Конспект кружкового занятия и презентация по робототехнике для начальных классов "лев". Конспект занятия по робототехнике
Для развития современного ребенка необходимо использовать соответствующие методики, которые будут в полной мере отвечать запросам времени. Вот почему многие родители начинают интересоваться, что собой представляет робототехника для дошкольников, так ли она эффективна, как обещают руководители кружков и школ по этому направлению, какие навыки развивает. Отметим, что направление не новое, но только сейчас начало стремительно завоевывать популярность.
Что это такое?
Занятия по робототехнике представляют собой творческий процесс, в рамках которого ребенку удается создать собственный продукт – робота. Не надо думать, что появляется нечто сложное, некий искусственный разум, – нет, малыши, по сути, работают со специальными конструкторами, создавая фигуры и машины, используя подсказки педагога и собственную фантазию. Суть занятий состоит в изучении механизмов, упрощенной работе с моторами, рычагами, колесом, создании моделей по схемам или даже придумывании своих. Такие виды деятельности по силам детям 5-6 лет. Ребята постарше начинают знакомство с программированием – их задача усложняется: нужно не просто собрать модель, но и написать для нее простейшую программу на ПК. Такие развивающие упражнения дают возможность сформировать у детей интерес к технике и получить важнейшие навыки.
Сами занятия помогают развить усидчивость, целеустремленность, умение искать альтернативные пути решения проблемы, а эти качества, в свою очередь, очень помогут и в школе, и в дальнейшей жизни ребенка. Вот почему вопрос о занятиях робототехникой в детских садах поднимался на государственном уровне – такая форма работы позволяет сформировать творческую личность, готовую фантазировать и воплощать свои идеи в жизнь, наделенную пространственным и конструктивным мышлением.
Виды
Робототехника может быть подразделена на 3 вида:
- спортивная;
- образовательная;
- творческая.
Спортивная разновидность направлена на решение олимпиадных задач, помогает ученикам, которые увлекаются данным направлением, продемонстрировать свои успехи. В ней ярко выражен соревновательный элемент, в течение определенного периода юный робототехник создает свой продукт, а после принимает участие в соревнованиях.
Творческая разновидность представляет собой конструирование робота «для себя», без ориентации на соперничество, создание продукта и есть самоцель.
Наконец, образовательная робототехника – главный объект нашего внимания – это интеграция математики, физики, информатики, технологии, позволяющая сформировать и развить в ребенке важнейшие качества гармоничной творческой личности. Она выявляет технические склонности у дошкольника на ранних этапах, что делает возможным их дальнейшее совершенствование. На таких занятиях дети будут конструировать машинки, погрузчики, самолеты – все то, с чем они хорошо знакомы в реальной жизни. Кроме того, дошкольникам будет интересно создавать из деталей своих любимых сказочных персонажей (такую возможность дают некоторые производители обучающих конструкторов).
Как развивать самые значимые для ребенка сферы за 20-30 минут в день
- Три готовых сценария комплексных развивающих занятий в формате pdf;
- Видео-рекомендации по проведению комплексных игр и по их самостоятельному составлению;
- План-схему для составления таких занятий дома
Подпишись и получите бесплатно:
Лучший возраст для старта
Отметим, что целью занятий по робототехнике для дошкольников является прежде всего развитие личности малыша, его творческих и интеллектуальных способностей, а не создание какого-то технически сложного уникального продукта. Дети в 5 лет начинают испытывать интерес к механизмам и конструированию, что и необходимо использовать для их продуктивного развития.
Для самых маленьких «робототехников» предлагается использовать особый вид конструктора – с крупными деталями, интуитивно понятными механизмами, которые легко соединить между собой. Первый успех очень важен, поскольку помогает ребенку обрести уверенность в своих силах и желание заниматься дальше. При желании малыша занятия можно продолжить и в школе, в этом случае они выйдут на новый уровень и будут не только развивать общие умения и навыки, но и помогут ребенку обрести специфические знания.
