Задания для лего майндстормс

Обновлено: 24.04.2024

Обращаем Ваше внимание, что в соответствии с Федеральным законом N 273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации» в организациях, осуществляющих образовательную деятельность, организовывается обучение и воспитание обучающихся с ОВЗ как совместно с другими обучающимися, так и в отдельных классах или группах.

Обращаем Ваше внимание, что c 1 сентября 2022 года вступают в силу новые федеральные государственные стандарты (ФГОС) начального общего образования (НОО) №286 и основного общего образования (ООО) №287. Теперь требования к преподаванию каждого предмета сформулированы предельно четко: прописано, каких конкретных результатов должны достичь ученики. Упор делается на практические навыки и их применение в жизни.

Мы подготовили 2 курса по обновлённым ФГОС, которые помогут Вам разобраться во всех тонкостях и успешно применять их в работе. Только до 30 июня Вы можете пройти дистанционное обучение со скидкой 40% и получить удостоверение.

Столичный центр образовательных технологий г. Москва

Получите квалификацию учитель математики за 2 месяца

от 3 170 руб. 1900 руб.

Количество часов 300 ч. / 600 ч.

Успеть записаться со скидкой

Форма обучения дистанционная

ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ КРЫМ

«КРЫМСКИЙ РЕСПУБЛИКАНСКИЙ ИНСТИТУТ ПОСТДИПЛОМНОГО ПЕДАГОГИЧЕСКОГО ОБРАЗОВАНИЯ»

Кафедра естественно-математического образования

Сабитова Д.А., преподаватель

ПРЕПОДАВАНИЕ ОСНОВ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ РОБОТОТЕХНИКИ С ПОМОЩЬЮ КОНСТРУКТОРА

LEGO MINDSTORMS EDUCATION EV3

(практическое занятие - 4 часа)

1. Современная образовательная парадигма. Принципы применения образовательной робототехники в соответствии с требованиями ФГОС.

2. Робототехника как средство развития детского технического творчества. Первоначальное знакомство с оборудованием LEGO EV3.

3. Сх емы сборки типовых моделей. Принцип построения занятий с применением LEGO.

1. Современная образовательная парадигма. Принципы применения образовательной робототехники в соответствии с требованиями ФГОС

В соответствии с требованиями ФГОС основного общего образования обучающийся должен владеть универсальными учебными действиями, способностью их использовать в учебной, познавательной и социальной практике, уметь самостоятельно планировать и осуществлять учебную деятельность, создавать, применять и преобразовывать знаки и символы, использовать ИКТ. Для достижения требований стандарта к результатам обучения учащихся, склонных к естественным наукам, технике или прикладным исследованиям, важно вовлечь их в такую учебно-познавательную деятельность уже в начальной школе и развить их способности на следующих этапах школьного образования. Технологии образовательной робототехники способствуют эффективному овладению обучающимися универсальными учебными действиями, так как объединяют разные способы деятельности при решении конкретной задачи. Использование конструкторов значительно повышает мотивацию к изучению отдельных образовательных предметов на ступени основного общего образования, способствует развитию коллективного мышления и самоконтроля.

Основная задача современного образования - создать среду, облегчающую ребёнку возможность раскрытия собственного потенциала. Это позволит ему свободно действовать, познавая эту среду, а через неё и окружающий мир. Новая роль педагога состоит в том, чтобы организовать и оборудовать соответствующую образовательную среду и побуждать ребёнка к познанию и к деятельности.

Образовательная среда ЛЕГО, объединяет в себе специально скомпонованные для занятий в группе комплекты ЛЕГО, тщательно продуманную систему заданий для детей и четко сформулированную образовательную концепцию.

ЛЕГО-конструирование – одна из самых известных и распространённых ныне педагогических систем, широко использующая трёхмерные модели реального мира и предметно-игровую среду обучения и развития ребёнка. «Лего» в переводе с датского языка означает «умная игра». ЛЕГО конструктор побуждает работать, в равной степени, и голову, и руки учащегося. Конструктор помогает детям воплощать в жизнь свои задумки, строить и фантазировать, увлечённо работая и видя конечный результат. Именно ЛЕГО позволяет учиться играя и обучаться в игре.

Стратегия модернизации образования предполагает обновление содержания образования на основе «ключевых компетенций», которые в личностном плане проявляются как компетентности. Такую компетентностную стратегию образования легко реализовать в образовательной среде робототехника.

Робототехника является эффективным методом для изучения важных областей науки, технологии, конструирования, математики и входит в новую международную парадигму: STEM-образование (Science, Technology, Engineering, Mathematics).

Современные образовательные технологии обеспечивают включение в образовательный процесс специально организованной деятельности учащихся. Этот механизм компетентностного подхода хорошо моделируется внедрением курса робототехники в образовательный процесс школы.

Образовательная робототехника — это новое междисциплинарное направление обучения школьников. Единая линейка робототехнических конструкторов — от LEGO Education WeDo до роботов на базе микрокомпьютора EV3 — это не только средство для увлекательного конструирования, но и эффективный инструмент, который можно использовать при изучении информатики, технологии, физики и математики.

