Робототехника

Образование в сфере робототехники продиктовано развитием современных электронных, робототехнических и инженерных технологий в области автоматизации, электроники, мехатроники и искусственного интеллекта.
Общеразвивающая образовательная программа дополнительного образования детей"Робототехника" имеет техническую направленность.

Она предусматривает развитие творческих способностей детей, формирование начальных технических знаний, умений, навыков, способствует приобретению чувства уверенности и успешности, психологического благополучия.

Новизна программы заключается в использовании LEGO-конструкторов, что повышает мотивацию детей к обучению, при этом требуются знания практически из всех учебных дисциплин от искусств и истории, до математики и естественных наук. Межпредметные занятия опираются на естественный интерес к разработке и постройке различных механизмов. Одновременно занятия LEGO, как нельзя лучше подходят для изучения основ алгоритмизации и программирования.

Новизна данной дополнительной образовательной программы заключается и в том, что по форме организации образовательного процесса она является модульной.

 Работа с образовательными конструкторами «LEGO MINDSTORMS Education EV3» и «LEGO MINDSTORMS NXT2.0» позволяет школьникам в форме познавательной игры узнать многие важные идеи и развить необходимые в дальнейшей жизни навыки. При построении модели затрагивается множество проблем из разных областей знаний – от теории механики до психологии, – что является вполне естественным.

Очень важным представляется тренировка работы в коллективе и развитие самостоятельного технического творчества.Изучая простые механизмы, ребята учатся работать руками (развитие мелких и точных движений), развивают элементарное конструкторское мышление, фантазию, изучают принципы работы многих механизмов.

Преподавание курса предполагает использование компьютеров и специальных интерфейсных блоков совместно с конструкторами. Важно отметить, что компьютер используется, как средство управления моделью; его использование направлено на составление управляющих алгоритмов для собранных моделей. Обучающиеся получают представление об особенностях составления программ управления, автоматизации механизмов, моделировании работы систем.

Актуальность образовательной робототехники заключается в возможностиобъединить конструирование и программирование в одном курсе, что способствует интегрированию преподавания информатики, математики, физики, черчения, естественных наук с развитием инженерного мышления, через техническое творчество. Техническое творчество – мощный инструмент синтеза знаний, закладывающий прочные основы системного мышления. Таким образом, инженерное творчество и лабораторные исследования – многогранная деятельность, которая должна стать составной частью повседневной жизни каждогообучающегося.

Педагогическая целесообразность программы заключается в том, что она является целостной и непрерывной в течении всего процесса обучения и позволяет обучающимся шаг за шагом раскрывать в себе творческие возможности и самореализоваться в современном мире. В процессе конструирования и программирования дети получат дополнительное образование в области физики, механики, электроники и информатики.

 Программа является модифицированной, состоит из 5 модулей:

"Введение в робототехнику",

"Управление",

"Исследование",

"Конструирование",

"Проектная деятельность, соревнования".

 

Педагоги

Соболев Игорь Владимирович, педагог дополнительного образования,  высшая квалификационная категория

Содержание программы

Содержание образовательной программы дополнительного образования детей.

1. Введение в робототехнику (9 часов)

2. Управление (14 часов)

2.1 Управление моторамиEV3, NXT.

2.2 Зубчатые передачи.

2.3 Управление датчиком касанияEV3, NXT.

2.4 Управление датчиком цвета EV3, датчиком освещенности NXT.

2.5 Управление ультразвуковым и инфракрасным датчиками EV3.

2.6 Управление гироскопическим датчиком EV3.

3. Исследование (14 часов)

3.1 Обзор областей раздела «Исследователь»: Загрузка данных, Просмотр и Сравнение,Описание.

3.2 Проектирование сбора данных EV3, NXT с использованием датчика цвета, датчика освещенности.

3.3 Движение по траектории.

3.4 Проектирование сбора данных EV3, NXT с использованием датчика касания.

