СОДЕРЖАНИЕ
|
стр.
|
1.ПАСПОРТ ПРОГРАММЫ по дополнительному
образованию
|
5
|
2. СТРУКТУРА и содержание
ПРОГРАММЫ по дополнительному образованию
|
6
|
3. условия реализации
программы по дополнительному образованию
|
11
|
|
|
1. паспорт Рабочей
ПРОГРАММЫ
«Робототехника».
1.1. Область применения
программы
Рабочая программа может быть использована в
дополнительном профессиональном образовании.
Организация работы с
конструкциями роботов LEGO Mindstorms Education EV3
базируется на принципе практического обучения.
1.2. Место дисциплины в
структуре основной профессиональной образовательной программы: учебная дисциплина принадлежит к обучающему
циклу.
1.3. Цели и задачи дисциплины – требования
к результатам освоения дисциплины:
Робототехника является одним из важнейших
направлений научно-технического прогресса, в котором проблемы механики
соприкасаются с проблемами управления и искусственного интеллекта. Робототехника
опирается на такие дисциплины как электроника, механика, программирование.
Образовательная программа «Робототехника» является
актуальной и социально значимой, так как направлена на развитие созидательных
способностей учащихся. Практическая работа на занятиях позволяет глубже
разобраться в предмете, тем самым эффективно дополняя традиционные
теоретические курсы.
Программа
может помочь учащимся в выборе будущей специальности, привлечь их к получению образования
по инженерным дисциплинам. Современные науки мехатроника и робототехника
невозможны без хорошего понимания математики, физики, информатики, черчения.
Учащимся предоставляется возможность не только узнать, где и как можно
применить знания, полученные ранее, но при содействии руководителя начать
самостоятельную работу, попробовать свои силы в проектной работе по
конструированию элементов робототехнических и мехатронных систем.
Данная программа
может являться одним из элементов подготовки к международным робототехническим
соревнованиям «Евробот» (www.eurobot.org, www.eurobot-russia.ru).
Программа предназначена для учащихся общеобразовательных
школ.
Основным содержанием данного курса являются постепенное
усложнение занятий от технического моделирования до сборки и программирования
роботов.
Актуальность курса заключается в том, что он направлен на
формирование творческой личности живущей в современном мире. Технологические
наборы LEGO Mindstorms Education EV3 ориентированы на изучение основных
физических принципов и базовых технических решений, лежащих в основе всех
современных конструкций и устройств.
LEGO Mindstorms — это конструктор (набор сопрягаемых деталей и электронных блоков) для создания программируемого робота. Впервые представлен компанией LEGO в 1998
году.
Конструкторы
LEGO Mindstorms позволяют
высокомотивированную учебную деятельность по пространственному конструированию, моделированию, программированию и автоматическому
управлению
На уроках используются конструктор серии LEGO Mindstorms Education EV3 Core Set и LEGO Mindstorms
Education EV3 Expansion Set.
Используя персональный компьютер
с комплектом программного обеспечения (ПО) LEGO Mindstorms EV3 1.0
для робототехники, элементы LEGO - конструктора обучающиеся могут
конструировать управляемые модели роботов. Роботы LEGO можно программировать автономно. Кроме программы для управления
роботов могут быть написаны в ПО - LEGO Mindstorms EV3 1.0
персонального компьютера и загружены в робот LEGO через кабель. После
загрузки программы - робот LEGO – может совершать движения и манипуляции
независимо от ноутбука. Получая информацию от различных датчиков и обрабатывая
ее, робот LEGO управляет работой моторов.
Итоги изученных тем подводятся созданием учащимися собственных
автоматизированных моделей, с написанием программ, используемых в своих
проектах, и защитой этих проектов.
Цель:
Сориентировать
учащегося в области робототехники и смежных областях, заинтересовать в
дальнейшем продолжении изучения предмета, углублении полученных знаний и
умений.
Заложить фундамент
для дальнейшей командной работы над ежегодными проектами создания спортивных
роботов для международных соревнований Евробот (Eurobot) и Евробот Джуниор
(Eurobot Junior).
