Комитет образования АМР «Нерчинско-Заводский район»
МОУ Олочинская ООШ.
Утверждаю:
Принята на заседании
методического (педагогического) совета Директор МОУ Олочинская ООШ.
от «___» _____________ 20____г.
Протокол № __________________ Шубина Т. К.
«___» ________________ 20____г.
Дополнительная общеобразовательная общеразвивающая программа
Робототехника
Возраст обучающихся: 10-14 лет
Срок реализации: 1 год
составитель:Дудинов Николай.Михайлович
Олочи 2021
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Робототехника – 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. Робототехника – это проектирование и конструирование всевозможных интеллектуальных механизмов-роботов, имеющих модульную структуру и обладающих мощными микропроцессорами.
Программа по Робототехнике предусматривает работу с образовательными конструкторами по робототехнике Модель – XPO 001. Для создания программы, по которой будет действовать модель, используется специальная среда разработки программ VJC 4.0.
Образовательная программа по робототехнике — это один из интереснейших способов изучения компьютерных технологий и программирования. Во время занятий, обучающиеся научатся 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 конструкторы, оснащенные специальным микропроцессором, позволяющим создавать программируемые модели роботов. С его помощью обучаемый может запрограммировать робота на выполнение определенных функций.
Образовательный кружок по робототехнике научно-технической направленности.
В наше время робототехники и компьютеризации необходимо учить ребенка 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 данного кружка 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 этого кружка не приходиться сомневаться, т.к. дети научатся объединять реальный мир с виртуальным, в процессе конструирования и программирования получат дополнительное образование в области физики, механики, электроники и информатики.
Программа кружка рассчитана на детей в возрасте от 10 до 15 лет. Сроки реализации программы 1 год.
Цель программы: развитие творческих способностей и формирование раннего профессионального самоопределения подростков и юношества в процессе конструирования и проектирования.
В результате изучения данного курса, обучающиеся:
- получат первоначальные знания по устройству робототехнических устройств;
- овладеют основными приемами сборки и программирования робототехнических средств;
- сформируют общенаучные и технологические навыки конструирования и проектирования;
- ознакомятся с правилами безопасной работы с инструментами необходимыми при конструировании робототехнических средств.
Получат возможность:
- формировать творческое отношение по выполняемой работе;
- воспитывать умение работать в коллективе;
- развивать творческую инициативу и самостоятельность;
- развивать психофизиологические качества: память, внимание, способность логически мыслить, анализировать, концентрировать внимание на главном.
Основными принципами обучения являются:
- Научность — 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- необходимо 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 учащийся, 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 материалы, а также 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 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;
- 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.
Для контроля и самоконтроля за эффективностью обучения применяются методы:
— предварительные (анкетирование, диагностика, наблюдение, опрос);
— текущие (наблюдение, ведение таблицы результатов);
— тематические (опрос);
— итоговые (соревнования).
ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ И СОДЕРЖАНИЕ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
Теоретические занятия по изучению робототехники предусматривают
— выдачу материалов для самостоятельной работы и повторение материала ;
— теоретический материал педагог дает обучаемым, помимо вербального, классического метода обучения, при помощи различных современных технологий в образовании (аудио, видео лекции, экранные видео лекции, презентации, интернет, электронные учебники);
— проверка полученных знаний.
Практические занятия проводятся следующим образом:
— педагог показывает конечный результат занятия, т.е. заранее готовит (собирает робота или его часть) практическую работу;
— далее педагог обучает последовательности сборки узлов робота, используя различные варианты;
— 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.
ОЖИДАЕМЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
По окончанию курса обучения учащиеся овладеют:
- теоретическими основами создания робототехнических устройств;
- элементной базой 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.
Получат возможность:
- проводить сборку робототехнических средств с применением конструкторов;
- создавать программы для робототехнических средств при помощи специализированных визуальных конструкторов.
Ожидаемые результаты программы кружка и способы определения их результативности заключаются в следующем:
- результаты работ учеников будут зафиксированы на фото и видео в момент демонстрации созданных ими роботов из имеющихся в наличии учебных конструкторов по робототехнике;
- фото и видео материалы по результатам работ, обучающихся будут размещаться на сайте школы в разделе дополнительного образования.
