Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа №7 г. Охи имени Героя Советского Союза Дмитрия Михайловича Карбышева

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ДЕТЕЙ

«Аэро-робототехника»

на 2019/2020 учебный год

10-11 классы

(1 час в неделю, всего 25 часов)

Составила: учитель информатики Зотова Надежда Анатольевна

г. Оха, 2019

Содержание

Пояснительная записка. 3

Цели и задачи изучения программы.. 4

Особенности организации учебного процесса по программе. 6

Требования к уровню подготовки учащихся. 6

Содержание программы.. 7

Тематическое планирование. 8

Материально-технические условия реализации программы.. 8

Учебно-методическое обеспечение программы.. 8

Планируемые результаты.. 9

Календарно-тематическое планирование. 10

Список литературы.. 11

Пояснительная записка

В настоящее время стремительно развивается сфера беспилотных летательных аппаратов (дронов), всевозможных коптеров. Повышается доступность дронов, как для частного использования, так и для использования коптеров в экономической деятельности различных коммерческих организаций. Уже в 2015 году министерство труда РФ внесла профессию «Оператор беспилотных летательных аппаратов» в список 50 новых наиболее востребованных в будущем профессий. Таким образом, есть потенциал применения дронов в различных сферах экономики и потребность в специалистах в сфере летающей робототехнике и БАС (беспилотных авиационных систем). Одно из самых очевидных применений дронов – картография и кинематография, уже сейчас квадро- и октокоптеры активно используются при составлении топографических карт и съемках, так как имеют преимущество по стоимости и размерам перед съемкой с вертолета. Так же квадрокоптеры могут применяться при доставке грузов в городских условиях, такой способ доставки может быть более эффективным по временным затратам. Компактные дроны могут применяться при поисковых и спасательных операциях, оснащенные инфракрасными датчиками, они могут помочь спасателям при обнаружении людей в завалах, поиске на территории со сложным рельефом. И это лишь несколько сфер применений дронов, так же они могут применятся в образовании, рекламе (аэро-стенды), охране (мониторинг протяженных объектов), строительстве (создание 3D моделей зданий).

Рабочая программа и составленное тематическое планирование рассчитано на 1 час в неделю, всего 25 часов. Для реализации программы в кабинете имеются наборы образовательного робототехнического модуля «АЭРО», компьютеры, принтер, проектор, интерактивная доска, используется необходимое учебно-методическое обеспечение.

Данная программа предполагает обучение решению задач конструкторского характера, а также обучение программированию, моделированию при использовании образовательного робототехнического модуля «АЭРО», и программного обеспечения (конфигуратор и драйвера и др. ПО).

Программа применяется во внеурочное время для учащихся 10-11 классов.

Использование образовательного робототехнического модуля «АЭРО» позволяет создать уникальную образовательную среду, которая способствует развитию инженерного, конструкторского мышления. В процессе работы с модулем «АЭРО» ученики приобретают опыт решения как типовых, так и нешаблонных задач по конструированию, программированию, сбору данных. Кроме того, работа в команде способствует формированию умения взаимодействовать с соучениками, формулировать, анализировать, критически оценивать, отстаивать свои идеи. Возможность проектирования технически сложных систем воздушной робототехники, обладающих функционалом для решения прикладных задач: контроль и наблюдение, сбор информации и т.п. Разнообразная спецификация комплектующих в объеме одного набора – многообразие конструктивных элементов, и сменных модульных блоков. Комплектация набора включает всё необходимое для участия в различных соревнованиях. При дальнейшем освоении образовательного робототехнического модуля «АЭРО» становиться возможным выполнение серьезных проектов, развитие самостоятельного технического творчества.

Цели и задачи изучения программы

Целью программы является формирование у учеников устойчивых знаний и навыков по таким дисциплинам, как:

·         аэродинамика и конструирование беспилотных летательных аппаратов;

·         основы радиоэлектроники и схемотехники;

·      программирование микроконтроллеров;

·      лётная эксплуатация БАС.

Личностные результаты:

1.     формирование ответственного отношения к учению, готовности и способности, обучающихся к саморазвитию и самообразованию на основе мотивации к обучению и познанию;

2.     формирование целостного мировоззрения, соответствующего современному уровню развития науки;

3.     освоение социальных норм, правил поведения, ролей и форм социальной жизни в группах и сообществах;

4.     формирование коммуникативной компетентности в общении и сотрудничестве со сверстниками в процессе образовательной деятельности;

Метапредметные результаты:

1.   умение самостоятельно определять цели своего обучения, ставить и формулировать для себя новые задачи в учёбе и познавательной деятельности, развивать мотивы и интересы своей познавательной деятельности;

2.   умение самостоятельно планировать пути достижения целей, в том числе альтернативные, осознанно выбирать наиболее эффективные способы решения учебных и познавательных задач;

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

4.   умение оценивать правильность выполнения учебной задачи, собственные возможности её решения;

5.   владение основами самоконтроля, самооценки, принятия решений и осуществления осознанного выбора в учебной и познавательной деятельности;

б. умение определять понятия, создавать обобщения, ... устанавливать причинно-следственные связи, строить логическое рассуждение, умозаключение (индуктивное, дедуктивное и по аналогии) и делать выводы;

7. умение создавать, применять и преобразовывать знаки и символы, модели и схемы для решения учебных и познавательных задач;

Основные задачи данной рабочей программы:

1. Стимулировать мотивацию учащихся к получению знаний, помогать формировать творческую личность ребенка.
2. Способствовать развитию интереса к технике, конструированию, программированию, высоким технологиям.