Задачи:
Выявить
и поддержать творческую молодежь, мотивированную на профессиональную
деятельность и получение высококачественного высшего образования в современных
и перспективных областях знаний инженерного профиля;
Сформировать
умение самостоятельно решать технические задачи в процессе конструирования
моделей (выбор материала, планирование предстоящих действий, самоконтроль,
умение применять полученные знания, приемы и опыт в конструировании других
объектов и т.д.);
Стимулировать
находчивость, изобретательность и поисковую творческую деятельность учащихся, и
ориентирование на решение интересных и практически важных комплексных задач;
Познакомить
учащихся с основами робототехники и существующими соревнованиями роботов;
Эстетическое,
нравственное и трудовое воспитание;
Развить
творческие способности;
Сформировать
умение работы с научно-технической литературой;
Развить навыки поиска
информации и раскрыть возможности сети Интернет для работы над проектом.
Знакомство со средой программирования LEGO Mindstorms EV3 1.0.
Усвоение основ программирования, получить умения составления
алгоритмов;
Умение использовать системы регистрации сигналов датчиков, понимание
принципов обратной связи;
Проектирование роботов и программирование их действий;
Через создание собственных проектов прослеживать пользу применения
роботов в реальной жизни;
Расширение области знаний о профессиях;
Умение учеников работать в группах.
Срок реализации курса
Программа
рассчитана на 108 часов обучения.
Форма и режим занятий
Форма
проведения занятий – групповая. Учащиеся набираются в группу без учета личных
особенностей.
Ожидаемые результаты
Учащиеся будут знать:
- правила
безопасной работы;
- правила и порядок
чтения чертежа схемы и наглядного изображения;
- принципы связи
компьютерных и микроконтроллерных систем;
- основные этапы
развития робототехники;
- уровень развития
робототехники в настоящее время;
- области
применения роботов;
- элементы
робототехнических систем: электронные устройства управления;
- программные
элементы робототехники, программные платформы, языки программирования и
переносимость кода, алгоритмы и приемы разработки;
- особенности
сопряжения элементов робототехнических систем;
- принципы
проектирования электронных устройств;
- необходимое
оборудование для реализации электронных устройств;
- регламент соревнований роботов Евроробот, как
проводятся соревнования и что необходимо для участия в них.
Учащиеся будут уметь:
-
читать и создавать графические чертежи и электронные схемы;
-
самостоятельно решать технические задачи, связанные с разработкой электроники;
-
разрабатывать программные элементы электронных устройств, создавать алгоритмы
управления исполнительными устройствами, собирать информацию с датчиков;
-
разрабатывать связь микроконтроллерных средств с компьютером;
-
разрабатывать пользовательские интерфейсы для разработанных устройств на
компьютере;
-
тестировать робототехнические устройства и их элементы;
- работать с
научно-технической литературой, с журналами, с каталогами, в Интернете, с
видеотекой (изучать и обрабатывать информацию по теме проекта).
1.4. Рекомендуемое количество часов на
освоение программы дисциплины:
максимальной учебной нагрузки обучающегося 108 часов, в том числе:
- обязательной аудиторной учебной нагрузки
обучающегося 108 часов.
практические занятия – 100 часов.
2. СТРУКТУРА И ПРИМЕРНОЕ СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ
ДИСЦИПЛИНЫ
2.1. Объем учебной дисциплины и
виды учебной работы
|
Вид учебной работы
|
Объем часов
|
|
Максимальная
учебная нагрузка (всего)
|
108
|
|
Обязательная аудиторная учебная нагрузка (всего)
|
108
|
|
в том числе:
|
|
|
-теоретические занятия
|
8
|
|
- практические занятия
|
100
|
|
|
2.2.
Тематический план и
содержание учебной дисциплины.
|
Наименование разделов и тем
|
Макс. учебная нагрузка учащихся, час
|
Количество аудиторных часов при очной форме обучения
|
Практическое
занятие
|
|
Теоретические занятия в т.ч
внеаудиторные
|
|
Введение в
робототехнику. Лекция. Цели и задачи курса. Что такое роботы. Рассказ о
соревнованиях роботов: Евробот, фестиваль мобильных роботов, олимпиады
роботов. Спортивная робототехника. Конструкторы и «самодельные» роботы.
Информация о имеющихся конструкторах компании ЛЕГО, их функциональном
назначении и отличии, демонстрация имеющихся у нас наборов
1. Конструкторы
компании ЛЕГО
Основные сведения о
программе.
1.1.Набор
Lego Mindstorms Education EV3
- Знакомство с набором Lego
Mindstorms Education EV3. Датчики конструкторов роботов LEGO,
аппаратный и программный состав конструкторов LEGO.
1.2.
Конструирование первого робота.
- Практическое занятие. Сборка первой модели робота
45544_educator - робот учитель – по
инструкции.
1.3. Изучение среды управления и программирования роботом - 45544_educator - робот
учитель.
