Добавить материал и получить бесплатное свидетельство о публикации в СМИ
Эл. №ФС77-60625 от 20.01.2015
Свидетельство о публикации

Автоматическая выдача свидетельства о публикации в официальном СМИ сразу после добавления материала на сайт - Бесплатно

Добавить свой материал

За каждый опубликованный материал Вы получите бесплатное свидетельство о публикации от проекта «Инфоурок»

(Свидетельство о регистрации СМИ: Эл №ФС77-60625 от 20.01.2015)

Инфоурок / Информатика / Рабочие программы / Дополнительная образовательная программа кружка «Робототехника»
ВНИМАНИЮ ВСЕХ УЧИТЕЛЕЙ: согласно Федеральному закону № 313-ФЗ все педагоги должны пройти обучение навыкам оказания первой помощи.

Дистанционный курс "Оказание первой помощи детям и взрослым" от проекта "Инфоурок" даёт Вам возможность привести свои знания в соответствие с требованиями закона и получить удостоверение о повышении квалификации установленного образца (180 часов). Начало обучения новой группы: 28 июня.

Подать заявку на курс
  • Информатика

Дополнительная образовательная программа кружка «Робототехника»

библиотека
материалов

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.



Подайте заявку сейчас на любой интересующий Вас курс переподготовки, чтобы получить диплом со скидкой 50% уже осенью 2017 года.


Выберите специальность, которую Вы хотите получить:

Обучение проходит дистанционно на сайте проекта "Инфоурок".
По итогам обучения слушателям выдаются печатные дипломы установленного образца.

ПЕРЕЙТИ В КАТАЛОГ КУРСОВ

Автор
Дата добавления 13.10.2015
Раздел Информатика
Подраздел Рабочие программы
Просмотров976
Номер материала ДВ-056696
Получить свидетельство о публикации
Похожие материалы

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