Польза робототехники
Проведение современных занятий по конструированию, без сомнения, будет очень полезно для дошкольника. Робототехника полностью соответствует духу времени, позволяет подготовить малыша к реалиям нынешней жизни, где механизмы и машины играют ключевую роль. Кроме того, польза занятий состоит в следующем:
- ребенок работает с небольшими элементами, что помогает развить мелкую моторику;
- получает первый опыт программирования;
- улучшает математические навыки (счет, симметрия, пропорции);
- учится общаться с ровесниками и педагогами, работать в команде, быстро ориентироваться в пространстве;
- получает первые навыки презентации своего «творения»;
- развивает мышление, внимание, память.
Такие занятия за счет игровой формы интересны ребенку, не вызывают у него скуки, поэтому работает он с удовольствием. Через игру ребенок учится мыслить, сосредотачиваться на решении поставленной задачи. Робототехника активирует его познавательную активность, повышает интерес к самому процессу обучения.
Как и где заниматься
Занятия по робототехнике для детей проводятся в группах детских садов, а также на платной основе в специальных подготовительных учреждениях, где имеются квалифицированные кадры, работающие именно в данном направлении.
Алгоритм выглядит так:
- Малыши получают набор конструктора и задание (к примеру, собрать животное по инструкции).
- Конструирование. Как правило, над созданием одного робота работает команда из 2-3 ребят.
- Программирование. Написание ребенком простейшей программы, которая будет управлять роботом, на компьютере. Не стоит волноваться, что малыш проведет перед монитором много времени, – образовательные конструкторы сделаны таким образом, что на создание программы не потребуется более 10-15 минут, а это и есть разрешенное время. Данный этап пропускается для самых маленьких «техников».
- Тестирование. Дети вместе с педагогом проверяют, удалось ли им выполнить цель – то есть производит ли робот те действия, которые заложены в него программой. На ранних стадиях этап убирается, заменяется презентацией своего творения.
Не стоит пугаться – описанный выше алгоритм включает в себя несколько занятий, которые поддержат интерес малыша, ведь ему непременно захочется завершить создание собственного робота и проверить его работоспособность.
Лучше всего заниматься робототехникой в специально оборудованном для этого кабинете. Именно здесь должно располагаться все необходимое для комфорта ребенка: сами конструкторы, инструкции, столы для работы, ПК для программирования.
Особенности проведения занятия
Чтобы робототехника как средство развития детского технического творчества в наилучшей степени смогла реализовать свой потенциал, специалисты предлагают придерживаться таких правил организации занятия:
- В группе не более 10-15 детей, и она разбита по подгруппам. Так педагог сможет уделить внимание каждому и ответить на возникающие вопросы.
- Работа по обучению проводится педагогом, который получил необходимую квалификацию. В этом состоит основная проблема детских садов – не все кадры имеют желание или возможность изучать современные конструкторы, чтобы потом передавать эти знания юным воспитанникам.
- Работа ведется по заранее составленному тематическому плану.
- Важно общение педагогов с родителями малышей, это поможет организовать совместную работу над развитием технических и творческих способностей дошкольников.
Занятия робототехникой с детьми предполагают также различные соревнования, выставки, презентации работ, на которых юные конструкторы смогут показать то, что им удалось сделать. Такие мероприятия помогают ребенку научиться уверенно держать себя перед публикой.
Заниматься лучше всего не дома, а в специальных учреждениях, поскольку, во-первых, оборудование (сами конструкторы) стоит недешево, во-вторых, не каждый родитель обладает необходимыми знаниями, чтобы передать их малышу, и, наконец, только в коллективе, под руководством опытного наставника можно добиться успеха и научиться общению.
А дома мама и папа могут послушать, как ребенок с восторгом делится впечатлениями, посмотреть фотографии его работ. Родителям стоит также посетить выставку, на которой будет представлен результат трудов малыша. Все это будет дошкольнику приятно и укрепит его стремление к дальнейшей деятельности.
