Укладач: Гезалова Марина Аронівна – керівник гуртка комунального закладу «Запорізький обласний центр науково-технічної творчості учнівської молоді «Грані» Запорізької обласної ради Рецензенти



Дата конвертації26.10.2018
Розмір1.69 Mb.
ТипПрограма

Укладач:

Гезалова Марина Аронівна – керівник гуртка комунального закладу «Запорізький обласний центр науково-технічної творчості учнівської молоді «Грані» Запорізької обласної ради


Рецензенти:

Васильченко С. В. – старший викладач кафедри інформатики та інформаційних технологій в освіті комунального закладу «Запорізький обласний інститут післядипломної педагогічної освіти» Запорізької обласної ради;

Лукашева А.О. – завідувач методичного відділу КЗ «Запорізький обласний центр науково-технічної творчості учнівської молоді «Грані» ЗОР.
ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА

Актуальність даної навчальної програми пов’язана з популяризацією професії інженера. В даний час автоматизація досягла такого рівня, при якому технічні об'єкти виконують не тільки функції з обробки матеріальних предметів, а й починають виконувати обслуговування і планування. Людиноподібні роботи вже виконують функції секретарів та гідів. Робототехніка вже виділена в окрему галузь.

Інтенсивне застосування роботів в побуті, на виробництві, в воєнній промисловості потребує, щоб користувачі володіли сучасними знаннями в галузі управління роботами, що дозволить розвинути нові розумні, безпечні та більш просунуті автоматизовані системи. Програма націлена на те, щоб привити зацікавленість учнів до галузі робототехніки та автоматизованих систем.

Робототехніка - це проектування, конструювання та програмування всіляких інтелектуальних механізмів - роботів, які мають модульну структуру і володіють потужними мікропроцесорами.

Дана навчальна програма реалізується у гуртку науково-технічного відділу інформаційно-комп’ютерного профілю, спрямована на вихованців віком від 12 до 18 років, доповнює знання шкільних предметів і надає їм практичну спрямованість.

Програма курсу складена відповідно до Програми курсу за вибором «Основи робототехніки» для вивчення у 5-8 класах, укладач: Кожем’яка Д.І., яка є в переліку програм з інформатики для основної та старшої школи рекомендованих Міністерством освіти і науки України Лист МОН № 1/9-573 від 23.08.13 року.

Мета програми: створення умов для вивчення основ алгоритмізації та програмування з використанням робота Lego Mindstorms NXT, розвитку науково-технічного та творчого потенціалу особистості дитини шляхом організації її діяльності в процесі інтеграції початкового інженерно-технічного конструювання та основ робототехніки, організації дозвілля учнів у позаурочний час: навчання з захопленням.
Основні завдання програми:


  • сприяти у конструюванні роботів на базі мікропроцесора NXT;

  • засвоїти середу програмування Robolab 2.9.4;

  • надати сприяння в складанні програми управління Лего-роботами;

  • розвивати творчі здібності та логічне мислення учнів;

  • розвивати вміння вибудовувати гіпотезу і зіставляти з отриманим результатом;

  • розвивати образне, технічне мислення і вміння висловити свій задум;

  • розвивати вміння працювати за запропонованими інструкціями по збірці моделей;

  • розвивати вміння творчо підходити до вирішення завдання;

  • розвивати застосування знань з різних шкільних предметів;

  • розвивати вміння викладати думки в чіткій логічній послідовності, відстоювати свою точку зору, аналізувати ситуацію і самостійно знаходити відповіді на питання шляхом логічних міркувань;

  • створити умови для самореалізації, соціальної адаптації учнів.

Програма передбачає 1 рік навчання:

основний рівень – 216 год. на рік, 6 год. на тиждень.

Щоб досягти високого рівня творчого та технічного мислення, діти повинні пройти всі етапи конструювання.

Юні дослідники, увійшовши в цікавий світ роботів, занурюються в складну середу інформаційних технологій. Програма гуртка спрямована на формування в учнів системного мислення, вміння бачити зв'язок технічної творчості з предметами шкільного курсу.

Кожне заняття включає теоретичний матеріал і практичну роботу.

Поряд із груповими, колективними формами роботи проводиться індивідуальна робота з учнями, в тому числі при підготовці до різноманітних змагань, виставок та інших масових заходів.

За даною програмою можуть проводитись заняття в групах індивідуального навчання, які організовуються відповідно до Положення про порядок організації індивідуальної та групової роботи в позашкільних навчальних закладах.



