Робототехника и охрана окружающей среды
элективный курс по информатике и икт (8 класс) на тему

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

по элективному курсу

«Робототехника и охрана окружающей среды»

для 8 класса  учителя высшей  квалификационной категории

муниципального бюджетного общеобразовательного учреждения

«Шушмабашская средняя общеобразовательная школа»

Арского муниципального района Республики Татарстан

Нуризянова Эльнара Тагировича

Принята на заседании педагогического совета

протокол №  __ от __августа  20__ года

20_- 20_ учебный год

1. Введение

      За последние годы успехи в робототехнике и автоматизированных системах изменили личную и деловую сферы нашей жизни. Сегодня промышленные, обслуживающие и домашние роботы широко используются на благо экономик ведущих мировых держав: выполняют работы более дёшево, с большей точностью и надёжностью, чем люди, используются на вредных для здоровья и опасных для жизни производствах. Роботы широко используются в транспорте, в исследованиях Земли и космоса, в хирургии, в военной промышленности, при проведении лабораторных исследований, в сфере безопасности, в массовом производстве промышленных товаров и товаров народного потребления. Роботы играют всё более важную роль в жизни, служа людям и выполняя каждодневные задачи. Интенсивная экспансия искусственных помощников в нашу повседневную жизнь требует, чтобы пользователи обладали современными знаниями в области управления роботами, что позволит быстро развивать новые, умные, безопасные и более продвинутые автоматизированные и роботизированные системы.

2. Пояснительная записка

Данный курс  по робототехнике   научно-технической направленности, т.к. так как в наше время робототехники и компьютеризации, ребенка необходимо учить решать задачи с помощью автоматов, которые он сам может спроектировать, защищать свое решение и воплотить его в реальной модели, т.е. непосредственно сконструировать и запрограммировать.

Актуальность развития этой темы заключается в том, что в настоящий момент в России развиваются нанотехнологии, электроника, механика и программирование. Т.е. созревает благодатная почва для развития компьютерных технологий и робототехники. Успехи страны в XXI веке будут определять не природные ресурсы, а уровень интеллектуального потенциала, который определяется уровнем самых передовых на сегодняшний день технологий. Уникальность образовательной робототехники заключается в возможности объединить конструирование и программирование и экологию в одном курсе, что способствует интегрированию преподавания информатики, математики, физики, биологии, экологии, естественных наук с развитием инженерного мышления, через техническое творчество. Техническое творчество — мощный инструмент синтеза знаний, закладывающий прочные основы системного мышления. Таким образом, инженерное творчество и лабораторные исследования — многогранная деятельность, которая должна стать составной частью повседневной жизни каждого обучающегося.

    Педагогическая целесообразность этого курса заключается в том что, она является целостной  и непрерывной  в течении всего процесса обучения, и позволяет школьнику шаг за шагом раскрывать в себе творческие возможности  и само реализоваться в с современном мире .  В процессе конструирования и программирования  дети   получат дополнительное образование в области физики, механики, электроники и информатики.

    Использование Лего-конструкторов во внеурочной деятельности повышает мотивацию учащихся к обучению, т.к. при этом требуются знания практически из всех учебных дисциплин от искусств и истории до математики и естественных наук. Межпредметные занятия опираются на естественный интерес к разработке и постройке различных механизмов. Одновременно занятия ЛЕГО как нельзя лучше подходят для изучения основ алгоритмизации и программирования

Работа с образовательными конструкторами LEGO позволяет школьникам в форме познавательной игры узнать многие важные идеи и развить необходимые в дальнейшей жизни навыки. При построении модели затрагивается множество

проблем из разных областей знания – от теории механики до психологии, – что является вполне естественным.

Очень важным представляется тренировка работы в коллективе и развитие самостоятельного технического творчества.

Изучая простые механизмы, ребята учатся работать руками (развитие мелких и точных движений), развивают элементарное конструкторское мышление, фантазию, изучают принципы работы многих механизмов.

    Преподавание курса 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.

Цель элективного курса: обучение воспитанников основам робототехники, программирования. Развитие творческих способностей в процессе конструирования и проектирования. Повысит знания о связях роботами с окружающей средой

Задачи:

Обучающие:

- дать первоначальные знания о конструкции  робототехнических устройств;

- научить  приемам сборки и программирования робототехнических устройств;

- сформировать общенаучные и технологические навыки конструирования и проектирования;

- ознакомить с правилами безопасной работы с инструментами

Воспитывающие:

- формировать творческое отношение   к выполняемой работе;

     - воспитывать умение работать в коллективе, эффективно распределять обязанности.

Развивающие:

- развивать творческую инициативу и самостоятельность;

- развивать психофизиологические качества учеников: память, внимание, способность логически мыслить,    анализировать, концентрировать внимание на главном.

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

ПРОГНОЗИРУЕМЫЙ РЕЗУЛЬТАТ

     По окончанию курса обучения учащиеся должны

 ЗНАТЬ:

 -правила безопасной работы;

-основные компоненты конструкторов;

-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;      -

 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;

  УМЕТЬ:

     -принимать или намечать учебную задачу, ее конечную цель.