Необходимое оборудование
Для успешного занятия по робототехнике с малышами нужно иметь специальные конструкторы, отличительными чертами которых являются:
- крупные яркие детали;
- минимум электроники;
- простые механизмы соединения.
Дети в 5 лет не занимаются программированием, но позднее, в 7-10 лет, работа на ПК также станет видом деятельности.
При желании и возможности – и, конечно, заинтересованности малыша – образовательный набор можно приобрести, чтобы ребенок занимался конструированием дома. Современные производители предлагают огромный выбор самых разных моделей, рассчитанных на разный возраст и уровень подготовки. Некоторые наборы представляют собой не только сами элементы, но и рабочие тетради, инструкции, схемы – все то, что поможет дошкольнику не просто весело провести время, но и обучаться, познакомиться в наглядной форме с законами физики и действиями механизмов.
К востребованным брендам относятся LEGO Education, Fischertechnik, Huna, Makeblock. Первый считается самым популярным и универсальным, чаще всего именно он приобретается для занятий с дошколятами. Преимущество такого конструктора состоит еще и в том, что разработано несколько линеек, каждая из которых ограничена определенными возрастными рамками. Так, есть наборы 5+ и 7+, наиболее простые и понятные крохам, а также специальные линейки для 8-10 лет, дающие возможность собрать настоящего робота. Для учеников средней школы предлагаются свои наборы, еще более совершенные, позволяющие сделать программируемого робота, способного взаимодействовать со своими собратьями.
Такова робототехника – эффективные занятия, которые помогут малышам научиться конструировать, развить техническое творческое начало, усовершенствовать ряд важнейших навыков. Конечно, не каждый дошкольник, посещающий подобные курсы, станет инженером, но полезные знания и умения, необходимые для нормальной взрослой жизни, получат все. Вот почему это направление все более активно включается в обязательную программу детских садов, а также существует огромное количество кружков, проводящих занятия на платной основе.
Государственное бюджетное общеобразовательное учреждение Самарской области основная общеобразовательная школа № 19
города Новокуйбышевскагородского округа Новокуйбышевск Самарской области
структурное подразделение «Детский сад «Золотой ключик»
«ОСНОВЫ РОБОТОТЕХНИКИ ДЛЯ МАЛЫШЕЙ»
КОНСПЕКТ ЗАНЯТИЯ
Конструирование «LEGOWeDo»
« Голодный аллигатор »
( для детей дошкольного возраста)
Разработала:
педагог дополнительного образования
Ротова Елена Викторовна
г. Новокуйбышевск,2015
Конструирование « Голодный аллигатор »
Цель:
Создание моделей животного с помощью конструктора «ПервоРоботLEGOWeDo» и запрограммировать его на выполнение действия при помощи программы LEGO EducationWeDo
Задачи:
1. Обучающие
Закрепить знания, умения и навыки при работе с конструктора ПервоРоботLEGOWeDo;
Закрепление знаний и умений при работе с программой LEGO EducationWeDo.
2.Развивающие
Развить воображение и творческие способности, коммуникативные качества, познавательный интерес учащихся.
3. Воспитательные
Воспитывать информационную культуру, эстетическое восприятие окружающего мира.
Вступление:
Вос-ль: «Здравствуйте ребята! Я очень рада видеть вас на занятии!
Посмотрите, все готовы для проведения занятия? (Ответы обучающихся)
У каждого включен компьютер и присутствует конструктор на столе.
Начнём наше занятие с разминки, которая в последствии позволит нам
сформулировать тему нашего сегодняшнего занятия.
Организационный момент. (Создание эмоционального фона).
В этой группе все друзья
Я, ты, он, она.
Обними соседа слева,
Обними соседа справа.
Погладь соседа слева,
Погладь соседа справа.
По щипай соседа слева,
По щипай соседа справа.
Улыбнись соседу слева,
Улыбнись соседу справа.
Все мы дружная семья
Я, ты, он, она.»
