Рабочая программа по доп. образованию "Робототехника"

МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ «КОМСОМОЛЬСКАЯ СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА»  Рассмотрена на заседании Методического  совета школы  и рекомендована к утверждению   протокол № 6  от 20 августа 2016 года Утверждена   Приказ № 18 от 01  сентября  2016 г. Директор школы _________/ Зоткина О. В./ Дополнительная образовательная программа «Робототехника» для учащихся  5­7 классов срок реализации 1 год 2016 ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА Робототехника ­ это новая область науки и техники, посвященная созданию автоматизированных   технических   систем   с   компьютерным   управлением, которая   базируется   на   знаниях   в   области   механики,   электроники   и микропроцессорной техники, информатики, программирования.  Робототехника является одним из важнейших направлений научно­технического прогресса. Участие России в научно­технических и образовательных проектах,  связанных в области робототехники позволит ускорить подготовку кадров,  развитие новых научно­технических идей, будет способствовать обмену  технической информацией и инженерными знаниями, реализации инновационных разработок в области робототехники и выходу России в области робототехники  на мировой уровень.  Каждый  год объемы мирового производства робототехнических устройств увеличиваются,   охватывая   все   новые   сферы.   Сегодня   мехатронные   и робототехнические   системы   находят   широкое   применение,   охватывая практически все сферы народного хозяйства. Согласно мировым рейтингам и оценка,  робототехника  входит в тройку наиболее перспективных направлений техники и технологии. Можно сделать вывод:  робототехника ­ профессия XXI века. Начинать  готовить   специалистов   в   данной   области   нужно   уже   в   школе   и   с самого младшего возраста. Поэтому,  образовательная  робототехника в школе приобретает все большую значимость и актуальность в настоящее время. Современный курс школьной информатики с включением в него робототехники – «точка роста» информатизации образования, он как ни один другой предмет нацелен на подготовку учащихся к жизни в информационном обществе.  Привлечение школьников к исследованиям в области робототехники, обмену технической   информацией   и   начальными   инженерными   знаниями,   развитию новых   научно­технических   идей   позволит   создать   необходимые   условия   для высокого   качества   образования   за   счет   использования   в   образовательном процессе новых педагогических подходов и применение новых информационных и   коммуникационных   технологий.  Понимание  законов   техники,   позволит выпускнику   соответствовать   запросам   времени   и   найти   своё   место   в современной жизни. Направленность программы: интеллектуально­познавательная  Актуальность  данной программы заключается в том, что   современный этап научно­технического развития оказывает большое влияние на ход дальнейшей направлений   является   робототехника,   интерес   к   проблемам развитие   эволюции   цивилизации.   Поэтому   проблемы   научно­технического прогресса приковывают к себе внимание общества и требуют углубленного и всестороннего изучения и осмысления. Одним   из   робототехники обусловлен многими причинами: ­роботизация   определенных   видов   деятельности   способствует   глубоким преобразованиям   во   многих   сферах   жизни   человека   и   прежде   всего   сферы труда; ­появилась   необходимость   в   более   глубоких   исследованиях   критериев эффективности и рациональности применение роботов; ­введение внеурочной деятельности как неотъемлемой части образовательного процесса, основанного на системно ­ деятельностном подходе; ­ удовлетворение индивидуальных потребностей учащихся в современных видах технического творчества  Мотивация   обучающихся   к   изучению   предметов Цель   программы: естественно­научного   цикла   через   освоение   технологий   моделирования   и программирования робото­систем. Обучение   по   данной   программе   основано   на   принципах   интеграции теоретического   обучения   с   процессами   практической,   исследовательской, самостоятельной   научной   деятельности   воспитанников   и   технико­ технологического конструирования.  