Планирование кружка Робототехника (5-8 классы)
Программа кружковых занятий
«Основы робототехники»
Петрова Елена Юрьевна, учитель информатики и ИКТ
МБОУ «средняя общеобразовательная школа №20» г. Чебоксары
Чебоксары 2015
Введение.
«Уже в школе дети должны получить возможность раскрыть свои способности, подготовиться к жизни в высокотехнологичном конкурентном мире»
Д. А. Медведев
В наше время, когда всевозможные роботы и технические средства заполняют мир, внедрение образовательных программ детского технического творчества в учебный процесс набирает все большую популярность.
Автоматизация достигла такого уровня, при котором технические объекты выполняют не только функции по обработке материальных предметов, но и начинают выполнять обслуживание и планирование. Потребности рынка труда в специалистах технического профиля и требования современного стандарта образования к результату обучения, выдвигают актуальную задачу обучения подрастающего поколения основам робототехники.
Изучение робототехники позволяет развивать универсальные учебные действия учащихся. Среди них и умение решать проблемы поискового и творческого характера, формирование умения планировать, контролировать и оценивать ход и результат своих действий, способности мобилизоваться и конструктивно действовать в ситуации неудачи, искать наиболее продуктивные способы поиска, сбора, обработки, анализа и передачи информации.
Работа с образовательными конструкторами LEGO позволяет школьникам в форме познавательной игры узнать многие важные идеи и развить необходимые в дальнейшей жизни навыки. Очень важным представляется тренировка работы в коллективе и развитие самостоятельного технического творчества. Простота в построении модели в сочетании с большими конструктивными возможностями конструктора позволяют детям в конце занятия увидеть сделанную своими руками модель, которая выполняет поставленную ими же самими задачу.
Изучая простые механизмы, ребята учатся работать руками, развивают элементарное конструкторское мышление, фантазию, изучают принципы работы многих механизмов. Тем самым повышается уровень общения ребят с техникой, они незаметно для себя в процессе игры знакомятся с профессией инженера-конструктора.
Важно отметить, что компьютер используется как средство управления моделью робота; его использование направлено на составление управляющих алгоритмов для собранных моделей. Учащиеся получают представление об особенностях составления программ управления, автоматизации механизмов, моделировании работы систем.
Поэтому задача кружка состоит в том, чтобы научить ребят грамотно выразить свою идею, спроектировать ее техническое и программное решение, реализовать ее в виде модели, способной к функционированию.
Немаловажную роль играют и различные соревнованиях по робототехнике, где ребята, могут не только продемонстрировать свои успехи конструирования, но и оценить успехи остальных команд, налаженность работы в группе.
Пояснительная записка
Кружок «Основы робототехники» рассчитан для учащихся 5-6 классов первого года обучения робототехнике. Программа включает в себя 35 часов занятий, по 1 часу в неделю, при этом на практические занятия отводится свыше 30 часов.
Цель программы: развитие творческих способностей и формирование ранней профориентации в процессе конструирования и программирования роботов «Lego Mindstoms NXT 2.0», а также участия в соревнованиях Программы «Робототехника».
Задачи:
Обучающие:
ознакомить с основными принципами механики;
научить основным приемам сборки роботов на основе конструкторов «Lego Mindstoms NXT»;
научить основным приемам программирования робототехнического исполнителя;
сформировать общенаучные и технологические навыки конструирования и проектирования;
Воспитывающие:
воспитывать коммуникативные качества;
воспитывать умение работать в коллективе.
воспитывать нравственные качества личности: настойчивость в достижении цели, ответственность, дисциплинированность, трудолюбие;
формировать творческое отношение к выполняемой работе;
Развивающие:
развивать образное, техническое мышление;
развивать умение работать в команде по предложенным инструкциям;
развивать творческую инициативу и умение самостоятельно находить верное решение;
развивать психофизиологические качества учеников: память, внимание; развивать способность логически мыслить, анализировать, концентрировать внимание на главном;
развивать интерес к учебным предметам посредством конструктора.
