Автор:  

Савинов А.С  -  мастер производственного обучения  ГБПОУ  БГК

Рассмотрена и рекомендована к утверждению

на заседании ПЦК электромеханического профиля

Протокол  № ____ от ___________ 2020 г.

Председатель ___________ Лапышова Н.А

СОДЕРЖАНИЕ

Пояснительная записка…………………………………………………………4

Актуальность программы   ………………………………..…………………..5

Формы, принципы и методы организации деятельности.……………………..8

  Учебно-тематический план …………………….…………….…………….…..11

Содержание программы дополнительного образования детей …………….12

Методическое обеспечение программы ……………………………………...18

Материально-техническое оснащение кружка ………………………………19

Литература……………….…………….…………………………………..….. 21

Приложение. 1 …………………………………………………………………22

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА.

        Большую роль в формировании личности подростков, адаптации их в современных социальных условиях играют занятия в кружках технического творчества. Все блага цивилизации – это результат технического творчества. Начиная с древних времен, когда было изобретено колесо, и до сегодняшнего дня технический прогресс обязан творческим людям, создающим новую технику, облегчающую жизнь и деятельность человека. В последние годы, с оживлением экономики, требуется все больше и больше грамотных инженеров, особенно в области высоких технологий, однако среди молодежи престиж инженерных профессий падает.

        Объединения технического творчества – это именно та среда, где раскрывается талант и дарования ребенка, именно здесь происходит его становление как творческой личности. Занимаясь техническим творчеством, подрастающее поколение осваивает азы инженерной науки, приобретает необходимые умения и навыки практической деятельности, учится самостоятельно решать поставленные перед ними конструкторские задачи. Создавая модель того или иного изделия ребенок превращается в талантливого конструктора или изобретателя, учится самостоятельно находить единственно верное решение на пути к успеху.

         Развитие творческих способностей  подростков  является важнейшим психологическим условием овладения не только глубокими знаниями, но и способами их добывания. Умения работать руками, инструментом, достигать требуемого качества сопутствуют всей жизни каждого «кружковца» технического творчества и обеспечивают устойчивый интерес к технике, стремление изобретать и совершенствовать всевозможные устройства. Обучение в технических объединениях дает еще один важный эффект – это сокращение времени становления специалиста, и, следовательно, продление времени продуктивной работы.

Кроме формирования специальных компетентностей в области деятельности, занятия в детском объединении дают подросткам возможность развить познавательную, информационную, коммуникативную, социальную и организаторскую компетентность.

    Курс обучения рассчитан на 108 часов  - теоретической подготовки 45 ч. и практических работ – 63 ч.

      Программа предназначена для студентов колледжа, обучающихся по профессиям электротехнического профиля.

      Целью данной программы является формирование  научно – технических знаний, развитие творческих познавательных, изобретательских и профессиональных  способностей студентов через приобщение к  техническому творчеству.

АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОГРАММЫ.

Одним из важных приоритетов образования детей согласно государственной программе Российской Федерации "Развитие образования" на 2013 - 2020 годы (утв. постановлением Правительства РФ от 15 апреля 2014 г. N295) является модернизация образовательных программ в системах дошкольного, общего и дополнительного образования детей, направленных на достижение современного качества учебных результатов и результатов социализации. Дополнительная общеразвивающая программа «Основы электроники» создает благоприятные условия для развития творческих способностей детей, расширяет и дополняет базовые знания, дает возможность удовлетворить интерес в избранном виде деятельности, проявить и реализовать свой творческий потенциал, что делает программу актуальной и востребованной.

Программа разработана в соответствии с ФЗ РФ от 29.12. 2012г. № 273-ФЗ, распоряжение Правительства РФ от 29.05.2015 г. №996-р г «Стратегия развития воспитания в РФ на период до 2025 года», приказом Министерства образовании и науки РФ от 29.08.2013г. № 1008 «Об утверждении Порядка организации и осуществления образовательной деятельности по общеобразовательным программам», постановлением Главного государственного санитарного врача РФ от 04.07.2014 №41об утверждении САНПИН 2.4.4.3172-14 «Санитарно- эпидемиологические требования к устройству, содержанию и организации режима работы образовательных организаций образования детей», приложением к письму министерства образования и науки Самарской области от 03.09.2015г. № мо-16 09-01/ 826-ту, что позволяет организовать образовательный процесс с учетом современных требований заказчиков образовательных услуг.

