Программа доп. образования "Робот и Соревновательная деятельность"

МУНИЦИПАЛЬНОЕ АВТОНОМНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ «ЛИЦЕЙ № 21»

Рекомендована к утверждению на заседании методического совета

Протокол №___ от «__»_____20__г.

Утверждаю

директор МАОУ «Лицей № 21» ___________ /В. Г. Рудник/

Дополнительная общеразвивающая программа

РОБОТ И СОРЕВНОВАТЕЛЬНАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ

для учащихся среднего школьного возраста

срок реализации

1 год обучения

Автор – составитель программы:

Беляев Дмитрий Михайлович, учитель информатики и физики, педагог дополнительного образования.

Тамбов – 2015

ИНФОРМАЦИОНАЯ КАРТА ПРОГРАММЫ

1. Учреждение

Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение «Лицей № 21»

2. Полное название программы

Робот и соревновательная деятельность

3. Сведения об авторе:

3.1. Ф.И.О., должность

Беляев Дмитрий Михайлович, учитель физики и информатики, педагог дополнительного образования;

4. Сведения о программе:

4.1. Нормативная база:

1. Приказ управления образования и науки Тамбовской области от 05.06.2009 № 1593 «Об утверждении Примерного положения о структуре, порядке разработки и утверждения рабочих программ учебных курсов, предметов, дисциплин (модулей) общеобразовательными учреждениями, расположенных на территории Тамбовской области и реализующих программы общего образования».

2. Приказ управления образования и науки Тамбовской области от 15.12.2011 № 3253 «Об открытии областной опытно-экспериментальной площадке по разработке и внедрению дополнительных образовательных программ технической направленности, в том числе по робототехнике, автомоделированию»

4.2. Область применения

Внеурочная деятельность

4.3. Направленность

Техническая

4.4. Тип программы

Дополнительная общеразвивающая программа

4.5. Целевая направленность программы

Образовательная

4.6. Возраст обучающихся по программе

Средний школьный возраст

12-13 лет

4.7. Продолжительность обучения

1 год

5. Рецензенты и авторы отзывов:

6. Заключение методического совета

Протокол заседания №___ от «__ » _____ 20__ г.

Пояснительная записка

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

Д. А. Медведев

Человечество остро нуждается в роботах, которые могут без помощи оператора тушить пожары, самостоятельно передвигаться по заранее неизвестной, реальной пересеченной местности, выполнять спасательные операции во время стихийных бедствий, аварий атомных электростанций, в борьбе с терроризмом. Кроме того, по мере развития и совершенствования робототехнических устройств возникла необходимость в мобильных роботах, предназначенных для удовлетворения каждодневных потребностей людей. Поэтому, образовательная робототехника в школе приобретает все большую значимость и актуальность в настоящее время.

Педагогическая целесообразность данной программы определяется требованиями федеральных государственных образовательных стандартов (ФГОС) к внеурочной деятельности. Для организации внеурочной деятельности, удовлетворения индивидуальных образовательных потребностей учащихся разработана дополнительная общеразвивающая программа технической направленности «Робот и соревновательная деятельность».

Актуальность и новизна программы

С развитием технологии люди всё чаще видели в механических созданиях что-то больше, чем просто игрушки. Литература отразила страхи человечества, что люди могут быть заменены своими собственными творениями. C другой стороны роботизация изменит жизнь людей. Люди будут значительно больше заниматься творчеством, отдыхать, наслаждаться жизнью. Это наше будущее, это необходимо знать.

В настоящее время еще остается нерешенным целый ряд технических задач, связанных с разработками роботов. В ближайшие 20 лет появятся более совершенные и дешевые технологии в этой области, которые приведут к формированию рынка роботов самого разного функционального назначения и уровня сложности. А это означает, что роботы будут жить и работать среди нас, развлекая нас и помогая нам в нашем повседневном физическом и интеллектуальном труде.

Программа внеурочной деятельности «Робот и соревновательная деятельность» предназначена для формирования у учащихся среднего школьного возраста первоначального представления о мире техники, устройстве конструкций, механизмов и машин, их месте в окружающем мире.

Отличительной особенностью предложенной программы от ранее существующих программ является то, что данная программа полностью нацелена на развитие у учащихся навыков соревновательной деятельности. Реализация данной программы позволяет стимулировать интерес и любознательность, развивать способности к решению проблемных ситуаций, умению исследовать проблему, анализировать имеющиеся ресурсы, выдвигать идеи, планировать решения и их реализацию. Кроме этого, реализация этой программы в рамках среднего звена поможет развитию коммуникативных навыков учащихся за счет их активного взаимодействия в ходе групповой проектной деятельности.

Цель программы

формирование компетенции учащихся в конструировании и программировании моделей роботов, необходимых для участия в различных этапах соревнований.

