Календарно – тематическое планирование кружка Моделирование роботов

Пояснительная записка.

Рабочая программа составлена на основе Программы научно - познавательного направления «Моделирование роботов», автор которой является В.А.Горский. Издательство: Москва «Просвещение» 2011 год.

Занятия данного кружка предусматривают дополнительное обучение по развитию технических, творческих способностей детей разного школьного возраста в области техники. Интерес к технике дети проявляют с ранних лет. Они видят, как растет и развивается техника, им хочется принять активное участие во всех делах и открытиях.

Для школьников конструировать - это означает планировать и проектировать, преобразовывая свои замыслы в действующую модель. Занятия кружка предусматривают получение теоретических знаний, а также практических навыков и умений, учат детей наблюдать, размышлять, представлять, фантазировать, создавать модель роботов.

Моделирование - это познавательный процесс, который обогащает школьников техническими знаниями, умениями и способствуют сделать первые шаги в самостоятельной творческой деятельности по созданию макетов и моделей несложных технических объектов. Актуальность курса заключается в том, что он направлен на формирование творческой личности живущей в современном мире. Технологические наборы LEGOMINDSTORMS NXT 2.0 ориентированы на изучение основных физических принципов и базовых технических решений, лежащих в основе всех современных конструкций и устройств. На уроках используются конструктор "Базовый набор 8547" серии LEGOMINDSTORMS NXT 2.0 с программным обеспечением ПервоРобот (CD-R диск с визуальной средой программирования NXT-G).Используя персональный компьютер, либо нетбук или ноутбук с ПО NXT-G, LEGO-элементы с конструктора ученики могут конструировать управляемые модели роботов. Загружая управляющую программу в специальный LEGO-компьютер NXT и присоединяя его к модели робота, робот функционирует автономно. NXT работает независимо от настольного компьютера, на котором была написана управляющая программа; получая информацию от различных датчиков и обрабатывая ее, он управляет работой моторов. Итоги изученных тем подводятся созданием учениками собственных автоматизированных моделей, с написанием программ, используемых в своих проектах, и защитой этих проектов.

Занимаясь моделированием, дети не только включаются в активную деятельность, но и узнают много для себя нового, например, об истории развития техники, о машинах. Поэтому изготовление модели робота может стать одним из средств всестороннего развития. На практических занятиях кружка важна не только сама модель, которую сделает ученик, а еще то, что он узнал в процессе ее изготовления, то, чему он научился, какие качества у него сформировались, какие чувства он испытал.

Цель и задачи курса.

Цель курса:

• Научить использовать средства информационных технологий, чтобы проводить исследования и решать задачи в межпредметной деятельности

Задачи курса:

Обучающие:

• Углубление знаний по основным законам механики.

• Заложение основ алгоритмизации и программирования с использованием робота LEGO Mindstorms NXT; ознакомление со средами программирования NXT-G.

• Использование средств информационных технологий для проведения исследований и решения задач в межпредметной деятельности.

Воспитывающие:

• Формирование творческого подхода к поставленной задаче;

• Формирование представления о том, что большинство задач имеют несколько решений;

• Формирование целостной картины мира;

• Ориентирование на совместный труд.

Развивающие:

• Развитие логического, абстрактного и образного мышления. Развитие умения творчески подходить к решению задачи. Развитие научно-технического и творческого потенциала личности ребенка путем организации его деятельности в процессе интеграции начального инженерно-технического конструирования и основ робототехники.

• Развитие умения довести решение задачи до работающей модели.

• Развитие умения излагать мысли в четкой логической последовательности, отстаивать свою точку зрения, анализировать ситуацию и самостоятельно находить ответы на вопросы путем логических рассуждений.

Особенности программы.

