Документ 496942

Пояснительная записка
Тематический план основан на использовании конструктора NXT. Очень
полезным будет ресурсный набор, в котором отсутствует сам NXT, но много
строительных деталей, и дополнительных датчиков. Оптимально, если на
каждый конструктор придется 3 ученика. На каждый конструктор – компьютер с
программным обеспечением. Программирование будет нужно не на каждом
занятии, в плане есть занятия, где занимаемся только конструированием (такие
занятия можно проводить в обычном кабинете).
Курс рассчитан на 1 год.
Тематическое планирование курса составлено в соответствии с рекомендациями
МБОУ ДОД «Станция детского (юношеского) технического творчества «Регата»
Спасского муниципального района РТ»
Цель работы кружка:
1. Организация занятости школьников во внеурочное время.
2. Всестороннее развитие личности учащегося:
o
развитие навыков конструирования;
o
развитие логического мышления;
o
мотивация к изучению наук естественно-научного цикла: физики,
информатики (программирование и автоматизированные системы
управления) и математики.
Задачи:
1. Ознакомление с основными принципами механики;
2. Ознакомление с основами программирования в компьютерной среде
моделирования LEGO;
3. Развитие умения работать по предложенным инструкциям;
4. Развитие умения творчески подходить к решению задачи;
5. Развитие умения довести решение задачи до работающей модели;
6. Развитие
умения
излагать
мысли
в
четкой
логической
последовательности, отстаивать свою точку зрения, анализировать
ситуацию и самостоятельно находить ответы на вопросы путем
логических рассуждений.
7. Развитие умения работать над проектом в команде, эффективно
распределять обязанности.
8. Подготовка к соревнованиям по робототехнике.
Формы и методы обучения:
1. Формирование и совершенствование умений и навыков (изучение
нового материала, практика).
2. Обобщение и систематизация знаний (самостоятельная работа, творческая
работа, дискуссия).
3. Контроль и проверка умений и навыков (опрос, тест, самостоятельная
работа).
4. Комбинированные занятия.
5. Создание ситуаций творческого поиска.
6. Стимулирование (поощрение, выставление баллов).
Ожидаемый результат (учащиеся должны знать и уметь):
1. Знание основных принципов механики.
2. Знание основ программирования в компьютерной среде, моделирования
LEGO.
3. Умение работать по предложенным инструкциям.
4. Умения творчески подходить к решению задачи.
5. Умения довести решение задачи до работающей модели.
6. Умение излагать мысли в четкой логической последовательности,
отстаивать свою точку зрения, анализировать ситуацию и самостоятельно
находить ответы на вопросы путем логических рассуждений.
7. Умение работать над проектом в команде, эффективно распределять
обязанности.
Особенности программы
В процессе теоретического обучения воспитанники знакомятся с назначением,
структурой и устройством роботов различных классов, с технологическими
основами сборки и монтажа, основами электроники и вычислительной техники,
средствами отображения информации, историей и перспективами развития
робототехники.
Программа включает проведение практикума начинающего робототехника,
включающего проведение лабораторно-практических, исследовательских работ и
прикладного программирования. В ходе специальных заданий воспитанники
приобретают обще-трудовые, специальные и профессиональные умения и навыки.
Содержание практических работ и виды проектов могут уточняться, в зависимости
от наклонностей учащихся, наличия материалов, средств и др.
Программа содержит сведения по истории современной электроники, информатики
и робототехники, о ведущих ученых и инженерах в этой области и их открытиях с
целью воспитания интереса учащихся к профессиональной деятельности,
направлениям развития и перспективам робототехники.
Содержание программы реализуется во взаимосвязи с предметами школьного
цикла. Теоретические и практические знания по робототехнике значительно углубят
знания учащихся по ряду разделов физики (статика и динамика, электрика и
электроника, оптика), математике и информатике.
Обеспечение программы
Для эффективности реализации образовательной программы «В мире
робототехники» необходимо дидактическое обеспечение:
1. Лего-конструкторы NXT 2.0 (6 комплектов).
2. Программное обеспечение mindstorms 2.0.
3. Персональный компьютер.
КАЛЕНДАРНО - ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН
№ п/п
Тема занятия
Количество
часов
теория
практика
Дата
Краткое описание содержания занятия
Введение 4 час
1.1.
