Рабочая программа кружка по легоконструированию
рабочая программа по информатике и икт на тему

№ п/п

Тема

Кол-во часов

всего

теория

практ.

1

Введение,                                                                                                

6

4

2

2

Конструирование,                                                                                  

16

5

11

3

Управление,                                                                                            

12

2

10

4

Проектно-конструкторская деятельность,                                

18

3

15

5

Конструирование и программирование,                                            

15

2

13

6

Свободное моделирование,                                                                

9

-

9

ИТОГО

76

16

60

№

Тема

Содержание

Часы

1

Введение в робототехнику

Лекция. Цели и задачи курса. Что такое роботы. Ролики, фотографии и мультимедиа. Рассказ о соревнованиях роботов: Евробот, фестиваль мобильных роботов, олимпиады роботов. Спортивная робототехника. В т.ч. - бои роботов (неразрушающие). Конструкторы и «самодельные» роботы.

3

Видео о роботах LEGO MINDSTORMS NXT 2.0 (версия конструктора 8547)

Видео с примером каких роботов можно собрать из конструктора МИНДСТОРМС НХТ 2.0

Видео компании LEGO. Рекламный ролик о составе конструктора версии 8547 и базовых роботах, которые можно собрать. Инструкции по сборке есть в ПО

Видео, показывающее базовые возможности робота АЛЬФАРЭКС конструктора версии 8547

Видео с демонстрацией возможности робота скорпиона (не базовая версия)

Видео с роботом лягушкой (robot frog). Разработчики расскрасили элементы конструктора чтобы лягушка стала максимально похожей по цветовой схеме на живую

Видео. Крупным планом демонстрируется собранный робот ALFAREX и его возможности (lego mindstorms nxt 2.0 version 8547)

Видео. Демонстрация робота Р2Д2 из фильма "Звёздные войны", собранного из нескольких конструкторов версии 8547

Видео с ШАГАЮЩИМ РОБОТОМ! также собранного из конструктора LEGO версии 8547

Видео с роботом-художником. Робот лего нхт 2.0 рисует фломастером заданную в программе картину

Видео "Живой робот" показывает, что можно "научить" робота такому сложному (для роботов) виду творчества как танец

2

Конструкторы компании ЛЕГО

Лекция. Информация о имеющихся конструкторах компании ЛЕГО, их функциональном назначении и отличии, демонстрация имеющихся у нас наборов

2

Презентация PowePoint: От Леголэнда до конструкторов по роботам.ppt

Документ: О компании лего и их конструкторах.doc

Д/з: Выбрать робота, который нравится (не обязательно Lego Mindstorms, любого), поискать информацию по нему в Интернете и принести на следующее занятие (информация может быть либо в виде файла Microsoft Word, либо в письменном виде)

3

Знакомимся с набором Lego Mindstorms NXT 2.0 сборки 8547

Лекция. Знакомимся с набором Lego Mindstorms NXT 2.0 сборки 8547. Что необходимо знать перед началом работы с NXT. Датчики конструкторов LEGO на базе компьютера NXT (Презентация), аппаратный и программный состав конструкторов LEGO на базе компьютера NXT (Презентация), сервомотор NXT.

2

сборка 8547.jpg

Краткий обзор NXT: программный блок, датчик касания, датчик цвета, ультразвуковой датчик, интерактивный сервомотор, программное обеспечение

Датчики NXT 2.0

Состав и архитектура конструктора NXT 2.0

Д/з: Придумать название своей команде.

4

Конструирование первого робота

Практика. Собираем первую модель робота «Пятиминитука» по инструкции.

2

Робот "Пятиминутка"

Д/з: Нарисовать схему робота-манипулятора.

5

Изучение среды управления и программирования

Лекция. Изучение программного обеспечения, изучение среды программирования, управления. Краткое изучение программного обеспечения, изучение среды программирования и управления.

 Собираем робота "Линейный ползун": модернизируем собранного на предыдущем уроке робота "Пятиминутку" и получаем "Линейного ползуна".
Загружаем готовые программы управления роботом, тестируем их, выявляем сильные и слабые стороны программ, а также регулируем параметры, при которых программы работают без ошибок.

Д/з: Запомнить внешний вид блоков: движение, ждать, сенсор, цикл и переключатель.

2

6

Программирование робота

Практика. Разработка программ для выполнения поставленных задачи: несколько коротких заданий из 4-5 блоков

Помощь в программировании - расшифровка местаположения блоков

Д/з: Нарисовать в виде блок-схемы или описать словестно программу движения "линейного ползуна".