МЕХАНИЗМ ОТСЛЕЖИВАНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ
Предусматриваются различные формы подведения итогов реализации дополнительной образовательной программы:
— олимпиады;
— соревнования;
— участие в районной НПК с проектами по робототехнике.
УЧЕБНО-ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН
| № п/п | Тема | Часы | ||
| всего | теория | практ. | ||
| 1 | Вводное занятие (в том числе техника безопасности) | 1 | 1 | — |
| 2 | Тема 1.
Конструирование модели «Вертолет» |
1 | 1 | |
| 3 | Тема 2.
Конструирование модели «Светофор». |
1 | 1 | |
| 4 | Тема 3.
Конструирование модели «Лебедка» |
1 | 1 | |
| 5 | Тема 4.
Конструирование модели «Вращающий стол» |
1 | 1 | |
| 6 | Тема 5.
Конструирование модели «Конвейер» |
1 | 1 | |
| 7 | Тема 6.
Конструирование модели « Магнитный замок». |
1 | 1 | |
| 8 | Тема 7.
Конструирование модели «Миксер» |
1 | 1 | |
| 9 | Тема 8.
Конструирование модели «Транспортер» |
1 | 1 | |
| 10 | Тема 9.
Конструирование модели «Сканнер» |
1 | 1 | |
| 11 | Тема 10.
Конструирование модели «Банкомат» |
2 | 2 | |
| 12 | Тема 11.
Конструирование модели «Автоматические ворота» |
2 | 2 | |
| 13 | Тема 12.
Конструирование модели «Стиральная машина» |
2 | 2 | |
| 14 | Тема 13.
Конструирование модели «Центрифуга» |
1 | 1 | |
| 15 | Тема 14.
Конструирование модели «Лифт» |
2 | 2 | |
| 16 | Тема 15.
Конструирование модели «Автомобиль» |
2 | 2 | |
| 17 | Тема 16.
Конструирование модели «Робот-манипулятор» |
2 | 2 | |
| 18 | Тема 17.
Конструирование модели «Токарный станок» |
3 | 2 | |
| 19 | Тема 18.
Соревнование по робототехнике |
2 | 2 | |
| 20 | Тема19 Импровизация 1
|
2 | 1 | |
| Тема 20. Импровизация 2 | 2 | 1 | ||
| Тема 21. Импровизация 1 | 1 | 1 | ||
| Представление результата — робота | 1 | 1 | ||
| ИТОГО | 34 | 1 | 33 | |
СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММЫ
Вводное занятие
Теория:
Рассказ о развитии робототехники в мировом сообществе и в частности в России.
Показ видео роликов о роботах и роботостроении.
Правила техники безопасности.
Тема 1.
Теория:
— Робототехника для начинающих, базовый уровень
— Основы робототехники.
— Понятия: датчик, интерфейс, алгоритм и т.п.
Алгоритм программы представляется по принципу конструктора. 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.)
Практика:
Знакомство с конструктором.
— Твой конструктор (состав, возможности)
— Основные детали (название и назначение)
— Датчики (назначение)
— Двигатели
— Контроллер POWERONCO
— Адаптер питания
— Как правильно разложить детали в наборе
В конструкторе по робототехнике Модель XPO-001 применены новейшие технологии робототехники: современный 32 – битный программируемый микроконтроллер; программное обеспечение, с удобным интерфейсом на базе образов и с возможностью перетаскивания объектов, а также с поддержкой интерактивности; чувствительные сенсоры и интерактивные сервомоторы; разъемы для USB подключений. Различные сенсоры необходимы для выполнения определенных действий. Определение цвета и света. Обход препятствия. Движение по траектории и т.д.
Тема 2.
Практика:
Собираем модель Вертолёта.
— Подключение электромотора
— Загрузка программы
Теория:
-Знакомство со свойствами основных узлов Вертолёта.
Инструкция в комплекте с комплектующими.
Тема 3.
Практика:
Собираем модель Лебедка.
— Подключение электромотор
— Использование муфты с червячной шестернёй.
— Шестерёнчатая передача крутящего момента.
— Загрузка программы
Теория:
— Знакомство со свойствами основных узлов Лебедки, применение аналогичных механизмов и узлов механизма в жизни и быту человека.
