Дополнительная общеобразовательная (общеразвивающая) программа “Робототехника на платформе Arduino”
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)
Источник: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/dopolnitelnoe-obrazovanie/tehnicheskoe-tvorchestvo/295088-dopolnitelnaja-obscheobrazovatelnaja-obschera/page-2.html
Цифровая электроника и программирование микроконтроллеров (Ардуино)
– 13-17 лет- 2 год(а)
Навыки современного продвинутого «самодельщика» (которые являются также и основами современной общеинженерной подготовки) включают умение сконструировать механическую часть изделия, снабдить его электронной начинкой (включая микроконтроллерный «мозг») и эту электронику запрограммировать.
Таким образом, (а) инженерное 3D-моделирование и конструирование, (б) цифровую электронику и (в) программирование (в том числе, микроконтроллеров) следует рассматривать как три взаимосвязанных и взаимодополняющих направления обучения в рамках начальной пред-инженерной подготовки детей.
Данный курс покрывает два из этих трех направлений: основы цифровой электроники и ее программирование.
Для изучения материала используется недорогая и широкодоступная микроконтроллерная платформа Ардуино, а при выполнении творческих проектов обучающиеся опираются также на конструкторские навыки, полученные на занятиях по инженерному 3D-моделированию и на соответствующую технологическую базу (3D-принтеры, лазерные и фрезерные станки).
В результате прохождения курса, ребята научатся: cобирать на макетной плате и программировать несложные электронные устройства на основе контроллера Ардуино и распространенных датчиков. Самостоятельно находить и изучать документацию на незнакомые внешние устройства (модули).
Находить, устанавливать и использовать библиотеки программ для работы с конкретным устройством. Используя знания, полученные на курсе 3D-конструирования, создавать и изготавливать корпуса и механические узлы для электронных изделий.
Используя знания, полученные на курсе «Робототехники», создавать на базе контроллера Ардуино роботов для участия в соревнованиях. Проектировать и изготавливать несложные печатные платы для электронных самоделок. Объяснять и обосновывать использованные технические и программные решения.
Уметь разработать и изготовить электронную игрушку, электронную «начинку» для моделей, изготавливаемых в рамках других технических объединений.
Особенности и ограничения курса, взаимодействие с другими образовательными программами.
В этом объединении, ребята познакомятся как с возможностями микроконтроллерных устройств, так и с основами программирования для них, до уровня, достаточного для создания несложных «умных» самоделок.
Совместное изучение аппаратного и программного аспектов микроконтроллерных устройств на основе Ардуино и Ардуино-совместимых модулей позволяет быстро и наглядно решать учебные задачи. При этом, однако, многие темы, традиционно изучаемые в курсах по радиоэлектронике, программированию и робототехнике, оказываются вне поля зрения.
Для получения полноценной подготовки, рекомендуется совмещать данный курс с курсами по смежным дисциплинам. Рассмотрим, по темам, ограничения и особенности данного курса.
Программирование. Неотъемлемой частью данного курса является изучение, с нулевого уровня, языка программирования С, включая отдельные конструкции C++.
Изучается базовый синаксис языка, управляющие конструкции (циклы, условные операторы, ветвления), работа с числовыми и строковыми данными, определение и вызов функций, вызов методов готовых (библиотечных) классов.
В силу специфики микроконтроллера Ардуино (в частности, крайне ограниченного объема оперативной памяти) в курсе не рассматривается динамическое распределение памяти, работа с многомерными массивами, традиционные структуры данных (списки, стеки, очереди, деревья, хэш-таблицы и пр.) и алгоритмы работы с ними.
Объектное программирование изучается только на уровне использования готовых объектов. По очевидным причинам, не изучается визуальный пользовательский интерфейс. В рамках данного курса не предполагается также, что обучающиеся будут писать на ПК программы для взаимодействия со сделанными ими микроконтроллерными устройствами (хотя во многих случаях это крайне полезно).
Рекомендуется: до прохождения данного курса, обучающимся очень полезно (но не обязательно) знать основы программирования на любом текстовом или графическом языке (хотя бы на уровне понимания, что такое переменная, массив, циклы и условные операторы). Параллельно с этим курсом или после него, пройти традиционный курс программирования на ПК, на любом текстовом языке программирования, например «Школа программирования в среде Delphi»
Архитектура микроконтроллеров: библиотеки, входящие в состав платформы Ардуино, эффективно скрывают особенности архитектуры микроконтроллера и низкоуровневые детали его взаимодействия с внешними устройствами.