Таким образом, программа «Робот и соревновательная деятельность» нацелена на решение следующих задач:

Образовательные:

• научить находить решения творческих, нестандартных задач на практике при конструировании и моделировании объектов окружающей действительности;

• организовать работу в виртуальных лабораториях, направленную на овладение первичными навыками исследовательской деятельности, получение опыта принятия решений и управления роботами-объектами с помощью составленных для них алгоритмов;

• организовать компьютерный практикум, ориентированный на формирование умений использования средств информационных и коммуникационных технологий для сбора, хранения, преобразования и передачи различных видов информации;

• овладеть способами и методами освоения новых инструментальных средств;

• продолжить формирование умений и навыков самостоятельной работы, стремление использовать полученные знания в процессе обучения другим предметам и в жизни;

Воспитательные:

• продолжить развитие коммуникативных способностей учащихся, умения работать в группе;

• создать условия для овладения основами продуктивного взаимодействия и сотрудничества со сверстниками и взрослыми: умения правильно, четко и однозначно формулировать мысль в понятной собеседнику форме; умения выступать перед аудиторией, представляя ей результаты своей работы с помощью средств ИКТ и отстаивать свою точку зрения.

• сформировать понимание принципов действия различных средств информатизации, их возможностей и ограничений;

• овладеть навыками использования широко распространенных технических средств информационных технологий для решения различных задач (компьютер, сканер, принтер, мультимедийный проектор и др.);

• научить тестированию используемого оборудования и программных средств; использованию необходимых компьютерных программ.

Развивающие:

• продолжить формирование у учащихся основных универсальных умений информационного характера: овладение технологией конструирования и программирования роботосистем; постановка и формулирование проблемы; поиск и выделение необходимой информации, применение методов информационного поиска; структурирование и визуализация информации; выбор наиболее эффективных способов решения задач в зависимости от конкретных условий; самостоятельное создание алгоритмов деятельности при решении проблем творческого и поискового характера;

• создание завершенных проектов с использованием освоенных инструментальных компьютерных сред для участия в различных этапах соревнований лего-роботов.

В своей деятельности мы опираемся на принципы и подходы гуманистической педагогики и психологии:

• Принцип личностного подхода: признание личности развивающегося человека высшей социальной ценностью, осознание уникальности и своеобразия каждого учащегося.

• Принцип деятельностного подхода: находясь в коллективе, учащийся живет реальной жизнью, отвечающей общечеловеческим потребностям, возрастным и половым особенностям, наполненной разнообразной деятельностью – общественно полезной, самодеятельно – творческой.

• Принцип вариативности: разнообразие направлений содержания, форм работы. Возможность моделирования программы (ее содержания, направлений, временных рамок).

• Принцип средового подхода: различные варианты взаимодействия учащихся со средой (с социумом).

• Принцип системного подхода: все учащиеся составляют единую систему дополнительного образования в школе, имеющую свои общественные подходы.

Требования к результатам освоения образовательной программы

Личностные образовательные результаты

• широкие познавательные интересы, инициатива и любознательность, мотивы познания и творчества; готовность и способность учащихся к саморазвитию и реализации творческого потенциала в духовной и предметно-продуктивной деятельности за счет развития их образного, алгоритмического и логического мышления;

• готовность к повышению своего образовательного уровня и продолжению обучения с использованием средств и методов робототехники;

• интерес к робототехнике, стремление использовать полученные знания в процессе обучения другим предметам и в жизни;

• основы информационного мировоззрения – научного взгляда на область информационных процессов в живой природе, обществе, технике как одну из важнейших областей современной действительности;

• способность увязать учебное содержание с собственным жизненным опытом и личными смыслами, понять значимость подготовки в области робототехнических средств;

• готовность к самостоятельным поступкам и действиям, принятию ответственности за их результаты; готовность к осуществлению индивидуальной и коллективной деятельности;

• способность к избирательному отношению к получаемой информации за счет умений ее анализа и критичного оценивания; ответственное отношение к информации с учетом правовых и этических аспектов ее распространения;

• способность и готовность к принятию ценностей здорового образа жизни за счет знания основных гигиенических, эргономических и технических условий безопасной эксплуатации Лего-систем.

Метапредметные образовательные результаты

Основные метапредметные образовательные результаты, достигаемые в процессе пропедевтической подготовки школьников в области робототехники:

• уверенная ориентация учащихся в различных предметных областях за счет осознанного использования при изучении школьных дисциплин таких общепредметных понятий как «объект», «система», «модель», «алгоритм», «исполнитель» и др.;

• владение основными общеучебными умениями информационно-логического характера: анализ объектов и ситуаций; синтез как составление целого из частей и самостоятельное достраивание недостающих компонентов; выбор оснований и критериев для сравнения, сериации, классификации объектов; обобщение и сравнение данных; подведение под понятие, выведение следствий; установление причинно-следственных связей; построение логических цепочек рассуждений и т.д.,

• владение умениями организации собственной учебной деятельности, включающими: целеполагание как постановку учебной задачи на основе соотнесения того, что уже известно, и того, что требуется установить; планирование – определение последовательности промежуточных целей с учетом конечного результата, разбиение задачи на подзадачи, разработка последовательности и структуры действий, необходимых для достижения цели при помощи фиксированного набора средств; прогнозирование – предвосхищение результата; контроль – интерпретация полученного результата, его соотнесение с имеющимися данными с целью установления соответствия или несоответствия (обнаружения ошибки); коррекция – внесение необходимых дополнений и корректив в план действий в случае обнаружения ошибки; оценка – осознание учащимся того, насколько качественно им решена учебно-познавательная задача;