Перевірка та оцінювання знань й умінь учнів здійснюється під час виконання ними практичних робіт, а також у формі проведення змагань і підсумкових виставок.

Для створення роботів використовується конструктор Lego Mindstorms NXT 9797. Для створення програми, за якою діятиме модель, використовується спеціальна мова програмування Robolab 2.9.4.

Конструктор LEGO Mindstorms дозволяє школярам у формі пізнавальної гри дізнатися багато важливих ідей та розвинути необхідні в подальшому житті навички. Lego-робот допоможе зрозуміти основи робототехніки, наочно реалізувати складні алгоритми, розглянути питання, пов'язані з автоматизацією виробничих процесів і процесів управління. Робот розглядається в рамках концепції виконавця, яка використовується в курсі інформатики при вивченні програмування. Однак на відміну від безлічі традиційних навчальних виконавців, які допомагають розібратися в досить складній темі, Lego-роботи діють в реальному світі, що не тільки збільшує мотиваційну складову досліджуваного матеріалу, але вносить до нього дослідний компонент, дозволяє отримувати навички проведення фізичного експерименту. Навчання у гуртку не потребує спеціальної підготовки та спеціальні знання. Навчальний матеріал програми адаптований до занять з вихованцями різного рівня підготовленості.

Загальними принципами організації навчально-виховного процесу є: науковість, синтез інтелектуальної і практичної діяльності, індивідуальний підхід, послідовність і поступовість викладення матеріалу.

НАВЧАЛЬНО-ТЕМАТИЧНИЙ ПЛАН

Основний рівень


Розділ, тема



Кількість годин

Теоретичні

заняття


Практичні

заняття


Усього

Введення

1

-

1

Розділ 1. Конструювання

4

10

14

Розділ 2. Перші моделі

7

53

60

Розділ 3. 3D моделювання роботів за допомогою програми LEGO Digital Designer

9

12

21

Розділ 4. Програмування в середовищі Robolab 2.9.4

15

-

15

Розділ 5. Алгоритми управління

15

-

15

Розділ 6. Задачі для робота

-

27

27

Розділ 7. Самостійна проектна діяльність у групах на вільну тему

-

30

30

Розділ 8. Готування до змагань роботів

3

27

30

Підсумок

3

-

3

Разом

57

159

216


ЗМІСТ ПРОГРАМИ
Введення (1 год.)

Теоретична частина .Введення поняття «робот». Покоління роботів. Класифікація роботів. Що таке робототехніка. Історія розвитку робототехніки. Цілі і завдання роботи гуртка. Знайомство з деталями конструктора.

Розділ 1. Конструювання (14 год.)

Теоретична частина. Правила роботи з конструктором Lego. Основні деталі конструктора Lego. Специфікація конструктора .

Практична частина. Збір непрограмованих моделей. Конструювання моделі «Неіснуюча тварина». Способи кріплення деталей. Висока вежа. Механічний маніпулятор (хваталки). Механічна передача. Поняття передачі. Основи конструювання роботів. Особливості конструювання Lego - роботів. Передавальнне відношення. Дзига. Ручний міксер. Редуктор. Повторення вивчених команд. Розробка та збір власних моделей.

Розділ 2. Перші моделі (60 год.)

Теоретична частина. Знайомство з NXT. Кнопки управління. Передача програми. Запуск програми. Відпрацювання складання найпростішої програми за шаблоном, передачі і запуску програми. Параметри мотора і лампочки. Вивчення впливу параметрів на роботу моделі. Знайомство з датчиками.

Датчики та їх параметри :

• Датчик торкання;

• Датчик освітленості.



Практична частина. Модель «Вимикач світла». Складання моделі.

Візки. Історія колеса. Одномоторний візок. Повнопривідний візок. Візок з автономним управлінням. Візок з автономним управлінням. Візок із зміною передавального відношення. Крокуючий робот. Двомоторний візок. Повний привід.

Стандартні моделі Lego Mindstorms. Збирання стандартних моделей Lego Mindstorms: «Tribot», «Пятиминутка», «Spike», «Robogator».

Бот-позашляховик, триколісний бот, лінійний повзун, дослідник, нападник кіготь, гоночна машина - «Автобот», шарікопульт, робот-база з 3-ма двигунами.



Розділ 3. 3D моделювання роботів за допомогою програми LEGO Digital Designer (21 год.)