Вос-ль: «На разминке мы будем отгадывать загадки.
Вы любите отгадывать загадки? (ответребёнка)
Он на экваторе живет.
И у него огромный рот.
Он солнце в сказке проглотил.
Кто? Догадался? – …….. (крокодил)»
Вос-ль:- « Но мы с вами сделаем сегодня не крокодила, а «голодного» аллигатора. В мире есть только две страны, где обитают представители этого рода - это Соединённые Штаты Америки и Китай. Единственным местом на Земле, где аллигаторы и крокодилы сосуществуют вместе, является Флорида. Акто знает в чём разница между крокодилом и аллигатором?(Ответы детей).
Разница между крокодилом и аллигатором: самое большое различие - в их зубах. Когда челюсти у крокодила сомкнуты, то виден большой четвёртый зуб нижней челюсти. У аллигатора же верхняя челюсть закрывает эти зубы. Также их можно отличить по форме морды: у настоящего крокодила морда острая, V-образная, у аллигатора - тупая, U-образная.»
Ирина Иванова
Конспект занятия по робототехнике «Весёлый зоопарк»
МУНИЦИПАЛЬНОЕ КАЗЕННОЕ ДОШКОЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ Д/С №411
КОНСПЕКТ ЗАНЯТИЯ ПО РОБОТОТЕХНИКЕ
«Весёлый зоопарк »
Разработала воспитатель : Иванова И. С.
Г. Новосибирск
Конспект занятия
«Весёлый зоопарк »
Выполнила воспитатель : Иванова И. С.
Направленность работы объединения : техническая
В кружке принимают участия 8 воспитанников.
Тема : Создание проекта по выбранной теме
Тип занятия : повторение и закрепление новых знаний.
Общеобразовательные связи : информационные технологии, окружающий мир и экология, развитие речи, математика.
Цель занятия :
Создание моделей животных с помощью конструктора «ПервоРобот LEGOWeDo » и запрограммировать его на выполнение действия при помощи программы LEGO Education WeDo.
Задачи :
- воспитанники :
1. закрепить знания, умения и навыки при работе с конструктора ПервоРобот LEGOWeDo (LEGO Education WeDo Construction Set) ;
2. закрепление знаний и умений при работе с программой LEGO Education WeDo.
- развивающие :
3. развить воображение и творческие способности, коммуникативные качества, познавательный интерес учащихся.
- воспитательные :
4. воспитывать информационную культуру, эстетическое восприятие окружающего мира.
Форма обучающегося занятия : комбинированная
Форма организации работы : коллективная, групповая.
Тип занятия : закрепление, применение и совершенствование знаний.
Материально-техническое оснащение :
1. Оборудование кабинета учебные столы, стулья, доска, компьютеры с установленной программой LEGO Education WeDo, конструкторы «ПервоРобот LEGO® WeDo » (строительный набор, проектор.
2. Демонстрационный материал : иллюстрации для физминуток, макет зоопарка , презентация с загадками о животных, дополнительные инструкции по сборке «Жираф» , «Лягушка» , «Бычок» .
Структура образовательного занятия
1. Организационный этап занятия
1.1. Приветственное слово воспитателя.
1.2. Отметка отсутствующих.
1.3. Проверка готовности воспитанников.
2. Подготовка учащихся к активной образовательно-практической деятельности на основном этапе занятия
2.1. Активизация знаний воспитанников
2.2. Сообщение темы.
3. Основной этап занятия – усвоение новых знаний (30 мин.)
Повторение правил техники поведения в кабинете по робототехнике .
Объяснение материала для выполнения творческой работы.
Практическая работа учащихся.
4. Подведение итогов занятия
4.1. Анализ деятельности воспитанников. Демонстрация получившихся моделей и замещение их на макете.
