Программирование роботов

  • (2)

Сегодня потребность в программировании роботов стала такой же повседневной задачей для продвинутого учащегося, как решение задач по математике или выполнение упражнений по русскому языку.

Программа рассчитана на обучающихся в возрасте 7-14 лет и не требует предварительных знаний.

Объем программы – 72  академических часа. Занятия 1 раз в неделю по 2 академических часа.

Обучающиеся познакомятся с основами робототехники с помощью универсальной робототехнической платформы VEXcode VR или аналогичной ей (виртуальной или реальной),  овладеют умениями и навыками при работе с платформой (конструктором), научатся разрабатывать, собирать, программировать, а также тестировать роботов, приобретут опыт практической деятельности по созданию автоматизированных систем управления, полезных для человека и общества.

Педагоги

Гребнев Евгений Владимирович

Байдаков Иван Алексеевич

Расписание

Занятия проводятся 1 раза в неделю по 2 часа. Продолжительность занятия - 30 минут. После 30 минут занятий организовывается перерыв длительностью 10 минут для проветривания помещения и отдыха учащихся.

Содержание программы

Модуль 1. Устройство и сборка робототехнических устройств

Цели и задачи курса. Что такое контроллер ЕV3. Ролики, фотографии и мультимедиа. Рассказ о составе роботизированных систем. Классификация исполнительных механизмов, датчиков. Особенности программирования контроллера.

Знакомство с деталями набора LEGO MINDSTORMS EV3. Техника безопасности при работе с конструктором.

Определение понятий: «робот», «робототехника», «контроллер», «датчик», «шаговый двигатель».

Знакомство с элементами конструктора: 

  • конструкционные материалы; 
  • колеса; 
  • дифференциал; 
  • соединительные элементы.

Знакомство с электронными компонентами и их использование:

  • модуль EV3 с батарейным блоком;
  • датчики: ультразвуковой (датчик расстояния), касания, звука – микрофон, освещенности.

Практическая работа: сборка штатной модели роботизированной тележки и изучение основ программирования с помощью интерфейса контроллера EV3.

Модуль 2. Основы программирования контроллера EV3
Знакомство со средой программирования LEGO® MINDSTORMS® Education EV3.
Определение понятий: «проект», «программа проекта», «интерфейс подключения», «память контроллера».
Изучение правил формирования структуры хранения разрабатываемых программ. Изучение понятий: «цикл», «ветвление», «режим ожидания».

Практическая работа: составление блок-схем стандартных алгоритмов для управления роботом.

Изучение программных блоков:

  • блоки действий;
  • блоки выполнения программ; 
  • блоки датчиков;
  • блоки операций над данными;
  • блоки модернизации.


Написание и отладка программ по ранее составленным алгоритмам.

Модуль 3. Создание и программирование стандартных моделей роботов

Сборка и изучение программ моделей:

  • робот «ГироБой» - самобалансирующейся робот;
  • робот сортировки цветов;
  • робот щенок – используется все датчики для программирования действий;
  • рука робота Н25 – использует датчик цвета и датчик касания для управления своими действиями.

Модуль 4. Самостоятельная проектная деятельность в группах на свободную тему

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

Обсуждение актуальных областей применения роботов в производстве и обычной жизни. Утверждение тем самостоятельной работы.

Практическая работа: сборка своих моделей.

Анализ умений программирования робота.
Проведение выставок и защит выполненных работ.

Тема 6. Подготовка к состязаниям роботов

Работа в Интернете.

Изучение правил основных видов спортивных соревнований:

  • траектория-первый шаг;
  • траектория-алгоритм;
  • кегельринг-первый шаг;
  • кегельринг-квадро;
  • сумо-маневрирование;
  • лабиринт.

Практическая работа: сборка, настройка индивидуальных моделей спортивных роботов.Проведение внутренних отборочных соревнований.

Анализ достоинств и недостатков. Подготовка команды для выступления на соревнованиях различного уровня.

Рефлексия полученных знаний. Подведение итогов выступления на конкурсах и соревнованиях.

Цели программы

Цель программы - развитие творческих способностей учащихся к комплексному анализу информации, сформировать личность учащегося, способного самостоятельно ставить учебные цели и проектировать пути их реализации.