2

7

Конструируем более сложного робота

Создаём и тестируем "Трёхколёсного робота".
У этого робота ещё нет датчиков, но уже можно писать средние по сложности программы для управления двумя серводвигателями.

2

8

Программирование более сложного робота

Практика. Разработка программ для выполнения поставленных задачи: несколько коротких заданий. Количество блоков в программах более 5 штук. (более сложная программа).

Собираем и программируем "Бот-внедорожник"
На предыдущем уроке мы собрали "Трёхколёсного" робота. Мы его оставили в ящике, на этом уроке достаём и вносим небольшие изменения в конструкцию. Получаем уже более серьёзная модель, использующую датчик касания. Соответственно, мы продолжаем эксперименты по программированию робота. Пишем программу средней сложности, которая должна позволить роботу реагировать на событие нажатия датчика.

Задача примерно такая: допустим, робот ехал и упёрся в стену. Ему необходимо отъехать немножко назад, повернуть налево и затем продолжить движение прямо. Необходимо зациклить эту программу. Провести испытание поведения робота, подумать в каких случаях может пригодиться полученный результат.

2

9

Собираем гусеничного робота по инструкции

Создаём и тестируем "Гусеничного робота".
Задача: необходимо научиться собирать робота на гусеницах. Поэтому тренируемся, пробуем собрать по инструкции. Если всё получилось, то управляем роботом с сотового телефона или с компьютера. Запоминаем конструкцию. Анализируем плюсы и минусы конструкции. На следующем уроке попробуем разобрать и заново собрать робота.

Д/з: Подумать и перечислить преимущества и недостатки гусеничного робота по сравнению с 4-х колёсным.

2

10

Конструируем гусеничного бота

На предыдущем уроке мы собирали гусеничного бота. Нужно ещё раз посмотреть на свои модели, запомнить конструкцию. Далее разобрать и попытаться собрать свою собственную модель. Она должна быть устойчива, не должно быть выступающих частей. Гусеницы должны быть оптимально натянуты. Далее тестируем своё гусеничное транспортное средство на поле, управляем им с мобильного телефона или с ноутбука.

Д/з: Вспомнить всё что проходили, прочитать записи. Подготовиться к тестированию.

2

11

Тестирование

Тест должен содержать простые и чётко сформулированные вопросы о конструкторе, о лего, о законах физики, математики и т.д. Рекомендуемое количество вопросов от 10 до 20. Ученики отвечают на простые вопросы, проверяют свой уровень знаний. В тест рекомендуется включить несколько вопросов на смекалку из цикла: "А что если...". В результате тестирования мы должны понять научился ли чему-нибудь ученик.

2

12

Собираем по инструкции робота-сумоиста

Ознакомление с конструкцией самого простого робота сумоиста. Для этого читаем и собираем робота по инструкции: бот - сумоист. Собираем, запоминаем конструкцию. Тестируем собранного робота. Управляем им с ноутбука/нетбука.

Д/з: Подумать, какой робото подойдёт для соревнований по минисумо. Гусеничный/колёсный, большой/маленький, лёгкий/тяжёлый и т.д. Записать рассуждение в тетради

2

13

Соревнование "роботов сумоистов"

Собираем по памяти на время робота-сумоиста. Продолжительность сборки: 30-60 минут. Устраиваем соревнования. Не разбираем конструкцию робота победителя. Необходимо изучить конструкции, выявить плюсы и минусы бота.

Д/з: Подумать, почему Ваш робот побели или проиграл. Записать идеи в тетрадь

2

14

Анализ конструкции победителей

Необходимо изучить конструкции, выявить плюсы и минусы бота. Проговариваем вслух все плюсы и минусы. Свободное время. Собираем любую со сложностью не выше 3 единиц из имеющихся инструкций роботов Д/з: Запомнить, какие ошибки были допущены при разработке роботов. Запомнить каким должен быть робот для такого вида соревнований.

2

15

Конструируем робота к международным соревнованиям WRO (1)

Задача учеников самостоятельно найти и смастерить конструкцию робота, которая сможет выполнять задания олимпиады. Все задания расклываем по частям, например, нужно передвигаться из точки А в точку Б - это будет первая задача, нужно определять цвет каждой ячейки - это вторая задача, в зависимости от цвета ячейки нужно выкладвать определённое количество шариков в ячейку - это третья задача.