5. Уборка рабочего места
Ход занятия:
Организационный этап занятия
Действия воспитанников
Действия воспитателя
1. Организационный этап
Приветственное слово воспитателя
Отметка отсутствующих
Проверка готовности воспитанников к занятию
Обучающиеся приветствуют воспитателя
Проверяют свою готовность к занятию
2. Подготовка воспитанников к активной образовательной практической деятельности на основном этапе занятия
1. Активизация знаний воспитанников
2. Сообщение темы и цели занятия
3. Подготовка к изучению нового материала
4. Воспитанники просматривают презентацию
5. Дети внимательно слушают и отвечают на вопросы
3. Основной этап занятия – выполнение практической работы
1. Воспитатель напоминает правила техники безопасности при работе в кабинете робототехники и с работой с конструктором .
2. Отвечает на дополнительные вопросы детей.
3. Наблюдает за выполнением работы и выполнением ТБ
4. Воспитатель проводит физкультминутки
5. Воспитатель оказывает необходимую помощь воспитанникам.
Воспитанники :
1. Проговаривают правила техники безопасности
2. Внимательно слушают воспитателя
3. Обучающиеся выполняют самостоятельную работу, соблюдая ТБ
4. Обучающиеся выполняют упражнения для расслабления глаз, мышц шейных позвонков, кистей рук.
4. Заключительный этап
1. Анализ деятельности воспитанников
2. Уборка рабочего места
3. Воспитанники демонстрируют свою работу и просматривают, и дают оценку работам товарищей.
4. Убирают рабочее место
Планируемый результат :
В ходе занятия , обучающиеся должны продемонстрировать следующие результаты в виде универсальных учебных действий :
- Регулятивные :
Научиться программировать роботов с помощью программы LEGO Education WeDo.
- Познавательные :
1. Изучение робототехники , создание собственного робота , умение программировать с помощью программы LEGO Education WeDo;
2. экспериментальное исследование, оценка (измерение) влияния отдельных факторов.
- Коммуникативные :
3. развить коммуникативные умения при работе в группе или команде.
- Личностные :
4. развитие памяти и мышления, возможность изучения робототехники в старшем дошкольном возрасте.
Ожидаемые результаты :
Воспитанники :
Способны корректировать практическую деятельность, вносить изменения в образовательный процесс;
Способны анализировать эмоциональное состояние, которое получено от успешной или неуспешной деятельности;
Способны оценить результат деятельности (как чужой, так и своей) ;
Способны различать и сравнивать изучаемые объекты;
Способны публично выражать своё мнение;
Способны к диалогу;
У них происходит развитие общего кругозора и творческих способностей.
Ожидаемые личностные результаты :
Стремятся доводить начатое дело до конца;
Воспитанники готовы прийти друг другу на помощь;
Способность адекватно оценить свою деятельность;
Их индивидуальные достижения соответствуют уровню знаний обучающихся.
Методы, технологии обучения :
Эмоциональное стимулирование;
Игровой метод;
Традиционные технологии;
Компьютерные технологии;
Здоровьесберегающие;
Личностно – ориентированные;
Воспитательные;
Технология развивающего обучения.
Развёрнутый конспект занятия
Ход ЗАНЯТИЯ
Организационный этап
1.1. Приветственное слово воспитателя
Здравствуйте ребята! Я очень рада видеть вас на занятии !
1.2. Отметка отсутствующих
Давайте проверим, кто у нас отсутствует на занятии , и по каким причинам? (Обращение к воспитанникам)
Проверка готовности детей к занятию
вводный инструктаж
Посмотрите, все готовы для проведения занятия ? (Ответы детей)
У каждого включен компьютер и присутствует конструктор на столе .
Подготовка учащихся к активной воспитательной – практической деятельности на основном этапе занятия
2.1. Активизация знаний учащихся
вводная беседа :
Начнём наше занятие с разминки , которая впоследствии позволит нам сформулировать тему нашего сегодняшнего занятия .
На разминке мы будем отгадывать загадки.
1. В речке плавает бревно,
Очень хочет, есть оно.
Пасть зубастую открыл
Злой, зелёный…
(Крокодил)
2. Очень шустрые, смешные
И такие озорные.