2. Робототехника как средство развития детского технического творчества. Первоначальное знакомство с оборудованием LEGO EV3

Платформа LEGO MINDSTORMS Education EV3 представляет собой универсальное образовательное средство как для урочного применения, так и для межпредметных проектов, на базе которой можно эффективно изучать современные технологии, создавать работающие модели живых организмов или механических устройств, выполнять физические и биологические эксперименты, осваивая при этом основы информатики и алгоритмики, компьютерное управление и робототехнику.

Состав ресурсного набора LEGO MINDSTORMS EV3:

ü Программируемый блок EV3.

ü Два больших сервомотора.

ü Средний сервомотор.

ü Два датчика касания.

ü Датчик цвета (может также использоваться как датчик освещенности).

ü Ультразвуковой датчик.

ü Гироскопический датчик.

ü Перезаряжаемая аккумуляторная батарея.

ü Удобный пластиковый контейнер с лотками.

ü Соединительные кабеля.

ü Инструкции по сборке.

ü 528 пластмассовых деталей Lego Technic.

LabView — язык графического программирования, в котором для создания приложений используются графические образы (иконки) вместо традиционного текстового кода. От пользователя не требуется знаний языков программирования, но понятие об алгоритме, цикле, выходе по условию и т.п. иметь нужно. Все действия сводятся к простому построению структурной схемы приложения в интерактивной графической системе с набором всех необходимых библиотечных образов, из которых собираются объекты, называемые Виртуальными Инструментами (VI).

Состав и возможности аппаратного обеспечения представлены на рисунке ниже.

Рис. 1. Аппаратное обеспечение базового набора

3. Схемы сборки типовых моделей. Принцип построения занятий с применением LEGO

Для программирования робота можно использовать визуальную среду, например, LabView или Sratch . Если загрузить в программируемый блок дополнительный модуль, то можно использовать Pyton или C ++.

Принцип построения урока и схемы сборки представлены на официальном сайте Лего.

Рассмотрим один урок с использованием базового набора Lego Mindstorms Education EV3.

Тема урока: Цвета и линии

1. Подготовка

· Ознакомьтесь с материалами для учащихся в приложении Education EV3 Classroom.

· Соберите информацию о принципе работы Датчика цвета, о режимах определения цвета и измерения яркости отражённого света.

· Вам понадобится чёрная изолента для разметки широкой чёрной линии.

· К концу урока ученики должны собрать модель Приводной платформы. Это займёт около 30 минут.

· Используйте идеи, приведенные в разделе Начало обсуждения, чтобы вовлечь учеников в дискуссию по теме урока.

· Разделите класс на пары.

3. Исследование (20 мин.)

· Попросите каждую пару учащихся собрать устройство «Направленный вниз датчик цвета» для Приводной платформы.

· Дайте им время воспользоваться предоставляемыми подпрограммами, чтобы понять, как использовать Датчик цвета для распознавания линий и движения по ним.

4. Объяснение (10 мин.)

· Попросите учеников откалибровать Датчик цвета с помощью подпрограмм и пронаблюдать за результатом.

· Проведите дискуссию о том, почему важно откалибровать Датчик цвета.

5. Дополнение (10 мин.)

· Дайте учащимся задание создать программу для более точного движения по линии.

· Не забудьте оставить время на уборку.

· Дайте оценку работе каждого учащегося.

· Для упрощения этой задачи вы можете использовать раздел оценки.

Практическое задание:

1) Разобрать урок, представленный в приложении.

2) Собрать 3 D - модель в LEGO Digital Designer .

3) Написать программу для собранного робота.

Вопросы для самоконтроля

1. Какие компетенции формируются у школьников в процессе обучения основам робототехники?

2. Приведите примеры предметных, личностных и метапредметных компетенций, формируемых на одном уроке информатики с использованием робототехники.

3. Какие среды программирования позволяет использовать образовательный набор

4. Какие датчики входят в состав базового набора LEGO MINDSTORMS Education EV 3?

Основная литература

2. Курс программирования робота Lego Mindstorms EV3 в среде EV3:основные подходы, практические примеры, секреты мастерства / Д. Н.Овсяницкий, А. Д. Овсяницкий. — Челябинск: ИП Мякотин И. В., 2014. —204 с.

3. Уроки Лего-конструирования в школе: методическое пособие/ А. С.Злаказов, Г. А. Горшков, С. Г. Шевалдина; под науч. ред. В. В. Садырина, В.Н. Халамова. — М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2011. — 120 с.: ил

4. Доусон М. Программируем на Python — СПб.: Питер, 2012. — 432 с.

Дополнительная литература

1. Сузи Р. А. Язык программирования Python: Учебное пособие. — М.: ИНТУИТ, БИНОМ. Лаборатория знаний, 2006. — 328 с.

Интернет - ресурсы:

Приложение

Тема урока: Использование захвата

План урока

1. Подготовка

Ознакомьтесь с материалами для учащихся в приложении Education EV3 Classroom.
Соберите информацию о моторизованных инструментах и о том, как они используются в робототехнике.
К концу урока ученики должны собрать модель Приводной платформы. Это займёт около 30 минут.

Используйте идеи, приведенные в разделе Начало обсуждения, чтобы вовлечь учеников в дискуссию по теме урока.
Разделите класс на пары.