Реализация программы осуществляется с использование методических пособий, специально разработанных фирмой LEGO для преподавания технического конструирования на основе своих конструкторов. Настоящий курс предлагает использование образовательных конструкторов "ПервоРобот NXT" и MINDSTORMS NXT как инструмент для обучения школьников конструированию, моделированию и компьютерному управлению на уроках робототехники. Простота в построении модели в сочетании с большими конструктивными возможностями конструктора позволяют детям в конце урока увидеть сделанную своими руками модель, которая выполняет поставленную ими же самими задачу. При построении модели затрагивается множество проблем из разных областей знания - от теории механики до психологии. Курс предполагает использование компьютеров и специальных интерфейсных блоков совместно с конструкторами. Важно отметить, что компьютер используется как средство управления моделью; его использование направлено на составление управляющих алгоритмов для собранных моделей. Учащиеся получают представление об особенностях составления программ управления, автоматизации механизмов, моделировании работы систем. Методические особенности реализации программы предполагают сочетание возможности развития индивидуальных творческих способностей и формирование умений взаимодействовать в коллективе, работать в группе. Программа рассчитана для проведения теоретических занятий и практических работ с детьми 14-16 лет. Выполнение практических работ и подготовка к состязаниям роботов (проектирование, конструирование, программирование, испытание и запуск модели робота) требует консультирования педагога, тщательной подготовки и соблюдения правил техники безопасности.

Формы проведения занятий

• Лекционная (получение учащимися нового материала);

• Самостоятельная (ученики выполняют индивидуальные задания в течение части занятия или одного-двух занятий);

• Проектная деятельность (получение новых знаний, реализация личных проектов);

• Практическое занятие (конструирование элементов конструкций, изготовление моделей роботов, чертежей, полей для испытания роботов, испытание роботов);

• Соревнование (участие учащихся в мероприятиях по конструированию роботов, в дистанционных и очных олимпиадах по робототехнике на краевом и районном уровне);

• Выставка (участие в выставках технического творчества на муниципальном уровне, круглых столах по робототехнике, представление конструкций роботов на методических объединениях учителей информатики).

Основные методы и технологии

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

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

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

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

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

Описание места курса в учебном плане

Программа рассчитана на 1 год, 35 часов, 1 час в неделю.

Планируемые результаты.

Личностные результаты:

• создавать действующие модели роботов на основе конструктора "ПервоРобот NXT".

• создавать программы на компьютере на основе компьютерной программы Robolab

• корректировать программы при необходимости;

• демонстрировать технические возможности робота.

Метапредметне результаты

Регулятивные УУД:

• создавать реально действующие модели роботов при помощи специальных элементов по разработанной схеме, по собственному замыслу4

• учиться создавать программы на компьютере для различных роботов;

• уметь корректировать программы при необходимости;

• демонстрировать технические возможности роботов;

Познавательные УУД:

• 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.);

Коммуникативные УУД:

• Понимать пользу применения роботов в реальной жизни.

• Уметь работать в группах

Содержание занятий.

Вводное занятие

Первые механические игрушки. Автоматические устройства

Проектирование и изготовление простейших механических игрушек.

«Органы чувств» роботов.

Особенности устройства и изготовление простейших органов «слуха, зрения, осязания»

Конструирование и изготовление простейших органов «слуха» с использованием датчика звука.

Конструирование и изготовление простейших органов «зрения» с использованием датчика света.

Конструирование и изготовление простейших органов «осязания» с использованием датчика касания.

Игровые автоматические устройства.

Классификация электронных игрушек и игр. Особенности устройства и изготовления простейших электронных игр.

Собираем и тестируем «Гусеничного робота»

Собираем и тестируем «Трехколесного робота»

Работа с текстом и текстовым редактором

Особенности устройства робота.

Движущие роботы .

Особенности устройства исполнительных механизмов, обеспечивающих передвижение технических устройств по твердой поверхности.

Особенности устройства и изготовления различных деталей для моделей роботов.

Сборка роботов.

Освоение работы на клавиатуре.

Создание проекта движение робота по квадрату.

Создание проекта движение робота взад вперед, назад, по прямой линии.

Особенности устройства и изготовления исполнительных механизмов для модели робота.

Классификация исполнительных механизмов по принципу действия, по функциональным и конструктивным признакам.

Особенности устройства механизмов, обеспечивающих передвижение моделей.

Работа с датчиком света.

Работа с датчиком звука.

Работа с датчиком расстояния

Работа с датчиком касания.

«Профессия» роботов

Промышленные работы.