Данная программа решает следующие задачи:  овладение навыками конструирования и программирования роботосистем;  развитие логической деятельности;  повышение личностной значимости предметов;  удовлетворение образовательных потребностей учащихся в современном   техническом творчестве  формирование навыков современного организационно­экономического  мышления;  приобретение навыков коллективного труда;  овладение проектной технологией . Данная программа рассчитана на школьников 5­7 классов.  Продолжительность обучения  1 год. Режим занятий  4 ч. в неделю. По окончанию программы обучающиеся должны: Знать   Роль и место робототехники в жизни современного общества;  Назначение,   особенности   проектирования   и   программирования   роботов различных классов.  правила и меры безопасности при роботе с электроинструментами;  общее устройство и принципы действия роботов;  основные характеристики основных классов роботов;  общую методику проектирования роботов различных классов;  общую методику расчета основных кинематических схем;  порядок   отыскания   неисправностей   в   различных   роботизированных системах;  методику проверки работоспособности отдельных узлов и деталей;  основы популярных языков программирования;  Уметь:  Самостоятельно   проектировать   и   собирать   из   готовых   деталей манипуляторы и роботов различного назначения;  Программировать   собранные   конструкции   под   задачи   начального уровня сложности;  самостоятельно   разрабатывать   кинематические,   логические     и электрические  схемы роботов;  пользоваться   монтажными  инструментами  и  электроизмерительными приборами;  вести индивидуальные и групповые исследовательские работы;  самостоятельно изготавливать роботов из готовых деталей;  самостоятельно   программировать   роботов   на   одном   из   популярных языков программирования. Ожидаемые эффекты реализации программы:        Повышение интереса учащихся к изучению физики и информатики,  повышение успеваемости учащихся по данным предмета  Заинтересованность в получении технических профессий;  Вовлечение детей во внеурочную деятельность. Формы и  методы При   изучении   курса   используются   следующие   методы   обучения: объяснительно­иллюстративный,   репродуктивный,   проблемного   изложения, частично­поисковый, исследовательский. Основными   формами   обучения   являются:   урок   сообщения   новых   знаний, комбинированный   урок,   контролируемая   самостоятельная   работа, практическое занятие по  конструированию робото­систем. Для успешной реализации данной программы необходимы: 1. Кабинет с оборудованными рабочими  местами. 2. Наличие не менее 2 комплектов «Конструктор NXT». 3. Наличие не менее   комплектов «Конструктор дополнительный». 4. Наличие   не   менее     4   дополнительных   двигателя   и   2  комплекта   датчиков (светодатчики­4 шт,  ). 5. Наличие не менее 2 комплектов источников питания (аккумуляторы). 6. Автоматические зарядные устройства4*4. 7. Наличие не менее 2 компьютеров не ниже  Р 2  . 8. Комплект   литературы,   для   индивидуальной   работы   с   учащимися. Раздаточный материал. 9. Наличие программ и программного обеспечения.(дидактический материал и т.д.). 10.Комплект   литературы,   для   индивидуальной   работы   с   учащимися. Раздаточный материал. 11.Все   группы   должны   иметь   доступ   к   компьютеру   с   инсталлированными программами ROBOLAB 2.5 ROBOLAB 2.9 и Программное обеспечение LEGO Minstorms  NXT,   компакт­диск с видеофильмом,   ИК передатчик с  USB­ или СОМ­портом  к набору «ПервоРобот». Учебно–тематический план № п/п Наименование разделов и тем Всего часов В том числе практик а теори я Тема 1.1. Введение. Планы работы  2 2 0 объединения, правила поведения  учащихся в объединении. Правила по ТБ  в  учреждении и на занятиях.  Тема 1.2. Детали конструктора  Перворобот NXT.   2 Тема 1.3 Ознакомление с визуальной средой  программирования Тема 1.4. Основы программирования.  Программные блоки. Блок звука. Тема 1.5. Блок движение Тема 1.6. Поворот, движение по кривой Тема 1.7 Собственные блоки Тема 1.8 Программа движения: вперед, назад, по  2 4 6 6 6 6 траектории Знакомство с палитрой команд. Тема 1.9 Датчик касания и освещенности. Робот,  6 определяющий расстояние до  препятствия Датчик звука­ микрофона и  ультразвуковой датчик Робот с несколькими датчиками 4 4  Конструирование по технологическим  картам Конструирование по замыслу учащихся 14 8 Соревнования роботов 2 Тема  1.10 Тема  1.11 Тема  1.12 Тема  1.13 Тема  1.14 0 2 2 2 2 0 2 2 2 0 3 4 0 2 0 2 4 4 6 4 4 2 4 5 10 2 резерв 2 Тема 2.1. Введение. Планы работы объединения,  1 правила поведения учащихся в  объединении. Правила по ТБ в   учреждении и на занятиях.  