Вариативный курс "Робототехника"

ГУ «Школа-лицей №1 отдела образования акимата города Костаная»

Программа вариативного курса

«Робототехника»

На базе робототехнического комплекта “Lego Mindstorms”

Для 8-х классов

Составитель: Гордиев А. А.

Учитель физики

г. Костанай

Пояснительная записка

Вариативный курс «Робототехника» предназначен для учащихся 8 класса и рассчитан на 1 час в неделю, 34 часа за год.

Курс призван заложить начальные знания и навыки в области робототехники, прививать интерес учащихся к робототехнике и автоматизированным системам.

LEGO MINDSTORMS Education – новое поколение образовательной робототехники, позволяющей изучать естественные науки (информатику, физику, химию, математику и др.) а также технологии (научно – технические достижения) в процессе увлекательных практических занятий.

Используя образовательную технологию LEGO MINDSTORMS в сочетании с конструкторами LEGO, учащиеся разрабатывают, конструируют, программируют и испытывают роботов. В совместной работе дети развивают свои индивидуальные творческие способности, коллективно преодолевают творческие проблемы, получают важные фундаментальные и технические знания. Они становятся более коммуникабельными, развивают навыки организации и проведения исследований, что безусловно способствует их успехам в дальнейшем образовании и будущей работе.

Курс направлен на формирование творческой личности, живущей в современном мире. Технологические наборы LEGO MINDSTORMS ориентированы на изучение основных физических принципов и базовых технических решений, лежащих в основе всех современных конструкций и устройств.

Используя персональный компьютер или ноутбук с программным обеспечением, элементы из конструктора, ученики могут конструировать управляемые модели роботов. Загружая управляющую программу в специальный микрокомпьютер NXT, и присоединяя его к модели робота, учащиеся изучают и наблюдают функциональные возможности различных моделей роботов. Робот NXT работает независимо от настольного компьютера, на котором была написана управляющая программа. Получая информацию от различных датчиков и обрабатывая ее, NXT управляет работой моторов.

Итоги изученных тем подводятся созданием учениками собственных автоматизированных моделей, с написанием программ, используемых в своих проектах, и защитой этих проектов.

Цели:

• заложить основы алгоритмизации и программирования с использованием робота “LEGO Mindstorms»;

• научить использовать средства информационных технологий, чтобы проводить исследования и решать задачи в межпредметной деятельности.

Задачи:

• научить конструировать роботов на базе микропроцессора NXT;

• научить работать в среде программирования Mindstorms NXT;

• научить составлять программы управления Lego-роботами;

• развивать творческие способности и логическое мышление обучающихся;

• развивать умение выстраивать гипотезу и сопоставлять с полученным результатом;

• развивать образное, техническое мышление и умение выразить свой замысел;

• развивать умения работать по предложенным инструкциям по сборке моделей;

• развивать умения творчески подходить к решению задачи;

• развивать применение знаний из различных областей знаний;

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

• получать навыки проведения физического эксперимента.

• получить опыт работы в творческих группах.

Ожидаемые результаты и способы проверки:

В результате обучения учащиеся должны

ЗНАТЬ:

• правила безопасной работы;

• основные компоненты конструкторов Lego;

• конструктивные особенности различных моделей, сооружений и механизмов;

• 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;

• 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;

• демонстрировать технические возможности роботов;

УМЕТЬ:

• работать с литературой, с журналами, с каталогами, в интернете (изучать и обрабатывать информацию);

• самостоятельно решать технические задачи в процессе конструирования роботов (планирование предстоящих действий, самоконтроль, применять полученные знания, приемы и опыт конструирования с использованием специальных элементов и т.д.);

• создавать действующие модели роботов на основе конструктора ЛЕГО;

• создавать программы на компьютере;

• передавать (загружать) программы;

• корректировать программы при необходимости;

• демонстрировать технические возможности роботов.

Формы контроля за успеваемостью:

Текущий контроль уровня усвоения материала осуществляется по результатам выполнения обучающихся практических  заданий.

Итоговый контроль реализуется в форме защиты индивидуальных проектов либо соревнований (олимпиады) по робототехнике по типу зачета.

Организация учебного процесса.