3.5 Проектирование сбора данных EV3, с использованием ультразвукового и ИК-датчиков.

3.6 Проектирование сбора данных EV3 с использованием гироскопического датчика.

4. Конструирование (19 часов)

4.1 Управление двумя моторами, мощностью моторов, использование палитры инструментов, загрузка программ вEV3, NXT.

4.2 Копирование и вставка пиктограмм в программе, сохранение программы. Использование модификаторов.

4.3 Программирование функций регистрации данных, основанное на планировании частоты отсчетов.

4.4 Программирование функций работы робота с использованием ультразвукового датчика.

4.5 Программирование функций работы робота с использованием ИК-датчика. ИК-маяк. Дистанционное управление роботом.

4.6 Программирование робота с использованием гироскопического датчика.

4.7 «LEGODigitalDesigner» (LDD) – программа, для создания виртуальных моделей роботов и разработки инструкций по сборке.

5. Проектная деятельность, соревнования (16 часов)

5.1 Использование автоматического управления.

5.2 Понятие о простых механизмах и их разновидностях. Рычаг и его применение. Использование зубчатой передачи для изменения скорости модели.

5.3 Виды передач. Ременная передача. Зубчатая передача. Повышающая и понижающая передачи. Дифференциал.

5.4 Работа в Интернете. Поиск информации о Лего -соревнованиях, описаний моделей, технологии сборки и программирования Лего-роботов.

5.5 Соревнования моделей, обсуждение проектов и программ.

5.6 Создание презентации «Я в мире ЛЕГО», «Мой робот из Лего» по итогам года.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Цели программы

Обучение основам робототехники, программирования, развитие творческих способностей в процессе конструирования и проектирования.

Результат программы

Прогнозируемые результаты образовательной деятельности.
По окончанию обучения, обучающиеся должны знать:

· правила безопасной работы;

· основные компоненты конструкторов"LEGO MINDSTORMS Education EV3″, (NXT);

· компьютерную среду, включающую в себя графический язык программирования;

· виды подвижных и неподвижных соединений в конструкторе;

· основные приемы конструирования роботов;

· конструктивные особенности различных роботов;

· как передавать программы вEV3, (NXT);

· порядок создания алгоритма программы, действия робототехнических средств;

· как использовать созданные программы;

· 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 роботов;

· корректировать программы при необходимости;

Должны уметь:
· принимать, или намечать учебную задачу, ее конечную цель;

· проводить сборку робототехнических средств, с применением"LEGO MINDSTORMS Education EV3″, (NXT)конструкторов;

· создавать программы для робототехнических средств;

· прогнозировать результаты работы;

· планировать ход выполнения задания;

· рационально выполнять задание;

· руководить работой группы или коллектива;

· высказываться устно в виде сообщения или доклада;

· высказываться устно в виде рецензии ответа товарища;

· представлять одну и ту же информацию различными способами.

Материально-техническая база

 

Программы для управления роботами:

1. Программное обеспечение Lego Mindstorms Education EV3.

2. Приложения для мобильного телефона под операционной системой Android 2.2 и выше на сайтеhttp://market.android.com/.

Материально-техническое обеспечение кабинета:

1. Базовые наборы конструктора LegoMindstorms EV3 (45544) – 20 шт.

2. Ресурсные наборы дополнительных элементов LegoMindstorms EV3 (45560) – 19 шт.

3. Дополнительный инфракрасный датчик – 6 шт.

4. Дополнительный инфракрасный маяк – 6 шт.

5. Стол для проведения соревнований по робототехнике (1212×2412 мм);

6. Набор полей для соревнований:

· шорт-трек,

· биатлон,

· сумо,

· кегельринг.

7. Компьютер педагога, компьютеры учащихся, ноутбуки. проектор, экран;

8. Доска маркерная, маркеры.

9. Интерактивная доска.

10. Программное обеспечение LegoMindstormsEducationEV3.

11. Цифровые разработки педагога к урокам (презентации, видеофрагменты и т.д.).