Актуальность дополнительной общеразвивающей программы «Основы электроники» подтверждается идеями, заложенными в ее концепции, которая позволяет реализовать на практике всестороннее развитие личности обучающихся путем введения в мир труда, техники, производства, современных компьютерных технологий, ориентирует на развитие конструкторских умений, подготавливает к сознательному выбору самостоятельной трудовой деятельности. Обоснование актуальности программы служит использование элементов метапредметного подхода, позволяющего формировать универсальные учебные действия детей.

Изучение основ робототехники очень перспективно и важно именно сейчас. Робототехника – это сегодняшние и будущие инвестиции и, как следствие, новые рабочие места. Необходимо активно начинать популяризацию профессии инженера уже в средней школе. Детям нужны образцы для подражания в области инженерной деятельности, чтобы пробудить в них интерес и позволить ощутить волшебство в работе инженера, а робототехника является популярным и эффективным методом для изучения важных областей науки, технологии, конструирования и математики.

Цель:

Развитие технически образованной, социально ориентированной, направленной на творчество и саморазвитие личности средствами изучения основ электроники и робототехники.

Задачи:

Воспитательные (личностные):

• воспитание личностных качеств: настойчивости, целеустремлённости, самостоятельности, ответственности и работоспособности;
• формирование инновационного подхода ко всем сферам жизнедеятельности человека;
• формирование навыков межличностных отношений и навыков сотрудничества;
• воспитание интереса к информационной и коммуникационной деятельности, бережное отношение к техническим устройствам, чувство самоуважения и уверенности в своих силах, основанное на результатах своего труда.

Развивающие (метапредметные):

• обучение важнейшим общеучебным умениям и универсальным учебным действиям;
• обучение различным способам решения проблем творческого и поискового характера для дальнейшего самостоятельного создания способа решения проблемы;
• развитие образного, технического и аналитического мышления;
• формирование навыков поисковой творческой деятельности;
• формирование умения анализировать поставленные задачи, планировать и применять полученные знания при реализации творческих проектов;
• формирование навыков использования информационных технологий.

Обучающие (предметные):

• познакомить детей с микропроцессорной техникой, как основой современной электроники,
• научить составлять программы для микроконтроллеров и отлаживать их на реальном оборудовании;
• формирование общенаучных и технологических навыков конструирования и проектирования;
• правила безопасной работы с инструментами, необходимыми при конструировании электронных устройств и робототехники.

Срок реализации программы - 1 год.

Формы обучения

Обучение проводится по очной форме.

ФОРМЫ, ПРИНЦИПЫ И МЕТОДЫ ОРГАНИЗАЦИИ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ.

Основными формами организации учебно - воспитательного процесса являются: учебно-практическое занятие, занятие-беседа, видеоурок, занятие- соревнование, творческий конкурс, проектная деятельность. Занятия текущего года направлены на овладение знаниями о деталях и способах их крепления, умениями и навыками конструирования и развитие образного, технического мышления, а также умения выражать свой замысел.

Эффективность освоения материала программы учащимися зависит от применяемых методов. Предлагаются следующие методы:

1. Объяснительно-иллюстративный предоставление информации различными способами (объяснения, рассказ, инструктаж, беседа, работа с технологическими картами, демонстрация и др.).
2. Эвристический - метод творческой деятельности (создание творческих моделей, проектов и др.).
3. Проблемный - постановка проблемы и самостоятельный поиск ее решения.
4. Программированный - набор операций, который необходимо выполнить в ходе практических работ (компьютерный практикум, проектная деятельность и др.).
5. Репродуктивный - воспроизведение знаний и способов деятельности (собирание моделей и конструкций по образцу, беседа, упражнения по аналогу и ДР-).
6. Поисковый - решение проблемных задач с помощью педагога и самостоятельное решение проблем, задач.

Главный метод, который используется при изучении робототехники - это метод проектов.

Основными принципами обучения являются:

1. Научность. Этот принцип предопределяет сообщение учащимся только достоверных, проверенных практикой сведений, при отборе которых учитываются

новейшие достижения науки и техники.