     - проводить сборку робототехнических средств, с применением конструкторов;

     - создавать программы для робототехнических средств.

     - прогнозировать результаты работы.

     - планировать ход выполнения задания.

     - рационально выполнять задание.

     - представлять одну и ту же информацию различными способами

    МЕХАНИЗМ ОТСЛЕЖИВАНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ

   - олимпиады;

   - соревнования;

   - учебно-исследовательские конференции.

   -проекты.

3. Содержание учебного плана

Основы работы с робототехническими конструкторами (8 ч.)

Основные детали конструктора Lego. Спецификация конструктора. Способы передачи движения. Понятия о редукторах. Кнопки управления. Программа Lego Mindstorm. Понятие команды, программа и программирование. Передача программы. Запуск программы. Дисплей. Использование дисплея EV3. Знакомство с моторами и датчиками. Параметры мотора и лампочки. Изучение влияния параметров на работу модели.

Сборка простейшего робота, по инструкции Сборка модели.

Роботы на охране окружающей среды (9 ч.)

Программное обеспечение EV3. История создания языка Lego, С. Визуальные языки программирования Создание простейшей программы. Работа с пиктограммами, соединение команд. Составление программы, передача, демонстрация. Сборка модели с использование лампочки. Составление программы, передача, демонстрация. Управление одним мотором. Сборка модели с использованием мотора. Самостоятельная творческая работа учащихся. Управление двумя моторами. Езда по квадрату. Парковка. Использование датчика касания. Обнаружения касания. Использование датчика температуры. Обнаружение тепла. Использование датчика звука. Создание двухступенчатых программ. Самостоятельная творческая работа учащихся. Линейная и циклическая программа. Составление программы с использованием параметров, зацикливание программы. Знакомство с датчиками. Условие, условный переход. Датчик касания (Знакомство с командами: жди нажато, жди отжато, количество нажатий). Датчик освещенности (Датчик освещенности. Влияние предметов разного цвета на показания датчика освещенности. Знакомство с командами: жди темнее, жди светлее). Использование датчика освещённости.

Роботы - исследователи (8 ч.)

Составление программ передвижения робота вперед и назад, который имеет мотор, способный изменять вращение оси машины. Робот имеет правый и левый моторы, подключенные к портам B и C. Сборка и программирование робота Mindstorms NXT, который должен двигаться вперед и поворачивать под прямым углом направо. Определение общих для всех датчиков параметров, которые надо проверить перед работой и настроить по заданным параметрам.Калибровка датчика. Обнаружение черты. Движение по линии. Составление программ с двумя датчиками освещённости. Движение по линии. Самостоятельная творческая работа учащихся. Использование датчика расстояния. Создание многоступенчатых программ. Составление программ включающих рекурсию. Блок «Bluetooth», установка соединения. Загрузка с компьютера. Изготовление робота исследователя.

Робот – сортировщик мусора (9 ч.)

Работа в Интернете. Основные сведения о переработке мусора. Новые технологии. Поиск информации о Лего-соревнованиях, описаниях моделей, технологии сборки и программирования Лего-роботов. Разработка станков-конструкций по переработке мусора. Сборка своих моделей. Анализ умений программирования робота. Подведение итогов курса – проведение соревнований (турниров), учебных исследовательских конференций.Разработка собственных моделей в группах, подготовка к мероприятиям, связанным с ЛЕГО. Выработка и утверждение темы, в рамках которой будет реализовываться проект. Конструирование модели, ее программирование группой разработчиков. Презентация моделей. Выставки. Соревнования. Подведение итогов

4. Календарно-тематическое планирование.

6.   СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.  В.А. Козлова, Робототехника в образовании электронный дистанционный курс «Конструирование и робототехника» -    

3.  Белиовская Л.Г., Белиовский А.Е. Программируем микрокомпьютер EV3 в LabVIEW. – М.: ДМК, 2012, 278 стр.;

4.  ЛЕГО-лаборатория (Control Lab):Справочное пособие, - М.: ИНТ, 1998, 150 стр.

5. Ньютон С. Брага. Создание роботов в домашних условиях. – М.: NT Press, 2007, 345 стр.;

6. ПервоРобот EV3 : Руководство пользователя. – Институт новых технологий;

 7. Применение учебного оборудования. Видеоматериалы. – М.: ПКГ «РОС», 2013;

 8. Программное обеспечение LEGO Education EV3 v.1.;

 9. Рыкова Е. А. LEGO-Лаборатория (LEGO Control Lab). Учебно-методическое пособие. – СПб, 2001,   59 стр.

10.  Чехлова А. В., Якушкин П. А.«Конструкторы LEGO DAKTA в курсе информационных технологий. Введение в робототехнику». - М.: ИНТ, 2001 г.

11. Филиппов С.А. Робототехника для детей и родителей. С-Пб, «Наука», 2011г.

12.        http://www.prorobot.ru/

13.        http://www.news.battery.ru/

14.        http://www.intelkey.ru/

15.        Охрана окружающей среды/  Справочник. Составитель Л. П. Шариков.