Тема 2.2. Конструирование. Сборка корпуса  модели для прохода по лабиринту.  Соревнования. Тема 2.3. Технический расчет.  Тема 2.4. Задачи робототехнического  программирования и конструирования. Тема 2.5 Принципы организации коллективного  творчества.  Тема 2.6 Организация испытаний готовых  изделий.  5 8 8 6 8 Тема 2.7 Основы исследовательской работы. 10 Тема 2.8 Модельный эксперимент Тема 2.9 Робототехнический практикум Тема  2.10 Оформление исследовательских  проектов. Подведение итогов работы Тема  2.11 Резерв  Итого: 8 8 6 2 2 144 0 1 2 3 3 2 2 4 2 0 2 0 2 0 3 5 5 4 6 6 6 8 4 2 Содержание программы Тема 1.1  Введение. Предмет и содержание курса. Значение теоретического и практического материала программы. Обсуждение тематики занятий, порядок работы лаборатории. Значение робототехники для современного общества. Исторические сведения. Понятие о проектировании и конструировании робототехнических устройств. Учебные   пособия   и   литература,   рекомендованные   для   освоения   курса   и самостоятельного изучения. Знакомство с материально­технической базой. Вводный инструктаж по технике безопасности при работе с электроинструментами и приборами, питающимися от сети переменного тока.       Практическая   работа.  Фантазийный   рисунок   на   тему,   «Какие   бывают роботы», «Робот моей мечты» и т. д.   Тема 1.2. Детали конструктора  Перворобот NXT.       Теория.  Представление   о   микропроцессорном   блоке   NXT,  подключение   к блоку различных устройств в том числе и компьютера. Тема 1.3. Ознакомление с визуальной средой программирования  Понятие   «среда   программирования»,   «логические   блоки».   Показ Теория. написания   простейшей   программы   для   робота.  Интерфейс   программы  LEGO MINDSTORMS Education NXT и работа с ним. Программные  блоки, из которых строятся программы графической среды Mindstorms Edu NXT.  Практическая работа.  Написание программы для воспроизведения звуков и изображения  по образцу. Тема 1.4. Основы программирования. Программные блоки.  Теория. Основные блоки. Блок звука. С его помощью NXT может проигрывать звуковые   файлы   или   мелодии.   Первые   навыки   по   написанию,   загрузке   и выполнению программ, диагностике и управлению NXT  Практическая работа. Запрограммировать  какую­нибудь мелодию.  Тема 1.5. Блок движение. Теория.  Блок   движение.   Представление   о   различных   параметрах   движения, доступных в свойствах этого блока. Практическая работа. Написать программу для движения робота Тема 1.6. Поворот, движение по кривой Теория. Управление роботом с помощью блока движение, поворот на месте Практическая   работа.  Напишите   программу   для   выполнения   плавного поворота. Представление   о   различных   параметрах   датчика   касания   и  Представление   о   различных   параметрах   движения,   доступных   в Тема 1.7. Собственные блоки Теория.Подпрограммы  Практическая работа. Составление подпрограммы.    Тема 1.8. Программа движения: вперед, назад, по траектории Знакомство с палитрой команд.  Теория. свойствах этого блока. Практическая работа. Создание программы  Тема 1.9. Датчик касания и освещенности. Робот, определяющий расстояние до препятствия Теория. освещенности, доступных в свойствах этого блока. Практическая работа. Создание программы  Тема 1.10. Датчик ультразвуковой и звука­ микрофона. Теория.  Представление о различных параметрах датчика звука­ микрофона и ультразвукового, доступных в свойствах этого блока. Практическая работа. Создание программы  Тема 1.11. Робот с несколькими датчиками Практическая работа.  Создание программы. Создание  Конструирование по технологическим картам Тема 1.12. Конструирование по технологическим картам Теория. Понятие о конструировании робототехнических устройств.  Практическая работа. Конструирование робототехнических устройств. Тема 1.13. Конструирование по замыслу учащихся Тема 1.14. Соревнования роботов   и   направлений   измерительной   аппаратурой, Тема 2.1. Введение Теория.Общие   вопросы   организация   работы.   Правила   безопасности   при пользовании   электросетью,   станочным оборудование, слесарным и монтажным инструментом. Определение основных целей год. Практическая работа. Практикум по программированию  роботов.  Тема 2.2. Конструирование.     