2. Доступность. Предусматривает соответствие объема и глубины учебного материала уровню общего развития детей в данный период, благодаря чему знания и навыки могут быть сознательно и прочно усвоены.
3. Связь теории с практикой. Обязывает вести обучение так, чтобы дети могли сознательно применять приобретенные ими знания на практике.
4. Воспитательный характер обучения. Процесс обучения является воспитывающим, учащийся не только приобретает знания и нарабатывает навыки, но и развивает свои способности, умственные и морально-духовные качества.
5. Активность обучения. В процессе обучения все действия, которые отрабатывает учащийся, должны быть обоснованы. Активность в обучении предполагает самостоятельность, которая достигается хорошей теоретической и практической подготовкой и работой педагога.
6. Наглядность. Объяснение техники сборки робототехнических средств на конкретных изделиях и программных документах. Для наглядности применяются существующие видео материалы, а также материалы своего изготовления.
7. Систематичность и последовательность. Учебный материал дается по определенной системе и в логической последовательности с целью лучшего его освоения. Этот принцип предусматривает изучение предмета от простого к сложному, от частного к общему.
8. Индивидуальный подход в обучении. В процессе обучения педагог исходит из индивидуальных особенностей учащийся (уравновешенный, неуравновешенный, с хорошей памятью или не очень, с устойчивым вниманием или рассеянный, с хорошей или замедленной реакцией, и т.д.) и опираясь на сильные стороны, доводит его подготовленность до уровня общих требований с перспективой на опережение.

Основные этапы разработки конструктора «Эвольвектор» - проекта:

1. Определение темы проекта;
2. Цель и задачи представляемого проекта;
3. Разработка чертежа, макета изделия на основе конструктора «Эвольвектор»;
4. Изготовление изделия;
5. Тестирование, устранение неисправностей и доработка изделия;
6. Обучение ручному и автономному управлению;
7. Подбор роботизированного оборудования в соответствии с целями и задачами проекта;
8. Презентация, выступления на конкурсах и соревнованиях.

Режим занятий

Занятия по образовательной программе проводятся 2 раза в неделю по 1,5 часа (продолжительность учебного часа - 45 минут). Кратность занятий и их продолжительность обосновывается рекомендуемыми нормами САНПИН 2.4.4.3172-14, целью и задачами программы. Занятия ведутся 36 недель, всего 108 часов за год. Количество детей в группе  10-15 человек.

Ожидаемые результаты

Личностные:

• устанавливать связь между целью учебной деятельности и ее мотивом;
• воспитание российской гражданской идентичности: патриотизма, уважения к Отечеству, осознания вклада отечественных учёных в развитие мировой науки;
• ответственное отношение к обучению, готовность и способность детей к саморазвитию и самообразованию на основе мотивации к обучению и познанию;
• осознанный выбор и построение дальнейшей индивидуальной траектории образования на базе ориентировки в мире профессий и профессиональных предпочтений с учётом устойчивых познавательных интересов, а также на основе формирования уважительного отношения к труду, развитие опыта участия в социально значимом труде;
• оценивать усваиваемое содержание учебногоматериала исходя из личностных ценностей;
• ориентация на понимание причин успеха в творческой деятельности;
• устанавливать связь между целью деятельности и ее результатом.

Метапредметные:

Познавательные УУД

• ориентироваться в своей системе знаний (определять границы знания/незнания);
• находить ответы на вопросы в тексте, иллюстрациях, используя свой жизненный опыт;
• проводить анализ учебного материала;
• проводить сравнение, объясняя критерии сравнения;
• уметь определять уровень усвоения учебного материала.

Регулятивные УУД

• определять и формулировать цель своей деятельности;
• формулировать учебные задачи;
• работать по предложенному плану, инструкции;
• высказывать свое предположение на основе учебного материала;
• осуществлять итоговый и пошаговый контроль в своей творческой деятельности;
• вносить необходимые коррективы в действие после его завершения на основе оценки в характере сделанных ошибок;
• умение определять понятия, создавать обобщения, устанавливать аналогии, классифицировать, самостоятельно выбирать основания и критерии для классификации;
• -осуществлять поиск информации с использованиемлитературы и сети Интернет.

Коммуникативные УУД

• слушать и понимать речь других;
• уметь с достаточной полнотой и точностью выражать свои мысли;
• владеть диалогической формой речи в соответствии с грамматическими и синтаксическими нормами родного языка;
• сотрудничать и оказывать взаимопомощь, доброжелательно и уважительно строить свое общение со сверстниками и взрослыми;

-формировать собственное мнение и позицию.