3.      Способствовать развитию конструкторских, инженерных и вычислительных навыков.

4. Способствовать формированию умения достаточно самостоятельно решать технические задачи в процессе конструирования моделей.
5. Развитие у детей воображения, пространственного мышления, воспитание интереса к технике и технологиям.
6. Воспитание трудолюбия, развития трудовых умений и навыков, расширение политехнического кругозора, умения планировать работу по реализации замысла, предвидеть результат и достигать его, при необходимости вносить коррективы в первоначальный замысел.
7. Повышение сенсорной чувствительности, развитие мелкой моторики и синхронизации работы обеих рук за счет обучения пилотирования и аэросъемки с беспилотных летательных аппаратов.
8. Ознакомление детей с духом научно-технического соревнования, развитие умения планировать свои действия с учетом фактора времени в обстановке с элементами конкуренции.
9. Обучение детей проектированию, сборке и программированию беспилотных летательных аппаратов, использованию современных средств автоматического контроля и управления для создания интеллектуальных БАС.
10. Выработка навыков пилотирования беспилотных летательных аппаратов.

11. Самореализация личности обучающегося.
12. Развитие творческих способностей обучающегося.

Особенности организации учебного процесса по программе

Программа предусматривает использование следующих методик:

1.      Познавательный (восприятие, осмысление и запоминание учащимися нового материала с привлечением наблюдения готовых примеров, моделирования, изучения иллюстраций, восприятия, анализа и обобщения демонстрируемых материалов);

2.      Метод проектов (при усвоении и творческом применении навыков и умений в процессе разработки собственных моделей)

3.      Систематизирующий (беседа по теме, составление систематизирующих таблиц, графиков, схем и т.д.)

4.      Контрольный метод (при выявлении качества усвоения знаний, навыков и умений и их коррекция в процессе выполнения практических заданий)

5.      Групповая работа (используется при совместной сборке моделей, а также при разработке проектов).

Требования к уровню подготовки учащихся Ученик должен знать:

- правила безопасной работы;

- основные компоненты конструктора «АЭРО»;

- конструктивные особенности различных моделей, сооружений и механизмов, их назначение;

- компьютерную среду, включающую в себя конфигуратор и драйверы;

- виды подвижных и неподвижных соединений в конструкторе;

Уметь:

- работать с литературой, с журналами, с каталогами, в интернете (изучать и обрабатывать информацию);

- самостоятельно решать технические задачи в процессе конструирования роботов (планирование предстоящих действий, самоконтроль, применять полученные знания, приемы и опыт конструирования с использованием специальных элементов и т.д.);

- создавать действующие модели аэро-роботов на основе конструктора «АЭРО».

Содержание программы

Знакомство с образовательным робототехническим модулем «АЭРО», основными деталями и принципами крепления. Знакомство со специальным ПО, базовые команды управления аэро-роботом. В ходе реализации программы, обучающиеся изучают устройство дрона (квадрокоптера), электротехнику, пайку и программирование микроконтроллеров и микропроцессоров. В ходе работы получают опыт работы с инструментом. Получают опыт в пилотирование авиационной беспилотной модели.

Раздел 1. История мультикоптеров. Теория мультироторных систем. Основы управления.

Обучающиеся познакомятся с принципом действия квадрокоптеров. Узнают их история и какими они стали в наши дни. Познакомятся с конструктивными особенностями и основами управления.

Раздел 2. Сборка и настройка квадрокоптера. Учебные полёты.

Обучающиеся познакомятся с составом конструктора. Сборка: прикручивание к нижней пластине моторов (рассмотрят регулятор скорости мотора), полетного контроллера (ПК) (установка резиновых демпферов, протяжка ленты-стяжки, прикручивание ПК нейлоновыми болтами и стойками к нижней пластине). Подготовка и припаивание провода моторов к площадкам. Припаивание силовых проводов к площадкам полетного контроллера. Крепление видео камеры болтами к боковым стойкам. Крепление видеопередатчика к задней стойке. Припаивание камеры и видеопередатчика к полётному контроллеру. Установка и подключение камеры и видеопередатчика. Установка стойки и верхней крышки.

Настройка квадрокоптера с помощью конфигуратора Betaflight и драйверов.

