Пояснительная записка
Из отдельного курса внешкольного образования, последнее время, робототехника переходит в один из основополагающих и наиболее перспективных курсов в системе школьного образования. Создание роботов, которые самостоятельно передвигаются, обороняются, общаются – увлекательное занятие для школьников и, несомненно, предмет, который объединяет в себе целый комплекс знаний.В центре «Boteon» разработаны курс и методика обучения робототехнике — курс «Boteon Education». Он состоит из 4 уровней. Младшие школьники изучают робототехнику на основе 1 уровня — «Макетного набора». На занятиях ребята создают и программируют несложные схемы с электромоторами, различными датчиками, как, например: дат-чик наклона, температуры, влажности, освещенности и др. Получив теоретические знания, учащиеся могут сразу применить их на практике, что способствует лучшему пони-маю и запоминанию.
По окончании 1 уровня учащиеся будут уметь работать с аппаратной вычислительной платформой Arduino, разнообразными датчиками, серводвигателями и шаговыми двигателями, LCD-дисплеями, индикаторами.
Существуют еще 3 уровня: «Мобильная платформа», «Робопес», «Гексапод», позволяющие собрать мобильную подвижную платформу, шагающих роботов с четырьмя и шестью конечностями соответственно.
Программа курса Boteon Education направлена на развитие у детей логического мышления, получение базовых знаний по информатике, программированию, схемотехнике и конструированию. Элементы наборов можно сочетать в различных комбинациях, что позволяет ребенку экспериментировать, делать для себя новые открытия, создавать свои собственные уникальные устройства.
Первый уровень представляет собой макетный набор, и пособие, состоящее из 36 занятий. Программа разделена на четверти, по 8 уроков каждая. В конце четверти проводится занятие, где каждый учащийся для проверки и закрепления знаний самостоятельно собирает свое устройство. Этот урок может проводиться в дополнительное время, либо выполняться дома. В начале каждого урока проводится тестирование для проверки домашнего задания и степени усвоения материала. По окончании четверти учащийся самостоятельно собирает и программирует устройство. Учебная программа ориентирована на занятия в группах, но также может применяться и при самостоятельном освоении курса.
В курсе наибольшее внимание уделяется программированию, ведь программирование формирует методологию познания. Ребенок начинает задавать вопрос «как оно работает?» применительно ко всем явлениям и процессам в самых различных сферах жизни.
Первые два месяца изучается среда визуального программирования Scretch for Arduino (S4A). Это творческая среда, в которой, помимо работы с Arduino, можно взаимодействовать с графикой и звуками. Программа на S4A состоит из блоков, которые окрашены в разные цвета, в зависимости от назначения и соединяются между собой подобно элементам пазла. Программирование в данной среде развивает у детей абстрактное и логическое мышление, знакомит с основными принципами программирования и алгоритмизации.
Затем учебная программа предусматривает переход на текстовое программирование средствами языка C++, адаптированного для Arduino. Текстовое программирование позволяет использовать больше возможностей контроллера и создавать более сложные проекты.
В курсе изучается раздел физики «Электричество» и основы схемотехники: доступным языком объяснены основные термины, такие как электрический ток, сила тока, сопротивление и т.д. Объясняется принцип работы и назначение множества электроэлементов: начиная от светодиода с резистором, и заканчивая LCD — дисплеем и RFID — модулем.
Последний месяц обучения посвящен наиболее перспективным областям IT – индустрии: криптография, биометрия, искусственный интеллект, Data Science. Последняя предусматривает работу с данными: сбор, обработка, визуализация больших объемов данных, а также принятие на их основании решений. Учащиеся знакомятся с мощными актуальными математическими пакетами программ, средствами сбора и обработки данных. На данный момент отрасль IT является одной из самых востребованных и высокооплачиваемых. С роботизацией и автоматизацией мира уменьшается количество рабочих мест, в сфере услуг, или требующих физического труда. В это время увеличивается потребность в технических специалистах.