Инструкция в комплекте с комплектующими.
Тема 4.
Практика:
Собираем модель Центрифуга.
— Использование углового редуктора с выходным валом 1:1
Теория:
— Знакомство с основными узлами Центрифуги и центробежной силой.
— Использование аналогичных механизмов в жизни и быту человека.
Инструкция в комплекте с комплектующими.
Тема 5.
Практика:
Собираем модель Светофор
— Подключение электроламп
— Загрузка программы
Теория:
-Знакомство со свойствами светофора и применение его в жизни.
Инструкция в комплекте с комплектующими.
Тема 6.
Практика:
Собираем модель Магнитный замок.
— Подключение магнитных датчиков
— Подключение электроламп
— Загрузка программы
Теория:
— Знакомство со свойствами основных узлов магнитного замка.
— Использование аналогичных механизмов в жизни и быту человека.
Инструкция в комплекте с комплектующими.
Тема 7.
Практика:
Собираем модель Конвейер.
— Подключение электромотора
— Подключение электроламп
— Загрузка программы
Теория:
— Знакомство со свойствами основных узлов конвейера.
— Использование аналогичных механизмов на практики производств.
Инструкция в комплекте с комплектующими.
Тема 8.
Практика:
Собираем модель Вращающийся стол
— Подключение магнитных датчиков
— Подключение электроламп
— Подключение электромотора
— Использование углового и прямого редуктора
— Загрузка программы
Теория:
-Знакомство со свойствами основных узлов вращающегося стола.
— Использование аналогичных механизмов на практики.
Инструкция в комплекте с комплектующими.
Тема 9.
Практика:
Собираем модель Смеситель
— Подключение электромотора
— Использование углового и прямого редуктора
— Подключение датчика магнитного поля
— Подключение электроламп
— Подключение датчика касания
— Загрузка программы
Теория:
— Знакомство со свойствами основных узлов смеситель.
— Использование аналогичных механизмов в быту и на практики производств.
Инструкция в комплекте с комплектующими.
Тема 10.
Практика:
Собираем модель Стиральная машина
— Подключение электромотора
— Использование углового и прямого редуктора
— Подключение датчика магнитного поля
— Подключение электроламп
— Подключение датчика касания
— Загрузка программы
Теория:
— Знакомство со свойствами основных узлов стиральная машина.
— Использование аналогичных механизмов в быту и на практики.
Инструкция в комплекте с комплектующими.
Тема 11.
Практика:
Собираем модель Сканер
— Подключение электромотора
— Использование углового и прямого редуктора
— Подключение датчика магнитного поля
— Подключение датчика освещенности
— Загрузка программы
Теория:
— Знакомство со свойствами основных узлов светового сканера.
— Применение аналогичных механизмов на практики в производстве.
Инструкция в комплекте с комплектующими.
Тема 12.
Практика:
Собираем модель Банкомат
— Подключение электромотора
— Подключение электролампы
— Подключение датчика освещенности
— Использование углового и прямого редуктора
— Загрузка программы
Теория:
— Знакомство со свойствами основных узлов банкомата.
— Применение аналогичных механизмов на практики.
Инструкция в комплекте с комплектующими.
Тема 13.
Практика:
Собираем модель Токарный станок
— Подключение электромотора
— Подключение датчика магнитного поля
— Использование углового и прямого редуктора
— Использование ходового винта
— Загрузка программы
Теория:
— Знакомство со свойствами основных узлов токарного станка.
— Применение аналогичных механизмов на производствах.
Инструкция в комплекте с комплектующими.
Тема 14.
Практика:
Собираем модель Автоматическая дверь
— Подключение электромотора
— Использование углового и прямого редуктора
— Подключение датчика магнитного поля
— Подключение электроламп
— Подключение датчика касания
— Загрузка программы
Теория:
— Знакомство со свойствами основных узлов автоматической двери.
— Применение механизма автоматических дверей в быту и производстве
Инструкция в комплекте с комплектующими.
Тема 15.
Практика:
Собираем модель Лифт
— Подключение электромотора
— Подключение датчика магнитного поля
— Подключение электроламп
— Подключение датчика касания
— Загрузка программы
Теория:
-Знакомство со свойствами основных узлов лифта.