На занятиях используются различные формы организации образовательного процесса:
– групповые (фестивали, соревнования);
–индивидуальные (инструктаж, разбор ошибок, индивидуальная сборка и программирование 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, самостоятельная работа);
– текущие (наблюдение, анализ работ);
– итоговые (участие в конкурсах, выставках, соревнованиях).
Образовательные результаты
По окончанию курса кружковых занятий учащиеся должны овладеть основами компьютерной графики, а именно должны знать:
правила техники безопасности при работе с инструментом и электрическими приборами;
теоретические основы создания робототехнических устройств
порядок создания алгоритма программы действия робота;
правила и порядок участия в робототехнических соревнованиях Программы «Робототехника».
В результате освоения практической части курса учащиеся должны уметь:
проводить сборку робототехнических устройств для выполнения определенных задач с применением LEGO-конструкторов;
создавать программы для работы данных робототехнических устройств.
Оборудование
Обучение проводится с помощью конструктора LEGO Mindstorms, который работает на базе компьютерного контроллера NXT. Занятия проводятся в компьютерном классе с предустановленной программой LEGO Mindstorms NXT. Для выполнения практических заданий и соревнований необходимо иметь свободное пространство, где можно расположить поле задания.
Формы и режим занятий
Наряду с групповой формой работы во время занятий осуществляется индивидуальный и дифференцированный подход к детям. Все занятия делятся на теоретический и практический блоки.
План занятия:
заполнение журнала присутствующих на занятиях, оргмомент;
объявление темы занятий, постановка целей и задач;
представление и объяснение новой темы;
показ последовательности сборки узлов робота или сборки блоков программы;
разбор задания на других примерах;
правила техники безопасности при работе с различным инструментом и электричеством,
самостоятельная или групповая работа над проектом;
разбор допущенных ошибок во время занятия.
Тематический план работы кружка
№
Тема занятия
Краткое описание содержания занятия
Кол-во
часов
Введение в робототехнику
Инструктаж по технике безопасности.
Применение роботов в современном мире: от детских игрушек, до серьезных научных исследовательских разработок.
История робототехники от глубокой древности до наших дней.
Знакомство с конструктором «Lego Mindstoms NXT 2.0», рассмотрение разнообразия деталей конструктора, с целью дельнейшего их использования.
1
Мой первый робот
Сборка робота основного модуля «Lego Mindstoms NXT» .
Первоначальное использование конструкторов Лего требует наличия готовых шаблонов: при отсутствии у многих детей практического опыта необходим первый этап обучения, на котором происходит знакомство с различными видами соединения деталей, вырабатывается умение читать чертежи и взаимодействовать в команде.
1
Научим робота «говорить»
Использование блоков «Звук» и «Экран»
Выполнение работ:
использование звука
использование экрана
1
Научим робота двигаться
Знакомство со средой программирования «Lego Mindstoms NXT».
Использование блока «Движение» для движения вперед, назад и плавного разворота.
Выполнение работ по программированию ряда задач:
движение по трапеции
движение по кругу, восьмерке
движение по квадрату
Использование блока «Цикл»
движение по квадрату
свободная форма движения
3
Мой «быстрый» робот
Изучение «зубчатой передачи». Изучение способа увеличения и уменьшения скорости с помощью шестеренок.
Конструирование своего «быстрого» робота
3
Научим робота слышать
Добавление в конструкцию робота датчика звука. Калибровка датчика.
Использование блоков «Датчик звука» и «Переключатель» .
Выполнение работ:
обнаружение звука
управление по звуку
1
Научим робота видеть свет
Добавление в конструкцию робота датчика света. Калибровка датчика.
Использование блоков «Датчик освещенности» и «Переключатель».
Выполнение работ:
обнаружение черты
движение по линии
1
Соревнование роботов: «Гонка по линии»
В соревновании робот должен за наименьшее время пройти по предложенной траектории. При прохождении препятствий робот не должен «потерять линию»
1
Научим робота видеть предметы
Добавление в конструкцию робота датчика расстояния. Калибровка датчика.
