«Согласовано»
Заведующий отдела
________________
___________________
Протокол № ______
от«___»_________2013г.
|
«Согласовано»
Заместитель директора
по УВР
М. Д. Никитина______
___________________
Протокол № ______
от «___»_________2013г.
|
«Утверждено»
Директор МБОУДОД
«ЦДТ ЗМР РТ»
И.В. Фесенко_______
__________________
Приказ №________
от «___»_________2013г.
|
АДАПТИРОВАННАЯ ПРОГРАММА
объединения дополнительного образования
МБОУ ДОД «Центр детского творчества
Зеленодольского муниципального района Республики Татарстан»
Андреева Алевтина Михайловна,
педагог дополнительного образования
«Легороботы»
Срок реализации 1 год
для детей 10-12 лет
|
Рассмотрено на заседании педагогического совета
протокол № _________________
от «___»_________2013г.
|
г.Зеленодольск
2013 – 2014 учебный год
Пояснительная записка
Программа «Легороботы» разработана в соответствии с требованиями Закона РФ «Об образовании», ст. 9 и Письма МОиН РФ №3 - 1844 от 06.11.12.
При разработке программы использовалась литература:
1. Робототехника. Издательство МГТУ.
2. С.А. Вортников. «Информационные устройства робототехнических систем»
Предмет робототехники это создание и применение роботов, других средств робототехники и основанных на них технических систем и комплексов различного назначения.
Возникнув на основе кибернетики и механики, робототехника, в свою очередь, породила новые направления развития и самих этих наук. В кибернетике это связано, прежде всего, с интеллектуальным направлением и бионикой как источником новых, заимствованных у живой природы идей, а в механике – с многостепенными механизмами типа манипуляторов.
Робототехника - это проектирование и конструирование всевозможных интеллектуальных механизмов - роботов, имеющих модульную структуру и обладающих мощными микропроцессорами.
На занятиях по Робототехнике осуществляется работа с образовательными конструкторами серии LEGO Mindstorms. Для создания программы, по которой будет действовать модель, используется специальный язык программирования .
Образовательная программа по робототехнике "ROBOT " это один из интереснейших способов изучения компьютерных технологий и программирования. Во время занятий ученики научаться проектировать, создавать и программировать роботов. Командная работа над практическими заданиями способствует глубокому изучению составляющих современных роботов, а визуальная программная среда позволит легко и эффективно изучить алгоритмизацию и программирование.
В распоряжении детей будут предоставлены Лего-конструкторы, оснащенные специальным микропроцессором, позволяющим создавать программируемые модели роботов. С его помощью обучаемый может запрограммировать робота на выполнение определенных функций.
Дополнительным преимуществом изучения робототехники является создание команды единомышленников и ее участие в олимпиадах по робототехнике, что значительно усиливает мотивацию учеников к получению знаний.
Образовательная программа по робототехнике «ROBOT» научно-технической направленности, т.к. так как в наше время робототехники и компьютеризации ребенка необходимо учить решать задачи с помощью автоматов, которые он сам может спроектировать, защищать свое решение и воплотить его в реальной модели, т.е. непосредственно сконструировать и запрограммировать.
Актуальность развития этой темы заключается в том, что в настоящий момент в России развиваются нано технологии, электроника, механика и программирование. Т.е. созревает благодатная почва для развития компьютерных технологий и робототехники.
В педагогической целесообразности этой темы не приходиться сомневаться, т.к. дети научатся объединять реальный мир с виртуальным. В процессе конструирования и программирования кроме этого дети получат дополнительное образование в области физики, механики, электроники и информатики.
Возраст детей, участвующих в реализации данной дополнительной образовательной программы колеблется от 10 до 17 лет. В коллектив могут быть приняты все желающие, не имеющие противопоказаний по здоровью.
Сроки реализации программы 1 год.
Режим работы, в неделю 2 занятия по 2 часа . Часовая нагрузка 144 часа.
Цель: развитие творческих способностей и формирование раннего профессионального самоопределения подростков и юношества в процессе конструирования и проектирования.
Задачи:
Обучающие:
- дать первоначальные знания по устройству робототехнических устройств;
- научить основным приемам сборки и программирования робототехнических средств;
- сформировать общенаучные и технологические навыки конструирования и проектирования;
- ознакомить с правилами безопасной работы с инструментами необходимыми при конструировании робототехнических средств.