В рамках данного курса, работа с каждым из рассматриваемых внешних устройств производится только на уровне использования готовых библиотек, управление внутренними устройствами микроконтроллера ATMEGA на уровне регистров не изучается.
Радиоэлектроника. На занятиях изучаются исключительно схемы, построенные вокруг микроконтроллера Ардуино, и в основном на уровне использования готовых плат-модулей (собственно контроллера Ардуино, датчиков, драйверов моторов и пр.).
Схемно, большинство изучаемых конструкций тривиально просты, за счет того, что большая часть сложности переходит в логику управляющей программы.
Из дискретных аналоговых компонентов в курсе фигурируют светодиоды, резисторы, и очень изредка и поверхностно — конденсаторы и транзисторы.
Теоретические знания по их устройству и применению даются в лишь минимальном объеме, достаточном для понимания их роли и особенностей использования в конкретном проекте. Аналоговые схемы, а также традиционная цифровая логика (элементы И-ИЛИ-НЕ, триггеры и пр.) не рассматриваются вовсе.
Рекомендуется: до, после или параллельно с данным курсом, пройти курс «Основы радиоэлектроники».
Практические навыки: пайка, радиомонтаж, электроизмерения: в рамках данного курса, большая часть проектов делается сборкой на макетных платах (без пайки).
Преимущества такого подхода — простота и возможность разборки и повторного использования компонентов. Однако очевидно, что схемы на макетных платах малопригодны или вовсе неприемлемы для мобильных роботов и всякого рода конкурсных и заказных проектов.
В связи с этим, в данную образовательную программу введена тема конструирования и изготовления печатных плат, однако специальных занятий по пайке и радиомонтажу не предусмотрено.
Предполагается, что обучающиеся либо посещают занятия по электронике, либо учатся паять по мере необходимости, в индивидуальном порядке, либо объединяются в команды с распределением ролей.
Рекомендуется: до или параллельно с данным курсом, пройти курс «Основы радиоэлектроники» либо обучаться пайке самостоятельно.
3D моделирование и конструирование: многие мини-проекты данного курса предполагают конструирование и изготовление механической части устройства.
Предполагается, что большинство обучающихся уже владеют навыками инженерного 3D-моделирования и прототипирования (3D-печать, лазерная резка).
Обучающиеся, не владеющие такими навыками, могут выполнять проекты в составе команды с распределением ролей.
Рекомендуется: до или параллельно с данным курсом, пройти курс «Инженерное 3D-моделирование и прототипирование».
Робототехника: в рамках данного курса изучается использование всех основных видов датчиков и актуаторов (приводов), используемых в образовательной робототехнике.
Однако задачи и алгоритмы, характерные для образовательной/соревновательной робототехники (регуляторы, следование по линии, захват и перемещение объектов, прохождение лабиринта) подробно не рассматриваются.
При наличии предварительной подготовки по робототехнике, обучающийся должен быть в состоянии самостоятельно создать и запрограммировать робота для участия в соревновании. Такие проекты приветствуются, но не входят в обязательную программу курса.
Рекомендуется: прохождение данного курса после курсов робототехники на основе образовательных наборов (Лего, Фишер-Техник и т.п.)
Источник: https://cttit.ru/public/obedineniya/tech/design/arduino.html
До какого возраста нужна Arduino?
Олег Артамонов, генеральный директор компании Unwired Devices, привел критику использования Arduino в старших классах школы на своей странице в фейсбуке. «Занимательная робототехника» публикует текст с разрешения автора.
Робот с платой Arduino
Вообще я что скажу про ардуино, робототехнику и все вот это, вокруг чего сейчас столько шума.
Arduino — отличная платформа для школьников с 6 по 9 класс. С единственной целью — заинтересовать и занять руки. Все, точка, абзац. Это — максимально упрощенный и удешевленный конструктор из готовых кубиков.
К сожалению, дешевизна и простота освоения приводят к тому, что ардуину тащат дальше 9 класса, и не просто дальше — а ее тащат в институты, на хакатоны и в сколковские стартапы.
Как и любой конструктор, для работы Arduino не требует понимания внутренностей этих кубиков — ни софтовых, ни железных. Более того, эти кубики еще и предельно упрощены и удешевлены — нет ОС, нет многозадачности, железо и датчики представлены предельно дешевыми образцами, половина из которых тупо непригодна для какой-либо реальной задачи.