Теоретична частина. Знайомство з інтерфейсом програми. Керування мишею, керування камерою. Режим будівництва та режим перегляду. Режим інструкцій для збірки. Поняття технічного завдання.

Практична частина. Створення моделей з деталей LEGO на комп'ютері. Розробка інструкції для збірки власної моделі. Розробка технічних карт.

Розділ 4. Програмування в середовищі Robolab 2.9.4 (15 год.)

Теоретична частина. Поняття програми. Компіляція програм. Історія створення мови Lab View. Встановлення програми Robolab2.9.4. Знайомство з середовищем програмування Robolab2.9. Візуальні мови програмування. Розділи програми, рівні складності .Режим «Адміністратор». Режим «Програміст». Передача і запуск програми. Команди Robolab2.9.4.. Вікно інструментів. Зображення команд в програмі і на схемі. Робота з піктограмами , з'єднання команд.

Знайомство з командами: запусти мотор вперед; включи лампочку; чекай; запусти мотор назад; стоп. Складання програми за шаблоном. Передача і запуск програми.

Складання програми. Основи алгоритмізації. Поняття алгоритма та його базові структури. Виконавець алгоритма. Напрямна та початок програми. Типи команд. Команди дії. Базові команди. Мотори NXT. Просунуте управління моторами. Команди очікування. Керуючі структури. Модифікатори.

Розділ 5. Алгоритми управління (15 год.)

Теоретична частина. «Органи почуттів» робота – датчики. Рух з використанням датчику дотику. Робота з датчиком освітленості: вимір змін освітленості в класі, дослідження здатності різних поверхонь, що відбиває, складання програм, що включають команди «Чекай, поки стане світліше», «Чекай, поки стане темніше».

Цикл. Гра в робота.

Складання програм для виконавця, що має обмежений набір команд, використання команд «початок циклу» і «кінець циклу» для організації повторень у програмі, розшифровка програми з повторенням групи команд.

Команди для створення циклів (повторень)

Використання команд «початок циклу» і «кінець циклу» для організації повторень у програмі для NXT.

Команди для створення циклів (повторень)

Використання команд «початок циклу» і «кінець циклу» для організації повторень у програмі для NXT.

Паралельні процеси. Підпрограми. Релейний регулятор. Рух з одним датчиком освітленості. Рух з двома датчиками освітленості. Пропорційний регулятор. Пропорційно-диференційований регулятор.

Програми для моделі світлофора. Програми для плавного повороту.

Розділ 6. Задачі для робота (27 год.)

Практична частина. Складання програми з використанням параметрів, зациклення програми. Знайомство з датчиками. Умова, умовний перехід. Датчик дотику (продовження знайомства з командами: чекай натиснуто, чекай віджата, кількість натискань)

Датчик кольору (вплив предметів різного кольору на показання датчика). Рух по кривій. Поворот на місці. Рух з використанням двох датчиків освітленості. Рух з використанням датчика ультразвуку.



«Рух по квадрату». «Рух вздовж сторін багатокутників». «Рух по колу». «Рух по спіралі». «Рух по кімнаті». «Рух вздовж стіни». Кегельрінг. Танець у колі. Додаткові датчики та їх програмні блоки: блоки відправки повідомлення (Send Message), прийому повідомлення (Receive Massage), доступу до файлу (File Access), калібрування (Calibrate), скидання значень двигуна (Reset Motor), завантаження з Інтернету (Web Downloads) та додаткових датчиків.

Розділ 7. Самостійна проектна діяльність у групах на вільну тему (30 год.)

Практична частина. Вироблення і затвердження тем проектів. Конструювання моделі, її програмування групою розробників. Презентація моделей. Моделювання та програмування роботів для участі у змаганнях: «Перетягування канату», «Сумо», «Тріатлон». Розробка групового проекту на вільну тему.

Розділ 8. Готування до змагань роботів (30 год.)

Теоретична частина.Робота в Інтернеті. Пошук інформації про Лего-змагання, описи моделей, технології складання і програмування Лего-роботів.

Практична частина. Готування до регіональних та Всеукраїнських змагань.

Підсумок (3 год.)