Для успешной реализации поставленной цели необходимо решить ряд образовательных, развивающих и воспитательных задач:
Образовательные:
1.Изучение основ робототехники с применением программируемых устройств;
2.Познакомить с основами программирования в компьютерной среде EV3;
3.Научить читать элементарные схемы, а также собирать модели по предложенным схемам и инструкциям;
Развивающие:
1.Развивать образное мышление;
2.Развивать умение довести решение задачи от проекта до работающей модели;
3. Развивать умение постановки технической задачи, собирать и изучать нужную информацию, находить конкретное решение задачи и реализовать свой творческий замысел;
4. Сформировать у учащихся способность к успешной самопрезентации и формированию позитивного имиджа в социальных сетях;
5. Формировать мотивацию к профессиональному самоопределению учащихся.
Воспитательные:
1. Воспитать умение работать в коллективе с учетом личностных качеств учащихся, психологических и возрастных особенностей;
2. Воспитать трудолюбие и уважительное отношения к интеллектуальному труду;
3. Формировать у учащихся мотивации к здоровому образу жизни;
4. Формировать информационную культуру.

Результат программы

Личностные:


  • сформировать устойчивый интерес к правилам здоровье сберегающего и безопасного поведения;

  • сформировать умение проявлять в самостоятельной деятельности вале логическую культуру и компетентность;

  • развить аналитическое, практическое и логическое мышление;

  • развить самостоятельность и самоорганизацию;

  • развить умение работать в команде, развить коммуникативные навыки;

  • сформировать культуры поведения, умения правильно, культурно

  • выражать свои эмоции и чувства.

Развивающие:

  • развить умение представлять результаты своей работы окружающим, аргументировать свою позицию
  • развить критическое мышление;
  • развить познавательную активность


Социальные:

сформировать умение культурно вести себя в общественных местах в соответствии с обстоятельствами, радоваться совместным действиям со сверстниками и общему результату;

сформировать умение пользоваться приемами коллективного творчества;

сформировать культуру общения;

сформировать умение эстетического восприятия мира и доброе отношение к окружающим.
Регулятивные:

  • сформировать умение соотносить свои действия с планируемыми результатами, осуществлять контроль своей деятельности в процессе достижения результата;
  • сформировать умение определять способы действий в рамках предложенных условий и требований, корректировать свои действия в соответствии с изменяющейся ситуацией.

Познавательные:

  • сформировать умение работать с литературой и другими источниками информации;
  • умеет самостоятельно определять цели своего цели своего обучения;
  • обучения;
  • сформировать умение выдвигать идеи в технологии «мозгового штурма» и обсуждать их;
  • сформировать умение организовать учебное сотрудничество и совместную деятельность с педагогом и сверстниками;
  • работать индивидуально и в группе.

Коммуникативные:

  • сформировать умение организовать учебное сотрудничество и совместную деятельность с педагогом и сверстниками;
  • сформировать умение работать индивидуально и в группе, уметь вступать в контакт со сверстниками.

Предметные:

  • сформировать знания об основных приемах конструирования роботов;
  • сформировать знания об основах алгоритмических конструкций и умение использовать их для построения алгоритмов;
  • сформировать знания об особенности языка программирования EV3;
  • сформировать умение создавать действующие модели роботов, отвечающих потребностям конкретной задачи;
  • сформировать умение самостоятельно решать технические задачи в процессе конструирования роботов.

Метапредметные:

  • сформировать умение ориентироваться в своей системе знаний: отличать новое знание от известного;
  • сформировать умение перерабатывать полученную информацию: делать выводы в результате совместной работы группы, сравнивать и группировать предметы и их образы;
  • сформировать умение работать по предложенным инструкциям и самостоятельно;
  • сформировать умение излагать мысли в четкой логической последовательности, отстаивать свою точку зрения, анализировать ситуацию и самостоятельно находить ответы на вопросы путем логических рассуждений;
  • сформировать умение определять и формировать цель деятельности на занятии с помощью учителя;
  • сформировать умение работать в группе и коллективе;
  • сформировать умение рассказывать о проекте;
  • сформировать умение работать над проектом в команде, эффективно распределять обязанности;
  • сформировать умение работать над проектом индивидуально, эффективно распределять время.

Материально-техническая база

Требования к помещению:

  • помещение для занятий, отвечающие требованиям СанПин для учреждений дополнительного образования;
  • качественное освещение;
  • столы, стулья по количеству учащихся и 1 рабочим местом для педагога.
  • Оборудование:
  • специальные шкафы под компьютеры и оргтехнику;
  • ноутбуки/ПК;
  • МФУ лазерный;
  • доступ к сети Интернет;
  • наборы: LEGO EV3 базовый набор, набор ресурсный для LEGO EV3, набор «Технология и физика», набор «Возобновляемые источники энергии», набор «Пневматика».