Дополнительная общеобразовательная (общеразвивающая) программа «Робототехника на платформе Arduino»

Муниципальное бюджетное учреждение

дополнительного образования

«Центр внешкольной работы»

Принято на педагогическом совете МБУ ДО ЦВР

Протокол № 4

от 25.05.2016г.

Утверждаю:

Директор МБУ ДО ЦВР

______________Я.Г.Блинов

«_____ » ________ 2016 г.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ (ОБЩЕРАЗВИВАЮЩАЯ) ПРОГРАММА

технической направленности

«Робототехника на платформе Arduino»

Возраст обучающихся:10-14 лет

Срок реализации: 2 года

Разработчик программы:

Крайнов Сергей Владимирович,

педагог дополнительного образования

г. Арзамас

2016 год

Пояснительная записка

Дополнительная общеобразовательная общеразвивающая программа «Робототехника на платформе Ардуино» 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.

Целесообразность изучения данного курса определяется:

востребованностью специалистов в области программируемой микроэлектроники в современноммире

возможностью развить и применить на практике знания, полученные на уроках математики,физики,информатики

возможностью предоставить обучающемуся образовательную среду, развивающую еготворческие способности и амбиции, формирующую интерес к обучению, поддерживающуюсамостоятельностьвпоискеипринятиирешений.

Основная направленность образовательной программы – научно-техническая и профориентационная. Программа отвечает требованиям направления региональной политики в сфере образования – развитие научно-технического творчества детей.

Цель программы: формирование интереса к техническим видам творчества, развитие конструктивного мышления средствами робототехники.

Задачи программы:

обучающие:

ознакомление с комплектами конструкторов Arduino;

ознакомление с основами автономного программирования;

ознакомление со средой программирования Arduino IDE;

получение навыков работы с датчиками и двигателями;

получение навыков программирования;

развитие навыков решения базовых задач робототехники.

развивающие:

развитие конструкторских навыков;

развитие логического мышления;

развитие пространственного воображения.

воспитательные:

развитие коммуникативной компетенции: навыков сотрудничества в коллективе, малой группе, участия в беседе, обсуждении;

развитие социально-трудовой компетенции: воспитание трудолюбия, самостоятельности, умения доводить начатое дело до конца;

формирование и развитие информационной компетенции: навыков работы с различными источниками информации, умения самостоятельно искать, извлекать и отбирать необходимую для решения учебных задач информацию.

Содержание дополнительной образовательной программы «Робототехника» разработано в соответствии с требованиями 273-ФЗ, приказа МОиН РФ №1008 от 29.08.2013г., на основе элективного курса «Основы программируемой микроэлектроники. Создание управляемых устройств на базе вычислительной платформы Ардуино».

Отличительные особенности программы: реализация программы осуществляется с использованием методических пособий, специально разработанных для преподавания технического конструирования на основе платформы Arduino. Настоящий курс предлагает использование образовательных наборов Arduino как инструмента для обучения школьников конструированию, моделированию и компьютерному управлению на уроках робототехники.

Планируемый результат

После окончания первого года обучения, предусмотренного программой, учащиеся должны

знать:

основные понятия робототехники;

устройство и принцип функционирования роботов;

структуру программы, переменные и массивы, основные операторы программирования микроконтроллеров;

принципы действия электронных и электромеханических элементов;

уметь:

собирать базовые модели роботов;

собирать и программировать простые электронные устройства, используя готовые схемы;

разрабатывать самостоятельно и собирать устройства по собственным проектам;

использовать датчики и двигатели в простых задачах.

После окончания второго года обучения, предусмотренного программой, учащиеся должны

знать:

основы алгоритмизации;

знания микроконтроллеров Arduino;

основы программирования на Arduino IDE;

навыки работы со схемами.

уметь:

собирать и программировать более сложные электронные устройства, используя готовые схемы;

составлять алгоритмические блок-схемы для решения задач;

использовать датчики и двигатели в сложных задачах, предусматривающих многовариантность решения;

проходить все этапы проектной деятельности, создавать творческие работы.

Организационно-педагогические условия

Курс обучения рассчитан на 2 года, всего 288 часов. В группе занимается до 15 человек по 4 часа в неделю, 2 занятия по 2 часа с перерывом в 15 минут. Возраст учащихся от 8 до 14 лет.

Формы аттестации

Промежуточная аттестация осуществляется:

- порезультатамэлектронноготестирования,завершающегоизучениетемы(группы тем)

- по результатам выполнения учащимися практических заданий на каждом уроке порезультатамконкурсныхработ(втечениеизучениякурсапроводитсянесколько творческихконкурсов)

Итоговая аттестация проводится в форме заключительной конференции с защитой проектов и полевым запуском.

