ДООП "КОНСТРУИРОВАНИЕ И ПРОГРАММИРОВАНИЕ LEGO РОБОТОВ"

Уникальность общеобразовательной программы по робототехнике заключается в возможности объединить конструирование и программирование в одном курсе, что способствует интегрированию преподавания информатики, математики, физики, черчения, естественных наук с развитием инженерного мышления, через техническое творчество.

Таким образом, инженерное творчество –  деятельность, которая является составной частью  в процессе обучения детей.

С каждым годом повышаются требования к современным инженерам, техническим специалистам и к обычным пользователям, в части их умений взаимодействовать с автоматизированными системами. Интенсивное внедрение искусственных помощников в нашу повседневную жизнь требует, чтобы пользователи обладали современными знаниями в области управления роботами.

Программа заключается в использовании образовательного конструктора LEGO, как инструмента для обучения детей конструированию, моделированию и компьютерному управлению на занятиях по робототехнике. Простота в построении модели в сочетании с большими конструктивными возможностями конструктора позволяют обучающимся в конце занятия увидеть сделанную своими руками модель, которая выполняет поставленную ими же самими задачу. Занятия проводятся на базе конструктора LEGO Mindstorms Education EV3.

преподаватели

Дараган Алексей Владимирович – образование высшее–техническое, стаж педагогической работы более 15 лет. 

Расписание

Занятия проводятся 2 раза в неделю по 2 академических часа. Продолжительность занятия (академический час) не превышает 45 минут, перерыв для отдыха 10 минут. 

 

Содержание программы

Тема 1. Введение в робототехнику. (2 часа)

Теория: Робот и робототехника. История появления и развития робототехники.

Формы контроля. Педагогическое наблюдение, устный опрос.

Тема 2. Основные компоненты конструктора Lego Mindstorms EV3. (4 часа)

Теория: Принципы работы электронных компонентов конструктора и правила их подключения, детали конструктора. Основные элементы интерфейса среды программирования LEGO Mindstorms Education EV3.

Формы контроля. Педагогическое наблюдение, устный опрос.

Тема 3. Сборка базовой модели. (8 часов)

Практика: Сборка базовой модели робота на основе пошаговой инструкции. Хватающая рука (манипулятор). Тестирование по материалам раздела.

Формы контроля. Педагогическое наблюдение, самостоятельная работа, устный опрос. Тестирование.

Тема 4. Моторы. Программирование движения робота по различным траекториям. (6 часов)

Теория: Блоки Большой мотор и Средний мотор, выбор режима работы, блок «Рулевое управление», блок «Независимое управление моторами». Инвертирование вращения мотора, блок «Нерегулируемый мотор».

Практика: Отработка основных движений моторов. Тестирование.

Формы контроля. Педагогическое наблюдение, самостоятельная работа, устный опрос.

Тема 5. Механические передачи. (12 часов)

Теория: Понятие механической передачи, виды зубчатых передач. Полный привод, способы передачи вращательного движения с ведущей оси на ведомую. Повышающая и понижающая передача. Возможности использования зубчатой передачи для понижения и повышения скорости.

Практика: Принципы использования зубчатой передачи. Использование шестеренок при конструировании. Использования зубчатой передачи для понижения и повышения скорости.

Формы контроля. Педагогическое наблюдение, самостоятельная работа, устный опрос.

Тема 6. Работа с подсветкой, экраном и звуком. (18 часов)

Теория: Вывод текста на экран блока EV3, вывод фигур на экран. Вывод рисунка на экран дисплея, вывод изображений из графических файлов. Вывод на экран значений датчиков, комбинированный режим вывода информации на экран. Работа с подсветкой кнопок на блоке EV3, работа со звуком.

Практика: Решение задач на основе ультразвукового датчика. Решение задач на основе инфракрасного датчика. Импорт и воспроизведение внешних звуковых файлов, режим воспроизведении ТОНОВ И НОТ. Запись и воспроизведение звукового файла. Выполнение заданий для самостоятельной работы.

Формы контроля. Педагогическое наблюдение, самостоятельная работа, устный опрос.

Тема 7. Программные структуры. (8 часов)

Теория: Структура «Ожидание», «Цикл», вложенные циклы. Структура «Переключатель».

Практика: Выполнение заданий для самостоятельной работы.

Формы контроля. Педагогическое наблюдение, самостоятельная работа, устный опрос.


 

Тема 8. Работа с данными. (22 часа)

Теория: Типы данных, проводники. Переменные и константы, работа с переменными и константами. Математические операции с данными. Блоки «Округление», «Сравнение», «Интервал», «Случайное значение». Логические операции с данными.

Практика: Минироект «Спортивное табло». Минироект «Автофиниш». Минироект «60 секунд».

Формы контроля. Педагогическое наблюдение, самостоятельная работа, устный опрос.