2
2
Инструктаж по технике безопасности.
Применение роботов в современном мире: от
детских игрушек, до серьезных научных
исследовательских разработок.
Демонстрация передовых технологических
разработок, представляемых в Токио на
Международной выставке роботов.
История робототехники от глубокой древности до
наших дней.
Инструктаж по технике безопасности.
Применение роботов в современном мире: от
детских игрушек, до серьезных научных
исследовательских разработок.
Демонстрация передовых технологических
разработок, представляемых в Токио на
Международной выставке роботов.
История робототехники.от глубокой древности до
наших дней
1
5
2
6
Знакомство с мотором. Построение модели,
показанной на картинке. Выработка навыка
поворота изображений и подсоединения мотора к
ЛЕГО-коммутатору.
Принципы конструирования NXT. Способы
крепления деталей. Жесткая
конструкция. Конструирование самой высокой и
устойчивой башни. Высота, устойчивость.
Практическая работа: конструируем модель
Что такое робототехника. Цели и задачи
работы кружка. Знакомство с деталями
конструктора.
Конструирование 18 часов
2.1.
«Несуществующее животное».
2.2.
Способы крепления деталей. Высокая
башня, хваталка.
2.3.
Механическая передача. Передаточное
отношение. Волчок. Ручной миксер
1
3
1
3
1
5
1
3
1
3
2
8
«Башня»
Знакомство с механической передачей. Построение
модели, показанной на картинке. Сравнение видов
передачи.
Первые модели 36 часов
3.1.
Тележки. История колеса. Одномоторная
тележка.
3.2.
Полноприводная тележка.
3.3.
Тележка с автономным управлением.
3.4.
Тележка с изменением передаточного
отношения.
3.5.
Шагающий робот
Одномоторная тележка на ручном приводе.
Одномоторная тележка с двумя ведущими осями на
ручном приводе.
Одномоторная тележка с ременной передачей на
ручном приводе
Центр тяжести. Трехколесная тележка.
Практическая работа: конструируем модель
«Двухмоторная тележка».
Практическая работа: конструируем модель
«Двухмоторный вездеход»
Микроконтроллер. Автономное управление.
Практическая работа: конструируем модель
«Тележка с автономным управлением»
Знакомство с понижающей и повышающей
зубчатыми передачами. Построение модели,
показанной на картинке. Выработка навыка
запуска и остановки выполнения. Понятие
ведомого колеса
Подборка элементов: блок, мотор, две 15-ти
модульных балки, два трёхмодульных
штифта, четыре двухмодульных штифта, четыре
угловые балки, 5-ти модульная ось, 6-ти
модульная ось, четыре 24-зубые шестерёнки, две
40-зубые шестерёнки, четыре полуоси
(бежевые), четыре трех модульные балки,
двенадцать 2-х модульных штифтов.
Программирование робота в блоке NXT. Создание
программы для движения робота «вперёд».
Соревнования на скорость хождения робота.
Самостоятельная доработка и усовершенствование
3.6.
1
3
1
3
Маятник Капицы
3.7.
Двухмоторная тележка.
4.1.
Программирование в среде MINDSTORMS 24 часов
1
Знакомство со средой программирования.
4.2.
3
2
6
1
1
2
1
4
3
1
3
1
3
Типы команд. Команды действия. Базовые
команды. Команды ожидания.
4.3.
Моторы NXT.
4.4.
4.5.
Управляющие структуры.
Модификаторы.
Алгоритмы управления 14 часов
5.1.
Релейный регулятор. Движение с одним
датчиком освещенности.
5.2.
Движение с двумя датчиками
освещенности
робота
Знакомство с Маятником Капицы.
Сборка и программирование действующей
модели.
Демонстрация модели. Составление
собственной программы, демонстрация
модели.
Создаём и тестируем "Трёхколёсного робота".
У этого робота ещё нет датчиков, но уже можно
писать средние по
сложности программы для управления двумя
двигателями.
Знакомство детей с панелью инструментов,
функциональными командами; составление
программ в режиме Конструирования.
Настройка параметров команд. Мотор вперед.
Мотор назад. Поворот.