Теория.  Некоторые особенности конструирования  моделей роботов. Этапы конструирования.   Общие   требования   к   формулировке   технической   задачи. Анализ и уточнение конструкторского задания. Правила определения главного принципа   будущего   робота.   Методы   поиска   идей   технического   решения. Понятие о правилах определения требований к результатам конструирования (определение   главной   полезной   функции,   функциональная   пригодность, работы на габариты, вес, шум, энергозатраты и др.). Выбор общей схемы. Предварительный дизайн. Определение требований к аппаратно­программному и его интерфейсу. Практическая   работа.  Определение   объектов   конструирования. Формулировка конструкторской задачи. Решение практических задач по ходу конструирования выбранной схемы. Практикум по программированию роботов. Тема 2.3. Технический расчет.   Понятие   об   ошибках   (в   определении   главного   принципа, Теория. алгоритмические,   математические,   технические   и   др.).   Методика   поиска ошибок.   Вычисления.   Понятия   о   допущениях   в   робототехнических   моделях. Виды   проверок   результатов   вычислений:   арифметическая,   проверка физического   смысла   пределов.   Анализ   результатов   технических   расчетов. Работа с технической литературой (журналы, справочники, схемы, таблицы и. т. д.), поиск информации в Интернет (известные источники, методика поиска и т. д.). Практическая   работа.  Практикум   по   поиску   информации   в   заданном направлении. Выполнение технических расчетов: вычисления, проверка, анализ ошибок. Выбор и изготовление отдельных датчиков и узлов будущего робота. Продолжение аппаратно­программного   комплекса.   проектирования     Задачи   робототехнического   программирования   и Тема   2.4. конструирования.  Теория. Роль и место программиста и технолога в современном производстве. Понятие технологической   документации. Практическая   работа.  Составление   блок­схем   и   технологических   карт   на конкретные   детали.   Изготовление   деталей   и   программирование   отдельных функций будущего робота.  Тема 2.5. Принципы организации коллективного творчества.   Формирование   творческих   бригад.   Начало   специализации,   Теория. распределение работы. Критерии оценки результатов коллективного творчества. Практическая   работа.  Распределение   работы   с   учетом   интересов   и подготовки   каждого   участника.   Изготовление   избранного   работа.   Сборка   и регулировка   отдельных   узлов,   отладка   модулей   кода.   Консультации   со специалистами.  Тема 2.6. Организация испытаний готовых изделий.  Теория     Организация   и   проведение экспериментальных   исследований   в   кружке.   Техническая   документация исследователя.   Подбор   приборов   для   замера   параметров   роботов.   Техника безопасности   при   проведении   технических   испытаний   и   экспериментальных исследований. Практическая   работа.  Проведение   испытаний   и   экспериментальных   о   программной   и   .Планирование   испытаний. 2.8. Тема   2.9.   Модельный Тема эксперимент  Углубленное   изучение   избранной   темы,   сбор   дополнительной исследований.   Работа   с   измерительной   аппаратурой.   Обобщение   результатов, выводы. Оформление технической документации по результатам исследований.  Тема 2.7. Основы исследовательской работы.  Теория.  Знакомство с основными направлениями и принципами  современных робототехнических   исследований   (искусственное   зрение,   слух,   интеллект, взаимодействие   робогрупп   и   т.   д.).   Выбор   темы   мини­исследования. Практическая работа. Модельное решение небольших практических задач по теме мини­исследования.   Теория. информации. Практическая работа.  Модельное решение поставленных индивидуальных и групповых творческих задач в области робототехники. практикум   Теория.  Продолжение   изготовления   и   отладки   конструкций,   доступных   по сложности обучения. Практическая работа. Монтаж узлов, программирование, проверка режимов работы   устройств,   налаживание   и   испытание.   Работа   над   внешним   дизайном роботов.  Тема 2.10. Оформление исследовательских проектов.  Теория   .Создание   технической   документации   на   готовое   изделие.   Основные требования   и   программной   документации. Практическая работа.  