По деревьям и лианам,
Без опаски скачут рьяно.
Видов много, их не счесть
Всех размеров они есть.
Вместе семьями живут,
Фрукты весело жуют.
(Обезьяна)
3. Крупней всех птиц вот эта птица,
Она быстрей машины мчится,
А крылья у неё, как парус,
Летать не может птица.
(Страус)
4. Он не может размышлять,
Любит только повторять.
Но, его ты не ругай,
Эта птица …
(попугай)
5. Очень грозный и отважный,
Гривой он мохнатой машет :
И рычит, как на распев –
Это храбрый, сильный…
(лев)
6. Прыг да шлеп по дорожке
Голова четыре ножки.
Распевала голова
Очень громко : ква-ква-ква. (Лягушка)
7. Есть копытный великан.
Шея как подъемный кран,
С рожками, пятнистый,
Но не очень быстрый.
(Жираф)
8. Четыре копытца,
Пестры все бока,
Похож на корову,
Но нет молока!
(Бык)
(Приложение 1. Демонстрация презентации с загадками)
Сообщение темы и цели занятия
Каких животных мы вспомнили на нашей разминке? (Ответы воспитанников)
А где живут эти животные? (Ответы воспитанников)
Где мы ещё можем их увидеть, кроме их родных мест обитания? (Ответы воспитанников)
Вы все большие молодцы! Тема нашего сегодняшнего занятия – зоопарк , но не простой, а весёлый .
Вот перед нами макет нашего «Весёлого зоопарка » , но пока, если вы заметили в нём нет его жителей, задача нашего занятия – заселить наш зоопарк весёлыми животными .
Если вы вспомните, то на разминке мы отгадывали загадки о восьми животных, столько же у нас вольеров на макете и конструкторов на столе , а значит, каждая группа будет собирать своего животного.
Кто же мне подскажет, что мы должны сделать, чтобы наши животные ожили? (Ответы детей)
Молодцы! Конечно же, написать программу.
После выполнения моделей мы с удовольствием посмотрим, как они будут двигаться.
Ну что готовы? (Ответы детей)
Подготовка к творческой работе
Перед тем как приступить к работе, мы распределим, кто же кого будет собирать, кто у нас есть :
1. Крокодил
2. Обезьяна
3. Порхающая птица
4. Танцующие птички
6. Лягушка
Для крокодила, обезьяны, птицы, льва и весёлых птичек и т . д. мы находим инструкции в программе LEGO Education WeDo.
Открываем нашу программу, находим нужную модель. Все нашли своё животное? (Ответы детей) Все делается с помощью воспитателя.
Физкультминутка
Мы с вами хорошо поработали, а теперь немножко разомнёмся. Давайте встанем и вместе выполним небольшую зарядку.
Основной этап занятия - выполнение творческой работы.
Повторение правил техники безопасности
Перед тем как приступим к работе, давайте вспомним правила ТБ.
(Ответы детей, примеры ответов)
Находиться в кабинете в верхней одежде;
Класть лишние предметы на столы;
Находится за столом с напитками и едой;
Располагаться сбоку или сзади от включенного монитора;
Присоединять или отсоединять кабели, трогать разъемы, провода и розетки;
Передвигать компьютеры и мониторы;
Включать и выключать компьютеры самостоятельно.
Пытаться самостоятельно устранять неисправности в работе аппаратуры;
Перекрывать вентиляционные отверстия на системном блоке и мониторе;
Ударять по клавиатуре, нажимать бесцельно на клавиши;
Класть вещи на клавиатуру, монитор и системный блок;
Удалять и перемещать чужие файлы
Молодцы!
Выполнение творческой работы
Приступаем к выполнению работы, рассмотрим инструкции, берем конструкторы .
Физкультминутка для глаз
Мы с вами отлично работаем, но наши глаза устали, поэтому сделаем зарядку для глаз
Продолжение выполнение практической части
Продолжаем свою работу
Я уверена, что у всех получилось просто замечательно.