• владение основными универсальными умениями информационного характера: постановка и формулирование проблемы; поиск и выделение необходимой информации, применение методов информационного поиска; структурирование и визуализация информации; выбор наиболее эффективных способов решения задач в зависимости от конкретных условий; самостоятельное создание алгоритмов деятельности при решении проблем творческого и поискового характера;

• владение основами моделирования как основным методом приобретения знаний: умение преобразовывать объект из чувственной формы в реальную модель - робота; умение строить разнообразные информационные структуры для описания объектов; умение «читать» таблицы, графики, диаграммы, схемы и т.д., самостоятельно перекодировать информацию из одной знаковой системы в другую; умение выбирать форму представления информации в зависимости от стоящей задачи, проверять адекватность модели объекту и цели моделирования;

• опыт принятия решений и управления объектами (роботами-исполнителями) с помощью составленных для них алгоритмов (программ);

• владение базовыми навыками исследовательской деятельности, проведения виртуальных экспериментов; владение способами и методами освоения новых инструментальных средств;

• владение основами продуктивного взаимодействия и сотрудничества со сверстниками и взрослыми: умение правильно, четко и однозначно сформулировать мысль в понятной собеседнику форме; умение осуществлять в коллективе совместную информационную деятельность, в частности при выполнении проекта; умение выступать перед аудиторией, представляя ей результаты своей работы с помощью средств ИКТ; использование коммуникационных технологий в учебной деятельности и повседневной жизни.

Предметные образовательные результаты:

1. освоение основных понятий и методов робототехники;

2. понимание условий автоматизации информационных процессов;

3. выделение основных информационных процессов в реальных ситуациях, нахождение сходства и различия протекания информационных процессов в биологических, технических и социальных системах;

4. выбор языка представления информации в соответствии с поставленной целью, определение формы представления информации, отвечающей данной задаче (таблицы, схемы, графы, диаграммы и др.);

5. преобразование информации из одной формы представления в другую без потери ее смысла и полноты;

6. оценка информации с позиций ее свойств (достоверность, объективность, полнота, актуальность и т. п.);

7. развитие представлений об информационных моделях как основном инструменте познания, общения, практической деятельности, знание основных областей применения метода моделирования;

8. построение роботов-моделей из различных предметных областей;

9. оценивание адекватности построенной модели объекту-оригиналу и целям моделирования;

10. осуществление компьютерного эксперимента для изучения построенных моделей;

11. построение модели задачи (выделение исходных данных, результатов, выявление соотношений между ними, отражение этих отношений с помощью формул, таблиц, графов и пр.);

12. выбор источников информации, необходимых для решения задачи (средства массовой информации, электронные базы данных, информационно-телекоммуникационные системы, сеть Интернет и др.);

13. выбор программных средств, предназначенных для работы с информацией данного вида и адекватных поставленной задаче;

14. построение модели решения задачи на основе типовых алгоритмов, использование основных алгоритмических конструкций для построения алгоритма, проверка его правильности, нахождение и исправле­ние типовых ошибок;

15. определение возможности использования формального исполнителя алгоритмов для решения конкретной задачи по системе его команд;

16. освоение основных конструкций языка программирования;

17. решение задач из разных сфер человеческой деятельности с применением средств информационных технологий;

18. использование информации в процессе управления, в том числе с помощью аппаратных и программных средств компьютера, цифровой бытовой техники;

19. приобретение опыта использования информационных ресурсов общества и электронных средств связи в учебной и практической деятельности;

20. формулирование и осуществление мер по обеспечению защиты значимой информации и индивидуальной информационной безопасности, в частности при работе в сети Интернет.

Организационные условия реализации программы

Программа «Робот и соревновательная деятельность» рассчитана на 2 часа в неделю, на протяжении учебного года, т. е. 68 часов в год.

Периодичность занятий - два раза в неделю, без перемены, количество человек в группе — 10-12.

Методические условия реализации программы

Занятия по программе внеурочной деятельности «Робот и соревновательная деятельность» представляют уникальную возможность для обучающихся освоить основы робототехники, создавать действующие модели роботов Mindstorms NXT, участвовать в различного уровня состязаниях.

Самостоятельная работа выполняется учащимися в форме проектной деятельности, может быть парной или групповой. Благодаря датчикам расстояния, цвета, касания, созданные обучающимися конструкции смогут реагировать на окружающий мир. С помощью программирования на персональном компьютере, учащийся сможет наделить интеллектом свои модели и использовать их для решения поставленных перед ним задач. Выполнение проектов потребует от учащихся поиска, структурирования и анализа дополнительной информации по заданной теме.