Подготовка технических описаний готовых роботов. Фотографирование образцов. Оформление чертежей (технических рисунков) и описаний программ. Составление пользовательских инструкций. Тема работы Защита индивидуальных и коллективных проектов. Демонстрация законченных конструкций. работы. Практическая работа.  Отбор   лучших  устройств   на  выставку   технического творчества. Выставка. Робототехнический Подведение   к   технической Перспективы   обучаемым   второго   года   дальнейшей итогов   2.11. Информационные источники Основы моделирования 1. Глинский Б. А. Моделирование как метод научного исследования. — М.: 1965. Технология 2. Техническое творчество. Программы для внешкольных учреждений и общеобразовательных школ. — М.: Просвещение, 1978. 3. Программа   образовательной   области   «Технология».   —   М.:   ВННК «Технология», 1996 Механика 4. Артоболевский   И.   И.   Механизмы   в   современной   технике.   —   М.: Наука, 1970. 5. Ханзен Р. Основы общей методики конструирования. — М.: Знание, 1968. Электроника 6. Бессонов В. Кружок радиоэлектроники. — М.: Просвещение, 1993­ 7. Борисов   В.   Кружок   радиотехнического   конструирования.   —   М.: Радио и связь, 1989. 8. Варламов Р. Мастерская радиолюбителя. — М.: Радио и связь, 1983. 9. Иванов Б. Энциклопедия начинающего радиолюбителя, — М., 1992. 10. Программы для внешкольных учреждений. Технические кружки по электронике, микропроцессорной технике. — М.: Просвещение, 1987. 11. Фролов В. Язык радиосхем. — М.: Радио и связь, 1989. 12.   Эндерлайн   Р.   Микроэлектроника   для   всех.   —   М:   Мир,   1989. Робототехника Начинающим 1. Вильяме   Д.   Программируемый   робот,   управляемый   с   КПК   /Д. Вильяме; пер. с англ. А. Ю. Карцева. — М.: НТ Пресс, 2006. — 224 с; ил. (Робот — своими руками). 2. Комский Д. Кружок технической кибернетики. — М.: Просвещение, 1991. 3. Мацкевич. Занимательная анатомия роботов. — 2­е изд., перераб. и доп. — М.: Радио и связь», 1988. — 128 с; ил. — (Межизд. серия «Научно­популярная библиотека школьника»). 4. Хейзерман   Д.   Как   самому   сделать   робота:   Пер.   с   англ.   В.   С. 1979. Мир, М.:     Гурфинкеля. Для углубленного изучения —     Асфаль   Р.   Роботы   и   автоматизация   производства   /   Пер.   с   англ.   М.   Ю. Евстегнеева и др. —­ М.: Машиностроение, 1989. — 448 с: ил. Василенко Н. В., Никитин К. Д., Пономарев В. П., Смолин А. Ю. Основы робототехники. — Томск: МГП «РАСКО», 1993. Градецкий В. Г., Рачков М. Ю. Роботы вертикального перемещения, М.: Тип. Мин. Образования РФ, 1997. — 223 с. Механика промышленных роботов: Учеб. пособие для втузов: В 3 кн. / Под ред. К. В. Фролова, Е. И. Воробьева. Кн. 3: Основы конструирования / Е. И. Воробьев, А. В. Бабич, К. П. Жуков и др. — М.: Высш. шк., 1989. — 383 с: ил. Конструирование роботов: Пер. с франц. / Андре П., Кофман Ж.­М., Лот Ф., Тайар Ж.­П. — М.: Мир, 1986. — 360 с, ил. Ямпольский Л. С. Промышленная робототехника. ­ Киев: Техника, 1984. Янг   Дж.   Ф.   Робототехника:   Пер.   с   англ.   /   Ред.   М.   Б.   Игнатьев.   —   Л.: Машиностроение.   ил.   —   300   с,   1979.   Ленингр.   отд­ние, Популярное программирование  Общие вопросы Паронджанов В. Д. Как улучшить работу ума: Алгоритмы без  программистов — это очень просто! — М.: Дело, 2001. — 360 с, ил. Очков В. Ф., Пухначев Ю. В. 128 советов начинающему программисту/ В. Ф. Очков, Ю. В. Пухначев, 256,[1] с. ил., 2­е изд. — М.: Энергоатомиздат,  1992. Бейсик для начинающих Вонг У. Основы программирования для «чайников» (+CD­ROM). — Киев:  Диалектика, 2007. — 336 с/ Давидов П. Д., Марченко А. Л. Бейсик для начинающих. ­ М.: Наука, 1994  г. Очков В. Ф., Рахаев М. А. Этюды на языках QBasic, QuickBasic и Basic  Compiler — М.: Финансы и статика, 1995. — 386 с. Сафронов И. К. Бейсик в задачах и примерах. — СПб: БХВ­Петербург,  2006. ­320 с. Журналы: Юный техник Популярно­технические Популярная механика Техника­молодежи Моделистам Моделист­конструктор Радиолюбителям Радио Радиолюбитель Веб­ресурсы: 1. http://www.membrana.ru. Люди. Идеи. Технологии. 2. http://www.3dnews.ru. Ежедневник цифровых технологий. О роботах  на русском языке 3. http://www.all­robots.ru Роботы и робототехника. 4. http://www.ironfelix.ru Железный Феликс. Домашнее роботостроение. 5. http://www.roboclub.ru РобоКлуб. Практическая робототехника. 6. http://www.robot.ru Портал Robot.Ru Робототехника и Образование. 7. http://www.rusandroid.ru. Серийные андроидные роботы в России. 8. http://learning.9151394.ru/course/view.php?id=280#Constr2