Практическая работа: «Плавный поворот»,
«Поворот на месте».
Устройство мотора. Функции мотора.
Принцип передачи мощности от мотора к мотору.
Генерирование энергии и движения.
Использование с конструктором LEGO
Знакомство с управляющими структурами
Знакомство с модификаторами
Одна их классических задач для мобильного робота
- это движение по черной линии на белом поле с
использование датчиков освещенности.
В первом опыте используем робота с одним
датчиком освещенности.
1. Влияние предметов разного цвета
на показания датчика освещенности.
2. Знакомство с командами:
5.3.
1
3
1
5
1
3
1
3
1
3
Движение с датчиками касания
• Жди темнее;
• Жди светлее.
3. Модель «Уличное освещение». Сборка модели.
Составление программы с использованием датчика
освещенности, передача, демонстрация
Знакомство с конструкцией датчика и принципом
работы.
Построение базовой модели по инструкции с
применением датчика.
Самостоятельная доработка конструкции робота.
Подготовка к соревнованию
Задачи для робота 16 часов
6.1.
Кегельринг. Танец в круге.
6.2.
Движение вдоль линии. Один датчик.
6.3.
Движение вдоль линии. Два датчика.
6.4.
Путешествие по кабинету.
Робот живет внутри круга, за пределы которого
нельзя выходить. Для выполнения этой задачи надо
собрать стандартную трехколесную тележку: два
передних колеса ведущие, одно заднее подвижное
на шарнире. Спереди по центру расположен датчик
освещенности, направленный строго вниз и
находящийся на расстоянии 5-10 мм от пола
Использование датчика света или цвета. Измерение
уровня освещенности. Определение цвета с
помощью датчика.
Практическая работа: Программа «Движение вдоль
линии».
Практическая работа: Программа «Обнаружение
черной линии».
Использование двух датчиков света или цвета.
Измерение уровня освещенности. Определение
цвета с помощью двух датчиков.
Практическая работа: Программа «Траектория
пазл».
Сборка и программирование действующей
модели.
Демонстрация модели. Составление
собственной программы, демонстрация
модели. Использование модели для
выполнения задачи «Путешествие по кабинету»
7.1.
Самостоятельная проектная деятельность в группах на свободную тему
10 часов
Творческое конструирование собственной 2
8
модели. Программирование.
Сборка и программирование действующей
модели.
Демонстрация модели. Составление
собственной программы, демонстрация
модели. Использование модели для
выполнения задач, по сути являющихся
упражнениями из курсов естественных
наук, технологии, математики, развития
речи.
Закрепление навыка соединения деталей,
обучение учащихся расположению
деталей в рядах в порядке убывания,
развитие ассоциативного мышления,
развитие умения делать прочную,
устойчивую постройку, умения работы в
группе, умения слушать инструкцию
педагога
Подготовка к состязаниям роботов 18 часов
8.1.
2
4
Подготовка к школьному этапу
состязаний.
2
8
Итоговое занятие.
1
1
Работа в Интернете. Поиск информации о
Лего-состязяниях, описаний моделей,
технологии сборки и программирования
Лего-роботов.
8.2.
Во всемирной глобальной сети достаточно много
информации о Лего-технологиях, описания
моделей, а также информация о системе
международных соревнованиях. Ребята должны
увидеть, что есть много людей, занимающихся и
любящих Лего, а также почерпнуть идеи для своих
творческих зачетных моделей, которые им
предстоит собрать на последнем занятии.
Кельгеринг, робот-сумо, движение вдоль линии,
путешествие по комнате. Соревнования роботов на
тестовом поле. Зачет времени и
количества ошибок
Выставка. Презентация проекта. Подведение
итогов работы за год
Итого:
35
105
Список использованной литературы:
1. Руководство пользователя ПервоРобот NXT Lego mindstorms education.
2. Сайт разработчиков конструктора ПервоРобот NXT Lego mindstorms
education [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.mindstorms.su
3. Копосов Д.Г., Первый шаг в робототехнику: практикум для 5-6 классов /
Д.Г.Копосов –М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012 – 286 с.
4. Копосов Д.Г., Первый шаг в робототехнику: рабочая тетрадь для 5-6
классов / Д.Г.Копосов – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012 – 87 с