Тема 9. Работа с датчиками. (26 часов)

Теория: Датчик касания. Датчик цвета. Гироскопический датчик. Ультразвуковой датчик. Датчик «Вращение мотора» (Определение угла поворота, количества оборотов и мощности мотора). Кнопки управления модулем EV3.

Практика: Минироект «Умный дом». Минироект «Упрямый робот». Минироект «Поймай снежок». Решение задач.

Формы контроля. Педагогическое наблюдение, самостоятельная работа, устный опрос.

Тема 10. Основные виды соревнований и элементы заданий. (12 часов)

Теория: Соревнования Сумо.  Кегельринг.  Слалом (объезд препятствий).

Практика: Составление программы робота сумоиста. Решение задачи «Кегельринг». Выполнение заданий для самостоятельной работы.

Формы контроля. Педагогическое наблюдение, самостоятельная работа, устный опрос.

Тема 11. Программирование движения по линии. (16 часов)

Теория: Алгоритмы калибровки датчика цвета. Алгоритм движения по линии «Зигзаг» с одним и двумя датчиками цвета. Алгоритм «Волна». Алгоритм программы реализации пропорционального управления для движения робота по линии на основе одного и двух датчиков цвета.

Практика: Составление программы движения робота на основе пропорционального управления с поиском и подсчётом перекрёстков. Проезд инверсии. Движение робота вдоль стены. Поиск цели в лабиринте.

Формы контроля. Педагогическое наблюдение, самостоятельная работа, устный опрос.

Цели программы

Программа направлена на привлечение учащихся к современным технологиям конструирования, программирования и использования роботизированных устройств. Целью Программы является формирование элементарных представлений о LEGO - конструировании и робототехнике, умений моделирования и программирования роботов в среде LEGO Mindstorms Education EV3, развитие мотивации личности ребенка к познанию и техническому творчеству посредством LEGO-конструирования.

Результат программы

Образовательные (предметные) результаты:

1.      Ознакомлены с историей развития робототехники.

2.      Ознакомлены с простейшими механизмами и применением их в

повседневной жизни.

3.      Приобретены компетенции разработки и создания моделей,

отвечающих определенным критериям.

4.      Приобретены компетенции создания простейших компьютерных

программ в среде Lego Mindstorms EV3.

Метапредметные результаты:

1.      Развиты качества, необходимые для продуктивной научно-

технической деятельности, нацеленной на решение практических задач.

2.      Сформированы у учащихся компетенции самостоятельного

моделирования и конструирования, воспроизводящего и творческого воображения.

3.      Сформированы компетенции самостоятельно планировать пути

достижения целей, в том числе альтернативные, осознанно выбирать наиболее эффективные способы решения учебных и познавательных задач.

Личностные результаты:

1.      Воспитаны любознательность, интерес к техническим устройствам.

2.      Воспитана готовность и способность обучающихся к саморазвитию и

самообразованию на основе мотивации к обучению и познанию.

3.      Воспитан достаточный уровень коммуникативной культуры, желание и

готовность сотрудничать в составе творческой группы, делиться результатами своей работы и работы участников.

Особые условия проведения

Занятия проводятся на базе конструктора LEGO Mindstorms Education EV3.

         На занятиях учащимся демонстрируются небольшие видеоролики о реальных механизмах (их аналогом будет ЛЕГО-модель), с комментариями педагога по данной теме и беседой с детьми, на начальном этапе конструирования ребята учатся следовать точным схемам сборки, на следующем - конструировать по фотографиям и рисункам, по памяти или собственному замыслу.

Каждая модель проходит испытание, обрабатывается, совершенствуется, программируется в среде LEGO Mindstorms Education EV3.

Материально-техническая база

универсальное основание (стол) для робототехнических полей – 1 шт.,

интерактивный комплекс Prestigio Multiboard 65– 1 шт.,

компьютеры (ноутбуки) – 15 шт.

конструктор LEGO базовый набор Mindstorms EV3 Education - 10 шт.

конструктор LEGO ресурсный набор Mindstorms EV3 Education - 7 шт.,

программное обеспечение LEGO Mindstorms EV3, пакет MS Office.

Интернет-ресурсы:

1.Сайт LEGO education https://education.lego.com/ru-ru/lessons.

2. Международные состязания роботов World Robot Olympiad

(WRO) http://edurobots.ruJ2020/01 /wro-rules-2020/.

3.Роботы LEGO робототехника https://w-ww.prorobot.rn-1/lego.php?page=2.

4.Каталог инструкции LEGO https://legko-shake.ru}moc.

5. http://robotoved.ru]categou/main/reviews/

6.Видеоролики инструкций и уроков по     Робототехнике http://edurobots.ru/2020/04/wedo-programming-blocks/

Стоимость

Программа реализуется на бюджетной основе.