Формы организации образовательного процесса

Основной формой обучения является урок. Все уроки можно разделить на три группы: урок ознакомления, урок закрепления и урок проверки знаний, умений и навыков. На уроке ознакомления с новым материала можно использовать такие формы организации учебной работы: лекция, беседа, дискуссия. Урок закрепления может включать такие формы как: семинар, практикум, консультация, конференция, работа в парах постоянного и смешенного состава. На уроках проверки знаний возможна организация самостоятельной работы, урока-зачёта, собеседования, игры, защиты проекта и т.д. Выбор форм зависит и от темы урока, и от уровня подготовленности учащихся, и от объема изучаемого материала, его новизны, трудности.

Программой предполагается проведение практикумов – практических работ, ориентированных на получение целостного содержательного результата, осмысленного и интересного для учащихся. Задача практикума – познакомить учащихся с основными видами широко используемых средств ИКТ, как аппаратных, так и программных, необходимых для компьютерной поддержки роботов. Практикумы, где это возможно, синхронизируются с прохождением теоретического материала соответствующей тематики.

Основные формы организации образовательного процесса: групповые, фронтальные.

Технологии обучения

Технологии, построенные на основе объяснительно-иллюстративного способа обучения. В основе – информирование, просвещение учащихся и организация их репродуктивных действий с целью выработки у школьников общеучебных умений и навыков.

Технологии реализации межпредметных связей в образовательном процессе.

Технологии дифференцированного обучения для освоения учебного материала учащимися, различающимися по уровню обучаемости, повышения познавательного интереса.

Технология проблемного обучения с целью развития творческих способностей учащихся, их интеллектуального потенциала, познавательных возможностей. Обучение ориентировано на самостоятельный поиск результата, самостоятельное добывание знаний, творческое, интеллектуально-познавательное усвоение учениками заданного предметного материала.

Информационно-коммуникационные технологии.

Здоровьесберегающие технологии.

Воспитательные технологии и работа с родителями.

Технология уровневой дифференциации.

Технология обучения как учебного исследования.

Технология обучения в сотрудничестве.

Проектная технология.

Методы диагностики личностного развития воспитанников:

В качестве результата гуманистического воспитания мы будем рассматривать личностный рост ребенка.

Что же такое этот личностный рост? Личность – это человек, свободно и ответственно определяющий свое отношение к миру, к людям, к самому себе. Такие отношения могут быть ценностными (позитивными), неценностными (равнодушными) и антиценностными (негативными). Поэтому личность не стоит рассматривать только с положительным знаком. То же можно сказать и о развитии личности – оно может быть прогрессивным, а может быть и регрессивным. Также и воспитание нельзя понимать только в контексте позитивного влияния на ребенка. Известно, что оно может быть как ориентирующим ребенка на позитивные ценности, так и ориентирующим его на негативные ценности.

Однако статус воспитания как социально ценной деятельности человека и необходимость общественной оценки целей и результатов этой деятельности требуют введения понятия, определяющего именно позитивную направленность развития личности. Таким понятием и может стать «личностный рост». Как нам представляется, личностный рост – есть развитие ценностного отношения личности к тем объектам действительности, которые признаны ценностью в рамках той цивилизации, с которой отождествляет себя сама личность. Отношение же к данным объектам как к антиценностям будет свидетельствовать о регрессивном развитии личности.

В современном российском обществе, мыслящим себя в рамках так называемой общемировой (а точнее европейской) цивилизации, приоритетными признаются гуманистические ценности. Таким образом, личностный рост целесообразно рассматривать как развитие гуманистических ценностных отношений личности к миру, к людям, к самому себе. (См. Приложение 1)

Формы контроля и возможные варианты его проведения

Тематический контроль осуществляется по завершении крупного блока (темы). Он позволяет оценить знания и умения учащихся, полученные в ходе достаточно продолжительного периода работы.

Итоговый контроль осуществляется по завершении обучения и в качестве одной из основных форм контроля мы рассматриваем защиту проекта.

Критерии выполнения программы:

1. становление и развитие школы как центра технического творчества;

2. направление деятельности ученика в положительное конструктивное русло, по возможности нейтрализовать или хотя бы сгладить отрицательное влияние социального взаимодействия, выявление и развитие индивидуальных способностей, создание условий, удовлетворяющих его интересам и потребностям;

3. самоопределение личности ученика, развитие его творчества, способности самостоятельно принимать решения и быть ответственным за них;

4. мотивация ученика на исследовательскую деятельность и последующую его профориентацию;

5. высокомотивированная учебная деятельность по пространственному конструированию, моделированию и автоматическому управлению.

Ожидаемые эффекты реализации программы:

1. Расширение спектра образовательных услуг через развитие технического творчества в школе;

2. Увеличение количества учащихся занятых во внеурочное время;

3. Повышение социального статуса общеобразовательного учреждения через участие в соревнованиях.

Материально-техническое оснащение программы

1. Наборы LEGO MINDSTORMS NXT 2.0. — это конструкторы (набор сопрягаемых деталей и электронных блоков) для создания программируемого робота.

2. Дополнительный комплект деталей LEGO.