Работы исследования космоса.

Перспективы практического использования роботов

Подготовка конкурса фантастических проектов робота.

Промышленный дизайн и техническая эстетика в оформлении моделей робота.

Проведение фантастического конкурса роботов.

Законы красоты и их проявления в формировании моделей робота.

Подготовка конкурса юный дизайнер.

Конкурс юного дизайнера

Итоговая конференция и выставка работ учащихся.

Подведение итогов работы учащихся. Подготовка докладов, рефератов для итоговой конференции.

Завершение создания моделей роботов для итоговой выставки.

Подготовка технической документации к изготовленным моделям.

Проведение конференции и выставки лучших работ детей.

Тематическое планирование.

№

Тема занятия

Количество часов

Всего

Теория

Практика

1

Вводное занятие

2

1

1

2

«Органы чувств» роботов

4

1

3

3

Игровые автоматические устройства

5

1

4

4

Движущиеся роботы

6

2

4

5

Особенности устройства и изготовления исполнительных механизмов для модели робота

6

2

4

6

«Профессии» роботов

4

1

3

7

Промышленный дизайн и техническая эстетика в оформлении моделей роботов

4

1

3

8

Итоговая конференция и выставка работ учащихся

4

1

3

Итого

35

10

25

Календарно - тематическое планирование

№

Тема

Кол-во

часов

Дата

Основные виды деятельности учащихся

Оборудование, наглядность

Вводное занятие 2 ч.

1

Первые механические игрушки. Автоматические устройства

1

Знать: историю развития первых механических игрушек и автоматических устройств.

Создавать проект простейшей механической игрушки.

Ноутбук с мультимедийным проектором

2

Проектирование и изготовление простейших механических игрушек.

1

«Органы чувств» роботов 4 ч.

3

Особенности устройства и изготовление простейших органов «слуха, зрения, осязания»

1

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

Самостоятельно

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

Датчик звука, касания, света

4

Конструирование и изготовление простейших органов «слуха» с использованием датчика звука.

1

Датчик звука. "ПервоРобот NXT".

5

Конструирование и изготовление простейших органов «зрения» с использованием датчика света.

1

Датчик света. "ПервоРобот NXT".

6

Конструирование и изготовление простейших органов «осязания» с использованием датчика касания.

1

Датчик касания, "ПервоРобот NXT"..

Игровые автоматические устройства 5 ч.

7

Классификация электронных игрушек и игр. Особенности устройства и изготовления простейших электронных игр.

1

Создавать реально действующие модели роботов при помощи специальных элементов по разработанной схеме, по собственному замыслу;

Базовый конструктор "ПервоРобот NXT".

8

Собираем и тестируем «Гусеничного робота»

1

Базовый конструктор "ПервоРобот NXT".

9

Собираем и тестируем «Трехколесного робота»

1

10

Работа с текстом и текстовым редактором

1

Создавать реально действующие модели роботов при помощи специальных элементов по разработанной схеме, по собственному замыслу;

ПервоРобот NXT 2.0. Руководство пользователя к программному обеспечению. CD-ROM.

11

Особенности устройства робота.

1

Движущиеся роботы 6 ч.

12

Особенности устройства исполнительных механизмов, обеспечивающих передвижение технических устройств по твердой поверхности.

1

Создавать реально действующие модели роботов при помощи специальных элементов по разработанной схеме, по собственному замыслу;

13

Особенности устройства и изготовления различных деталей для моделей роботов.

1

Знать конструктивные особенности различных роботов;

ПервоРобот NXT 2.0. Руководство пользователя к программному обеспечению. CD-ROM.

14

Сборка роботов.

1

15

Освоение работы на клавиатуре.

1

Знать: как использовать созданные программы;

16

Создание проекта движение робота по квадрату.

1

Создавать программы на компьютере для различных роботов;

ПервоРобот NXT 2.0. Руководство пользователя к программному обеспечению. CD-ROM.

17

Создание проекта движение робота взад вперед, назад, по прямой линии.

1

Особенности устройства и изготовления исполнительных механизмов для модели робота 6 ч.