3. Исследование (20 мин.)

Попросите каждую пару учащихся собрать Кубоид и устройства «Средний мотор» и «Ультразвуковой датчик» для своих Приводных платформ.
Дайте им время воспользоваться предоставляемыми подпрограммами, чтобы понять, как переместить Кубоид с помощью моторизованного инструмента.

4. Объяснение (5 мин.)

Обсудите основные особенности и ограничения устройства «Средний мотор».

5. Дополнение (15 мин.)

Дайте учащимся задание запрограммировать Приводную платформу так, чтобы она с помощью Ультразвукового датчика остановилась возле Кубоида, опустила манипулятор, захватила Кубоид и вернула его на место.
Не забудьте оставить время на уборку.

6. Оценка

Дайте оценку работе каждого учащегося.
Для упрощения этой задачи вы можете использовать раздел оценки.

Начало обсуждения

Для выполнения различных задач роботов можно оснащать моторизованными инструментами. Некоторые из них «заточены» под одну конкретную задачу, другие — более универсальны.

Используйте эти вопросы для начала дискуссии о том, как роботы могут использовать моторизованные инструменты.

Какие задачи должен выполнять моторизованный манипулятор?
В каких ситуациях вы бы выбрали узкоспециализированный моторизованный инструмент?
Когда лучше использовать универсальный инструмент?

Советы по сборке

Инструкции по сборке

Не разбирайте Приводную платформу после использования.

Советы по программированию

Основная программа

Пример решения

Индивидуальный подход

Способы упростить задание

Позвольте ученикам разместить Кубоид на известном фиксированном расстоянии.
Уделите больше времени разъяснению, как использовать Ультразвуковой датчик.

Способы сделать задание ещё интереснее

Попросите учащихся модифицировать устройство «Средний мотор» так, чтобы можно было перемещать предметы разных форм и размеров.
Дайте им задание создать собственные инструменты для Приводной платформы.

Возможности для оценки

Журнал педагога
Разработайте критерии оценки, максимально соответствующие вашим задачам, например следующие.

1. Задание выполнено частично.

2. Задание выполнено полностью.

3. Результаты превзошли ожидания.

Используйте следующие критерии для оценки успеваемости учащихся.

Учащиеся умеют передвигать и ставить предметы с помощью моторизованного инструмента.
Учащиеся могут определить, когда активировать моторизованный инструмент, с помощью Ультразвукового датчика.
Учащиеся могут дополнить программу так, чтобы вернуть предмет на стартовую позицию Приводной платформы.

Самостоятельная оценка
Попросите каждого ребёнка выбрать уровень, который, по его мнению, соответствует качеству его работы на занятии.

Бронзовый. Я переместил (-а) и отпустил (-а) Кубоид с помощью моторизованного инструмента.
Серебряный. С помощью Ультразвукового датчика я вовремя активировал (-а) моторизованный инструмент, чтобы переместить и отпустить Кубоид.
Золотой. С помощью Ультразвукового датчика я вовремя активировал (-а) моторизованный инструмент, чтобы переместить Кубоид на стартовую позицию Приводной платформы.
Платиновый. С помощью Ультразвукового датчика я вовремя активировал (-а) моторизованный инструмент, чтобы переместить различные предметы на стартовую позицию Приводной платформы.

Развитие языковых навыков

Для разностороннего развития языковых навыков предложите ученикам

Подготовить и провести презентацию работы Приводной платформы с моторизированным инструментом, уделяя особое внимание её преимуществам, использованным компонентам и т. д.

Примечание. Для выполнения этого задания требуется дополнительное время.

Начните изучение информатики и предметов естественно-научного и технического цикла (STEM) с помощью LEGO® MINDSTORMS® Education EV3. Предлагаемые учебные курсы рассчитаны на учеников от 10 до 16 лет и соответствуют требованиям ФГОС. В комплект поставки входят учебные материалы для обучающихся, материалы для педагогов, инструменты оценки успеваемости, примеры программ и инструкции по сборке моделей.

Задания EV3 Maker

Для выполнения этих шести заданий необходим Базовый набор LEGO® MINDSTORMS® Education EV3 (45544). Кроме того, предоставляются вспомогательные материалы для педагогов и учащихся основной школы, содержащие всё необходимое для развития навыков конструирования в процессе создания моделей для решения существующих задач из различных областей реальной жизни.

Программа занятий по информатике EV3

Этот Комплект заданий представляет собой практикум в формате PDF для организации увлекательных проектных работ по информатике общей продолжительностью до 30 академических часов. В практикум входят 12 проектных работы по информатике, включая примеры заданий в нотациях LabVIEW и RobotC, с возможностью межпредметного обучения проектированию и технологиям, естественным наукам и математике. Ученики смогут изучить реально существующие технологии, применяемые в автомобилестроении, что позволит им применять и развивать свои навыки программирования. С образцами программ можно ознакомиться, выбрав «Поддержка» вверху страницы.

Комплект заданий «Инженерные проекты EV3»

Комплект дает возможность проведения более 30 часов урочной и проектной учебной деятельности, направленной на изучение технологии по средством STEM методик и робототехники. Каждая из 15 проектных работ начинается с этапа проектирования решения и заканчивается тестирование и улучшением финального прототипа, по итогам которого можно подготовить презентацию. Для работы данного Комплекта заданий требуется наличие установленной образовательной версии ПО EV3.