- Изучение
программного обеспечения, изучение среды программирования, управления -
45544_educator - робот учитель.
По
инструкции программируем микрокомпьютер EV3 вводим
программы управления роботом с различными датчиками, тестируем их, регулируем
параметры, при которых программы работают без ошибок.
Анализируем плюсы и минусы конструкции.
1.4. Программирование робота - 45544_educator - робот учитель.
Сборка и
тестирование 45544_robotarmh25 - рука" – по инструкции.
Из инструкции вводим программы управления роботом тестируем
датчики, регулируем параметры, при которых программы работают без ошибок.
2.1. Программирование более сложного
робота.
и приложение 3d builder на мобильном устройстве, проектирование индивидуального пульта
управления роботом.
3. Сборка
гусеничного робота по инструкции.
Сборка и тестирование "Гусеничного робота" 45544_45560_tankbot по инструкции.
Задача: необходимо
научиться собирать робота на гусеницах по инструкции.
Из инструкции
вводим программы управления роботом, тестируем датчики, регулируем параметры,
при которых программы работают без ошибок. Анализируем плюсы и минусы
конструкции.
3.1. Программирование гусеничного робота.
Практическое задание.
Разработка программ на персональном компьютере в ПО LEGO
Mindstorms EV3 1.0 для выполнения поставленных задач роботом 45544_45560_tankbot – танкбот. Несколько коротких заданий. Количество блоков в программах более
5 штук (более сложная программа).
и приложение 3d builder на мобильном устройстве, проектирование индивидуального пульта
управления роботом.
4. Разработка
проектов по группам.
Цель: Сформировать задачу на разработку проекта группе учеников.
На занятии учащиеся делятся на
группы по 2-3 человека.
Шаг 1. Каждая группа сама придумывает себе проект автоматизированного
устройства/установки или робота. Учащиеся обязаны описать данные решения в виде блок-схем,
текста в виде презентации, а также в редакторе Word и
распечатать.
Шаг 2. При готовности
описательной части проекта приступить к созданию действующей модели.
Шаг 3. Уточняются параметры
проекта. Он при необходимости дополняется схемами, блок-схемами
программ, описательной частью. Дорабатывается презентация
Шаг 4. При готовности модели проводится программирование запланированных
ранее функций.
Шаг 5. Оформление проекта.: Окончательно определяемся с
названием проекта, разрабатывается окончательная презентация для защиты
проекта. Распечатывается проект в редакторе Word с титульным листом (название, ФИО авторов), описательной частью,
рисунками, литературой.
Шаг 6. Защита проекта.
5. Сбор модели
и исследование датчиков робота.
Сбор и
исследование датчиков в модели робота 45544_educator - робот учитель:
датчик цвета -
возможность удалённого управления и программирования робота для движения по
цветным линиям на полу!
инфракрасный датчик – возможность удаленного
управления и программирования в трех разных режимах: приближения, в режиме
маяка и в дистанционном режиме.
робот с датчиком касания - робот с программой, использующей датчик
касания в качестве инструмента для определения препятствий.
робот с датчиком для следования по
линии - робот,
программа которого настроена на его движение по чёрной линии.
6.Контрольное
тестирование.
Тест должен
содержать простые и чётко сформулированные вопросы о конструкторе, о лего, о
законах физики, математики и т.д. Рекомендуемое количество примерно 20
вопросов. В тест включены несколько вопросов на смекалку из цикла: "А
что если...". Выбор учеников, способных изучать робототехнику на
повышенном уровне.
7. Сборка
проекта EL3CTRIC GUITAR.
Сборка и тестирование проекта EL3CTRIC GUITAR по инструкции.
Из инструкции
вводим программы управления проектом, тестируем датчики, регулируем
параметры, при которых программы работают без ошибок. Анализируем плюсы и
минусы конструкции.
7.1. Программирование EL3CTRIC GUITAR.
Практическое задание.
Разработка программ на персональном компьютере в ПО LEGO
Mindstorms EV3 1.0 для выполнения поставленных задач роботом EL3CTRIC GUITAR. Несколько коротких заданий. Количество блоков в
программах более 5 штук (более сложная программа).
и приложение 3d builder на мобильном устройстве, проектирование индивидуального пульта
управления роботом.
8. Сборка робота принтер баннеров (banner print3r)
Сборка и тестирование робота принтер баннеров (banner print3r) по инструкции.
Из инструкции
вводим программы управления проектом, тестируем датчики, регулируем
параметры, при которых программы работают без ошибок. Анализируем плюсы и
минусы конструкции.