— Применение механизма лифта в быту и производстве
Инструкция в комплекте с комплектующими.
Тема 16.
Практика:
Собираем модель Автомобиль
— Подключение электромотора
— Подключение датчика магнитного поля
— Подключение датчика освещённости
— Загрузка программы
Теория:
-Знакомство со свойствами основных узлов автомобиля.
— Применение аналогичного механизма в быту и производстве
Инструкция в комплекте с комплектующими.
Тема 17.
Практика:
Собираем модель Робот-манипулятор.
— Подключение электромотора
— Использование углового и прямого редуктора
— Подключение датчика магнитного поля
— Подключение электромагнит
— Подключение датчика касания
— Подключение датчика числа оборотов
— Использование ходового винта
— Загрузка программы
Теория:
— Знакомство со свойствами основных узлов промышленным роботом.
— Применение аналогичных механизмов в производстве
Инструкция в комплекте с комплектующими.
Тема 18.
Практика:
Собираем модель Миксер
— Подключение электромотора
— Использование углового и прямого редуктора
— Подключение датчика магнитного поля
— Подключение датчика числа оборотов
— Загрузка программы
Теория:
— Знакомство со свойствами основных узлов манипулятора.
— Применение аналогичных механизмов в производстве
Инструкция в комплекте с комплектующими.
Тема 19.
Практика:
Собираем модель Станок с ЧПУ
— Подключение электромотора
— Использование прямого редуктора
— Подключение датчика магнитного поля
— Подключение датчика числа оборотов
— Использование ходовых винтов
— Загрузка программы
Теория:
— Знакомство со свойствами основных узлов станка.
— Применение аналогичных механизмов в производстве
Инструкция в комплекте с комплектующими.
Тема 20.
Практика:
Собираем импровизированную модель робототехники №1
— Подключение электромотора
— Загрузка программы
— Использование углового и прямого редуктора
— Подключение электроламп
Теория:
— Знакомство со свойствами основных узлов.
— Применение аналогичных механизмов в производстве и быту
— Изучение команд программирования электроламп и электромотора
Тема 21.
Практика:
Собираем импровизированную модель робототехники №2
— Подключение электромотора
— Загрузка программы
— Использование углового и прямого редуктора
— Подключение электроламп
— Подключение датчика касания
— Подключение датчика электромагнитного поля
Теория:
— Знакомство со свойствами основных узлов.
— Применение аналогичных механизмов в производстве и быту
— Изучение команд программирования датчика касания и датчика электромагнитного поля
Тема 22.
Практика:
Собираем импровизированную модель робототехники №3
— Подключение электромотора
— Загрузка программы
— Использование углового и прямого редуктора
— Подключение электроламп
— Подключение датчика касания
— Подключение датчика электромагнитного поля
— Подключение электромагнита
— Подключение датчика освещенности
Теория:
— Знакомство со свойствами основных узлов.
— Применение аналогичных механизмов в производстве и быту
— Изучение команд программирования датчика освещенности и электромагнита
Тема 23.
Практика:
Собираем импровизированную модель робототехники №4
— Подключение электромотора
— Загрузка программы
— Использование углового и прямого редуктора
— Подключение электроламп
— Подключение датчика касания
— Подключение датчика электромагнитного поля
— Подключение электромагнита
— Подключение датчика освещенности
— Подключение датчика числа оборотов
Теория:
— Знакомство со свойствами основных узлов.
— Применение аналогичных механизмов в производстве и быту
— Изучение команд программирования датчика числа оборотов и других команд
- Методическое обеспечение дополнительной образовательной программы
Обеспечение программы предусматривает наличие следующих методических видов продукции:
— электронные учебники;
— видео ролики;
- Материально-техническое обеспечение программы.
- Компьютерный класс – на момент программирования робототехнических средств, программирования контроллеров конструкторов, настройки самих конструкторов, отладки программ, проверка совместной работоспособности программного продукта и модулей конструкторов.
- Наборы конструкторов:
— конструктора по робототехнике Модель – XPO 001 – 4 шт.
— программный продукт.
— зарядное устройство для конструктора –4 шт.
— контроллеры конструкторов – 4 шт.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
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