Комплект заданий «Физические эксперименты EV3»

Данный Комплект заданий дает возможность проведения более 28 часов учебных занятий по физике. Комплект включает в себя 14 лабораторных работ по физике из курса 7-9 классов, касающихся вопросов передачи и генерации энергии, тепла и температуры, силы и движения, а также света. Учащиеся смогут фиксировать и анализировать результаты экспериментов в реальном режиме времени. Для проведения некоторых экспериментов необходимо наличие Дополнительного набора «Возобновляемые источники энергии» (арт. 9688) и «Датчика температуры NXT» (арт. 9749). Для работы данного Комплекта заданий требуется наличие установленной образовательной версии ПО EV3.

Комплект заданий «Космические проекты EV3»

Для работы с этим Комплектом занятий требуется наличие Базового набора LME EV3 и Дополнительного набора "Космические проекты EV3" (арт. 45570). Комплект дает возможность организации более 30 часов урочной и внеурочной работы в классе. В комплект входят тренировочные задания и тематические исследовательские проекты, разработанные совместно с учеными — исследователями космоса. Учащиеся смогут заниматься исследовательской работой и создавать инновационные решения по актуальным темам в области освоения космоса. Для работы данного Комплекта заданий требуется наличие установленной образовательной версии ПО EV3.

Состав учебной группы: 15 человек: 15 мальчиков, возраст обучающихся 11-12 лет.

Степень сложности: средняя

Тип занятия: изучение и первичное закрепление новых знаний.

Межпредметные связи: информатика, технология, физика, математика.

Форма учебного занятия: комбинированная

Форма обучения: групповая, фронтальная

ознакомление с робототехникой с помощью образовательного набора LEGO Mindstorms EV3 (LEGO Education Mindstorms EV3);
систематизация знаний по теме « Циклы » (на примере работы Роботов LEGO Mindstorms EV3 );
усвоение понятий исполнитель, алгоритм, циклический алгоритм, свойства циклического алгоритма, дать представление о составлении простейших циклических алгоритмов в среде LEGO Education.
В ходе занятия, обучающиеся должны продемонстрировать следующие результаты в виде универсальных учебных действий:

Регулятивные:
систематизировать и обобщить знания по теме «Алгоритмы» для успешной реализации циклического алгоритма работы собранного робота;
Научиться программировать роботов с помощью программы LEGO Education Mindstorms EV3.
Познавательные:
Изучение робототехники, создание собственного робота, умение программировать с помощью программы для LEGO Mindstorms EV3;
э кспериментальное исследование, оценка (измерение) влияния отдельных факторов .
Коммуникативные: развить коммуникативные умения при работе в группе или команде.
Личностные: развитие памяти и мышления, возможность изучения робототехники на старших курсах.

Оборудование : мультимедиа проектор, конструктор LEGO Mindstorms EV3 45544 (5 шт.), в набор которого входят 541 элемент, включая USB ЛЕГО-коммутатор, 2 больших сервомотора, датчик ультразвуковой, датчик цвета, датчик касания.

Организационный момент (2 мин)
Повторение теоретического материала предыдущего занятия (10 мин)
Практическая работа: разработка алгоритма для робота (23 мин)
Подведение итогов занятия. Рефлексия (3 мин)

Задача данного занятия - познакомить вас с конструктором Lego mindstorms. Научить программировать их под определенные задачи, разобрать с вами базовые решения наиболее распространенных задач.

Группа деталей служит для соединения балок между собой, с блоком и датчиками. Детали, имеющие крестообразное сечение, называются осями (иногда штифтами) и служат для передачи вращения от моторов к колесам и шестерням.

II. Повторение теоретического материала предыдущего занятия

Учитель : Каждый из нас ежедневно использует различные алгоритмы: инструкции, правила, рецепты и т.д. Обычно мы это делаем не задумываясь. Например, вы хорошо знаете, как посадить картофель. Но допустим, нам надо научить этому младшего брата или сестру. Значит, нам придется четко указать действия и порядок их выполнения.

Что это будут за действия и какой их порядок?

Учащиеся составляют правило посадки деревьев.

Выкопать ямку.
Опустить в ямку картофель.
Засыпать ямку с картофелем землей.
Полить водой.
Перейти дальше.
Выкопать ямку.
Опустить в ямку картофель.
И т.д.

Теперь давайте ответим на следующие вопросы:

Чем характеризуется циклический алгоритм?
Для чего нужны циклические алгоритмы?
Какими свойствами обладают циклические алгоритмы?
Как исполнитель реализует циклический алгоритм?

Обучающиеся отвечают на предложенные вопросы, а учитель демонстрирует правильные ответы на слайдах.

III. Практическая работа: разработка циклического алгоритма для робота

Теперь давайте обратимся к нашим роботам (на данном занятии это «трехколесные боты с установленным маркером для рисования на поле», созданные по инструкции), которые мы собирали на прошлом занятии.

