Робототехнические и интеллектуальные системы (Ардуино)

Использование набора с платформой Arduino позволяет создать уникальную образовательную среду, которая способствует развитию инженерного, конструкторского и алгоритмического мышления. В процессе работы с платформой Arduino ученики приобретают опыт решения как типовых, так и нешаблонных задач по программированию, сбору данных, схемотехники. Кроме того, работа в команде способствует формированию умения взаимодействовать с соучениками, формулировать, анализировать, критически оценивать, отстаивать свои идеи.

Платформа Arduino обеспечивает простоту при сборке первых электрических схем, что позволяет ученикам получить результат в пределах одного или пары уроков. И при этом возможности в изменении схем и программ – очень широкие, и такой подход позволяет учащимся усложнять схему и программу, проявлять самостоятельность в изучении темы. Программное обеспечение Arduino IDE обладает очень широкими возможностями, в частности, поддержка большого количества пользовательских библиотек.

Педагоги

Старший преподаватель кафедры высшей математики и информационных технологий Алатырского филиала ФГБОУ ВО «ЧГУ им. И.Н.Ульянова», Немкова Мария Павловна

Доцент кафедры высшей математики и информационных технологий, Алатырского филиала ФГБОУ ВО «ЧГУ им. И.Н.Ульянова», Федоров Роман Вадимович

Содержание программы

Тема 1: Введение. Правила поведения и ТБ в кабинете информатики при работе с наборами, деталями, набора с платформой Arduino.

Тема 2: Характеристики платформы Arduino. Создание первого проекта.

Тема 3: Основные виды компонентов электрических схем.

Резистор. Потенциометр. Светодиод. Диод. Транзистор. Интегральные схемы. Моторы и их разновидности. Драйвер управления мотором. Беспаечная макетная плата.

Тема 4: Программирование платформы Arduino в среде Arduino IDE.

Работа с подсветкой, экраном и звуком. Работа с экраном. Работа с кнопками. Работа со звуком. Программные структуры. Цикл с постусловием. Цикл с предусловием. Логические инструменты ветвления. Работа с данными. Типы данных. Переменные и константы. Математические операции с данными. Логические операции данными. Работа с датчиками. Датчик касания. Датчик цвета. Датчик гироскоп. Датчик ультразвука. Датчик определения угла/ количества оборотов. Создание подпрограмм/функций. Калибровка датчиков. Создание собственной библиотеки.

Тема 5: Сборка и программирование. Изучение среды управления и программирования. Загрузка программ для управления роботом. Редактирование программ и тестирование роботов. Регулирование параметров, при которых программы работают без ошибок.

Тема 6: Проектная деятельность в группах. Конструирование и программирование робота: сборка и программирование моделей. Проект автоматизированного устройства/установки для автоматического управления светом. Разработка собственных моделей в группах, подготовка к мероприятиям, связанным с Arduino. Выработка и утверждение темы, в рамках которой будет реализовываться проект. Конструирование модели, ее программирование группой разработчиков. Презентация моделей. Выставки. Соревнования.

Тема 7: Передовые направления в робототехнике XXI века. Интернет материалы. Обзор образовательных сайтов по робототехнике.

Тема 8: Повторение изученного в течение учебного года. Итоговое занятие. Выставка творческих работ обучающихся.

Цели программы

Изучение курса «Робототехнические и интеллектуальные системы 8 класс (Arduino)» на уровне основного общеобразовательного общеразвивающего образования направлено на достижение следующей цели: развитие интереса школьников к технике и техническому творчеству.

Результат программы

В результате изучения курса обучающиеся будут:

 знать/понимать:

-          роль и место робототехники в жизни современного общества;

-          основные сведение из истории развития робототехники в России и мире;

-          основные понятия робототехники, основные технические термины, связанные с процессами конструирования и программирования роботов;

-          правила и меры безопасности при работе с электроинструментами;

-          общее устройство и принципы действия роботов;

-          основные характеристики основных классов роботов;

-          общую методику расчета основных электрических схем;

-          порядок отыскания неисправностей в различных электрических схемах;

-          методику проверки работоспособности отдельных узлов и элементов;

-          основы популярных языков программирования;

-          правила техники безопасности при работе в кабинете оснащенным электрооборудованием;

-          основные законы электрических цепей, правила безопасности при работе с электрическими цепями, основные радиоэлектронные компоненты;

-          определения робототехнического устройства, наиболее распространенные ситуации, в которых применяются роботы;

-          иметь представления о перспективах развития робототехники, основные компоненты программных сред;

-          основные принципы компьютерного управления, назначение и принципы работы цветового, ультразвукового датчика, датчика касания, различных исполнительных устройств;

-          различные способы передачи механического воздействия, различные виды шасси;

 уметь:

-          собирать простейшие электрические схемы;

-          самостоятельно проектировать и собирать из готовых компонентов электрические схемы различного назначения;

-          использовать для программирования платформу Arduino

-          владеть основными навыками работы в среде программирования, программировать собранные схемы под задачи начального уровня сложности;

-          пользоваться компьютером, программными продуктами, необходимыми для обучения программе;

-          подбирать необходимые датчики и исполнительные устройства, собирать простейшие устройства с одним или несколькими датчиками, собирать и отлаживать конструкции базовых роботов

-          правильно собирать действующие модели роботов, а также их основные узлы и системы

-          вести индивидуальные и групповые исследовательские работы.

Особые условия проведения

Для обеспечения беспрепятственного доступа в учебный корпус, где расположена площадка ДНК, обучающимися, имеющих нарушения опорно-двигательного аппарата, имеются пандусы и расширенные дверные проемы. Вход в учебный корпус оборудован кнопкой-вызовом, выходящей на пост дежурных, ознакомленной с инструкцией по сопровождению лиц с ОВЗ в здание корпуса. Учебные группы в составе которых обучаются школьники с ОВЗ обучаются на 1 этаже, на котором также имеются санитарно-гигиенические помещения с возможностью использования обучающимися с ОВЗ.

Материально-техническая база

Столы; стулья; доска; проектор; экран; планшет Lenovo, программное обеспечение Arduino, комплект Электроника для начинающих (часть 1) AMP-S030, комплект Электроника для начинающих (часть 2) AMP-S031, образовательный набор «Амперка» AMP-S013