Предполетная подготовка и полет. Место для полета, безопасность оператора и наблюдающих.

Первые полеты, набор упражнений, тренировочные препятствия.

Раздел 3. Настройка, установка системы навигации (GPS). Установка ПО управления маршрутом на телефоне или планшете.

Обучающиеся расширят возможности квадрокоптера, установив и настроив систему навигации GPS (зависать в одной точке, двигаться по заданию, возвращаться в точку взлета, передавать координаты местоположения).

Установка и настройка Inav.

Установка и настройка Mission planner.

Тематическое планирование

Материально-технические условия реализации программы

Кабинет информатики для проведения лекционных и практических занятий. Компьютеры, наборы для сборки, паяльное оборудование.

Учебно-методическое обеспечение программы

Для более качественного образования обучающихся необходимо выполнить следующие условия обеспечения программы:

·   обеспечить обучающихся необходимой учебной и методической литературой;

·   создать условия для безопасных учебных полётов в помещении;

·   создать условия для разработки проектов;

·   обеспечить удобным местом для индивидуальной и групповой работы;

·   обеспечить обучающихся аппаратными и программными средствами. Аппаратные средства:

·   Компьютеры/ноутбуки;

·   Устройства для презентации: проектор, экран.

·   Выход в глобальную сеть Интернет. Программные средства:

·Конфигуратор Betaflight

·Драйвера

·Система навигации GPS

·Программа Inav.

·Программа Mission planner.

Планируемые результаты

Образовательная программа дает каждому обучающемуся по результатам ее прохождения овладеть всеми заявленными компетенциями и выполнить проектную работу по созданию беспилотной авиационной системы.

Образовательные

Освоение принципов работы квадрокоптеров. Понимание принципа устройства аэро-робота как беспилотной авиационной системы. Использование радиоаппаратуры для управления квадрокоптером.

Развивающие

Изменения в развитии мелкой моторики, внимательности, аккуратности и особенностей мышления конструктора-изобретателя проявляется на самостоятельных задачах по механике. Сборка и пайка деталей мультикоптера.

Воспитательные

Воспитательный результат занятий аэро-робототехникой можно считать достигнутым, если обучающиеся проявляют стремление к самостоятельной работе, усовершенствованию известных моделей и алгоритмов, созданию творческих проектов. Участие в научных конференциях для школьников, открытых состязаниях аэро-роботов и просто свободное творчество во многом демонстрируют и закрепляют его.

Календарно-тематическое планирование

Список литературы

1.    Воздушный кодекс Российской Федерации от 19.03.1997 N 60-ФЗ (ред. от 06.07.2016)

2.    Учебно-методическое пособие «Образовательный робототехнический модуль «Аэро»/Изд.: Экзамен Технолаб, М. – 2018, 68 с. илл.

3.    Sakhalin.info: Сахалинская транспортная прокуратура сообщает, как получить разрешение на использование квадрокоптера [электронный ресурс] URL: http://sakhalin.info/news/166323

4.    Xaribda: правовые аспекты использования беспилотников в России [электронный ресурс] URL: http://xaribda.ru/?action=news&id=106

5.    Приказ Минтруда России №831 «Об утверждении списка 50 наиболее востребованных на рынке труда, новых и перспективных профессий, требующих среднего профессионального образования» от 2 ноября 2015 г.

6.    Перспективы развития прикладной дронокартографии / Стешин Илья Сергеевич // ACADEMY– Изд.: Олимп (Иваново) – 2016г. – №2(5). – С.36-40. – ISSN: 2412-8236. 5. Применение беспилотных летательных аппаратов в пожаротушении на объектах нефтехимической промышленности/ Минин И.В// Новые технологии - нефтегазовому региону – материалы всероссийской с международным участием научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. 2015– Изд.: Тюменский индустриальный университет (Тюмень) – 2015г. – С. 324-327.

7.    В.А. Козлова, Робототехника в образовании [электронный ресурс]//http://lego.rkc-74.ru/index.php/2009-04-03-08-35-17, Пермь, 2011 г.

8.    Гурьянов А. Е. Моделирование управления квадрокоптером Инженерный вестник. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон.журн. 2014 №8 Режим доступа: http://engbul.bmstu.ru/doc/723331.html

9.    Канатников А.Н., Крищенко А.П., Ткачев С.Б. Допустимые пространственные траектории беспилотного летательного аппарата в вертикальной плоскости. Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана.

10.                  Мартынов А.К. Экспериментальная аэродинамика. М.: Государственное издательство оборонной промышленности, 1950. 479 с. 13. Мирошник И.В. Теория автоматического управления. Линейные системы. СПб: Питер, 2005. 337

11.                  Редакция Tom'sHardwareGuide. FPV- мультикоптеры: обзор технологии и железа. 25 июня 2014. Режим доступа: http://www.thg.ru/consumer/obzor_fpv_multicopterov/print.html

Скачано с www.znanio.ru