Предметные:

• знать общенаучные и технические термины, теоретические основы создания электронных устройств и робототехнического оборудования;
• знать элементную базу, при помощи которой собирается устройство;
• порядок взаимодействия механических узлов аппаратов с электронными и оптическими устройствами;
• осознание значения технической грамотности для повседневной жизни человека;
• знать правила техники безопасности при работе с инструментом и электрическими приборами;
• развитие умений работы с электрическими схемами, конструирование некоторых моделей роботов; проводить сборку на базе конструктора «Эвольвектор»;
• умение читать и анализировать даташиты и другие описания технических модулей, устройств и микросхем;
• формирование умения применять классические функции роботов в нестандартном назначении; обрабатывать полученные изображения в панорамные снимки или туры;
• читать и анализировать данные;
• работать с источниками информации (инструкции,литература, Интернет и др.);
• выступать с творческими проектами на конкурсных мероприятиях различного уровня.

Критерии и способы определения результативности

Входной мониторинг проводится па первых занятиях при помощи педагогического наблюдения, опросов, выполнения учащимися диагностических заданий. Это позволяет определить первоначальную подготовку детей и внести корректировку в планирование образовательного процесса. Для отслеживания теоретической подготовки применяются опросные методы. Для отслеживания результатов практической деятельности применяется метод наблюдения и индивидуального контроля.

Результативность отслеживается методом анализа практических и творческих работ, результатов тестирования, участия в мероприятиях (викторинах, выставках, олимпиадах).

Формы подведения итогов реализации программы

По разделам обучения форма подведения итогов - участие детей в робототехнических соревнованиях различного уровня; создание творческих проектов для участия в конкурсах проектов и др.

В конце учебного года проводится анализ качества данной программы (содержания и организационных моментов) и по необходимости проводится коррекция программы.

УЧЕБНО-ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН.

СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММЫ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ДЕТЕЙ.

Тема 1. «Введение» (2 часа).

Теория (1 час): Введение в робототехнику. Роботы. Введение в историю робототехники. Микроконтроллер. Плата Ардуино. Основы программирования в Arduino.

Практика (1 час): Управление светодиодом с Arduino. Мигание светодиодом, изменение времени его включения/выключения, управление им по программе

Тема 2. «Основы электротехники» (18 часов).

Теория (12 часов): Ток и напряжение. Электрический ток. Проводники. Полупроводники. Диэлектрики. Разность потенциалов. Напряжение. Сила тока. Единицы измерения. Обозначение. «Земля». Электродвижущая сила. Источники питания. Обозначения на схеме. Энергия. Мощность. Резисторы. Сопротивление. Резисторы. Обозначение на схеме. Характеристики резисторов. Закон Ома. Соединение резисторов. Параллельное и последовательное соединение резисторов. Применение резисторов. Токоограничивающие резисторы. Стягивающие и подтягивающие резисторы. Делители напряжения. Мощность резисторов. Маркировка резисторов. Допустимая нагрузка и техника безопасности. Воспламенение резисторов. Светодиоды. Диод. Электроды. Анод. Катод. Полупроводниковые диоды. Р-п переход. Применение диодов. Выпрямители. Владимир Фёдорович Миткевич. Светоизлучающий диод. Электролюминесценция. Олег Владимирович Лосев. Виды светодиодов. Применение светодиодов. Характеристики светодиода. RGB-светодиод. Органические светодиоды. Производство светодиодов (российские светодиоды). Измерение электрических величин. Вольтметр, амперметр и омметр. Мультиметр. Аналоговые и цифровые мультиметры. Разрядность цифрового мультиметра. Основные режимы измерений. Дополнительные функции. Делитель напряжения. Схема делителя напряжения. Примеры. Применение делителя для считывания показаний датчика. Потребитель тока. Подключение нагрузки. Расход энергии «впустую». Применимость делителя напряжения. Для чего не подходит делитель напряжения. Опасные факторы и возгорание. Конденсаторы. Конденсатор. Ёмкость. Единицы измерения. Зарядка и разрядка. Типы конденсаторов. Электролитические и керамические конденсаторы. Полярность. Опасность разрушения (взрыва). Применение конденсаторов в микроэлектронике. Резервный и фильтрующий конденсатор. Соединение конденсаторов. Предельные характеристики.

