Файл: Образовательная программа Робототехника. Конструируем роботов на arduino.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 28.04.2024
Просмотров: 7
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Муниципальное общеобразовательное учреждение «Новоигирменская средняя общеобразовательная школа № 1»
Рассмотрено на Утверждено
педагогическом совете Приказом директора МОУ
Протокол от 30.08.2021г. № 29 «Новоигирменская СОШ № 1»
Приказ от 31.08.2021г. № 180
Краткосрочная
дополнительная общеобразовательная программа
«Робототехника. Конструируем роботов на ARDUINO»
технического направления
уровень освоения программы: стартовый
Возраст обучающихся: 15-17 лет.
с использованием оборудования центра «Точка Роста»
Срок реализации – 1 месяц
Составитель:
Аксенова Виктория Николаевна,
учитель информатики
р.п. Новая Игирма 2021 г.
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Среда обитания современного человека насыщена разнообразными электронными устройствами, которые будут и в дальнейшем развиваться, и совершенствоваться. Другая сторона этого явления – упрощение самого процесса создания электронного устройства. Благодаря накопленным разработкам, он может быть настолько простым, что с ним справится и ребёнок. В частности, такую возможность предоставляет вычислительная платформа Ардуино. На базе этой платформы ученики могут конструировать и программировать модели электронных управляемых систем, не вдаваясь в сложные вопросы схемотехники и программирования на низком уровне. Причём эта уникальная инженерно-конструкторская среда имеет низкий порог вхождения и не имеет потолка. Конструировать и программировать простые устройства управления новогодней гирляндой или передачи акустических сигналов азбукой Морзе, несложные электронные игрушки ребёнок может уже на первых шагах знакомства с Ардуино. В то же время Ардуино используют профессиональные программисты и «продвинутые» любители в сложных конструкциях управления робототехническими устройствами.
Интегрированная среда разработки Arduino — это кроссплатформенное приложение на Java, включающее в себя редактор кода, компилятор и модуль передачи прошивки в плату.
Среда разработки основана на языке программирования Processing и спроектирована для программирования новичками, не знакомыми близко с разработкой программного обеспечения.
Занятия в кружке по «Робототехника» дают возможность ученику освоить основные приёмы конструирования и программирования управляемых электронных устройств и получить необходимые знания и навыки для дальнейшей самореализации в области инженерии, изобретательства, информационных технологий и программирования.
При этом необходимо отметить, что оснащение курса не требует больших финансовых вложений, а программное обеспечение относится к классу СПО.
Пояснительная записка
Курс предполагает знакомство с основами программированием на языке высокого уровня.
Предметом изучения являются принципы и методы разработки, конструирования и программирования управляемых электронных устройств на базе вычислительной платформы (контроллера) Ардуино или её клона, а также создание робототехнических устройств в рамках небольших проектов.
Целесообразность изучения данного курса определяется:
-
востребованностью специалистов в области программируемой микроэлектроники в современном мире -
возможностью развить и применить на практике знания, полученные на уроках математики, физики, информатики -
возможностью предоставить ученику образовательную среду, развивающую его творческие способности и амбиции, формирующую интерес к обучению, поддерживающую самостоятельность в поиске и принятии решений. -
Содержание программы реализуется во взаимосвязи с предметами школьного цикла.
Категория обучающихся: программа предназначена для работы с обучающимися 15-17 лет (9-11 классы общеобразовательной школы).
Нормативными документами для составления рабочей программы являются:
Федеральный закон от 29.12.2012 г. № 273-ФЗ «Об образовании в Российской федерации» (редакция от 23.07.2013).
Особенности организации образовательного процесса Срок реализации программы: программа рассчитана на 1 месяц обучения. Режим реализации программы. Занятия групп по предмету проводятся 2 раза в неделю по 2 часа с перерывом 5-10 минут. Занятия проводятся в кабинетах «Точка Роста; оборудованных согласно санитарноэпидемиологическим правилам и нормативам СанПиН 2.4.4.3172-14 "Санитарно-эпидемиологические требования к устройству, содержанию и организации режима работы образовательных организаций дополнительного образования детей". Возраст учащихся: 15-17 лет. Количественный состав группы: не более 10-12 человек. Форма организации деятельности детей: творческое объединение. Условия приема:
принимаются все желающие, не имеющие медицинских противопоказаний. Группа формируется в зависимости от начальных знаний и возраста детей.
Цели курса:
-
познакомить учащихся с принципами и методами разработки, конструирования и программирования управляемых электронных устройств на базе вычислительной платформы Ардуино; -
развить навыки программирования в современной среде программирования углубить знания, повысить мотивацию к обучению путем практического интегрированного применения знаний, полученных в различных образовательных областях (математика, физика, информатика); -
развить интерес к научно-техническому, инженерно-конструкторскому творчеству развить творческие способности учащихся.
Задачи курса:
Изучить первый уровень репродуктивный.
Первый уровень – репродуктивный (ученик понимает, может воспроизвести без ошибок).
Второй уровень – «интерпретация» (ученик понимает, может применить с изменениями в похожей ситуации).