Изучение темы предусматривает организацию учебного процесса в двух взаимосвязанных и взаимодополняющих формах:

• урочная форма, в которой преподаватель объясняет новый материал  и консультирует обучающихся в процессе выполнения ими практических заданий на компьютере.

• внеурочная форма, в которой обучающиеся после занятий (дома или в компьютерной аудитории) самостоятельно выполняют на компьютере  практические задания.

Основные виды деятельности

• Знакомство с интернет-ресурсами, связанными с робототехникой;

• Проектная деятельность;

• Работа в парах, в группах;

• Соревнования.

Формы работы, используемые на занятиях:

• лекция;

• беседа;

• демонстрация;

• практика;

• творческая работа;

• проектная деятельность.

Содержание курса «Робототехника»

Календарно-тематическое планирование

Список тренировочных задач:

1. Задание на «Датчик цвета». Задание на озвучку цвета, но уже с движением по полоскам цвета как в задании.

2. Напишите программу, в которой робот должен проехать х оборотов колеса, где х это случайное значение от 2 до 6.

3. Напишите программу, в которой робот должен подъехать к препятствию и остановится на расстоянии 10 см до препятствия, после этого показать на дисплей пройденное расстояние.

4. Объезд препятствия. На пути робота цилиндр диаметром 15 см. Робот двигаясь перпендикулярно к нему должен его плавно объехать его вокруг и вернуться на ту же дорожку но уже в обратную сторону.

5. Периметр треугольника. Робот едет до 1-го препятствия поворачивает направо 90’ градусов, едет 2-го препятствия и поворачивает направо 60’ градусов и останавливается окончательно перед 3-им. Фигура траектории прямоугольный треугольник, выдайте значение его периметра на экран.

6. Робот едет до препятствия в виде «цветного блока», делает его успешный захват. Делает разворот на 360’ градусов и едет вперед на 50 см.

7. Задачи «Датчик вращения».

1. Напишите программу где робот стартует через 1 секунду, после того как его немного подталкивая переместят на небольшое расстояние.

2. Проехав 20 см, он должен используя блок «Инвертировать вращение мотора» вернуться задом на прежнее место откуда он стартовал

1. «Блок интервала» и «Блок доступа к файлу» (обязательно примените их в своем решении).

1. Напишите программу, где робот стоя на месте вращается по кругу останавливаясь каждый раз после поворота в 120’ градусов и каждый раз напротив препятствия.

2. В какую сторону робот начнет кружится зависит от нажатия правой или левой кнопки на модуле EV3.

3. Расстояние до препятствия надо записать в файл. По завершению одного полного круга он должен подъехать к тому препятствию из трех, что самое близкое к нему.

4. В конце выведите на экран содержимое файла

1. Напишите программу для робота, где он выполняет следующие действия:

1. После запуска программы, начинает двигаться медленно вперед спустя 2 секунды;

2. Если его датчик цвета обнаружил зеленый цвет, то робот издает любой сигнал случайно от 1 до 3 раз. Затем пауза 2 секунды и продолжает двигаться вперед;

3. Если робот обнаружил препятствие, на своем пути, на расстоянии меньшем чем 10 см, то робот проигрывает звук «Stop» и завершает свою работу.

Список творческих задач:

1. Кегельринг

Задание: робот должен вытолкнуть четыре блока из круга за 1 минуту.

1. Движение по черной линии

Задание: робот должен следовать по траектории черной линии и проехать весь путь за 1 минуту.

1. Сумо

Задание: 2 робота борются за место в круге. Кто вытолкнет соперника первым из круга (касание колесом границы круга) тот и победил. Матч начинается с того что роботы стоят напротив друг друга спинами. После старта матча, роботы через 3 секунды начинают разворот на 180’ градусов и начинают сближаться с противником.

Список использованной литературы:

1. http://irc.gorono.ru/docs/1452361432016robototehnika.docx

2. http://robot.uni-altai.ru/metodichka/publikacii/obrazovatelnaya-programma-vneurochnoy-deyatelnosti-osnovy-robototehniki

3. http://www.prorobot.ru/lego/robototehnika_v_shkole_6-8_klass.php