Зато курс по Arduino преподаватель может начать, почитав на выходных интернет, а стартап — представить первого робота через неделю после образования. Проблема в том, что это — тупиковый путь, Arduino не является платформой для обучения чему-либо, кроме использования готовых кубиков.
Любое реальное обучение означает немедленный выход за пределы возможностей Arduino, а любой выход за них означает, что Arduino больше не нужно. Это просто автоматическое следствие, возникающее в силу примитивности самой платформы и имеющихся для нее средств.
То есть, говоря короче, для детей старше 9 класса средней школы Arduino не нужно.
Набор (конструктор) с платой Arduino
Между тем, Arduino продолжают тащить, тащить и тащить. Через институты и хакатоны, результатом которых являются бессмысленные псевдоспециалисты, единственным умением которых является умение быстрее других псевдоспециалистов собирать конструкции из детского конструктора.
Я не столь давно был в жюри хакатона в ведущем техническом вузе. Студенты четвертого курса. Знаете, в скольких командах был хотя бы один человек, который умеет развести печатную плату или хотя бы раз в жизни писал программу под любой микроконотроллер, отличный от AVR + Arduino? В одной из пяти примерно. Зато все команды исправно лепили что-то там из готовых кубиков детского конструктора.
Источник: http://edurobots.ru/2017/01/oleg-artamonov-arduino-for-kids/
Работа педагогом дополнительного образования в школе в Москве
Вакансий найдено: 28
Cредняя заработная плата: 27 240 руб.
от 50 000 руб. до 110 000 руб.,
Полная,
от 1 до 3 лет,
В школе
Школа скорочтения и развития интеллекта IQ 007 – это компания, отмеченная наградами федерального уровня, занимающая позицию №1 на рынке образовательных услуг: 9 лет… Полное описание
Школа скорочтения и развития интеллекта IQ007, Москва, Коломенская — hh: 17 часов назад
от 65 000 руб.,
Полная,
от 1 до 3 лет,
В школе
Обязанности: Обучение детей от 4-х лет, подростков и взрослых в группах по 2-6 человек по следующим авторским методикам (направление будет определено по итогам… Полное описание
Школа IQ007, Москва, Алма-Атинская — hh: 17 часов назад
от 55 000 руб. до 65 000 руб.,
Частичная,
от 1 до 3 лет,
Коммерческая,
В школе
В связи с расширением сети нам нужен дружелюбный, активный педагог на перспективное направление. Должностные обязанности: Ведение занятий по робототехнике и/или автомоделизму… Полное описание
ИДЕЯ, Москва, Академическая, Кузьминки — hh: 17 часов назад
от 40 000 руб. до 70 000 руб.,
Полная,
от 1 до 3 лет,
В школе
Работа в Школе скорочтения, развития интеллекта и памяти Schoolford это: – высокий доход; – обучение методикам; – возможность самореализации; – возможность личностного роста;… Полное описание
Schoolford, Москва — hh: 17 часов назад
от 40 000 руб. до 80 000 руб.,
Полная,
от 1 до 3 лет,
В школе
Школа скорочтения, развития интеллекта и памяти Schoolford. Работа в Школе скорочтения, развития интеллекта и памяти Schoolford это: высокий доход; обучение методикам; … Полное описание
Schoolford -школа скорочтения и развития интеллекта, Москва, Мякинино — hh: 17 часов назад
от 55 000 руб. до 105 000 руб.,
Полная,
от 1 до 3 лет,
В школе
Школа скорочтения и развития интеллекта IQ007 – международная сеть элитных школ, которая занимается обучением взрослых, детей и подростков. Работа в Школе – это возможность… Полное описание
Школа скорочтения и развития интеллекта IQ007, Москва, Октябрьское поле, Полежаевская, Сходненская, Щукинская — hh: 17 часов назад
Должностные обязанности: Организация дополнительного образования в школе для детей и взрослых, руководство им и контроль за его развитием Требования: Образование высшее,… Полное описание
Лосиный остров, Москва — superjob.ru: 16 часов назад
от 15 000 руб.,
без опыта,
В школе
Должностные обязанности: Обучение детей дошкольного возраста основам робототехники, легоконструированию. Подготовка к школе с использованием обучающих программ на… Полное описание
Солнечный круг, Москва — vakansia.net: 13 часов назад
от 15 000 руб. до 20 000 руб.,
Подработка,
В школе
Детский сад, досуговый клуб. Должностные обязанности: Обучение детей дошкольного возраста основам робототехники, легоконструированию. Подготовка к школе с… Полное описание
