Рабочая программа по курсу "Основы робототехники" 5-7 классы

Рабочая программа

по курсу: «ОСНОВЫ РОБОТОТЕХНИКИ»

5-7 классы

Аннотация

Робототехника в настоящее время является перспективным направлением развития современной индустрии. Изучение основ данного направления дает учащимся овладеть знаниями в области различных предметов технического профиля, а также конструирования и применения робототехнических систем в производстве и повседневной деятельности.

Изучение робототехники в основной школе способствует формированию компетенций, связанных с применением полученных знаний для дальнейшего развития и их применением в своей деятельности.

Учебный материал разделен на модули. Каждый модуль изучается по принципу от простого к сложному и заканчивается проведением состязаний или защитой проекта по данной тематике.

Обучение строится в соответствии со следующей логикой:

1. «знакомство» – записываем тему, анализируем применение в практической деятельности, собираем простейший механизм по схеме (программируем), наблюдаем за его работой, делаем необходимые теоретические заметки в тетради.

2. «основное задание» – сборка и программирование механизма с известными заранее параметрами.

3. «творческое задание» – предлагаем собрать и запрограммировать механизм, для выполнения определенного задания.

Структура занятия. Занятие, длящееся два академических часа, позволяет достаточно времени уделить не только знакомству с чем-то новым, но и систематическому повторению ранее изученного, причем не только на прошлом занятии, но и за весь предыдущий период обучения. Поэтому каждое занятие состоит из трех основных этапов:

1 этап. Повторение – 15-20 мин.

2 этап. Изучение нового и конструирование по заданиям – 30-40 мин.

3 этап. Свободное конструирование – 30-40 мин.

Цель курса:

раскрытие творческого потенциала учащихся с использованием возможностей робототехники и практическое применение знаний для применения в дальнейшей жизнедеятельности, воспитание информационной, технической и исследовательской культуры.

Задачи курса:

Обучающие:

- дать первоначальные знания о конструкции робототехнических устройств;

- научить приемам сборки и программирования робототехнических устройств;

- дать представление о применение робототехнических систем;

- сформировать общенаучные и технологические навыки конструирования и

проектирования;

Воспитывающие:

- формировать ответственное и творческое отношение к выполняемой работе;

- воспитывать умение работать в коллективе, эффективно распределять обязанности.

Развивающие:

- развивать творческую инициативу и самостоятельность;

- развивать психофизиологические качества учеников: память, внимание, способность

логически мыслить, анализировать, концентрировать внимание на главном;

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

Категория слушателей: курс предназначен для учащихся 5 – 7 классов; программа курса может быть использована учителями технологии, физики, а также педагогами дополнительного образования.

Форма обучения: очная

Продолжительность обучения: 3 года

Режим занятий: 2 часа в неделю

Данный курс рассчитан на 204 часа из расчета 86 часа аудиторной работы, 84 – самостоятельная работа по конструированию робототехнических систем, 34 – проектная и соревновательная деятельность.

Планируемые результаты

Основными результатами изучения курса, являются стимулирование мотивации учащихся к получению знаний, формированию творческой личности, привитие навыков коллективного труда, а также развития интереса к технике, конструированию, программированию и высоким технологиям. В дальнейшем, учащиеся смогут более осознанно подойти к выбору инженерной направленности обучения.

В результате изучения курса учащиеся должны

Знать/понимать:

• роль и место робототехники в жизни современного общества;

• основные сведение из истории развития робототехники в России и мире;

• основных понятия робототехники, основные технические термины, связанные с процессами конструирования и программирования роботов;

• общее устройство и принципы действия роботов;

• основные характеристики основных классов роботов;

• общую методику расчета основных кинематических схем;

• порядок отыскания неисправностей в различных роботизированных системах;

• методику проверки работоспособности отдельных узлов и деталей;

• основы графических языков программирования;

• определения робототехнического устройства, наиболее распространенные ситуации, в которых применяются роботы;

• иметь представления о перспективах развития робототехники, основные компоненты программных сред;

• основные принципы компьютерного управления, назначение и принципы работы цветового, ультразвукового датчика, датчика касания, различных исполнительных устройств;

• различные способы передачи механического воздействия, различные виды шасси, виды и назначение механических захватов.

Уметь:

• собирать простейшие модели с использованием EV3;

• самостоятельно проектировать и собирать из готовых деталей манипуляторы и роботов различного назначения;

• использовать для программирования микрокомпьютер EV3 (программировать на дисплее EV3)

• владеть основными навыками работы в визуальной среде программирования, программировать собранные конструкции под задачи начального уровня сложности;

• разрабатывать и записывать в визуальной среде программирования типовые управления роботом

• пользоваться компьютером, программными продуктами, необходимыми для обучения программе;

• подбирать необходимые датчики и исполнительные устройства, собирать простейшие устройства с одним или несколькими датчиками, собирать и отлаживать конструкции базовых роботов;

• правильно выбирать вид передачи механического воздействия для различных технических ситуаций, собирать действующие модели роботов, а также их основные узлы и системы

• вести индивидуальные и групповые исследовательские работы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ

Введение в робототехнику (4 ч).