Практика (6 часов): Создание простых электрических цепей из основных компонентов. Схема работы электрического звонка. Чтение маркировки резисторов. Создание простейших электрических цепей, содержащих резисторы. Параллельное и последовательное соединение резисторов. Электрические схемы с токоограничивающим, стягивающим и подтягивающим резисторами. Изучение работы диодов в электрической цепи. Создание электрических схем со светодиодами. Последовательное соединение светодиодов. Вычисление сопротивления токоограничивающего резистора для светодиода.Изучение основных режимов работы мультиметра. Измерение мультиметром напряжения, сопротивления и силы тока. Изучение дополнительных функций мультиметра. Измерение температуры с помощью термопары. Измерение напряжения в цепи с нагрузкой и без нагрузки. Создание простейшей схемы с делителем напряжения. Расчёт электрических параметров цепи. Применения керамических конденсаторов при создании схем с использованием микроконтроллера Arduino. Изучение электрических цепей с фильтрующим и резервным конденсаторами. Построение графика изменения напряжения.

Тема 3. «Алгоритм. Программа. Основы языка С» (5 часов).

Теория (2 час): Понятия программы и алгоритма. Условия, циклы, функции. Среда разработки приложений. Среда разработки приложений для микроконтроллера Arduino. Язык C/C++. Структура программы. Операторные скобки. Константы. Комментарии. Управление цифровым входом/выходом. Случайные числа. Переменные. Присваивание. Арифметические операции и математические функции. Условный оператор. Операторы сравнения. Циклы. Кодирование информации. Двоичное кодирование. Кодирование информации с помощью светодиодов.

Практика (3 час): Разработка алгоритма функционирования светофора на разноцветных светодиодах. Изучение среды разработки приложений. Создание схемы с одним, двумя, тремя и т.д. светодиодами. Программное управление последовательностью включения светодиодов и временем их горения. Создание модели, описывающей работу ёлочной гирлянды. Управление включением/выключением светодиодов, подключённых к Arduino. Создание и контроль счётчиков включений светодиодов. Создание кодовой таблицы, используя последовательность светодиодов и кодового табло из светодиодов. Программное управление передачей закодированного сообщения.

Тема 4. «Аналоговые и цифровые сигналы, датчики» (12 часов).

Теория(4 часа). Что такое сигналы. Какие виды сигналов существуют. Устройство аппаратной платформы Arduino: Atmega 328 и FT232.. Изменение яркости светодиода с помощью широтно-импульсной модуляции с помощью функций delay() и analogWrite(). Управление RGB-светодиодом. Создание генератора цветов радуги с помощью Ардуино, потенциометра и RBG-светодиода. Переменные резисторы. Фоторезистор. Применение. Звук. Громкоговорители. Пьезоэлектрический эффект. Пьезокерамические излучатели (пьезоизлучатели). Генерирование звука на пьезоизлучателе. Таблица соответствия частоты и нот. Последовательность нот как массив элементов. Массивы. Интерфейс человек-машина. Миниатюрное механическое устройство для передачи сигнала (ввода информации). Пример подключения кнопки к контроллеру Arduino. Функции связи микроконтроллера с компьютером. Счётчик нажатий на кнопку. Азбука Морзе. Проблема дребезга контактов. Функции связи микроконтроллера Arduino с компьютером. Датчики давления. Тензорезистор. Принцип действия, применение. Тензостанция. Датчики магнитного поля. Эффект Холла. Датчик Холла. Применение. Системы защиты и контроля. Система контроля открытия дверей. Единицы измерения температуры. Датчики температуры. Цифровые датчики. Интерфейс 1-Wire. Схема подключения датчика к Arduino.

Практика (8 часов). Работа с цифровыми и аналоговыми сигналами на примере датчиков освещенности и расстояния. Подключение сервомотора. Управление углом поворота сервомотора в зависимости от значения, полученного с датчика расстояния. Мониторинг цифровых показаний с фоторезистора с помощью монитора последовательного интерфейса. Поиск коэффициента перевода сопротивления фоторезистора в цифровой код. Схема управления включением светодиода в зависимости от окружающей освещённости. Изучение модели системы управления автоматическим включением/выключением освещения. Изучение соответствия нот и частот. Изучение работы прототипа музыкальной открытки (шкатулки). Подключения управляющей кнопки к микроконтроллеру. Счётчик нажатий на кнопку. Изучение и программное решение проблемы дребезга контактов. Изучение системы ввода информации, использующей всего 2 кнопки. Контроль показаний тензодатчика и управление светодиодами, в зависимости от показаний. Создание модели цифрового силомера (в зависимости от силы нажатия на датчик загораются несколько светодиодов). Программный контроль состояния датчика Холла. Создание модели системы контроля открытия/закрытия дверей. Программный контроль температурного режима. Создание модели пожарной сигнализации.