8.1. Программирование робота принтер баннеров (banner print3r).
Практическое задание.
Разработка программ на персональном компьютере в ПО LEGO Mindstorms EV3
1.0 для выполнения поставленных задач роботом принтер баннеров (banner
print3r). Несколько коротких заданий. Количество блоков в
программах более 5 штук (более сложная программа).
и приложение 3d builder на мобильном устройстве, проектирование индивидуального пульта
управления роботом.
9. Сборка робота
EV3MEG
Сборка и тестирование робота EV3MEG по
инструкции.
Из инструкции
вводим программы управления проектом, тестируем датчики, регулируем
параметры, при которых программы работают без ошибок. Анализируем плюсы и
минусы конструкции.
9.1. Программирование робота EV3MEG
Практическое задание.
Разработка программ на персональном компьютере в ПО LEGO Mindstorms EV3
1.0 для выполнения поставленных задач роботом EV3MEG Несколько коротких заданий. Количество
блоков в программах более 5 штук (более сложная программа).
и приложение 3d builder на мобильном устройстве, проектирование индивидуального пульта
управления роботом.
10. Сборка
робота высокой сложности.
Сборка робота
45544_colorsorter - цветосортировщик по
инструкции.
10.1 Программирование робота высоко сложности.
Практическое задание.
Разработка программ на ноутбуке в ПО LEGO Mindstorms
EV3 1.0 для
выполнения поставленных задач роботом 45544_colorsorter
– цветосортировщик. Несколько
коротких заданий. Количество блоков в программах более 5 штук (более сложная
программа). Пишем программу средней сложности, которая должна позволить
роботу реагировать на событие срабатывания датчика. Тестируем робот на
соответствии программе.
и приложение 3d builder на мобильном устройстве, проектирование индивидуального пульта
управления роботом.
11. Сбор готовой
модели на выбор.
Сбор и исследование
одной из моделей роботов на выбор.
12. Анализ всех
изученных функций датчиков и возможностей конструкции, подготовка к
внутрекружковому соревнованию.
13. Сборка
своего проекта с учетом полученных навыков, с применением всевозможных
датчиков, и программирование наибольшее количество функций изученных ранее.
14. Проведение
конкурса среди учащихся
14.1 1этап:
«Лучшие функции»
14.2 2этап:
«лучший спроектированный пульт управления роботом»
15.
Заключительное занятие, подведение итогов.
|
2
2
4
2
2
4
4
2
2
4
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
4
2
2
4
2
2
4
2
2
4
4
2
4
2
8
2
2
2
|
2
2
2
2
|
2
4
2
2
2
4
2
2
4
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
4
2
2
4
2
2
4
2
2
4
4
2
4
8
2
2
2
|
3. условия реализации
программы дисциплины
3.1. Требования к минимальному
материально-техническому обеспечению
Реализация программы дисциплины требует наличия
лабораторий «Робототехники».
Оборудование лаборатории и
рабочих мест лаборатории:
- посадочные места по количеству студентов;
- рабочее место преподавателя;
Используется компьютерный класс на 10 компьютеров с необходимым
лицензионным программным обеспечением, а также проекционной техникой.
3.2. Информационное обеспечение
обучения
Перечень рекомендуемых учебных изданий,
Интернет-ресурсов, дополнительной литературы
а) основная литература:
- Робототехника для детей и их родителей. Книга для учителя. С.А.
Филиппов, - 263 с., илл., Руководство пользователя LEGO MINDSTORMS - 64 стр., илл.
- Комплект методических материалов
«Перворобот». Институт новых технологий.
- Чехлова А. В., Якушкин П. А.«Конструкторы
LEGO DAKTA в курсе информационных технологий. Введение в робототехнику». -
М.: ИНТ, 2001 г.
- Белиовская Л. Г.
Белиовский А. Е. Программируем микрокомпьютер в LabVIEW// М.: ДМК Пресс,
2010.
Интернет ресурсы
- http://lego.rkc-74.ru/
- http://www.gruppa-prolif.ru/content/view/23/44/
- http://robotics.ru/
- http://www.prorobot.ru/lego/robototehnika_v_shkole_6-8_klass.php
- http://www.prorobot.ru/lego.php
- http://robotor.ru
- http://www.lego.com/education/
- http://www.wroboto.org/
- http://learning.9151394.ru
- http://www.roboclub.ru/
- http://robosport.ru/
- http://www.prorobot.ru/
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.