Подведение итогов занятия
Анализ деятельности воспитанников :
Какие вы молодцы, работали с интересом и были внимательными. Все животные получились, веселыми, яркими. Я очень довольна вашими результатами, каждый из вас хорошо потрудился.
А теперь посмотрим, что у нас получилось.
Здорово! А теперь давайте разместим зверей в наш весёлый зоопарк .
Спасибо вам за работу!
5. Уборка рабочего места
Вы знаете, что после работы необходимо выключить компьютеры, убрать своё рабочее место, привести в порядок учебный кабинет.
Учащиеся убирают свои рабочие места.
АППАРАТНАЯ И ПРОГРАММНАЯ ОТЛАДКА МОДЕЛИ РОБОТА
Подлесных Елена Викторовна, МБОУ ДО Дом детского творчества, педагог дополнительного образования, ЯНАО, г. Новый Уренгой
Предмет (направленность): робототехника (научно-техническое творчество).
Возраст детей: 12 - 15 лет
Место проведения: класс.
Цели занятия: сформировать умения строить модели по схемам, закрепить работу с датчиком касания и датчиком звука, проектирование технического, программного решения идеи, и ее реализации в виде функционирующей модели.
Задачи:
развитие умения ориентироваться в пространстве;
развитие мелкой моторики;
воспитание самостоятельности, аккуратности и внимательности работе.
Форма занятия - групповая (практическая работа)
Оборудование:
компьютер учительский,
проектор;
Лего-конструкторы Mindstroms NXT 2.0;
ПК с установленной средой программирования ПервоРоботNXT 1.1.
Данному занятию предшествовал этап начального конструирования и моделирования, включающий в себя: знакомство с кинематикой андроидного робота, с основными понятиями программирования, с программно-управляемыми моделями.
Ход занятия:
I. Организационный момент
Педагог приветствует обучающихся, проверяет подготовленность рабочего места к занятию и организует внимание обучающихся.
Педагог сообщает тему занятия, цели и задачи.
Педагог: Сегодня мы более подробно познакомимся с принципами аппаратной и программной отладки готовой модели робота. Применить знания полученные ранее на практике и протестировать, выполненный проект «Шагающий робот, реагирующий на столкновение с препятствием». Для этого необходимо вспомнить работу с датчиками касания и звука их назначение, функции.
II. Изучение нового материала
Сегодня на занятии мы должны:
Собрать, доработать (отладить) модель по технологической карте;
Написать и отладить для нее программу, загрузить программу в NXT;
Протестировать модель и отладить.
- Посмотрите внимательно на следующий слайд и ответьте на вопрос: По какому признаку объедены эти роботы? (у них у всех есть ноги)
- Как мы назовем эту группу роботов? (шагающие роботы).
- Для чего нужны шагающие роботы в жизни?
Историческая справка
Со времён изобретения Джеймсом Уаттом паровой машины стояла задача построения шарнирного механизма, переводящего движение по окружности в прямолинейное движение. Великий русский математик Пафнутий Львович Чебышев не смог точно решить изначальную задачу, однако, исследуя её, разработал теорию приближения функций и теорию синтеза механизмов.
Два неподвижных красных шарнира, три звена имеют одинаковую длину. Из-за своего вида, похожего на греческую букву «лямбда», этот механизм и получил своё название «лямбда-механизм». Незакреплённый серый шарнир маленького ведущего звена вращается по окружности, при этом ведомый синий шарнир описывает траекторию, похожую на профиль шляпки белого гриба.
Расставим на окружности, по которой равномерно вращается ведущий шарнир, метки через равные промежутки времени и соответствующие им метки на траектории свободного шарнира. Нижнему краю «шляпки» соответствует ровно половина времени движения ведущего звена по окружности.
При этом нижняя часть синей траектории очень мало отличается от движения строго по прямой (отклонение от прямой на этом участке составляет доли процента от длины короткого ведущего звена). На что же ещё, кроме шляпки гриба, похожа синяя траектория?