18

Классификация исполнительных механизмов по принципу действия, по функциональным и конструктивным признакам.

1

Создавать программы на компьютере для различных роботов;

19

Особенности устройства механизмов, обеспечивающих передвижение моделей.

1

Создавать реально действующие модели роботов при помощи специальных элементов по разработанной схеме, по собственному замыслу;

"ПервоРобот NXT".

20

Работа с датчиком света.

1

Датчик света

21

Работа с датчиком звука.

1

Датчик звука

22

Работа с датчиком расстояния

1

Датчик расстояния

23

Работа с датчиком касания.

1

Датчик касания

«Профессии» роботов 4 ч.

24

Промышленные работы.

1

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

Создавать программы на компьютере для различных роботов;

демонстрировать технические возможности роботов;

Поле для соревнований роботов. Робот.

25

Работы исследования космоса.

1

26

Перспективы практического использования роботов

1

27

Подготовка конкурса фантастических проектов робота.

1

Промышленный дизайн и техническая эстетика в оформлении моделей роботов 4 ч.

28

Проведение фантастического конкурса роботов.

1

Создавать программы на компьютере для различных роботов;

демонстрировать технические возможности роботов;

ноутбук с мультимедийным проектором

NXT 2.0. Руководство пользователя к программному обеспечению. CD-ROM.

ноутбук с мультимедийным проектором

29

Законы красоты и их проявления в формировании моделей робота.

1

30

Подготовка конкурса юный дизайнер.

1

31

Конкурс юного дизайнера

1

Итоговая конференция и выставка работ учащихся 4 ч.

32

Подведение итогов работы учащихся. Подготовка докладов, рефератов для итоговой конференции.

1

Демонстрировать технические возможности роботов;

Базовый конструктор "ПервоРобот NXT".

33

Завершение создания моделей роботов для итоговой выставки.

1

34

Подготовка технической документации к изготовленным моделям.

1

Ноутбук с мультимедийным проектором

35

Проведение конференции и выставки лучших работ детей.

1

Основные требования к знаниям и умениям учащихся.

В результате обучения учащиеся должны

ЗНАТЬ:

• правила безопасной работы;

• основные компоненты конструкторов "ПервоРобот NXT".

• конструктивные особенности различных моделей, сооружений и механизмов;

• компьютерную среду, включающую в себя графический язык программирования;

• виды подвижных и неподвижных соединений в конструкторе;
  основные приемы конструирования роботов;

• конструктивные особенности различных роботов;

• как передавать программы;

• как использовать созданные программы;

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

• создавать реально действующие модели роботов при помощи специальных элементов по разработанной схеме, по собственному замыслу;

• создавать программы на компьютере для различных роботов;

• корректировать программы при необходимости;

• демонстрировать технические возможности роботов;

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 роботов на основе конструктор "ПервоРобот NXT".

• создавать программы на компьютере;

• передавать (загружать) программы;

• корректировать программы при необходимости;

• демонстрировать технические возможности роботов.

Материально-техническое обеспечение

1. «Первый шаг в робототехнику: практикум для 5-6 классов», Д.Г. Копосов. 2012 г., БИНОМ.

2. Руководство «ПервоРобот NXT. Введение в робототехнику». 2011 г. The Lego Group.

3. «Уроки Лего - конструирования в школе», Злаказов А.С., Горшков Г.А., 2011 г., БИНОМ.

4. «Робототехника для детей и родителей», Филиппов С.А., 2010 г.

5. Методическое пособие для учителя: ПервоРобот NXT. Введение в робототехнику. MINDSTORMS NXT education, 2011. - 66 с.

6. LEGO Mindstorms: Последние модели. Mario Ferrari, Giulio Ferrari, Stephen Cavers

7. Рабочая книга соревнований по робототехнике NXT. Джеймс Флойд Келли, Джонатан Доделин

8. Extreme NXT: Переход LEGO MINDSTORMS NXT на следующий уровень (второе издание). Майкл Гэспери

9. Программируем микрокомпьютер NXT в LabVIEW. Белиовская Л.Г.,Белиовский А. Е.

Технические средства обучения

1. АРМ учителя.

2. Компьютер RoverBook.