Технические средства обучения

1. Компьютер.

2. Программное обеспечение

№

Класс

Название

Кол-во экз.

7

LEGO mind storms education 2009797

ПервоРобот NXT 2.0 базовый набор

3

7

LEGO mind storms education NXT Software v2.1.6 and NXT User Guide

1

Учебно-практическое оборудование

1. Комплект полей.

2. Комплект соревновательных площадок.

Демонстрационные пособия

1. Видео с демонстрацией возможности робота скорпиона (не базовая версия)

2. Видео. Крупным планом демонстрируется собранный робот ALFAREX и его возможности

3. Видео. Демонстрация робота Р2Д2 из фильма "Звёздные войны", собранного из нескольких конструкторов

4. Видео с ШАГАЮЩИМ РОБОТОМ!

5. Видео с роботом-художником. Робот лего нхт 2.0 рисует фломастером заданную в программе картину

6. Видео "Живой робот" показывает, что можно "научить" робота танцу

7. Видео компании LEGO. Рекламный ролик о составе конструктора версии 8547 и базовых роботах, которые можно собрать. Инструкции по сборке есть в ПО

8. Презентация Power Point: От Леголэнда до конструкторов по роботам.ppt

9. Документ: О компании лего и их конструкторах.doc

10. Видео с примером каких роботов можно собрать из конструктора МИНДСТОРМС НХТ 2.0

11. Робот "Пятиминутка"

12. Линейный ползун

13. Бот-внедорожник

14. Исследователь

15. Нападающий коготь

16. СЕГВЕЙ с наездником

17. Пятикнопочный пульт ДУ

Санитарно-гигиенические требования

Использование кабинета, подготовленного к учебному процессу в соответствии с требованиями САНПиН, отсутствие монотонных, неприятных звуков, шумов, раздражителей и т.д., использование различных наглядных средств, средств ТСО, мультимедиа-комплексов, компьютера в соответствии с требованиями САНПиН, активное внедрение оздоровительных моментов на уроке: физкультминутки, динамические паузы, минуты релаксации, дыхательная гимнастика, гимнастика для глаз, массаж активных точек; соответствие условий в классе для проведения таких форм работы, особенно для дыхательных упражнений, наблюдение за посадкой учащихся; чередование поз в соответствии с видом работы.

Учебно-тематический план

ПЕРВЫЙ ГОД ОБУЧЕНИЯ

Задачи первого года обучения:

По итогам освоения программы учащиеся должны:

Знать:

• понятие роботов, роботосистем;

• состав и назначение оборудования Лего-систем NXT 2.0;

• основы алгоритмизации и программирования роботосистем;

• правила написания программы;

• основные виды роботов и виды соревнований

Иметь навыки:

• конструирования роботов по предлагаемой схеме и уметь их модернизировать с учетом поставленной задачи;

• реализации полученного алгоритма при решении поставленной задачи;

• применения полученных знаний в различного уровня соревнованиях.

№ п/п

Наименование разделов и тем

Всего часов

В том числе

Теория

Практика

Введение в программу

Что такое роботы. Спортивная робототехника. Конструкторы и «самодельные» роботы.

1

1

0

Раздел 1

Обзор состава и возможностей LEGO MINDSTORMS

10

5

5

Тема 1.1

Знакомимся с набором LEGO MINDSTORMS NXT 2.0. Микрокомпьютер NXT. Подключения NXT. Установка аккумулятора в NXT, батареек

1

1

0

Тема 1.2

Интерфейс NXT. Главное меню NXT

1

0

1

Тема 1.3

Подключение NXT к компьютеру посредством кабеля USB

1

0

1

Тема 1.4

Использование bluetooth

1

0

1

Тема 1.5

Лампы и переходники. Интерактивные сервомоторы

1

1

0

Тема 1.6

Назначение и способы подключения датчиков

1

1

0

Тема 1.7

Технология использования датчика касания и звука

2

1

1

Тема 1.8

Технология использования датчика освещенности и расстояния

2

1

1

Раздел 2

Конструирование и программирование роботов компании LEGO

23

11

12

Тема 2.1

Информация об имеющихся разновидностях роботов, созданных на базе ЛЕГО, их функциональном назначении и отличии.

1

1

0

Тема 2.2

Установка программного обеспечения. Изучение среды управления и программирования

1

0

1

Тема 2.3

Интерфейс программы для настольного компьютера

2

1

1

Тема 2.4

Программное обеспечение: палитра команд, панель конфигурации

2

1

1

Тема 2.5

Конструирование первого робота «Пятиминутку». Программирование робота «Пятиминутки». Модернизация робота в «Линейного ползуна»

2

1

1

Тема 2.6

Алгоритмические конструкции: ветвление

1

1

0

Тема 2.7

Алгоритмические конструкции: цикл

1

1

0

Тема 2.8

Конструируем и программирование более сложного робота «Бот-внедорожник»

2

1

1

Тема 2.9

Блок движение

1

1

0

Тема 2.10

Модернизация «Бота-внедорожника» в робота «Исследователя». Программирование робота «Исследователя»

1

0

1

Тема 2.11

Конструирование и программирование робота «Нападающий коготь»

2

0

2

Тема 2.12

Конструирование и программирование робота «Пятикнопочный пульт ДУ»

1

0

1

Тема 2.13

Конструирование и программирование робота «СЕГВЕЯ с наездником»

2

0

2

Тема 2.14

Основы программирования: правильные многоугольники, пропорция, рекурсия.