Пафнутий Львович увидел сходство с траекторией движения копыта лошади! Приделаем к лямбда-механизму ногу со «стопой» Прикрепим к тем же неподвижным осям в противоположной фазе ещё одну такую же. Для устойчивости добавим зеркальную копию уже построенной двуногой части механизма. Дополнительными звеньями согласовываются их фазы вращения, а общей платформой соединяются оси механизма. Мы получили, как говорят в механике, кинематическую схему первого в мире шагающего механизма.
Пафнутий Львович Чебышев, будучи профессором Санкт-Петербургского университета, большую часть своего жалования тратил на изготовление придуманных механизмов. Он воплотил описанный механизм «в дереве и железе» и назвал его «Стопоходящая машина». Этот первый в мире шагающий механизм, изобретённый российским математиком, получил всеобщее одобрение на Всемирной выставке в Париже 1878 года. Благодаря Политехническому музею г. Москвы, сохранившему чебышевский оригинал и предоставившему возможность «Математическим этюдам» обмерить его, у нас есть возможность увидеть в движении точную 3D-модель стопоходящей машины Пафнутия Львовича Чебышева (видео «Стопоходящей машины Чебышева»).
III. Практическая работа
Обучающиеся разбиваются на группы по два человека. Предлагаются наборы конструкторов LegoMindstorms NXT 2.0 и три уровня сложности выполняемого проекта (каждая группа выбирает уровень сложности и получает необходимый пакет с материалами у педагога).
Собрать модель с использованием полной инструкции;
Собрать модель с использованием видеоролика;
Собрать модель с использованием материалов презентации, где излагается только принцип стопоходящего механизма Чебышева.
Все роботы строятся по следующим принципам:
робот должен стоять на поверхности (полигоне), упираясь только на «ноги»;
«ноги» робота приводятся в движение одним мотором;
движение «ног» должно быть возвратно-поступательным;
центр тяжести робота должен быть смещен вперед по ходу движения.
Технологическая карта обучающегося для практической работы
Задание Действие обучающегосяПостроение и отладка модели
Уровни сложности проекта:
(1) собрать модель с использованием полной инструкции,
(2) собрать модель с использованием видеоролика,
(3) собрать модель с использованием материалов презентации, где излагается только принцип стопоходящего механизма Чебышева. Выбрать один из уровней, получить пакет материалов к выбранному уровню задания у педагога.
Принцип построения роботов:
- робот должен стоять на поверхности (полигоне), упираясь только на «ноги»;
- «ноги» робота приводятся в движение одним мотором;
- движение «ног» должно быть возвратно-поступательным;
- центр тяжести робота должен быть смещен вперед по ходу движения. Прочитать принципы построения и приступить к сборке робота (отладке готовой модели)
Программирование модели
Принцип построения программы:
- использовать блок «Цикл», сконфигуровать его как бесконечный цикл;
- использовать блок «Движение» внутри бесконечного цикла;
- настроить блок, выбрав двигатель А, направление движения вперед, уровень мощности 50%, длительность движения - бесконечность. Прочитать принципы написания программы, составить программу, загрузить в робота.
Протестировать работоспособность программы
Произвести отладку программы
Обучающиеся проводят тестирование и демонстрацию готовых моделей роботов.
Оценка проделанной работы.
По окончанию практической работы обучающиеся представляют свои работы. Обсуждают проект (что можно было добавить в программу). Выбор лучшей модели.
IV. Подведение итогов занятия
Обучающиеся подводят итог занятия, чему научились, что нового узнали. Обсуждают, где можно применить андроидных и шагающих роботов. Приходят к выводу, что изучение данной темы существенно облегчает программирование модели и делает программу более универсальной.
- С какими роботами мы сегодня работали?
- Что показалось вам сегодня трудным?
- А что удавалось без особого труда?
- Что еще вы хотели бы узнать о шагающих роботах?
- Помогает ли отладка в разработке проекта?