Тема 5. «Индикаторыи дисплеи» (4 часа).

Теория(2 часа). Цветовая модель. Цветовые модели. Аддитивная цветовая модель. RGB-куб. Смешение цветов (синтез). Широтно-импульсная модуляция (PWM). Создание схемы для модели «Декоративный светильник». Цикл со счётчиком. Жидкокристаллический дисплей (LCD). Характеристики. Подключение символьного дисплея к микроконтроллеру. Основные команды для вывода информации на экран дисплея. Семисегментный индикатор.

Практика (2 часа). Создание модели декоративного светильника, на основе RGB- светодиода. Программное управление работой светильника. Изучение аддитивной цветовой модели и синтеза цветов. Работа с символьным жидкокристаллическим дисплеем. Вывод информации на экран дисплея. Бегущая текстовая строка. Вывод показаний на семисигментный индикатор.

Тема 6. «Транзисторный ключ» (3 часа).

Теория (1 час). Общие представления о биполярном и полевом транзисторах. Транзистор в режиме ключа. Управление двигателем с помощью транзистора, а также с помощью реле. Транзисторы. Обозначения на схеме. Применение транзисторов. Аналоговая и цифровая техника. Биполярные и полевые транзисторы. Дважды Нобелевский лауреат Джон Бардин. Подключение транзисторов для управления мощными компонентами. Транзистор - «кирпичик» для построения микросхем логики, памяти, процессора. Закон Мура.

Практика (2 часа). Управление двигателем постоянного тока с помощью транзисторного ключа. А затем с помощью реле. Изучение работы полевого транзистора при управлении работой электромотора. Создание схемы.

Тема 7. «Управлениедвигателем постоянного тока с Arduino с помощью драйвера» (8 часов).

Теория (2 часа). Двигатель постоянного тока. Конструкция и принцип работы. Транзисторный мост Н-типа. Драйвер двигателей. Сервоприводы. Состав. Рулевая машинка (сервомашинка). Характеристики. Применение. Электродвигатели постоянного тока. Способы управления мощной нагрузкой. MOSFET-транзистор. Управление электродвигателем.

Практика (6 часов). Подключение мотора постоянного тока к Arduino. Практическая работа по использованию функции для поворота мотора от 0 до 180° и наоборот. Создание модели пульта управления краном погрузчика (используя кнопки и сервомоторы). Создание различных моделей вентилятора (автоматическое управление; управление с помощью кнопок, потенциометра).

Тема 8. «Схемы электрического питания» (4 часа).

Теория (2 часа). Почему важно использовать не только элементы питания, но и дополнительные схемы к ним. Закон Ома. Схемы питания. Сложение напряжений и увеличение тока. Понижающие и повышающие преобразователи напряжения.

Практика (2 часа). Изготовления зарядного устройства для сотового телефона.

Тема 9. «Соединение с компьютером» (3 часа).

Теория (2 часа). Bluetooth модуль. WiFi модуль. Пара приемника и передатчика на 433 МГц. Как подключать Bluetooth модуль и управлять роботом с сотового телефона.Связь микроконтроллера Arduino с компьютером или другими устройствами, поддерживающими последовательный интерфейс обмена данными. Встроенный монитор последовательного интерфейса. Скорость связи. Функции обмена данными.

Практика (1 час). Создание и тестирование робота, управляемого с сотового телефона. Мониторинг цифровых показаний с потенциометра с помощью монитора последовательного интерфейса.

Тема 10. «Сборка шасси робота, его механика и электроника. Езда вперед-назад-влево-вправо»(3 часа).

Практика (3 часа). Установка моторов на шасси. Подключение моторов к драйверу двигателей. Написание программы для движения робота вперед, назад, влево и вправо. Алгоритмы перемещения робота по квадрату, кругу и треугольнику.

Тема 11. «Автоматизированные системы управления»(8 часов).