Учебно-тематический план

Календарный учебный график

1-го года обучения

2-го года обучения

Материально-техническое оснащение программы в организационно-педагогических условиях

Содержание учебного плана

Оценочные материалы

Задание. "Светодиодная лента". Собрать схему. Написать программу: если потенциометр находится в крайнем левом положении, то светодиоды НЕ горят. При вращении ручки потенциометра вправо, количество светящихся светодиодов постепенно увеличивается. В крайнем правом положении должны гореть все 5 светодиодов.

Решение:

Задание. Сигнализация. Подключите к ардуино две кнопки, лазер, динамик. Соберите и запрограммируйте систему так, чтобы при нажатии кнопки включалась сигнализация (5 секунд на настройку лазера). Затем, если лазер пересекли, то включается сигнал. Чтобы отключить сигнал, надо нажать вторую кнопку. После отключения сигнала сигнализация переходит в режим ожидания включения сигнализации.

Решение:

Задание. Соберите схему.

Составьте программу №1: светодиод мигает с интервалом 2 секунды; если инфракрасный датчик расстояния заметил преграду, то включить звуковой сигнал немедленно, не переставай мигать светодиодом. Сигнал отключаться не должен, даже если преграда исчезнет.

Составьте программу №2: светодиод мигает с интервалом 2 секунды; если инфракрасный датчик расстояния заметил преграду, то включить звуковой сигнал немедленно, не переставай мигать светодиодом. Сигнал отключается, если преграда исчезнет. И сигнал возобновляется, если преграда появилась.

Решение:

Задание. Соберите схему. Составьте программу: Если расстояние до объекта меньше 4 сантиметров, то включить зеленый светодиод, иначе его выключить. Если дистанция больше 200 сантиметров, то включить красный светодиод, иначе его выключить.

Решение:

Тестовые задания.

Тест к 5-му разделу "Подключение датчика звука к Ардуино".

1. При колебании мембраны в микрофоне от звуковых волн ...

изменяется емкость конденсатора

изменяется сопротивление резистора

изменяется магнитное поле

2. Ключевое слово true в языке C++ имеет значение ...

«ложь»

«истина»

«если»

3. Спецификатор boolean используется для объявления ...

логического значения ложь

логического значения истина

логических значений истина/ложь

4. Подстроечный резистор на датчике звука служит для ...

регулировки чувствительности датчика

регулировки емкости конденсатора

регулировки входного напряжения

5. Датчик звука позволяет перевести звуковые колебания ...

в цифровой сигнал

в звук на динамике

в аналоговый сигнал

Тест к 3-му разделу "Включение светодиода".

1. Плату Ардуино можно подключить к блоку питания ...

до 5 В

до 12 В

7 -12 В

2. Для сборки электрических схем без пайки используют ...

печатную плату

макетную плату

клемники

3. Программу для микроконтроллера Ардуино называют ...

скетч

алгоритм

setup

4. При запуске Ардуино процедура setup выполняется ...

каждые 20 милисекунд

один раз

в бесконечном цикле

5. Анод (длинная ножка светодиода) подключается к ...

к плюсу и минусу

плюсу

минусу

Методические материалы

Для организации педагогического процесса широко используются учебно-наглядные пособия, как готовые, так и разработанные педагогом для лучшего усвоения материала:

карточки «Решение задач» по теме «Программирование Ардуино»;

набор плакатов по теме «Контроллер Ардуино. Структура и состав»;

презентация «Робототехника в нашей жизни»

презентации по темам: «Микроконтроллеры в нашей жизни». «Управление электричеством. Законы электричества», «Цифровые индикаторы. Семисегментный индикатор», «Транзистор – управляющий элемент схемы».

Методические пособия для педагогов дополнительного образования:

Тузова О. Программа и тематическое планирование курса «Основы программируемой микроэлектроники. Создание управляемых устройств на базе вычислительной платформы Ардуино» [Электронный ресурс]:URL:http://wiki.amperka.ru/_media.

Накано Э. Введение в робототехнику пер. с япон. - М.; Мир, 1988. — 334 с., ил.

Юревич Е. И. Основы робототехники. - 2-е изд., перераб. и доп. - СПб.: БХВ-Петербург, 2005. - 416 с., ил.

Образовательная робототехника во внеурочной деятельности: учебно-методическое пособие /В. Н. Халамов и др. – Челябинск: Взгляд, 2011.– 96 с., ил.

Список литературы для школьников для освоения учебной программы:

Филиппов С.А. Робототехника для детей и родителей. – СПб.: Наука, 2010 - 195 с.

Гололобов. В. Н. С чего начинаются роботы. О проекте Arduino для школьников (и не только). – М., 2011. -

Предко М. 123 эксперимента по робототехнике. - М.: НТ Пресс, 2007. - 544 с., ил.

Энциклопедический словарь юного техника. – М., «Педагогика», 1988. –463с.

Интернет ресурсы:

www: amperka.ru

http://www.int-edu.ru/

http://raor.ru/

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/295088-dopolnitelnaja-obscheobrazovatelnaja-obschera