Третий уровень – «изобретение» (ученик может самостоятельно спроектировать, сконструировать и запрограммировать устройство, решающее поставленную перед ним практическую задачу)
Задачи:
Первый уровень: на базе Ардуино с использованием макетной платы и набора электронных элементов научить учащихся
-
понимать заданные схемы («схема на макетке») электронных устройств и воспроизводить их на макетной плате -
понимать назначение элементов, их функцию; -
понимать правила соединения деталей в единую электрическую цепь; -
понимать ограничения и правила техники безопасности функционирования цепи; -
понимать написанный программный код управления устройством, вносить незначительные изменения, не затрагивающие структуру программы (например, значения констант); -
записывать отлаженный программный код на плату Ардуино, наблюдать и анализировать результат работы; -
использовать монитор последовательного порта для отладки программы, наблюдения за показателями датчиков и изменением значений переменных; -
организовывать беспроводную передачу данных на ПК;
-создавать графические интерфейсы для взаимодействия с устройством на Ардуино.
Ожидается, что в результате обучения по программе обучающиеся:
Ученик получит возможность научиться следующему:
-
правила безопасности при работе с электрическим током; -
основные понятия робототехники; -
основные понятия электротехники: электрический ток, его параметры, распространенные радиоэлементы, их виды и функционал, основные способы их
соединения друг с другом и построения электронной схемы;
-
основные алгоритмические конструкции; -
основы программирования на платформе Arduino; -
принцип подключения и использования датчиков, двигателей, сервоприводов, кнопок, светодиодов.
Результатом усвоения обучающимися программы по развивающему и воспитательному аспектам являются:
-
устойчивый интерес к занятиям программированием; -
положительная динамика внимания, памяти, изобретательности, логического мышления и т.д.; -
создание обучающимися творческих работ; -
активное участие в индивидуальных и командных проектах; -
достижения в массовых мероприятиях различного уровня; -
развитие социально-трудовых навыков: дисциплинированности, трудолюбия, самостоятельности, умения доводить начатое дело до конца;
способность продуктивно общаться в коллективе, работать
Требования по аппаратно-программному обеспечению Из расчёта на 15 человек в кружке.
Компьютеры – 15 шт.
Программное обеспечение на каждом ПК:
-
ОС Windows версии XP SP3 и выше. -
Высокоскоростной доступ к сети Интернет. -
MS Visual Studio, либо другая среда для на - IDE Arduino. -
ПО для симуляции Arduino «123D Circuits». -
ПО для создания 3D-моделей «123D Designer». -
САПР «Компас 3D». -
MS Office версии 2007 и выше. -
Учебно-тематический план занятий
Календарно – учебный план (13 часов)
| № п/п | Темы и разделы | Кол-во часов | ||||
| Групповые занятия | Форма аттестации контроля | |||||
| всего | в том числе | | ||||
| теория | практика | | ||||
| 1. | Вводное занятие. Техника безопасности. Роботы вокруг нас. | 1 | 1 | - | | |
| 2. | Контроллер Ардуино | 4 | 1 | 3 | Промеж. | |
| 3. | Основы проектирования и моделирования электронного устройства на базе Ардуино. | 4 | 1 | 3 | Промеж. | |
| 4. | Широтно-импульсная модуляция | 2 | - | 2 | | |
| 5 | Программирование Ардуино. Пользовательские функции | 2 | 1 | 2 | Итоговый | |
| ИТОГО | 13 | 4 | 10 | | ||
Содержание программы курса
| Название темы |
| Тема 1. Техника безопасности Роботы вокруг нас. |
| Тема 2. Контроллер Ардуино
(IDE Arduino) и язык программирования Processing |
| Тема 3. Основы проектирования и моделирования электронного устройства на базе Ардуино •Управление электричеством. Законы электричества. •Как быстро строить схемы •Чтение электрических схем. . |
| Тема 4. Широтно-импульсная модуляция •Аналоговые и цифровые сигналы, понятие ШИМ. •Управление устройствами с помощью портов, поддерживающих ШИМ. •Циклические конструкции, датчик случайных чисел. |
| Тема 5. Программирование Ардуино. Пользовательские функции •Подпрограммы: назначение, описание и вызов, параметры, локальные и глобальные переменные. |
Кадровое обеспечение
Программу может реализовывать педагог, имеющий педагогическое профильное образование и курсы повышения квалификации по направлению Робототехника, владеющий навыками руководства научно-технической деятельностью учащихся
Аксёнова Виктория Николаевна– высшая квалификационная категория, стаж педагогической работы – 30 лет, образование – высшее-техническое, учитель информатики, имеет большой опыт работы с детьми, занимающимися техническим творчеством.
Оценка образовательных результатов
Итоговая аттестация детей, по программе «Робототехника», является добровольной, что не ущемляет личности ребенка и дает ему возможность свободно продемонстрировать свои знания. Предметом проверки являются знания, умения и навыки детей, полученные ими в процессе обучения. Основными принципами аттестации являются учет индивидуальных и возрастных особенностей воспитанников, свобода выбора педагогом методов и форм проведения аттестации и оценки результатов; открытость результатов аттестации для родителей.