Теория (5 часов). Условный оператор. Полное и неполное условие. Вложенные циклы. Управление и алгоритмы. Открытые и закрытые системы управления. Модель светофора для пешехода. Описание принципа работы. Алгоритм управления. Композиция. Альтернатива. Итерация. Использование задач из школьного курса информатики на линейные, условные и циклические алгоритмы в системах автоматического управления. Работа со строковыми переменными.

Практика (3 часа). Создание и тестирование алгоритма работы устройства с несколькими датчиками работающего полностью на основе их показаний. Создание моделей светофора. Создание программ управления работой различных моделей светофора. Реализация классических алгоритмов работы со строковыми переменными (палиндром, счастливый билет).

Тема 12. «Следователь по линии» (4 часа).

Теория (1 час). Алгоритм движения по линии по двум датчикам линии. Кубический алгоритм. Возможность накопления ошибки и оценки скорости ее изменения.

Практика (3 часа). Создание и тестирование следователя по линии.

Тема 13. «Робот, ориентирующийся в пространстве» (6 часов).

Теория (1 час). Разработка алгоритмов ориентации в пространстве по датчику расстояния.

Практика (5  часов)Сборка и испытание робота избегающего препятствия.

Тема 14. «Управление роботом от первого лица» (4 часа).

Теория (2 часа). Управление роботом с помощью программы RoboCam. Создание сервера и подключение к нему с помощью клиента.

Практика (2 часа). Управление роботом с помощью программы RoboCam. Создание сервера и подключение к нему с помощью клиента.

Тема 15. «Проектная деятельность. Доработка идеи ученика до стадии макетного образца» (24 часа).

Теория (8 часов). Примеры реальных стартап-проектов. Пути их развития. Этапы работ. Основы командной деятельности. Примеры современных роботов и решаемых проектов. Теоретическая индивидуальная помощь в необходимых вопросах.

Практика (16 часов). Работа над придуманным вариантом относительно быстрого и несложного стартапа. Разработка идеи проекта. Обозначение функционала робота. Поиск необходимой компонентной базы, модулей и датчиков. Сборка прототипа робота. Отладка робота. Демонстрация робота.

МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОГРАММЫ.

Материально-технические условия реализации программы

- занятия проводятся в учебном классе;

- компьютер с программным обеспечением Power Point, Word, ArduinoIDE

- доска интерактивная Smart Board;  

- Набор Эвольвектор расширенный уровень 2, либо компонентная база, соответствующая имеющейся в данном наборе.

Методическая литература

МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОСНАЩЕНИЕ КРУЖКА.

Слесарный набор инструментов:

 ножовка по металлу, щлицовка, зубило, слесарный молоток, напильники и надфили разной формы и номеров насечки, ручная дрель, комплект сверл диаметром 1-10мм, пассатижи, ножницы по металлу, кернер, металлическая линейка, металлический угольник, чертилка по металлу, ручные тиски, штангенциркуль, микрометр, резак для пластмасс и листового металла, крейсмессель, гаечные ключи (№4-16).

Набор монтажного инструмента и приспособлений: 

• рабочие места по количеству обучающихся
• рабочее место мастера;
• местная вытяжная вентиляция;
• местное освещение рабочих мест;
• набор монтажного инструмента;
• оборудование и приспособления по темам программы;
• элементная база и расходные материалы;
• комплект учебно-наглядных пособий;
• комплект технологической документации;
• образцы работ;
• рабочая одежда.

Контрольно-измерительные приборы:

• тестеры – 5 - 8 шт.;
• осциллограф;
• источники питания;
• прибор для измерения параметров транзисторов;
• генератор низкочастотный;
• генератор высокочастотный;
• генератор прямоугольных импульсов;
• осциллограф;
• измеритель параметров индуктивностей и емкостей;
• частотомер;
• цифровой вольтметр;
• универсальный источник питания;
• трансформатор с плавной регулировкой выходного напряжения.