Воспитывающие:
- формировать творческое отношение по выполняемой работе;
- воспитывать умение работать в коллективе.
Развивающие:
- развивать творческую инициативу и самостоятельность;
- развивать психофизиологические качества учеников: память, внимание, способность логически мыслить, анализировать, концентрировать внимание на главном.
Основными принципами обучения являются:
Научность. Этот принцип предопределяет сообщение обучаемым только достоверных, проверенных практикой сведений, при отборе которых учитываются новейшие достижения науки и техники.
Доступность. Предусматривает соответствие объема и глубины учебного материала уровню общего развития учащихся в данный период, благодаря чему, знания и навыки могут быть сознательно и прочно усвоены.
Связь теории с практикой. Обязывает вести обучение так, чтобы обучаемые могли сознательно применять приобретенные ими знания на практике.
Воспитательный характер обучения. Процесс обучения является воспитывающим, ученик не только приобретает знания и нарабатывает навыки, но и развивает свои способности, умственные и моральные качества.
Сознательность и активность обучения. В процессе обучения все действия, которые отрабатывает ученик, должны быть обоснованы. Нужно учить, обучаемых, критически осмысливать, и оценивать факты, делая выводы, разрешать все сомнения с тем, чтобы процесс усвоения и наработки необходимых навыков происходили сознательно, с полной убежденностью в правильности обучения. Активность в обучении предполагает самостоятельность, которая достигается хорошей теоретической и практической подготовкой и работой педагога.
Наглядность. Объяснение техники сборки робототехнических средств на конкретных изделиях и программных продукта. Для наглядности применяются существующие видео материалы, а так же материалы своего изготовления.
Систематичность и последовательность. Учебный материал дается по определенной системе и в логической последовательности с целью лучшего его освоения. Как правило этот принцип предусматривает изучение предмета от простого к сложному, от частного к общему.
Прочность закрепления знаний, умений и навыков. Качество обучения зависит от того, насколько прочно закрепляются знания, умения и навыки учащихся. Не прочные знания и навыки обычно являются причинами неуверенности и ошибок. Поэтому закрепление умений и навыков должно достигаться неоднократным целенаправленным повторением и тренировкой.
Индивидуальный подход в обучении. В процессе обучения педагог исходит из индивидуальных особенностей детей (уравновешенный, неуравновешенный, с хорошей памятью или не очень, с устойчивым вниманием или рассеянный, с хорошей или замедленной реакцией, и т.д.) и опираясь на сильные стороны ребенка, доводит его подготовленность до уровня общих требований.
На занятиях используются различные формы организации образовательного процесса:
- фронтальные (беседа, лекция, проверочная работа);
- групповые (олимпиады, фестивали, соревнования);
- индивидуальные (инструктаж, разбор ошибок, индивидуальная сборка робототехнических средств).
Для предъявления учебной информации используются следующие методы:
- наглядные;
- словесные;
- практические.
Для стимулирования учебно-познавательной деятельности применяются методы:
- соревнования;
- поощрение и порицание.
Для контроля и самоконтроля за эффективностью обучения применяются методы:
- предварительные (анкетирование, диагностика, наблюдение, опрос);
- текущие (наблюдение, ведение таблицы результатов);
- тематические (билеты, тесты);
- итоговые (соревнования).
Основные направления содержания деятельности
Теоретические занятия по изучению робототехники строятся следующим образом:
- заполняется журнал присутствующих на занятиях обучаемых;
- объявляется тема занятий;
- раздаются материалы для самостоятельной работы и повторения материала или указывается где можно взять этот материал;
- теоретический материал преподаватель дает обучаемым, помимо вербального, классического метода преподавания, при помощи различных современных технологий в образовании (аудио, видео лекции, экранные видео лекции, презентации, интернет, электронные учебники);
- проверка полученных знаний осуществляется при помощи тестирования обучаемых.
Практические занятия проводятся следующим образом:
- преподаватель показывает конечный результат занятия, т.е. заранее готовит (собирает робота или его часть) практическую работу;
- далее преподаватель показывает, используя различные варианты, последовательность сборки узлов робота;
- преподаватель отдает обучаемым, ранее подготовленные самостоятельно мультимедийные материалы по изучаемой теме, либо показывает где они размещены на его сайте посвященном именно этой теме;
- далее обучаемые самостоятельно (и, или) в группах проводят сборку узлов робота;
- практические занятия начинаются с правил техники безопасности при работе с различным инструментом и с электричеством и разбора допущенных ошибок во время занятия в обязательном порядке.