Попробуем в специальной программе составить циклический алгоритм, который они будут исполнять с помощью вот таких команд:

Повторение действия или набора действий

Пауза (в секундах)

Задание 1: написать линейный алгоритм, с помощью которого робот будет двигаться по прямой и поворачивать на угол (90 градусов).

Сначала определим, какие команды нам понадобятся, в какую сторону должен крутить мотор, промежуток времени работы мотора и последовательность выполнения команд.

Примечание: время работы мотора в каждом отдельном случае будет разное, в зависимости от требуемого угла поворота подбираются значения работы мотора (время/мощность).

Задание 2: изменить созданный линейный алгоритм на циклический (возможно задать количество повторений цикла).

Примечание: Проанализировать какую геометрическую фигуру нарисует робот маркером на поле. (Будет нарисован квадрат)

Задание 3: изменить алгоритм (изменяя параметры движения вперед, НО! не изменяя угол поворота, и зациклив робота на конечное число повторений тела цикла - 4) и посмотреть какую фигуру будет рисовать робот. Пример:

Описание действий: проехать вперед 2 секунды, повернуть на угол 90 градусов, проехать вперед 4 секунды, повернуть на угол 90 градусов. В итоге получится прямоугольник.

Примечание: Проанализировать какую геометрическую фигуру нарисует робот маркером на поле. (Будет нарисован прямоугольник)

Задание 4: изменить алгоритм на свое усмотрение (изменяя параметры движения вперед и изменяя угол поворота, и зациклив робота на бесконечное число повторений тела цикла) и посмотреть какие фигуры будет рисовать робот. Поговорить с ребятами о термине «геометрический узор». Например:

Проанализировать получившиеся фигуры. Обратить внимание на алгоритм для каждой из них. Скорее всего, у каждой группы учеников получится какой-то свой узор.

IV. Подведение итогов урока. Рефлексия.

Итак, ребята, давайте подведем итоги нашей работы.

Какой вид алгоритмов мы с вами сегодня рассмотрели на практике?
Какими свойствами обладает циклический алгоритм?
Какие задачи можно реализовывать с помощью циклических алгоритмов?

Спасибо за занятие! До свидания, ребята.

Список использованного УМК:

Инструкция для работы с комплектом LEGO Mindstorms EV3 45544.
Вязовов С.М., Калягина О.Ю., Слезин К.А. Соревновательная робототехника: приемы программирования в среде EV3: учебно-практическое пособие. – М. Издательство «Перо», 2014 г.
Программа LabView для комплектов Lego EV3 45544.
Интернет-ресурсы.

По теме: методические разработки, презентации и конспекты

Задания по начальному программированию роботов Lego Mindstorms EV3 - начальная страница

Разработанные задания помогают учащимся приобрести первичные навыки программирования роботов Lego Mindstorms EV3. Методическая разработка состоит из 16 файлов формата PNG объёмом 2,6 МБ. Такой объём ф.

Вид программы: модифицированная, комплексная.

Категория обучающихся: программа предназначена для работы с обучающимися 7-17 лет (1-11 классы общеобразовательной школы).

Актуальность программы обусловлена социальным заказом общества на технически грамотных специалистов в области робототехники, максимальной эффективностью развития технических навыков со школьного возраста; передачей обучающимся сложного технического материала в простой доступной форме; реализацией личностных потребностей и жизненных планов; реализацией проектной деятельности школьниками на базе современного оборудования, а также повышенным интересом детей школьного возраста к робототехнике.

Использование современных педагогических технологий, методов и приемов; различных техник и способов работы; современного оборудования, позволяющего исследовать, создавать и моделировать различные объекты и системы из области робототехники, машинного обучения и компьютерных наук, обеспечивает новизну программы.

Вложение	Размер
programma_kruzhka_robototehnika_144_chasov.docx	68.14 КБ

Предварительный просмотр:

Муниципальное бюджетное образовательное учреждение дополнительного образования Центр внешкольной работы «Росток»

Педагогическим советом МБОУ ДО ЦВР

«Росток» ГО «Жатай»

_______________ «____»___________2021 г.

директор МБОУ ДО ЦВР «Росток»

______________Т. И. Попова

Рабочая программа кружка по «Робототехнике

LEGO MINDSTORMS EV3 »

Возраст обучающихся: 7-17 лет

Срок реализации: 1 год

часов в неделю: 2.ч

Тимофеев Анатолий Афанасьевич,

педагог дополнительного образования

Дополнительная общеобразовательная общеразвивающая программа разработана в соответствии с Федеральным законом от 29.12.12 г. №273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации»; приказом Министерства образования и науки Российской Федерации (Минобрнауки России) от 09 ноября 2018 г. № 196 г. Москва «Об утверждении Порядка организации и осуществления образовательной деятельности по дополнительным общеобразовательным программам»; Концепцией развития дополнительного образования детей в Российской Федерации, утвержденной распоряжением Правительства РФ от 4.09.2014 г. № 1726-р; санитарно-эпидемиологическими правилами и нормативами 2.4.4.3172-14 «Требования к устройству, содержанию и организации режима работы образовательных организаций дополнительного образования детей (утв. Главным государственным санитарным врачом РФ от 04.07.2014 г. № 41); Государственной программой РФ «Развитие образования на 2013-2020 годы, утвержденной постановлением Правительства РФ от 15.04.2014 г. № 295; Стратегией инновационного развития Российской Федерации на период до 2020 года, утвержденным распоряжением Правительства РФ от 08.12.2011 года № 2227-р; Федеральной целевой программой развития образования на 2016-2020 годы, утвержденной Постановлением Правительства РФ от 23.05.2015 года № 497; Уставом ГОАУ ДО ЯО Центра детско-юношеского технического творчества.