В группе рекомендовано до 8 учащихся, в возрасте от 8 лет. За одним рабочим местом может работать 2 ученика.
Первые 5 уроков по Arduino буду выкладываться ежедневно, начиная с 3 июня, последующие будут обновляться 1 раз в два дня.
10 первых уроков будут предоставлены в открытом доступе. Для прохождения дальнейшего обучения необходимо будет зарегистрироваться на сайте.
Тематический план
п/н Тема Теория Практика Семестр I Четверть 1 1 Знакомство с платформой Arduino и средой S4A. Виды портов. Режимы работы портов. 2 2 2 Датчик движения. Зуммер. RGB – светодиод. 1 1 3 Серводвигатель. Датчик уровня воды. 1 1 4 Датчик температуры. Визуализация данных при помощи объектов в S4A. 1 1 5 Инфракрасная связь. ИК приемник и пульт. 1 1 6 Создание игры «Кроты» 2 2 7 Итоговое занятие №1 1 1 Четверть 2 8 Переход к среде IDE Arduino. Структура программы. Основные функции. Переменные. Библиотеки. Пользовательские функции. Пъезоизлучатель. Шаговый двигатель. Ультразвуковой дальномер. Передача данных через COM – порт. 3 3 9 Инфракрасный дальномер 1 1 10 LCD – монитор. 1 1 11 Моделирование игр 1 1 12 Семисегментный индикатор. 1 1 13 Модуль часов реального времени. 1 1 14 Итоговое занятие №2 1 1 Семестр II Четверть 1 15 Светодиодная матрица. Матричная клавиатура. 3 3 16 Датчик влажности и температуры. Протокол передачи данных. 1 1 17 Датчик наклона. Модулированный ИК сигнал. 2 2 18 RFID – модуль. 2 2 19 Итоговое занятие №3 0 2 Четверть 2 20 Криптография. Виды шифрований. 3 3 21 Data Science. Работа с информацией. JMCAD. 2 2 22 Scilab. Монитор порта. Элементы теории автоматического управления. 3 3 23 Самостоятельное создание устройства 1 1
Прогнозированный результат
По завершению курса учащиеся познакомятся с архитектурой аппаратной вычислительной платформы Arduino, научатся работать с основными электронными компонентами: цифровые и аналоговые датчики, двигатели, индикаторы. Получат навыки в построении алгоритмов, в программировании для Arduino на визуальном языке Skretch и текстовом языке C++. Познакомятся с передовыми и наиболее перспективными областями IT – индустрии, такими как: криптография, искусственный интеллект, биометрия, data science. Научатся создавать простые системы мониторинга и управления с использованием программного пакета для моделирования и симуляции JMCAD, а также математического пакета Scilab.
Перечень оборудования
Для проведения уроков необходимо следующее оборудование:
Arduino Mega 2560USB – кабель
BreadBoard
Потенциометр
Резисторы:
- 220Ом
- 1КОм
- 10Ком
Светодиоды:
- Одноцветные
- Инфракрасные
- RGB – светодиод
Датчик наклона – 2 шт
Инфракрасный приемник
Инфракрасный диод
Пьезоэлектрический излучатель звука со встроенным генератором
Пьезоэлектрический излучатель звука без встроенного генератора
Фоторезистор
Кнопки – 5 шт
Светодиодная матрица
Семисегментный индикатор:
- 1 модуль
- 4 модуля
ИК пульт
Ультразвуковой дальномер
Серводвигатель
Джойстик
Датчик уровня воды
Шаговый двигатель + модуль драйвера
Инфракрасный датчик движения
Микрофон
Bluetooth – модуль
Датчик влажности и температуры
LCD – дисплей
Матричная клавиатура
RFID – модуль + карта + брелок
Часы реального времени
Соединительные провода типа: «мама-папа», «папа-папа».
Перейти к оглавлению по урокам Arduino