Прогнозируемый результат
По окончанию курса обучения учащиеся должны
знать
- теоретические основы создания робототехнических устройств;
- элементную базу при помощи которой собирается устройство;
- порядок взаимодействия механических узлов робота с электронными и оптическими устройствами;
- порядок создания алгоритма программы действия робототехнических средств;
- правила техники безопасности при работе с инструментом и электрическими приборами.
уметь:
- проводить сборку робототехнических средств с применением LEGO конструкторов;
- создавать программы для робототехнических средств при помощи специализированных визуальных конструкторов.
Механизмы мониторинга:
Предусматриваются различные формы подведения итогов реализации дополнительной образовательной программы:
- олимпиады;
- соревнования;
- фестивали;
- учебно-исследовательские конференции
- отчеты учеников со своими работами по телевидению;
- отчеты о проделанной работе в местной прессе;
- подготовка рекламных буклетов о проделанной работе;
- отзывы преподавателя и родителей учеников на сайте программы дополнительного образования.
Учебно-тематический план
№ п/п
|
Тема
|
часы
|
всего
|
теория
|
практ.
|
1
|
Вводное занятие (в том числе техника безопасности)
|
2
|
2
|
-
|
2
|
Тема 1.
Робототехника для начинающих, базовый уровень
|
6
|
2
|
4
|
3
|
Тема 2.
Технология NXT.
|
9
|
3
|
6
|
4
|
Тема 3.
Знакомство с конструктором.
|
12
|
4
|
8
|
5
|
Тема 4.
Начало работы с конструктором.
|
16
|
4
|
12
|
6
|
Тема 5.
Программное обеспечение NXT
|
20
|
5
|
15
|
7
|
Тема 6.
Первая модель.
|
16
|
4
|
12
|
8
|
Тема 7.
Модели с датчиками.
|
18
|
4
|
14
|
9
|
Тема 9.
Составление программ
|
18
|
8
|
10
|
10
|
Тема 10.
Модели с датчиками.
|
18
|
8
|
10
|
11
|
Тема 11.
День показательных соревнований
|
8
|
|
8
|
12
|
ИТОГОВОЕ ЗАНЯТИЕ
|
1
|
|
1
|
|
ИТОГО
|
144
|
44
|
100
|
3. Содержание программы.
Введение
Рассказ о развитии робототехники в мировом сообществе и в частности в России.
Показ видео роликов о роботах и роботостроении.
Правила техники безопасности.
Тема 1.
- Робототехника для начинающих, базовый уровень
- Основы робототехники.
- Понятия: датчик, интерфейс, алгоритм и т.п.
Алгоритм программы представляется по принципу LEGO. Из визуальных блоков составляется программа. Каждый блок включает конкретное задание и его выполнение. По такому же принципу собирается сам робот из различных комплектующих узлов (датчик, двигатель, зубчатая передача и т.д.) узлы связываются при помощи интерфейса (провода, разъемы, системы связи, оптику и т.д.)
Тема 2.
Технология NXT.
- О технологии NXT.
- Установка батарей.
- Главное меню.
- Сенсор цвета и цветная подсветка.
- Сенсор нажатия.
- Ультразвуковой сенсор.
- Интерактивные сервомоторы.
- Использование Bluetooth.
NXT является «мозгом» робота MINDSTORMS. Это интеллектуальный, управляемый компьютером элемент конструктоа LEGO, позволяющий роботу ожить и осуществлять различные действия.
Различные сенсоры необходимы для выполнения определенных действий. Определение цвета и света. Обход препятствия. Движение по траектории и т.д.
Тема 3.
Знакомство с конструктором.
- Твой конструктор (состав, возможности)
- Основные детали (название и назначение)
- Датчики (назначение, единицы измерения)
- Двигатели
- Микрокомпьютер NXT
- Аккумулятор (зарядка, использование)
- Как правильно разложить детали в наборе
В конструкторе MINDSTORMS NXT применены новейшие технологии робототехники: современный 32 – битный программируемый микроконтроллер; программное обеспечение, с удобным интерфейсом на базе образов и с возможностью перетаскивания объектов, а так же с поддержкой интерактивности; чувствительные сенсоры и интерактивные сервомоторы; разъемы для беспроводного Bluetooth и USB подключений. Различные сенсоры необходимы для выполнения определенных действий. Определение цвета и света. Обход препятствия. Движение по траектории и т.д.