Москва — sinels: 4 дня назад
от 40 000 руб. до 85 000 руб.,
от 5 лет,
В школе
Приглашаем на работу в школу развития памяти и скорочтения BeBrain, г. Москва. Инновационная школа развития памяти и скорочтения BeBrain — динамично развивающаяся сеть школ… Полное описание
Инновационная школа развития памяти и скорочтения BeBrain, Москва — rabota.ru: 5 часов назад
По совместительству,
В школе
Должностные обязанности: Организация работы студии “Школа юной леди”, по собственной авторской программе педагога. Обучение детей основам макияжа, парикмахерского… Полное описание
ГОУ ЦВР Неоткрытые острова, Москва — naidu-rabotu.ru: 11 часов назад
50 000 руб.,
Полная,
от 5 лет,
В школе
Опыт работы в московской школе от 5 лет, владение методикой преподавания в области нанотехнологий. Полное описание
Школа № 1210, Москва — trudvsem.ru: 3 дня назад
Источник: http://ru.jobsora.com/moskva/pedagog_dopolnitelnogo_obrazovaniya/pl/v-shkole
Дистанционные курcы
Курс посвящен основам теории и методологии создания интеллектуальных систем и робототехнических комплексов. Даются примеры создания интеллектуальных систем и решения робототехнических задач.
В курсе излагаются основы теории интеллектуальных систем: представление знаний, методы поиска решений. Даются методология и примеры создания экспертных систем. Рассматриваются основы теории распознавания изображений и системы распознавания изображений, общение с ЭВМ на естественном языке и системы речевого общения.
Излагаются основы теории решения робототехнических задач, включая элементы искусственного интеллекта при выполнении технологических операций. Распознавание качества обрабатываемой поверхности, определение геометрических параметров при распознавании сложных поверхностей.
Построение систем управления специальных роботов-станков с элементами искусственного интеллекта при выполнении обработки сложных поверхностей.
Целью курса является обучение основным теоретическим положениям, понятиям, методам и практической работе при создании интеллектуальных систем и нового поколения интеллектуальных робототехнических систем, исключающих участие человека в сфере производства.
Робототехника и контроллеры используются в наше время в очень многих и разнообразных сферах деятельности. Курс рассчитан на начинающих осваивать электронные устройства, работающие под управлением микро-ЭВМ.
Он – для любознательных школьников средней и старшей школы, познакомившихся на уроках физики с электричеством и получивших понятие об алгоритмах на уроках информатики.
Благодаря этому курсу даже далекие от электроники профессионалы, например, дизайнеры, архитекторы, звукорежиссеры, врачи и др., смогут применить микроконтроллеры в своей работе.
Модули и структура курса:
- Введение. Подготовка технической основы для обучения. Контроллер Arduino Uno. Резистор. Диод. Светодиод.
- Макетка. Светодиод RGB. Кнопка. Потенциометр. Фоторезистор.
- Термодатчик. Гибкий потенциометр. Пьезокерамический излучатель. Электромотор.
- Сервопривод. Гибкий сенсор. Электромагнитное реле. LCD индикатор
Цель изучения курса: Научить слушателей писать программы к контроллеру Arduino для работы устройств, подключенных к нему.
Уметь включать и выключать исполнительные механизмы – моторы, реле, сервоприводы, светодиоды, LCD экраны и т.д.; считывать информацию с датчиков (термодатчики, кнопки, фоторезисторы и т.д.
); использовать возможности контроллера для обмена информацией с подключенным к нему персональным компьютером.
Необходимый уровень подготовки: Знания физических основ электричества в рамках школьного курса по физике. Умение работать на ПК.
Результаты изучения курса: Знание состава команд управления исполнительными устройствами и считывания информации с датчиков, подключенных к контроллеру. Освоение принципов работы периферийного оборудования робототехнических устройств. Умение писать программы для контроллера и собирать электрические схемы.
Введение в программирование LEGO-роботов на языке NXT-G
Рассматриваются основы программирования роботов LEGO на языке программирования NXT-G. Курс рассчитан на студентов и школьников, также будет полезен учителям информатики для организации занятий по робототехнике.