Есть такие соревнования - WRO. Расшифровываются они так: "Всемирная олимпиада роботов". Если ученик покажет приемлемые результаты на этом соревновании, то это и есть лучшая оценка Вашей деятельности. Изучаем правила WRO этого года (если их ещё нет, то предыдущего). Ищем у кого в городе есть готовое собранное поле. Если нет ни у кого, строим. Задача учеников самостоятельно найти и смастерить конструкцию робота, которая сможет выполнять задания олимпиады. Все задания раскладываем по частям, например, нужно передвигаться из точки А в точку Б - это будет первая задача, нужно определять цвет каждой ячейки - это вторая задача, в зависимости от цвета ячейки нужно выкладывать определённое количество шариков в ячейку - это третья задача.

Далее у нас две модели поведения:

Вариант 1) В зависимости от предполагаемых возможностей подсказываем ученикам конструкцию для каждого из действий. Помогаем им самим создать действующую модель.

Вариант 2) Сами создаём действующую полнофункциональную модель робота, который может справится с заданием. Даём изучать каждому ученику, объясняем конструктивные особенности. Даём задание собрать аналогичную модель каждой команде учеников. На подготовку к WRO рекомендую потратить 2-3 занятия. 

6

16

17

18

Разработка проектов по группам.

Цель: Сформировать задачу на разработку проекта группе учеников.
На уроке мы делим всех учеников на группы по 2-3 человека.

Шаг 1. Каждая группа сама придумывает себе проект автоматизированного устройства/установки или робота. Задача учителя направить учеников на максимально подробное описание будущих моделей, распределить обязанности по сборке, отладке, программированию будущей модели. Ученики обязаны описать данные решения в виде блок-схем, либо текстом в тетрадях.

Шаг 2. При готовности описательной части проекта приступить к созданию действующей модели.

______________________________________________________________

Цель: Научиться пошагово составлять технические/конструкторские проекты.

Место проведения: лаборатория робототехники.

Шаг 2. При готовности описательной части проекта создам действующую модели. Если есть вопросы и проблемы - направляем учеников на поиск самостоятельного решения проблем, выработку коллективных и индивидуальных решений.

Шаг 3. Уточняем параметры проекта. Дополняем его схемами, условными чертежами, добавляем описательную часть. Обновляем параметры объектов.

Шаг 4. При готовности модели начинаем программирование запланированных ранее функций.

____________________________________

Цель: Научиться презентавать (представлять) свою деятельность.
Продолжаем сборку и программиирование моделей.
Шаг 5. Оформляем проект: Окончательно определяемся с названием проекта, разрабатываем презентацию для защиты проекта. Печатаем необходимое название, ФИО авторов, дополнительный материал.

Шаг 6. Определяемся с речью для защиты проекта. Записываем, сохраняем, репитируем.

_________________________________________________________________

Цель: Научиться публично представлять свои изобретения.

Место: Актовый зал Центра, либо лаборатория робототехники.

Публичная ЗАЩИТА проектов с приглашением представителей администрации Центра, , педагогов дополнительного образования технической направленности организаций дополнительного образования города, учеников Центра, школ города.

8

19

20

21

22

Свободный урок. Сбор готовой модели на выбор.

Сбор и исследование одной из моделей роботов на выбор:

  Гоночная машина - автобот - автомобиль с возможностью удалённого управления и запрограммирования его для движения по цветным линиям на полу!

  Бот с ультразвуковым датчиком - 4-х колёсный робот с интеллектуальной программой, принимающей решение куда ехать при наличии препятствия.

  Бот с датчиком касания - 4-х колёсный робот с программой, использующей датчик касания в качестве инструмента для определения препятствий.

  Бот с датчиком для следования по линии - робот, программа которого настроена на его движение по чёрной линии.

  Бот стрелок - простейший робот, стреляющий в разные стороны шариками.
Цель: Закрепить навыки конструирования по готовым инструкциям. Изучить программы.
Ученикам необходимо собрать модели по инструкции. Загрузить имеющуюся программу. Изучить работу программы, особенности движения, работы с датчиком и т.д. модели робота. Сделать соответствующие выводы.

2

23

Конструируем 4-х колёсного или гусеничного робота

Цель: собрать по инструкции робота, изучить его возможности и программу.
Необходимо выбрать одного из 9 имеющиеся конструкции МУЛЬТИБОТА по ссылке.
Собираем робота по инструкции, загружаем программу, изучаем его поведение: запкскаем, наблюдаем, тестируем. Меняем программу, добиваемся изменения принципа работы робота. Меняем его конструкцию.