Расходные  материалы:

• стеклотекстолит, (гетинакс) фольгированный толщиной 1-2,5 мм;
• полистирол листовой разных цветов толщиной 0,5-3 мм;
• органическое стекло листовое толщиной 4 мм;
• пластилин твердый для макетных работ;
• алюминий листовой толщиной 1-2 мм;
• дюралюминий листовой толщиной 1,5-2,5мм;
• дюралюминиевый профиль (уголок, тавр, двутавр);
• припой ПОС-60 в прутках и проволоке;
• канифоль светлая, спирто-канифольный флюс;
• клеи разные (ПВА, БФ-2, «Уникум», «Момент», «Феникс» и др.);
• лакоткань, трубки ПВХ и ПЭ разных размеров;
• лента изоляционная хлопчатобумажная и ПВХ;
• провода монтажные и обмоточные;
• нитрошпатлевка, нитрокраски, растворители разные, метизы;
• сердечники для силовых трансформаторов мощностью 5-50 Вт,
• кассы резисторов мощностью 0,125-1 Вт, ряд Е-24;
• кассы низкочастотных и высокочастотных конденсаторов, ряд Е-24;
• электролитические конденсаторы 1-4000 мкФ;
• низкочастотные согласующие и выходные трансформаторы типа ТОТ   или аналогичные;
• элементы индикации (лампы накаливания, светоизлучающие диоды,      цифровые и знаковые индикаторы т. п.);
• полупроводниковые диоды, триоды, интегральные микросхемы,  тиристоры;
• электродинамические головки прямого излучения;
• ушные или головные телефоны, капсюли, (ТМ-2, ТМ-4, ВТМ, ТОН и т.д.);
• электромагнитные реле с рабочим напряжением до 48 В;
• измерительные головки магнитоэлектрической системы с силой тока полного отклонения до 1 мА;
• коммутационные изделия;
• круглые и плоские стержни из феррита марок 100 НН - 600 НН;
• кольца из феррита марок 600НН – 2000 НН;
• держатели предохранителей с плавкими вставками;
• электротехническая арматура и т.д.

ЛИТЕРАТУРА.

1. Катцен С. PIC-микроконтроллеры. Все, что вам необходимо знать/ пер. с англ. Евстифеева А.В. — М.: Додэка-ХХ1, 2008- 656 с.
2. Кравченко А.В. 10 практических устройств на AVR-микроконтроллерах. — М.: Издательский дом «Додэка-XXI», К. «МК-Пресс», 2008. — 224с.
3. Голубцов М.С. Микроконтроллеры AVR: от простого к сложному. — М.: СО ЛОН-Пресс,2003. — 288с.
4. Тавернье К. PIC-микроконтроллеры. Практика применения/ пер.с фр. — М.: ДМК Пресс, 2004. — 272с.
5. Микушин А.В. Занимательно о микроконтроллерах. — СПб.: БХВ- Петербург, 2006. — 432с.
6. Фрунзе А.В. Микроконтроллеры? Это же просто! Т.1. — М.: ООО «ИД Скимен», 2002. — 336с.
7. Фрунзе А.В. Микроконтроллеры? Это же просто! Т.2. — М.: ООО «ИД Скимен», 2002. — 392с.
8. Фрунзе А.В. Микроконтроллеры? Это же просто! Т.З. — М.: ООО «ИД Скимен», 2003. — 224с.
9. Суэмацу Ё. Микрокомпьютерные системы управления. Первое знакомство. / Пер. с яп; под ред. Ёсифуми Амэмия. — М.: Издательский дом «Додэка-XXI», 2002. — 226с.
10. Ревич Ю.В. Занимательная микроэлектроника. — СПб.: БХВ-Петербург, 2007. — 592с.
11. Эванс Б. Arduino блокнот программиста /пер. с англ. В.Н.Гололобов (электронная книга).

Для детей:

1. Копосов Д. Г. Первый шаг в робототехнику: практикум для 5–6 классов. М: БИНОМ. Лаборатория знаний. — 2012. — 284 с.
2. Копосов Д. Г. Первый шаг в робототехнику: рабочая тетрадь для 5–6 классов. М: БИНОМ. Лаборатория знаний. — 2012. — 88 с.
3. Ревич Ю.В. Занимательная микроэлектроника. – Спб.: БХВ-Петербург, 2007. – 592с.
4. Эванс Б. Arduino блокнот программиста /пер. с англ. В.Н.Гололобов (электронная книга).

Веб-ресурсы:

1. http://www.ardino.cc. Официальный сайт производителя.
2. http://www.ardino.ru. Русская версия официального сайта.
3. http://wiki.amperka.ru. Теоретические основы схемотехники.
4. http://robocraft.ru. Информационный портал калининградской команды RoboCraft в области робототехники.
5. http://www.freeduino.ru. Сайт ООО «Микромодульные технологии», выпускающего аналог Arduino.

   ---

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН ПРОГРАММЫ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ДЕТЕЙ