Современный период развития общества характеризуется масштабными изменениями в окружающем мире, влекущими за собой пересмотр социальных требований к образованию, предполагающими его ориентацию не только на усвоение обучающимся определенной суммы знаний, но и на развитие его личности, а также овладение метапредметными компетенциями. Большими возможностями в развитии личностных ресурсов школьников обладает подготовка в области робототехники.

Эволюция современного общества и производства обусловила возникновение и развитие нового класса машин – роботов, и соответствующего научного направления – робототехники. Робототехника –интенсивно развивающаяся научно-техническая дисциплина, изучающая не только теорию, методы расчета и конструирования роботов, их систем и элементов, но и проблемы комплексной автоматизации производства и научных исследований с применением роботов.

Настоящая дополнительная общеобразовательная общеразвивающая программа имеет техническую направленность и предусматривает развитие не только профессиональных компетенций (hard-компетенций), таких как навыки начального технического конструирования и программирования, ознакомление с основами алгоритмизации, развитие абстрактного мышления, но и универсальных компетенций (soft-компетенций) – навыков, не связанных с конкретной предметной областью, таких как развитие творческих способностей детей, изобретательности, умение работать в команде, работать с информацией.

Вид программы: модифицированная, комплексная.

Педагогическая целесообразность программы.

В процессе конструирования и программирования управляемых моделей обучающиеся получат дополнительные знания в области физики, механики и информатики, что, в конечном итоге, изменит картину восприятия ими технических дисциплин, переводя их из разряда умозрительных в разряд прикладных.

Основные принципы конструирования простейших механических систем и алгоритмы их автоматического функционирования под управлением программируемых контроллеров, послужат хорошей почвой для последующего освоения более сложного теоретического материала.

Отличительные особенности программы

Занятия по данной программе могут проводиться как в очной форме, так и с применением дистанционных технологий и (или) электронного обучения.

По данной программе в летний период может быть организована работа с обучающимися, которые проходят подготовку для участия в массовых мероприятиях, работают над индивидуальными или командными проектами, а также проявляют особый интерес к выбранному виду деятельности.

Образовательный процесс по данной программе ведется в соответствии с годовым календарным учебным графиком на текущий учебный год, утвержденным приказом директора ГОАУ ДО ЯО ЦДЮТТ.

1.1. Цель и задачи

Цель: развивать технические, познавательные и творческие способности обучающихся в процессе изучения основ робототехники и проектно-исследовательской деятельности.

изучить состояние и перспективы робототехники в настоящее время;
изучить принципы работы робототехнических элементов;
обучить владению технической терминологией, технической грамотности;
обучить основам проектирования, моделирования, конструирования робототехнических устройств;
изучить приемы и технологии разработки простейших алгоритмов и программирования на конструкторе LEGO MINDSTORMS Education
формировать умение пользоваться технической литературой, работать с информацией;
обучить основам 3D технологий.

формировать интерес к техническим знаниям;
стимулировать познавательную и творческую активность обучающихся посредством включения их в различные виды соревновательной и конкурсной деятельности;
развивать навыки исследовательской и проектной деятельности;
развивать у обучающихся память, внимание, логическое, пространственное и аналитическое мышление, в том числе посредством игры в шахматы и занятий прикладной математикой.

воспитывать дисциплинированность, ответственность, самоорганизацию;
формировать чувство коллективизма и взаимопомощи, навыки командного взаимодействия.

1.2. Ожидаемые результаты

В результате освоения обучающиеся должны знать:

правила безопасного пользования оборудованием,
основную техническую терминологию в области робототехники и программирования;
оборудование, используемое в области робототехники;
основные принципы работы с робототехническими наборами и компьютерной техникой;
основные сферы применения робототехники, мехатроники;
основы программирования.

соблюдать технику безопасности;
организовывать рабочее место;
разрабатывать простейшие системы с использованием электронных компонентов и робототехнических элементов;
разрабатывать простейшие алгоритмы и системы управления робототехническими устройствами;
разбивать задачи на подзадачи;
работать в команде;
искать, анализировать и обобщать необходимую информацию, проводить её верификацию;
подготовить и представить грамотную презентацию для защиты проектной работы.

Результатом усвоения обучающимися программы по развивающему и воспитательному аспектам являются:

устойчивый интерес к занятиям робототехникой,
положительная динамика показателей развития познавательных способностей обучающихся (внимания, памяти, изобретательности, логического и пространственного мышления и т.д.);
создание обучающимися творческих работ;
активное участие в проектной и исследовательской деятельности, включенность в командные проекты;
активное участие в соревновательной и конкурсной деятельности;
достижения в массовых мероприятиях различного уровня;
развитие волевых качеств личности (дисциплинированности, ответственности, самоорганизации, целеустремлённости, настойчивости в достижении поставленной цели и т.д.);
способность продуктивно общаться в коллективе, работать в команде.