1

1

0

Тема 2.15

Основы программирования: процедуры, вложенные циклы

1

1

0

Тема 2.16

Скорость. Измеряем скорость.

1

1

0

Тема 2.17

Конструирование и программирование гоночной машины - автобота

1

0

1

Раздел 3

Соревновательная деятельность роботов

35

5

30

Тема 3.1

Виды соревнований

1

1

0

Тема 3.2

Соревнования типа FIRST Tech Challenge

5

1

4

Тема 3.3

Соревнования типа FIRST LEGO League

5

1

4

Тема 3.4

Соревнования типа WRO

5

1

4

Тема 3.5

Соревнования типа Classic

5

1

4

Тема 3.6

Разработка интегрированного проекта

14

0

14

Итоговое занятие. Показательные соревнования, защита проектов и т.д.

1

1

0

Итого:

70

23

47

Содержание программы

Введение в программу

Вводное занятие. Что такое роботы. Спортивная робототехника. Конструкторы и «самодельные» роботы.

Раздел 1. Обзор состава и возможностей LEGO MINDSTORMS NXT 2.0.

Тема 1.1. Знакомимся с набором LEGO MINDSTORMS NXT 2.0. Микрокомпьютер NXT. Подключения NXT. Установка аккумулятора в NXT, батареек

Теория. Знакомимся с набором LEGO MINDSTORMS NXT 2.0. Что необходимо знать перед началом работы с NXT. Аппаратный и программный состав конструкторов LEGO на базе компьютера NXT (Презентация). «Мозг» робота LEGO MINDSTORMS® Education - микрокомпьютер NXT. Входные порты для датчиков и выходные порты для исполнительных устройств. Подключение NXT. Установка, зарядка аккумуляторов в NXT. Использование батареек.

Тема 1.2 Интерфейс NXT. Главное меню NXT

Практика.

Интерфейс NXT. Главное меню NXT: назначение основных разделов.

Тема 1.3. Подключение NXT к компьютеру посредством кабеля USB

Практика. Подключение NXT к компьютеру посредством кабеля USB.

Тема 1.4. Использование bluetooth

Практика. Использование BLUETOOTH –технологии беспроводной связи. Установка беспроводного соединения между микрокомпьютером NXT и другими устройствами. Загрузка программ с компьютера без кабеля USB. Отправка программ с других устройств (не с компьютера), в том числе и с вашего NXT. Меню BLUETOOTH на экране микрокомпьютера NXT.

Тема 1.5. Лампы и переходники. Интерактивные сервомоторы

Теория. Лампы и переходники. Включение и выключение ламп, создание сверкающих моделей. Применение ламп для активации датчика освещённости, или для индикации включения мотора, или для контроля состояния датчиков, или для «оживления» «глаз» робота, или для других подобных целей. Подключение ламп к разъёмам А, В или С через кабели-переходники. Интерактивные сервомоторы.

Тема 1.6. Назначение и способы подключения датчиков

Теория. Датчики конструкторов LEGO на базе компьютера NXT (Презентация). Назначение и способы подключения датчиков.

Тема 1.7. Технология использования датчика касания и звука

Теория. Технология использования датчика касания и звука: возможные применения

Практика. Подключение датчиков касания и звука к микрокомпьютеру. Просмотр их основных возможностей. Программирование датчиков. Активация робота звуком. Управление роботом с помощью микрофона. Обнаружение препятствия с помощью датчика касания. Бампер с датчиком касания.

Тема 1.8. Технология использования датчика освещенности и расстояния

Теория. Технология использования датчика освещенности и расстояния: возможные применения. Определение роботом расстояния до препятствия. Ультразвуковой датчик управляет роботом. Обнаружение черной линии. Движение вдоль линии.

Практика. Подключение датчиков освещенности и расстояния к микрокомпьютеру. Просмотр их основных возможностей. Программирование датчиков.

Раздел 2.Конструирование и программирование роботов

компании ЛЕГО

Тема 2.1. Информация об имеющихся разновидностях роботов, созданных на базе ЛЕГО, их функциональном назначении и отличии.

Теория. Знакомство с различными видами роботов LEGO MINDSTORMS NXT 2.0. Информация об имеющихся разновидностях роботов, созданных на базе ЛЕГО, их функциональном назначении и отличии.

Тема 2.2. Установка программного обеспечения. Изучение среды управления и программирования

Теория. Установка программного обеспечения: системные требования. Краткое изучение среды управления и программирования.