Теоретична частина.Підведення підсумків роботи гуртка. Відзначення кращих вихованців.
В РЕЗУЛЬТАТІ НАВЧАННЯ ВИХОВАНЦІ

повинні знати:

• правила безпечної роботи;

• основні компоненти конструкторів ЛЕГО;

• конструктивні особливості різних моделей, споруд та механізмів;

•комп'ютерне середовище, що включає в себе графічну мову програмування;

• види рухомих і нерухомих з'єднань в конструкторі;

основні прийоми конструювання роботів;

• конструктивні особливості різних роботів;

• як передавати програми в NXT;

• як використовувати створені програми;

• як самостійно вирішувати технічні завдання в процесі конструювання роботів (планування майбутніх дій, самоконтроль, застосовувати отримані знання, прийоми і досвід конструювання з використанням спеціальних елементів, та інших об'єктів тощо);

• як створювати реально діючі моделі роботів за допомогою спеціальних елементів за розробленою схемою, за власним задумом;

• як створювати програми на комп'ютері для різних роботів;

• як коригувати програми при необхідності;

• як демонструвати технічні можливості роботів;

повинні вміти:

• працювати з літературою, з журналами, з каталогами, в інтернеті (вивчати і обробляти інформацію);

• самостійно вирішувати технічні завдання в процесі конструювання роботів (планування майбутніх дій, самоконтроль, застосовувати отримані знання, прийоми і досвід конструювання з використанням спеціальних елементів і т.п.);

• створювати діючі моделі роботів на основі конструктора ЛЕГО;

• створювати програми на комп'ютері на основі комп'ютерної програми Robolab 2.9.4;

• передавати ( завантажувати ) програми в NXT;

• коригувати програми при необхідності;

• демонструвати технічні можливості роботів.


Обов’язковими умовами навчання за програмою є наявність комп’ютерного класу та навчально-методичного комплекту.

Комп’ютерний клас має використовуватися на кожному уроці.



Необхідний навчально-методичний комплект містить:

Довідник для вчителя та учня по базовим моделям.

Зошит практичних робіт для учнів.

Базовий набір-конструктор робота LEGO Mindstorms (ЛЕГО Майндстормс).

Розширений набір-конструктор робота LEGO Mindstorms (ЛЕГО Майндстормс).

Компакт-диск з програмним забезпеченням.

Для науково-методичного забезпечення курсу необхідні такі технічні й програмні засоби:

1. Комп’ютерний клас (група не більше 15 осіб, робочих станцій не менше 6).

2. Базовий комплект LEGO Mindstorms (ЛЕГО Майндстормс), розрахований в кількості на 2 учні.

3. Операційна система Windows або MacOS.

4. Програма-оглядач Web-сторінок.

5. Середовище програмування NXT-G(входить до складу навчально-методичного комплекту), Robolab 2.9.4.




ЛІТЕРАТУРА


  1. Индустрия развлечений. ПервоРобот. Книга для учителя и сборник проектов. LEGO Group, перевод ИНТ, - 87 с., илл.

  2. Програма технічного конструювання. Програми з позашкільної освіти науково-технічний напрям (інформаційно-технічний профіль). - Київ С.15-32

3. Програми курсу за вибором «Основи робототехніки» для вивчення у 5-8 класах, укладач: Кожем’яка Д.І. Ю.О. Дорошенко, Н.С. Прокопенко. Навчання інформатики у структурі 12-річної загальної середньої освіти // Інформатика та інформаційні технології в навчальних закладах. – 2006, № 1. – С.55-72.

34. Филиппов С.А. Робототехника для детей и родителей. – СПб.:Наука, 2010, 195 стр

4.Программное обеспечение ROBOLAB 2.9.4

Martijn Boogaarts. The LEGO Mindstorms NXT Idea Book: Design, Invent, and Build, 2007 - 344 Pages. Michael Gasperi, Philippe E. Hurbain, and Isabelle L. Hurbain. Extreme NXT: Extending the LEGO Mindstorms NXT to the Next Level, 2007 – 312 Pages.

5. Технология и информатика: проекты и задания. ПервоРобот. Книга для учителя. – М.: Институт Новых Технологий. 2001 – 80 с.

6. Чехлова А.В., Якушкин П.А. КонструкторыLEGO DACTA в курсе информационных технологий. Введение в робототехнику. М.: ОРТ, Институт Новых Технологий, 2001 – 76 с.