1.3. Особенности организации образовательного процесса

Срок реализации программы : программа рассчитана на 1 год обучения, 144 академических часов в год

Режим реализации : занятия по робототехнике проводятся 2 раза в неделю по 2 академических часа (45 минут) с перерывом 5-10 минут. Занятия носят гибкий характер с учетом предпочтений, способностей и возрастных особенностей обучающихся. 1 занятие в неделю отводится на развивающий блок программы.

Форма организации деятельности детей : творческое объединение.

Группа обучающихся формируется из расчета не более 10 человек. Набор обучающихся проводится без предварительного отбора детей.

Занятия проводятся в кабинете, оборудованном согласно санитарно-эпидемиологическим правилам и нормативам СанПиН 2.4.4.3172-14 "Санитарно-эпидемиологические требования к устройству, содержанию и организации режима работы образовательных организаций дополнительного образования детей".

Принципы организации образовательной деятельности:

Отличительные особенности программы

Программа является базовой и не предполагает наличия у обучающихся навыков в области робототехники и программирования. Уровень подготовки учащихся может быть разным.

При подборе материалов и планировании занятия необходимо максимально учитывать особенности группы, включать поисковые и исследовательские методы, обязательно обучать вести диалог, дискуссию.

Рабочая программа построен на базе образовательной программы для платформы LEGO MINDSTORMS EV3. Конструктор LEGO MINDSTORMS EV3 предоставляет обучающимся возможность приобретать важные знания, умения и навыки в процессе создания, программирования и тестирования роботов. Конструктор LEGO MINDSTORMS EV3 и программное обеспечение к нему предоставляет прекрасную возможность учиться ребенку на собственном опыте. Программное обеспечение отличается дружественным интерфейсом, позволяющим самостоятельно или с помощью встроенных уроков осваивать программирование. Важно, что при этом ребенок сам строит свои знания, а учитель в образовательном процессе выступает тьютором.

Платформа EV3 включает в себя набор настраиваемых учебных заданий. Они поставляются в цифровом виде и легко инсталлируются в программную среду LEGO Education MINDSTORMS. Низкий порог вхождения в программную среду LEGO Education MINDSTORMS, позволяет программировать робота уже на первом занятии по робототехнике, даже самому неподготовленному учащемуся, а интуитивно понятный интерфейс облегчает эту задачу.

Теоретическая часть обучения включает в себя знакомство с назначением, структурой и устройством роботов, с технологическими основами сборки и монтажа, основами вычислительной техники, средствами отображения информации.

К основным отличительным особенностям настоящей программы можно отнести:

кейсовую систему обучения;
обучение проектной деятельности;
направленность на развитие soft-компетенций.

Каждый кейс составляется в зависимости от темы и конкретных задач, которые предусмотрены программой, с учетом возрастных особенностей детей, их индивидуальной подготовленности, и состоит из теоретической и практической части.

Содержание практических работ и виды проектов могут уточняться, в зависимости от наклонностей учащихся, наличия материалов, средств и др. Модели собираются либо по технологическим картам, либо в силу фантазии обучающихся. По мере освоения проектов проводятся соревнования роботов, созданных индивидуально или группами.

Курс повышения квалификации

Профилактика синдрома «профессионального выгорания» у педагогов

Курс повышения квалификации

Авторская разработка онлайн-курса

Курс повышения квалификации

Дистанционное обучение как современный формат преподавания

«Домашнее обучение. Лайфхаки для родителей»

Рабочие листы и материалы для учителей и воспитателей

Более 2 500 дидактических материалов для школьного и домашнего обучения

Описание презентации по отдельным слайдам:

Вычислительные возможности робота

Программные блоки, необходимые для выполнения различных операций над числовыми, логическими или текстовыми данными, сосредоточены в красной палитре среды программирования Lego mindstorms EV3.Красная палитра содержит 10 программных блоков.

Блок "Константа", блок "Переменная"
Блок «Константа»
Блок «Переменная"

Среда программирования Lego mindstorms EV3 позволяет нам обрабатывать в своих программах пять различных типов данных:

1. "Текст",
2. "Числовое значение",
3. "Логическое значение",
4. "Числовой массив",
5."Логический массив".

В сегодняшнем уроке мы научимся оперировать с числовыми данными.
Тип данных "Числовое значение" позволяет нам выполнять различные математические операции над числами.
Числа в программе могут быть как положительными, так и отрицательными, быть целыми значениями или содержать десятичную дробь.

Примеры: -15; 3,145; 8; -247,34.

Перед тем, как начать обрабатывать различные типы данных в наших программах, нам надо научиться их создавать и хранить. Для этих целей среда программирования Lego mindstorms EV3 предоставляет два вида программных блоков: "Переменная" и "Константа".

Эти блоки позволяют создать в памяти робота специальные ячейки, позволяющие записывать, извлекать и редактировать различные типы данных.
Программный блок "Константа" позволяет создавать ячейку памяти для хранения одного из пяти типов данных ( поз. 1). Требуемое значение записывается в ячейку на этапе создания программы ( поз. 2) и остается неизменным во время выполнения всей программы. Для получения значения, записанного в блок "Константа" используется "Вывод" (поз. 3).