Тема 2.3. Интерфейс программы для настольного компьютера

Теория. Интерфейс программы для компьютера:

1. Самоучитель Robot Educator

2. Мой портал (My Portal)

3. Панель инструментов

4. Рабочее поле

5. Окно подсказок

6. Карта рабочего поля

Тема 2.4. Программное обеспечение: палитра команд, панель конфигурации

Теория. Интерфейс программы для компьютера:

7. Палитра команд

8. Панель конфигурации

9. Пульт управления

10. Окно NXT.

Тема 2.5. Конструирование первого робота «Пятиминутку». Программирование робота «Пятиминутки». Модернизация робота в «Линейного ползуна»

Теория. Конструирование первого робота: принципиальная схема. Необходимое оборудование.

Практика. Сборка первой простейшей модели робота - "Пятиминутки". Программирование робота «Пятиминутки». Модернизация робота в «Линейного ползуна» - программируемого интеллектуального робота начального уровня.

Тема 2.6. Алгоритмические конструкции: ветвление

Теория. Знакомство с алгоритмической конструкцией «Ветвление». Назначение и способы ее применения.

Тема 2.7. Алгоритмические конструкции: цикл

Теория. Знакомство с алгоритмической конструкцией «Циклы». Назначение и способы ее применения.

Тема 2.8. Конструируем и программирование более сложного робота «Бот-внедорожник»

Теория. Что необходимо знать перед началом работы с данной моделью робота. Датчики конструкторов LEGO на базе компьютера NXT (Презентация), аппаратный и программный состав конструкторов LEGO на базе компьютера NXT (Презентация), сервомотор NXT.

Практика. Конструируем и программируем "Бот-внедорожник". Пишем программу средней сложности, которая должна позволить роботу реагировать на событие нажатия датчика. Задача примерно такая: робот ехал и упёрся в стену. Ему необходимо отъехать немножко назад, повернуть налево и затем продолжить движение прямо. Необходимо зациклить эту программу. Провести испытание поведения робота, подумать в каких случаях может пригодиться полученный результат.

Тема 2.9. Блок движение

Теория. Движение вперед. Движение назад. Движение с ускорением. Плавный поворот, движение по кривой. Поворот на месте. Движение вдоль сторон квадрата.

Тема 2.10. Модернизация «Бота-внедорожника» в робота «Исследователя». Программирование робота «Исследователя»

Практика. Модернизация «Бота-внедорожника» в робота «Исследователя». Программирование робота «Исследователя». Загрузка готовых программ управления роботом, тестирование их, выявление сильных и слабых сторон программы, а также регулирование параметров, при которых программа работают без ошибок.

Тема 2.11. Конструирование и программирование робота «Нападающий коготь»

Практика. Конструирование и программирование робота «Нападающий коготь». Загрузка готовых программ управления роботом, тестирование их, выявление сильных и слабых сторон программы, а также регулирование параметров, при которых программа работают без ошибок.

Тема 2.12. Конструирование и программирование робота «Пятикнопочный пульт ДУ»

Практика. Конструирование и программирование робота «Пятикнопочный пульт ДУ». Загрузка готовых программ управления роботом, тестирование их, выявление сильных и слабых сторон программы, а также регулирование параметров, при которых программа работают без ошибок.

Тема 2.13. Конструирование и программирование робота «СЕГВЕЯ с наездником»

Практика. Конструирование и программирование робота «СЕГВЕЯ с наездником». Загрузка готовых программ управления роботом, тестирование их, выявление сильных и слабых сторон программы, а также регулирование параметров, при которых программа работают без ошибок.

Тема 2.14. Основы программирования: правильные многоугольники, пропорция, рекурсия.

Теория. Основы программирования: правильные многоугольники, углы правильных многоугольников, пропорция, метод пропорции, рекурсия.

Тема 2.15. Основы программирования: процедуры, вложенные циклы

Теория. Основы программирования: процедуры, вложенные циклы.

Тема 2.16. Скорость. Измеряем скорость.

Теория. Скорость. Измеряем скорость. Скорость равномерного движения. Скорость неравномерного движения. Зависимость скорости от мощности мотора.

Тема 2.17. Конструирование и программирование гоночной машины - автобота.

Практика. Конструирование и программирование гоночной машины – автобота.

Раздел 3. Соревновательная деятельность роботов

Тема 3.1. Виды соревнований

Теория. Виды соревнований. Правила подготовки роботов к проведению соревнований.

Тема 3.2. Соревнования типа FIRST Tech Challenge

Теория. Соревнования типа FIRST Tech Challenge

Практика. Конструирование и программирование робота. Загрузка готовых программ управления роботом, тестирование их, выявление сильных и слабых сторон программы, а также регулирование параметров, при которых программа работают без ошибок.

Тема 3.3. Соревнования типа FIRST LEGO League

Теория. Соревнования типа FIRST LEGO League

Практика. Конструирование и программирование робота. Загрузка готовых программ управления роботом, тестирование их, выявление сильных и слабых сторон программы, а также регулирование параметров, при которых программа работают без ошибок.