Перелік електронних ресурсів:

1.Офіційна сторінка Інституту LEGO Education (Данія) http://www.legoeducation.com

2.Офіційна сторінка виробника LEGO (Данія) http://www.lego.com/education

3.Офіційна сторінка авторів програми ТОВ «ПРОЛЕГО» (Україна, Київ). 4.Сайт методичної підтримки вчителів курсу «Основи робототехніки» http://www.prolego.com.ua

5.Офіційна сторінка виробника програмного забезпечення National Instruments (США) http://www.ni.com/ Кружок робототехники, [электронный ресурс]//http://lego.rkc-74.ru/index.php/-lego-

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

Додаток 1
Короткий огляд базового набору

До складу базового набору LEGO Mindstorms 9797 входять 431 деталь. Вони постачаються у спеціальній коробці з комірками для зручного сортування та зберігання.


Деталі утворюють 5 великих груп:

1. Електронні компоненти:

• процесорний блок NXT;

• датчики

• сервомотори;

• сполучні кабелі.

2. Шестірні, колеса й осі.

3. З’єднувальні елементи.

4. Будівельні елементи:

• балки;

• блоки;

• пластини.

5. Спеціальні деталі:

• кольорові кулі;

• фігурки чоловічків.


Головним елементом робота є процесорний блок NXT з чотирма вхідними та 3 вихідними портами:

1. Керований комп'ютером, інтелектуальний LEGO® блок NXT - мозок робота, створеного на основі конструктора LEGO MINDSTORMS® Education.

2. Датчики дотику. Дозволяють роботові реагувати на навколишні перешкоди.

3. Датчик звуку - мікрофон. Дозволяє роботові реагувати на рівень гучності звуку.

4. Датчик освітленості. Використовуючи датчик, робот може реагувати на зміну освітленості або кольори.

5. Ультразвуковий датчик. Дозволяє роботові визначати відстань до об'єкта та реагувати на рух.

6. Підключення датчиків. Датчики можуть бути підключені до кожного з входів з номерами

1-4 будь-якими кабелями за винятком спеціальних кабелів-адаптерів.



1. Процесорний блок NXT

2. Акумуляторна батарея. Забезпечує живлення NXT.

3. Лампи. Підключені й запрограмовані лампи використовуються як сигнальні вогні, підсвічування датчика освітленості або просто як прикраса.

4. Кабель-адаптер. У базовий набір входять три лампи й три кабеля-адаптери для підключення додаткових пристроїв (ламп, датчиків тощо).

5. Сполучні кабелі.

Технічні характеристики

NXT: • 32-бітний мікропроцесор ARM7 з 256 кб

FLASH пам'яті, 64 кб ОЗП

• 8-бітний мікроконтролер AVR з 4 кб FLASH пам'яті 512 б ОЗП

• Бездротовий Bluetooth зв'язок, Bluetooth class II V2.0 compliant

• Порт USB 2.0

• 4 шестиконтактних цифрових вхідних портів

• 3 шестиконтактних цифрових вихідних порти

• Графічний дисплей, 60 x 100 пікселів

• Гучномовець з частотою звучання 8 кГц



• Джерело живлення: літієвий акумулятор або шість AA батарейок

• Живлення від мережі: 230 B ~ 50Гц
Каталог: program -> 2014-2015
program -> Програма для студентів напрямку 040103 Геологія
program -> Мета та завдання навчальної дисципліни Мета вивчення курсу «Психологія статі та сексуальності»
2014-2015 -> Укладач: Білоус Віра Михайлівна – керівник гуртка комунального закладу «Запорізький обласний центр науково-технічної творчості учнівської молоді
2014-2015 -> Укладач: Петриченко Євген Сергійович – керівник гуртка комунального закладу «Запорізький обласний центр науково-технічної творчості учнівської молоді «Грані» Запорізької обласної ради Рецензенти
2014-2015 -> Укладач: Чечонкіна Ольга Вікторівна – керівник гуртка комунального закладу «Запорізький обласний центр науково-технічної творчості учнівської молоді «Грані» Запорізької обласної ради Рецензенти
2014-2015 -> М. П. Драгоманова навчальні програми з позашкільної освіти науково-технічний напрям
2014-2015 -> Укладач: Матвієнко Катерина Іванівна – керівник гуртка комунального закладу «Запорізький обласний центр науково-технічної творчості учнівської молоді «Грані» Запорізької обласної ради Рецензенти
2014-2015 -> Укладач: Доценко Ірина Миколаївна – керівник гуртка комунального закладу «Запорізький обласний центр науково-технічної творчості учнівської молоді «Грані» Запорізької обласної ради Рецензенти


Поділіться з Вашими друзьями:




База даних захищена авторським правом ©uchika.in.ua 2020
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка