход через турнике»т.

2

31

Программный продукт. Проект «Управление электромобилем».

Как из программы сделать программный продукт? Требования к программному продукту. Свойства математических действий. Вспомогательная переменная. Блок «Сравнение». Проект «Управление электромобилем». Баги. Поиск багов.

2

32

Кодирование. Проект «Телеграф».

Азбука Морзе. Российский телеграф. Проект «Телеграф». Код и кодирование. Графы и деревья. Дерево для кода Морзе. Борьба с ошибками при передаче. Избыточный код.

2

33

Механические передачи. Проект «Мгновенная скорость».

Зубчатые передачи. Повышающая и понижающая передачи. Проект «Передаточные отношения». Математическая модель одометра для робота с коробкой переключения передач. Проект «Мгновенная скорость».

2

34

Импровизация. Проект «Конкурс танцев»

Импровизация и робот. Случайные числа. Блок «Случайное число». Проект «Игра в кости». Проект «Конкурс танцев». Множественный выбор. Проект «Робот говорит выпавшее число».

2

35

Разработка собственных проектов. Защита проектов.

2

Литература для учащихся

  1. Руководство пользователя ПервоРобот EV3 Lego mindstorms education.

  2. Сайт разработчиков конструктора ПервоРобот EV3 Lego mindstorms education [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.mindstorms.su

Литература для педагога

  1. Руководство пользователя ПервоРобот EV3 Lego mindstorms education.

  2. Сайт разработчиков конструктора ПервоРобот EV3 Lego mindstorms education [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.mindstorms.su

  3. Копосов Д.Г., Первый шаг в робототехнику: практикум для 5-6 классов / Д.Г.Копосов -М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2014 - 286 с.

  4. Копосов Д.Г., Первый шаг в робототехнику: рабочая тетрадь для 5-6 классов / Д.Г.Копосов - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2014 - 87 с.


Общая информация

Номер материала: ДВ-056696

Вам будут интересны эти курсы:

Курс повышения квалификации «Табличный процессор MS Excel в профессиональной деятельности учителя математики»
Курс повышения квалификации «Информационные технологии в деятельности учителя физики»
Курс повышения квалификации «Современные информационные технологии и их использование в работе преподавателей. Системы автоматизированного проектирования одежды и организация технологического процесса»
Курс повышения квалификации «Основы создания интерактивного урока: от презентации до видеоурока»
Курс повышения квалификации «Организация работы по формированию медиаграмотности и повышению уровня информационных компетенций всех участников образовательного процесса»
Курс повышения квалификации «Облачные технологии в образовании»
Курс «Оператор персонального компьютера»
Курс «1С: Предприятие 7.7»
Курс «3D Studio MAX»
Курс «WEB-ВЕРСТКА (HTML, CSS)»
Курс профессиональной переподготовки «Информационные технологии в профессиональной деятельности: теория и методика преподавания в образовательной организации»
Курс профессиональной переподготовки «Управление в сфере информационных технологий в образовательной организации»
Курс профессиональной переподготовки «Теория и методика обучения информатике в начальной школе»
Курс повышения квалификации «Современные тенденции цифровизации образования»
Курс повышения квалификации «Специфика преподавания дисциплины «Информационные технологии» в условиях реализации ФГОС СПО по ТОП-50»

Благодарность за вклад в развитие крупнейшей онлайн-библиотеки методических разработок для учителей

Опубликуйте минимум 3 материала, чтобы БЕСПЛАТНО получить и скачать данную благодарность

Сертификат о создании сайта

Добавьте минимум пять материалов, чтобы получить сертификат о создании сайта

Грамота за использование ИКТ в работе педагога

Опубликуйте минимум 10 материалов, чтобы БЕСПЛАТНО получить и скачать данную грамоту

Свидетельство о представлении обобщённого педагогического опыта на Всероссийском уровне

Опубликуйте минимум 15 материалов, чтобы БЕСПЛАТНО получить и скачать данное cвидетельство

Грамота за высокий профессионализм, проявленный в процессе создания и развития собственного учительского сайта в рамках проекта "Инфоурок"

Опубликуйте минимум 20 материалов, чтобы БЕСПЛАТНО получить и скачать данную грамоту

Грамота за активное участие в работе над повышением качества образования совместно с проектом "Инфоурок"

Опубликуйте минимум 25 материалов, чтобы БЕСПЛАТНО получить и скачать данную грамоту

Почётная грамота за научно-просветительскую и образовательную деятельность в рамках проекта "Инфоурок"

Опубликуйте минимум 40 материалов, чтобы БЕСПЛАТНО получить и скачать данную почётную грамоту

Включите уведомления прямо сейчас и мы сразу сообщим Вам о важных новостях. Не волнуйтесь, мы будем отправлять только самое главное.