2

24

Конструируем колёсного или гусеничного робота.

Цель: придумать и собрать робота. Самостоятельно запрограмиировать робота.
Придумываем конструкцию, которую мы бы хотели собрать. Назовём конструкци роботом. Пусть робот перемещается на 4-х колёсах или гусеницах. Пусть он может короткое время (минимум 1 минуту) передвигаться самостоятельно.
Начинаем сборку модели. Обсуждаем подробности конструкции и параметры программы.

4

25

26

Контрольное тестирование

Тест должен содержать простые и чётко сформулированные вопросы о конструкторе, о лего, о законах физики, математики и т.д. Рекомендуемое количество вопросов 20 штук. Ученики отвечают на простые вопросы, проверяют свой уровень знаний. В тест рекомендуется включить несколько вопросов на смекалку из цикла: "А что если...". В результате тестирования мы должны понять научился ли чему-нибудь ученик. Проводим анализ полученных результатов. Сравниваем их с теми, что были получены в начале обучения по предмету "робототехника". Проводим "отсев" двоечников, выбираем учеников, способных изучать робототехнику на повышенном уровне. Формируем из них группу для обучения на второй год.

2

27

Собираем робота-богомола

Собираем и программируем робота-богомола МАНТИ. Урок 1.
Инструкция Инструкция по сборке робота 'МАНТИ: безобидный богомол'

4

28

29

Собираем робота высокой сложности

Собираем робота АЛЬФАРЕКСА (ALFAREX) урок 1.
Инструкция Инструкция по сборке робота 'АЛЬФАРЕКС' для конструктора 8547.

4

30

31

Программирование робота высоко сложности

Программируем робота АЛЬФАРЕКСА, готовимся к показательным выступлениям.

3

32

Продолжение программирование робота высоко сложности

2

33

Показательное выступление

Показательный урок: демонстрируем робота, запускаем программу, показываем возможности движения, соревнуемся на скорость перемещения. Команда-победитель получает призы.

2

34

Свободное моделирование.

Собираем любую по желанию модель.

3

35

Свободное моделирование. Резервный урок.

Собираем любую по желанию модель. Резервный урок.

3

36

Заключительное занятие                                                                

Подведение итогов

2

ИТОГО:

76

Дата

№

Тема занятия

Общ. Кол-во часов

Из них

теория

практика

1. Введение,                                                                                                      6 часа.

1

Введение в робототехнику

2

2

-

2

Конструкторы компании ЛЕГО

2

1

1

3

Знакомимся с набором Lego Mindstorms NXT 2.0 версии 8547

2

1

1

2. Конструирование,                                                                                    16 часов.

4

Конструирование первого робота

2

2

5

Изучение среды управления и программирования

2

1

1

6

Программирование робота

2

1

1

7

Конструируем более сложного робота

2

2

-

8

Программирование более сложного робота

2

-

2

9

Собираем гусеничного робота по инструкции

2

-

2

10

Конструируем гусеничного бота

2

-

2

11

Тестирование

2

1

1

3. Управление,                                                                                               12 часов.

12

Собираем по инструкции робота-сумоиста

2

1

1

13

Соревнование "роботов-сумоистов"

2

-

2

14

Анализ конструкции победителей

2

1

1

151617

Конструируем робота к международным соревнованиям WRO

2

-

2

2

-

2

2

-

2

4. Проектно-конструкторская деятельность,                                           18 часов.

181921

Разработка проектов по группам

2

1

1

2

-

2

2

-

2

2

-

2

22

Свободный урок. Сбор готовой модели на выбор

2

-

2

23

Конструируем 4-х колёсного или гусеничного робота

2

1

1

24

Конструируем колёсного или гусеничного робота

2

-

2

25

Конструируем колёсного или гусеничного робота

2

-

2

26

Контрольное тестирование

2

1

1

5. Конструирование и программирование,                                             15 часов.

2728

Собираем робота-богомола

2

-

2

2

-

2

2930

Собираем робота высокой сложности

2

-

2

2

-

2

31

Программирование робота высоко сложности

3

1

2

32

Продолжение программирование робота высоко сложности

2

1

1

33

Показательное выступление

2

-

2

6. Свободное моделирование,                                                                        9  часов.

3435

Свободное моделирование

3

-

3

3

-

3

36

Резервный урок

2

-

2

7. Заключительное занятие                                                                                  1

-

1