Тема 4.
Начало работы.
- Включение \ выключение микрокомпьютера (аккумулятор, батареи, включение, выключение)
- Подключение двигателей и датчиков (комплектные элементы, двигатели и датчики NXT).
- Тестирование (Try me)
- Мотор
- Датчик освещенности
- Датчик звука
- Датчик касания
- Ультразвуковой датчик
- Структура меню NXT
- Снятие показаний с датчиков (view)
Для начала работы заряжаем батареи. Учимся включать и выключать микроконтроллер. Подключаем двигатели и различные датчики с последующим тестирование конструкции робота.
Тема 5.
Программное обеспечение NXT
- Требования к системе.
- Установка программного обеспечения.
- Интерфейс программного обеспечения.
- Палитра программирования.
- Панель настроек.
- Контроллер.
- Редактор звука.
- Редактор изображения.
- Дистанционное управление.
- Структура языка программирования NXT-G
- Установка связи с NXT
- Usb
- BT
- Загрузка программы
- Запуск программы на NXT
- Память NXT: просмотр и очистка
- Моя первая программа (составление простых программ на движение)
Разъяснение всей палитры программирования содержащей все блоки для программирования, которые понадобятся для создания программ. Каждый блок задает возможные действия или реакцию робота. Путем комбинирования блоков в различной последовательности можно создать программы, которые оживят робота.
Тема 6.
Первая модель.
- Сборка модели по технологическим картам.
- Составление простой программы для модели, используя встроенные возможности NXT (программа из ТК + задания на понимание принципов создания программ)
Первую модель собираем ShooterBot, являющейся продолжением модели «быстрого старта», находящегося в боксе. Инструкция в комплекте с комплектующими.
Тема 7.
Модели с датчиками.
- Сборка моделей и составление программ из ТК.
- Датчик звука
- Датчик касания
- Датчик света
- Датчик касания
- Подключение лампочки
- Выполнение дополнительных заданий и составление собственных программ.
- Соренования
Проводится сборка моделей роботов и составление программ по технологическим картам, которые находятся в комплекте с комплектующими для сборки робота. Далее составляются собственные программы.
Тема 9.
Программы.
- Составление простых программ по линейным и псевдолинейным алгоритмам.
- Соревнования
Учитывая, что при конструировании робота из данного набора существует множество вариантов его изготовления и программирования, начинаем с программ предложенных в инструкции и описании конструктора.
Тема 10.
Модели с датчиками.
- Составление простых программ по алгоритмам, с использованием ветвлений и циклов»
- Соревнования
Датчики цвета (сенсоры) являются одним из двух датчиков, которые заменяют роботу зрение (другой датчик - ультразвуковой). У этого датчика совмещаются три функции. Датчик цвета позволяет роботу различать цвета и отличать свет от темноты. Он может различать 6 цветов, считывать интенсивность света в помещении, а также измерять цветовую интенсивность окрашенных поверхностей.
Датчик нажатия позволяет роботу осуществлять прикосновения. Датчик нажатия может определить момент нажатия на него чего-либо, а так же момент освобождения.
Ультразвуковой датчик позволяет роботу видеть и обнаруживать объекты. Его также можно использовать для того, чтобы робот мог обойти препятствие, оценить и измерить рас стояние, а также зафиксировать движение объекта.
В каждый серво мотор встроен датчик вращения. Он позволяет точнее вести управление движениями робота.
Тема 11.
Программы.
- День показательных соревнований по категориям:
Категории могут быть различными.
Категории соревнований заранее рассматриваем различные. Используем видео материалы соревнований по конструированию роботов и повторяем их на практике. За тем применяем все это на соревнованиях.
4. Методическое обеспечение дополнительной образовательной программы
Обеспечение программы предусматривает наличие следующих методических видов продукции:
- электронные учебники;
- видео ролики;
- информационные материалы на сайте, посвященном данной дополнительной образовательной программе;
- мультимедийные интерактивные домашние работы, выдаваемые обучающимся на каждом занятии;
По результатам работ всей группы будет создаваться мультимедийное интерактивное издание, которое можно будет использовать не только в качестве отчетности о проделанной работе, но и как учебный материал для следующих групп обучающихся.