Образовательная робототехника в начальной школе
В процессе обучения педагоги приобретут навыки планирования и организации проектной и исследовательской деятельности учащихся с использованием констуктора LEGO Education WeDo.
Цель: Повышение компетенции педагогов в области эффективного использования современных технологий начального общего образования, в том числе формирования интереса к техническим видам творчества, развитие конструктивного мышления средствами робототехники. Обучение теоретическим и практическим основам применения образовательной робототехники LEGO Education WeDo.
Задачи курса: Познакомить педагогов с основными направлениями и тенденциями развития в образовательной робототехнике, а также методиками ее эффективного применения в работе с учащимися начальной школы. Изучить компоненты конструктора LEGO Education WeDo (версий 1.0 и 2.0), основные приемы конструирования моделей роботов, программирование в средах LEGO Education WeDo Software и Scratch.
Структура курса:
- Образовательная робототехника.
- Обзор робототехнических конструкторов для начальной школы.
- Конструктор LEGO Education WeDo (версии 1.0 и 2.0).
- Программирование моделей роботов в программе LEGO Education WeDo Software.
- Программирование моделей роботов WeDo в программе Scratch.
- Создание интерактивной игры в Scratch.
- Проектная и исследовательская деятельность с LEGO Education WeDo.
- Вперёд к интересным проектам!
Примеры проектов по прошедшим курсам повышения квалификации можно посмотреть здесь.
Дистанционный курс проводится несколько раз в год. Чтобы узнать ближайшую дату перезапуска курса необходимо сделать запрос по адресу [email protected] (тема “Дистанционные курсы по робототехнике”)
Основы робототехники
Разрабатывая автоматизированные системы, робототехник опирается на знания электроники, механики, кибернетики и других дисциплин.
Школьник же при решении подобных задач ориентируется на сведения, полученные на уроках физики, математики и информатики.
Интеграция этих наук на занятиях по робототехнике помогает детям открыть их для себя на новом уровне, в результате чего школьники совершенствуют свои учебные результаты.
С 2015 года робототехника в российских школах появится в рамках обязательного предмета «Технология», а значит, перед учителями стоит важная задача – установить высокую планку преподавания этой новой дисциплины.
Курс повышения квалификации учителей по робототехнике показывает, как построить учебную программу предмета, выработать систему оценки знаний и наладить сотрудничество между школой и вузом.
Автор и преподаватель курсов – Сергей Филиппов. Учитель, методист, педагог дополнительного образования. Руководитель Центра робототехники Президентского физико-математического лицея № 239 (г.
Санкт-Петербург), руководитель городского методического объединения преподавателей робототехники г. Санкт-Петербурга, с 2010 г. является организатором мероприятий по робототехнике в г. Санкт-Петербурге.
Тренер победителей и призёров международных соревнований RobotChallange и Всемирной олимпиады по робототехнике.
Строим роботов и другие устройства на Arduino. От светофора до 3D-принтера
Курс состоит из серии практических задач про создание вещей, которые работают сами: изучают мир, принимают решения и действуют – двигаются, обмениваются данными друг с другом и с человеком, управляют другими устройствами. Мы покажем, как собирать эти устройства и программировать их, используя в качестве основы платформу Arduino.
Пройдя этот курс, вы сможете создавать устройства, которые считывают данные о внешнем мире с разнообразных датчиков, обрабатывают информацию, получают и отправляют данные на ПК, в Интернет, на мобильные устройства, управляют индикацией и движением.
Создание устройств будет включать проектирование, изучение компонентов, сборку схем, написание программ, диагностику.
Попутно с созданием самих устройств вы сделаете визуализацию на ПК, создадите веб-страницу, которую будет демонстрировать одно из ваших устройств, а также разберетесь с устройством и работой FDM 3D-принтера.
Помимо тех, кто увлекается робототехникой или стремится расширить кругозор и свои навыки, курс будет полезен всем, кто сталкивается с задачами бытовой и производственной автоматизации, а также занимается промышленным дизайном, рекламой и искусством.
Курс не требует специальных знаний у слушателей, доступен даже ученикам старших классов средней школы. Плюсом будут навыки программирования и владение английским языком на уровне чтения технической документации, однако обязательным это не является.
Весь курс посвящен практике и самым лучшим решением для вас будет раздобыть электронику, повторять показанные примеры и экспериментировать самостоятельно.
Источник: http://robo.detinso.ru/content/27
Загрузка...