Роботы. Виды роботов. Значение роботов в жизни человека. Основные направления применения роботов. Искусственный интеллект. Описание курса, предстоящей работы.

Понятие проектной деятельности.

Знакомство с конструктором, рабочим местом, правилами работы.

Знакомство с набором LEGO Mindstorm EV3 (6 ч.)

Основные управляющие детали конструктора. Их название и назначение.

Модуль EV3. Обзор, экран, кнопки управления модулем, индикатор состояния, порты. Установка батарей, способы экономии энергии. Включение модуля EV3. Создание программы с помощью модуля.

Сервомоторы и различные датчики EV3, их устройство и характеристики, освоение методов работы с ними.

Механическая передача (8 ч). 5 класс

Механическая передача. Расчет передаточного отношения.

Применение механической передачи.

Одномоторная тележка.

Соревнования «Сумо роботов, перетягивание каната»

Трехмерное моделирование(10 ч). 5 класс

Среда моделирования Lego Digital Disagner.

Создание трехмерной виртуальной модели.

Конкурс на лучшую трехмерную модель.

Шагающие роботы(10 ч). 5 класс

Принципы создания шагающих роботов.

Различные механизмы для шагающих роботов.

Маятник Капицы.

Соревнования шагающих роботов.

Среда программирования LABVIEW (EV 3)(30 ч).

Изучение среды программирования.

Простейшие программы движения.

Использование датчиков и режимы их работы.

Творческие задания.

Соревнования роботов.

Кегельринг (12 ч.)

Сборка обучающего робота. Изучение способов движения.

Создание робота собственной конструкции.

Соревнования роботов.

Движение по линии (30 ч.)

Рассматривается группа регуляторов (релейный, пропорциональный, дифференциальный, интегральный) и варианты их применения.

Объезд препятствий.

Движение с подсчетом перекрестков, препятствий, предметов.

Соревнования роботов. Следование по линии, Биатлон.

Движение по лабиринту(26 ч).

Рассматриваются механизмы обработки данных и методы их применения в программной среде разработки. Изучаются такие понятия, как: шина данных, тип данных, генератор случайных чисел, сравнение величин, логические операции, переменная и массив. Полученные знания используются при составления более сложных и эффективных программ для решения различных задач.

Соревнования роботов.

Дистанционное управление роботом (12 ч.)

Рассматриваются механизмы создания управляемых роботов.

Футбол и соревнования управляемых роботов.

Футбол роботов(20 ч.)

Разработка и конструирование автономных роботов.

Соревнования роботов.

Творческие проекты (36 ч.)

Учащиеся реализуют собственный проект. В ходе их работы с одной стороны осуществляется коллективное обсуждение и критика их идей, а с другой напротив защита собственного мнения и принятых решений учениками. Для вдохновения на собственные идеи проходит анализ готовых проектов, их конструкций и программ. В конце темы каждый учащийся (либо группа учеников) выступает с защитой своего проекта, используя демонстрацию работы робота и компьютерных средств.

Материально-техническое обеспечение:

Наборы LEGO MINDSTORMS EV 3

Ноутбуки

Программное обеспечение

Проектное оборудование для демонстрации

Набор полей для соревнований роботов

Методическое обеспечение:

плакаты, книги, учебные пособия, электронные приложения, презентации.

Литература

1. Копосов Д. Г. Первый шаг в робототехнику. Практикум для 5-6 классов\ Д. Г. Копосов. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012 – 292 с.

2. Gary Garber. Learning LEGO Mindstorm EV3. – М.: Книга по требованию, 2015 – 284 с.

3. Овсяницкая Л.Ю. Алгоритмы и программы движения робота Lego Mindstorms EV3 по линии. – М.: Издательство «Перо», 2015. – 168 с.

4. Овсяницкая Л.Ю. Пропорциональное управление роботом Lego Mindstorms EV3 по линии. – М.: Издательство «Перо», 2014г.

5. Овсяницкая Л.Ю. Курс программирования робота LEGO Mindstorm EV3. – М.: Издательство «Перо», 2013.

6. Вязов С.М. Соревновательная робототехника: приёмы программирования в среде EV3: учебно-практическое пособие / С.М. Вязовов, О.Ю. Калягина, К.А. Слезин. – М. : Перо, 2013.

7. Филиппов С.А. Уроки робототехники. Конструкция. Движение. Управление. − Издательство: Лаборатория знаний, 2017.

Интернет- ресурсы

http://mindstorms.lego.com

http://www.prorobot.ru/

http://robofest.ru/

http://robolymp.ru/wro/

http://ldd.lego.com

.