5. Материально-техническое обеспечение программы.
1. Компьютерный класс – на момент программирования робототехнических средств, программирования контрольлеров конструкторов, настройки самих конструкторов, отладки программ, проверка совместной работоспособности программного продукта и модулей конструкторов LEGO.
2. Наборы конструкторов:
- LEGO Mindstorm NXT Education – 2 шт;
- программный продукт – по количеству компьютеров в классе;
- поля для проведения соревнования роботов –5 шт.;
- зарядное устройство для конструктора – 2 шт.
- ящик для хранения конструкторов.
6. Техника безопасности.
Обучающиеся в первый день занятий проходят инструктаж по правилам техники безопасности и расписываются в журнале.
Педагог на каждом занятии напоминает обучаемым об основных правилах соблюдения техники безопасности.
7. Список литературы и электронной информации.
1. Робототехника. Издательство МГТУ.
2. С.А. Вортников. «Информационные устройства робототехнических систем»
На русском языке о легороботах
http://learning.9151394.ru/course/view.php?id=2
http://www.mindstorms.su/
На английском языке о легороботах
http://www.lego.com/education/#
http://mindstorms.lego.com/
Каталоги образовательных ресурсов
educatalog.ru - каталог образовательных сайтов
Сайт автора программы
http://robototechnika.ucoz.ru
Календарно-тематический план.
№ пп
|
Наименование разделов
|
Наименование тем
|
Всего часов
|
Теория
|
Практика
|
Дата
план.
провед
|
Дата
факт.
пров.
|
1.
|
Вводное занятие
|
Вводное занятие, техника безопасности
|
2
|
2
|
-
|
11.09.
|
|
2.
|
Робототехника для начинающих
|
Робототехника для начинающих,базовый уровень
Основы роботехники,основные понятия
Структура программы, основные понятия
|
6
|
2
|
4
|
13.09.
18.09.
20.09.
|
|
3
|
Технология NXT
|
Структура микроконтроллера,технология NXT, интерактивные сервомоторы
|
9
|
3
|
6
|
25.09.
27.09.
02.10
4.10
9.10
|
|
4
|
Знакомство с конструктором
|
Конструктор, основные детали, датчики
|
12
|
4
|
8
|
11.10
16.10
18.10.
23.10
25.10
30.10
|
|
3.
|
Начало работы с конструктором
|
Подключение двигателей и датчиков, тестирование, снятие показаний
|
16
|
4
|
12
|
1.11
6.11
8.11
13.11
15.11
20.11
22.11
27.11
|
|
4.
|
Программное обеспечение
|
Требования к системе
Установка программного обеспечения
Панель настроек, загрузка программы, дистанционное управление, моя первая программа
|
20
|
5
|
15
|
29.11
04.12
06.12
10.12
13.12
17.12
20.12
24.12
27.12
31.12
|
|
5.
|
Первая модель
|
Сборка модели по технологическим картам,
Составление простой программы,
|
16
|
4
|
12
|
10.01
15.01
17.01
22.01
24.01
29.01
31.01
5.02
|
|
6.
|
Модели с датчиками
|
Сборка модели по технологическим картам, выполнение дополнительных заданий и составление собственных программ,соревнования
|
18
|
4
|
14
|
7.02
12.02
14.02
19.02
21.02
26.02
28.02
5.03
7.03
|
|
7.
|
Составление программ
|
Сборка моделей по технологическим картам
Составление простых программ по линейным алгоритмам
соревнования
|
18
|
8
|
10
|
12.03
14.03
19.03
21.03
26.03
28.03
02.04
04.04
09.04
|
|
8.
|
Модели с датчиками
|
Сборка моделей по технологическим картам, составление простых программ по алгоритмам с использованием ветвлений и циклов
|
18
|
8
|
10
|
11.04
16.04
18.04
23.04
25.04
30.04
07.05
14.05
16.05
|
|
9.
|
соревнования
|
|
8
|
|
8
|
21.05
23.05
28.02
|
|
|
Итоги
|
|
1
|
|
|
30.05
|
|
Итого: 144 часа.
|