Использование блоков «Датчик расстояния» и «Переключатель».
Выполнение работ:
определение расстояния
контроль расстояния
реакция на расстояние
2
Соревнование роботов: «Лабиринт»
В соревновании робот должен за наименьшее время пройти по предложенному лабиринту из подручных материалов. При прохождении лабиринта робот не должен «касаться стен лабиринта».
2
Научим робота чувствовать касание
Добавление в конструкцию робота датчика касания. Использование блока «Датчик касания».
Выполнение работ:
обнаружение касания
сенсорный бампер
двухкнопочный пульт дистанционного управления
3
Соревнование роботов: «Кегельринг»
Соревнования заключается в том, что робот за наименьшее время должен вытолкнуть (уронить) 8 кеглей из круга, при этом сам не покидая пределы круга
2
Мой шагающий робот
Рассмотрение примеров шагающих роботов, сборка шагающего робота из предложенных примеров, сравнение и анализ конструкций собранных роботов
2
Соревнование:
«Гонки шагающих роботов»
Сборка собственной конструкции шагающего робота и программирование его на прохождение прямой.
В соревновании робот должен за наименьшее время пройти по прямой траектории длиной 3 метра.
2
Робот с пультом управления
Занятие проводится при разделении на команды с двумя наборами Лего роботов, при этом один набор используется на создание двигающегося робота, второй - на создание пульта управления роботом.
Использование Bluetooth для беспроводного пульта дистанционного управления с двумя NXT контроллерами.
2
Робот моей фантазии
Создание робота свободной конструкции
2
Соревнование роботов: «Сумо»
Создание роботов, способных вытолкнуть противника за пределы поля.
2
Интеллектуальные роботы
Знакомство с разнообразием интеллектуальных Лего роботов, создание заинтересовавшей конструкции робота и использование приложенного программного продукта. Создание собственной конструкции интеллектуального робота.
3
Заключительное занятие
Подведение итогов года, выделение значительных мероприятий и успехов среди учащихся за период работы кружка
1
Заключение
Методическая разработка «Основы робототехники» является первой ступенью к знакомству с роботами Лего. Она показала свою высокую эффективность для стимулирования коммуникации в процессе групповой деятельности учащихся, которая приводит не только к высокой степени реализации учебных целей конкретного занятия, но и к возникновению идей для создания других технических проектов, а также к повышению учебной мотивации учащихся.
Соревновательное содержание программы кружка отвечает духу времени и дает возможность участникам показать свой профессионализм и практические навыки в той или иной практической ситуации.
В результате работа кружка «Основы робототехники» способствует возвращению престижа инженерных профессий в глазах молодежи, формированию у ее участников широкого спектра профессиональных навыков и личных качеств – умения работать в команде, ответственности, целеустремленности.
В дальнейшем предполагается разработка программы для второго и последующего года обучения, для продолжения образования и развития заинтересованных учащихся.
Список использованной литературы.
Программа «Робототехника» как базовый образовательный модуль центров технического творчества для детей и молодежи на базе социально ориентированных НКО. – Автономная некоммерческая организация «Научно-методический центр «Школа нового поколения». – Москва 2013. – 36 с.
Мирошина, Т. Ф. Образовательная робототехника на уроках информатики и физики в средней школе: пособие для учителя / Мирошина Т. Ф., Соловьева Л. Е., Могилева А. Ю., Перфирьева Л. П. – Челябинск: Взгляд, 2011. – 150 с.
Перфирьева, Л. П., Трапезникова Т. В., Шаульская Е. Л., Выдрина Ю. А. Образовательная робототехника во внеурочной деятельности: методическое пособие - Челябинск: Взгляд. – 2011. – 94 с.
Официальный сайт Программы «Робототехника»: [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
Сайт [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
Сайт «Конструирование и робототехника по ФГОС»: фгос-игра.рф
http://myrobot.ru/stepbystep/el_simple_robot_for_line.php
Самоучитель программирование LEGO® MINDSTORMS® Education NXТ
Заголовок 1 Заголовок 2 Заголовок 315