Тема 3.4. Соревнования типа WRO

Теория. Соревнования типа WRO

Практика. Конструирование и программирование робота «Сортировщика». Загрузка готовых программ управления роботом, тестирование их, выявление сильных и слабых сторон программы, а также регулирование параметров, при которых программа работают без ошибок. Модернизация робота.

Тема 3.5. Соревнования типа Classic

Теория. Соревнования типа Classic

Практика. Конструирование и программирование робота «Сумоиста». Загрузка готовых программ управления роботом, тестирование их, выявление сильных и слабых сторон программы, а также регулирование параметров, при которых программа работают без ошибок.

Тема 3.6. Разработка интегрированного проекта

Практика. Разработка интегрированного проекта. Конструирование и программирование робота по замыслу обучающихся. Загрузка готовых программ управления роботом, тестирование их, выявление сильных и слабых сторон программы, а также регулирование параметров, при которых программа работают без ошибок.

Итоговая аттестация. Показательные соревнования, защита проектов и т.д.

Методическое обеспечение

№

п/п

Название раздела

Формы занятий

Методы и приемы

Дидактический материал

Форма отчета

1

Введение

Лекция

Беседа

Дискуссия

Рассказ о соревнованиях роботов: Евробот, фестиваль мобильных роботов, олимпиады роботов.

Просмотр видео.

Ролики, фотографии и мультимедиа

Видео с демонстрацией возможности робота скорпиона (не базовая версия)
Видео. Крупным планом демонстрируется собранный робот ALFAREX и его возможности
Видео. Демонстрация робота Р2Д2 из фильма "Звёздные войны", собранного из нескольких конструкторов

Видео с ШАГАЮЩИМ РОБОТОМ!

Видео с роботом-художником. Робот лего нхт 2.0 рисует фломастером заданную в программе картину
Видео "Живой робот" показывает, что можно "научить" робота танцу

2

Раздел 1.

Обзор состава и возможностей LEGO MINDSTORMS NXT 2.0.

Лекции

Практикумы

Беседа

Консультация

проблемный;

диалоговый;

игровой;

исследовательский;

рассказ;

инструктаж;

словесные;

наглядные:

демонстрация моделей;

использование технических средств;

просмотр видео;

практические:

практические задания;

анализ и решение конфликтных ситуаций;

мониторинг интеллектуально-познавательной сферы личности по Н.И. Шевандрину

Ролики, фотографии и мультимедиа

Видео компании LEGO. Рекламный ролик о составе конструктора версии 8547 и базовых роботах, которые можно собрать. Инструкции по сборке есть в ПО

Презентация PowePoint: От Леголэнда до конструкторов по роботам.ppt
Документ: О компании лего и их конструкторах.doc

3

Раздел 2. Конструирование и программирование роботов компании ЛЕГО

Лекции

Практикумы

Беседа

Консультация

Диагностика творческих конструкторских способностей учащихся в робототехнической деятельности по системе Эльконина Д.Б. — Давыдова В.В.

Диагностический инструментарий для организации и проведения мониторинговых исследований.

Ролики, фотографии и мультимедиа

Видео с примером каких роботов можно собрать из конструктора МИНДСТОРМС НХТ 2.0

Робот "Пятиминутка"

Линейный ползун

Бот-внедорожник

Исследователь

Нападающий коготь

СЕГВЕЙ с наездником

Пятикнопочный пульт ДУ

Разработка проектов с использованием робототехнических систем

4

Раздел 3. Соревновательная деятельность роботов

Лекции

Практикумы

Беседа

Консультация

рассказ;

инструктаж;

словесные;

наглядные:

демонстрация моделей;

использование технических средств;

просмотр видео;

практические:

практические задания;

анализ и решение конфликтных ситуаций

Просмотр видео соревновательной деятельности:

Лабиринт

Трасса

Сумо

Сортировщик

Лабиринт и др.

Разработка интегрированного проекта с использованием робототехнических систем

Итоговая аттестация

Показательные соревнования, защита проектов и т.д.

Литература и средства обучения

для педагога

1. ПервоРобот NXT. Введение в робототехнику. - MINDSTORMS NXT education, 2006. – 66 с.

2. Энциклопедический словарь юного техника. – М., «Педагогика», 1988. – 463 с.

3. Витезслав Гоушка «Дайте мне точку опоры…», - «Альбатрос», Изд-во литературы для детей и юношества, Прага, 1971. – 191 с.

4. Филиппов С.А. «Робототехника для детей и родителей», Изд. 2-е, «Наука», С-Пб, 2011 г. – 264 с.

для обучающихся

1. ПервоРобот NXT. Введение в робототехнику. - MINDSTORMS NXT education, 2006. – 66 с.

2. Энциклопедический словарь юного техника. – М., «Педагогика», 1988. – 463 с.

3. Витезслав Гоушка «Дайте мне точку опоры…», - «Альбатрос», Изд-во литературы для детей и юношества, Прага, 1971. – 191 с.

4. Филиппов С.А. «Робототехника для детей и родителей», Изд. 2-е, «Наука», С-Пб, 2011 г. – 264 с.

1