В блоке "Переменная" присутствуют два режима "Считывание" и "Записать" ( поз. 1). Перед первым использованием необходимо задать имя переменной, выбрав параметр блока "Добавить переменную" ( поз. 2). Имя переменной может содержать только заглавные и строчные буквы латинского алфавита, цифры, а также символы _ и -. Задать значение переменной можно, записав или передав число в параметр "Значение" ( поз. 3).

Блок математика, блок округление.
Для выполнения математических вычислений служит программный блок "Математика".
Он позволяет выполнить выбранную математическую операцию ( поз. 1) над двумя числами, заданными параметрами "a" и "b". В режимах "Абсолютная величина" и "Квадратный корень" для вычисления доступен только один параметр "a"

Отдельно следует остановиться на режиме "Дополнения". В этом режиме количество параметров для расчета увеличивается до четырех: "a", "b", "c" и "d". В параметр "Уравнение" ( поз. 1) можно вписать любую произвольную формулу, производящую вычисления с этими параметрами.

Иногда возникает необходимость произвести округление результата вычисления.
Например: при отладке программы, можно выводить на экран модуля EV3 округленные промежуточные расчеты, чтобы легче было визуально контролировать ход выполнения программы. Для этого предназначен программный блок "Округление" (Рис. ).
Режимы "До ближайшего", "Округлить к большему" и "Округлить к меньшему" производят округление до целого значения. В режиме "Отбросить дробную часть" можно задать количество остающихся знаков дробной части после запятой

Примеры выполнения вычислений в программе
Задача:
Необходимо написать программу прямолинейного движения для проезда роботом расстояния в 1 метр.

Решение:
За один полный оборот мотора робот проезжает расстояние, равное длине окружности колеса. Это расстояние можно найти, умножив число Пи (=3,14159) на диаметр колеса. Диаметр колеса из образовательного набора Lego mindstorms EV3 равен 56 мм, а - из домашнего набора Lego mindstorms EV3 равен 43,2 мм. Если переведем расстояние в 1 метр в миллиметры (1000 мм) и разделим на расстояние, которое робот проходит за один оборот мотора, то узнаем: сколько оборотов мотора необходимо для проезда всего заданного расстояния.

Приступим к созданию программы:
Используя программный блок "Константа", заведем в программу постоянное число Пи, равное примерно 3,14159.
Шаг 1

Используя программный блок "Переменная", создадим в программе переменную D и занесем в нее значение диаметра колеса в зависимости от используемого конструктора (если вы использовали другие колеса, то самостоятельно измерьте диаметр и внесите значение в программный блок).
Шаг 2

Используя программный блок "Математика", умножим значение блока "Константа" на значение переменной D. Для передачи значения из переменной D в программный блок "Математика" используем второй программный блок "Переменная" в режиме "Считывание"!
(Для передачи значений между программными блоками используются шины данных. Чтобы установить шину данных, необходимо "потянуть" выходной параметр одного программного блока и "присоединить" его к входному параметру другого программного блока)
Шаг 3

Используя программный блок "Математика", разделим значение пути (1000 мм) на значение, полученное в шаге 3.
Шаг 4

Полученное в шаге 4 значение. округлив до двух знаков после запятой, выведем на экран модуля EV3

Полученное в шаге 4 значение подадим в параметр "Обороты" блока "Рулевое управление".

Задача :
Необходимо написать программу, рассчитывающую значение параметра "Градусы" для разворота нашего робота
Вспомним задачку на движение:
Проехать прямолинейно вперед на 4 оборота двигателя. Развернуться. Проехать на 720 градусов

Решение:
1. Используя программный блок "Рулевое управление" проехать вперед на 4 оборота.
2. Используя программный блок "Независимое управление моторами" развернуться на месте (значение градусов придется подобрать экспериментально).
3. Используя программный блок "Рулевое управление" проехать вперед на 720 градусов.

Данная задача имеет сходство с предыдущей - нам только требуется найти расстояние, которое должны проехать колеса нашего робота. Для того, чтобы наш робот развернулся на 180 градусов - необходимо, чтобы правое и левое колеса, проехав определенный путь по окружности, поменялись местами.

Как видим из Рис. - каждое колесо при этом проедет ровно половину окружности с диаметром, равным расстоянию между центрами колес (красная линия на Рис. ). Подходящей линейкой померяем расстояние между центрами колес. Для робота, собранного по инструкции small-robot-45544, это расстояние равно 120 мм. Следовательно, умножив это значение на число Пи (3,14159) и разделив на 2, мы найдем расстояние, которое должно проехать каждое из колес нашего робота. Как найти соответствующее этому расстоянию число оборотов мотора - мы разобрали в Задаче 4 данного урока. Для того, чтобы перевести полученное число оборотов в градусы - вспомним соотношение: 1 оборот мотора = 360 градусов. Следовательно, если мы, воспользовавшись программным блоком "Математика", умножим полученное значение оборотов на 360 и подадим результат в параметр "Градусы" программного блока "Независимое управление моторами»

Читайте также: