Конспект занятия по робототехнике в детском саду в подготовительной группе. План-конспект на тему: Вводное занятие по робототехнике

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?

Как и зачем робототехника внедряется в дошкольное образование? Каких роботов делают 5-6 летние дети? Какие методики и конструкторы использовать? И как это происходит в детском саду, где робототехника стала одной из центральных тем учебного и воспитательного процесса.

А в вашем детском саду уже внедрили робототехнику?
В детский сад пока внедрили только ребенка!
(из фейсбука)

Зачем нужна робототехника в детском саду

Причины все более активного вхождения робототехники в дошкольное образование связаны с ее возможностями (педагоги бы сказали «дидактическими возможностями») и решаемыми с ее помощью задачами:

• развитие мелкой моторики за счет работы с мелкими деталями конструкторов;
• навыки математики и счета: даже на уровне подбора деталей для робота приходиться иметь дело с балками разной длины, сравнением деталей по величине и счетом в пределах 10-15;
• первый опыт программирования;
• навыки конструирования, знакомство с основами механики и пропедевтика инженерного образования;
• работа в команде: робота обычно делают вдвоем или втроем;
• навыки презентации: когда проект завершен, надо о нем рассказать.

Каждая из этих задач сама по себе не уникальна, и можно с легкостью найти еще десяток занятий, ее решающих, но робототехника удивительным образом их все в себе соединяет. Причем все это делается:

• в игровой форме;
• с понятными для ребенка учебными материалами (конструкторами Lego или аналогичными).

Занятие робототехникой в детском саду ЛегоПолис

Так ли все прекрасно

Вы спросите, почему робототехника не использовалась раньше, если она такая полезная и уникальная? Причин опять же несколько.

Во-первых, образование — самая консервативная из всех областей и любые изменения идут здесь очень медленно. Во-вторых, сегодня стало больше возможностей и в плане выбора и покупки конструкторов, и в плане методик, и в плане подготовки кадров. Определенную роль в этом процессе играет и возникающий запрос со стороны родителей. Еще один фактор — назовем его последним в списке — в некоторых регионах есть «давление» сверху, когда органы управления образованием рекомендуют детским садам вводить занятия робототехникой.

Формально, наличие робототехнических конструкторов в образовательной среде ДОУ Перми — это требование департамента образования Перми. Так что на разном уровне она есть во всех садах Перми. Вопрос только в объемах внедрения, —

говорит Павел Крендель , директор . «Объемы внедрения» на практике иногда означают закупку оборудования и его складирование в самой дальней комнате. Потому что «целее будет, а работать все равно некому».

В целом, процесс идет тяжело и медленно, ситуация по регионам очень различна. Там, где такие занятия вводятся, это чаще бывает платная услуга. В регионах стоимость одного занятия составляет 150-300 рублей.

Вот как комментирует отрасль Антонина Цицулина , президент Ассоциации предприятий индустрии детских товаров:

На съезде дошкольного образования более половины участников искренне изумлялись, видя курс по робототехнике для дошкольников Павла Фролова (руководитель РОББО и Scratchduino — прим. ред.). И горевали — а кто сможет обучить?

Впрочем, обучение идет активно. Я иногда робототехники для педагогов, представители дошкольного образования приходят на них все чаще.

За два года курсы по работе на конструкторе Lego WeDo посетили педагоги более двадцати детских садов, —

говорит Андрей Корягин , представитель , организующего такие курсы.

Татьяна и ЛегоПолис

Знакомьтесь, это Татьяна Дубоенко . Полтора года назад она пришла работать заведующей в обычный муниципальный детский сад № 28 на окраине Перми.

Тогда же мы с Татьяной познакомились в фейсбуке, потом встретились на . Она изучала конкурсные проекты и внимательно наблюдала за защитами в Jr FLL. Своих проектов на конкурс ее ребята тогда не представляли. Далее все развивалось стремительно. Садик внедрил программы по робототехнике и стал ресурсной площадкой . В октябре скучный номер садика превратился в нескучное имя ЛегоПолис. Татьяна разбила вдребезги мое представление о заведующих детскими садами. Да и о детских садах тоже. Этот муниципальный садик не только сделал из себя сад мечты, но и активно ведет благотворительную деятельность — сама Татьяна и несколько воспитателей уже полгода проводят занятия по легоконструированию в детском онкоцентре.

Робототехника (не только на Lego, об этом ниже) и легоконструирование стали центральными в воспитательном и образовательном процессе детского сада. Робототехника включена в программу старшей и подготовительной группы. В подготовительной группе базовые занятия проводятся бесплатно и обязательно для всех один раз в месяц. Для желающих изучать робототехнику в большем объеме есть дополнительные платные занятия. Для детей младшего возраста активно идут занятия, связанные с конструированием. Lego на них используется очень активно:

Такие занятия помимо прочего становятся еще и своеобразной подготовкой к следующему этапу.

В детском саду множество конструкторов и других производителей.

Роботы в детском саду? Нет ли в этом чего-то искусственного и обусловленного сиюминутной модой?

Читая детям «Курочку Рябу», мы видим, что они вместо того, чтобы слушать сказку, начинают раздвигают пальцами страницы книжки, пытаясь увеличить картинку, —

говорит Татьяна. Мода или нет, но если учитывать интересы детей, а не ломать их, получается эффективнее. Иначе можно много возмущаться, что дети нынче не те.

Конструкторы и цена вопроса

Самый частый контраргумент внедрению робототехники в детский сад и школу — деньги. Традиционно считается, что это дорогое удовольствие и по оборудованию, и по зарплате для квалифицированных педагогов. Я нескромно выспрашиваю Татьяну, откуда деньги. Государство? Спонсоры? Родители? Ответ все время отрицательный. Никаких дополнительных средств на робототехнические наборы не поступает, но в общем бюджете детского сада найти деньги на несколько конструкторов проблемы не составляет, особенно если ориентироваться в ценах и поставщиках. Приведем несколько цифр. Для обучения группы из 10 человек нужно 5 комплектов.

Lego WeDo и Lego WeDo 2.0

Для примера возьмем самый популярный конструктор для дошкольного возраста Lego WeDo . В комплект войдут:

• базовый набор Перворобот Lego WeDo — 10 100 рублей;
• ресурсный набор Lego WeDo — 4 400 рублей (не обязательно, но так значительно возрастает количество и разнообразие собираемых моделей);
• ноутбук — от 18 000 рублей.

Для работы с Lego WeDo также понадобится лицензия — индивидуальная (7 500 рублей) и сетевая (20 600 рублей).

Итого около 180 тыс. рублей за оборудованный робототехнический класс. При этом многие продавцы дают значительные скидки. По нашим оценкам, вполне можно уложиться в 155 000 рублей .

Конструкторы других производителей значительно уступают по популярности, это, например, Бибот и УМКИ.

Так, российский конструктор УМКИ CAR4 Следопыт стоит 15 000 рублей.

Оборудования с набором методик и дидактик для группы 6-8 человек для садика может стоить от 38 до 45 тыс руб., —

говорит Игорь Воронин , разработчик конструкторов УМКИ.

Для большинства конструкторов предусмотрены подробные инструкции и методические материалы. Они ориентированы на проведение занятий в игровой форме, через сказки и примеры из окружающей жизни.

Конструкторы Huna-MRT-Роботрек в детском саду

Когда Татьяна пришла в детский сад, тут уже были закуплены несколько комплектов конструкторов . Они лежали на полках, даже не распечатанные (да, именно так и достигаются высокие цифры статистики по внедрению робототехники). Сегодня на них работает один из трех филиалов ЛегоПолиса.

Все детали конструкторов пластмассовые, яркие (хотя некоторые критикуют нечеткие цвета), электроники минимум. Это предварительный, не программируемый этап знакомства с робототехникой для детей 6-8 лет.

Наборы учат основам конструирования, простым механизмам и соединениям. Роботы этого уровня не программируются, и это плюс для детей дошкольного возраста - дети получают быстрый результат своей работы, не тратя время на разработку алгоритма, написание программы и т.п. При этом конструкторы включают электронные элементы: датчики, моторы, пульт управления - все это позволяет изучить основы робототехники.

Мы посетили занятие на этих конструкторах в ЛегоПолисе. В группе — 6 детей, один набор на двух учеников. Занятия с Huna-Роботрек идут как КОП — краткосрочная образовательная практика, всего проводится 4 ознакомительных занятия. Это бесплатные занятия по выбору.

Huna полегче, это первая ступень в робототехнике, робот не программируется, ребенок подключил все эти моторчики, сразу может поиграть, а в WeDo надо строить программы, алгоритмы, —

говорит Оксана Харина , педагог робототехники Huna из детского сада ЛегоПолис.

Минус конструкторов Huna-MRT-Роботрек — модели собираются за несколько занятий, пока не соберешь — не разобрать, т.е. неудобно использовать в потоке и закупать приходится большое количество. Кроме того, дошкольникам нужен сразу какой то результат. Но для разнообразия в линейке мы их используем, —

говорит Татьяна Дубоенко.

Как проходит занятие с LEGO WeDo

Мы посетили в ЛегоПолисе и занятие Галины Крендель по Lego WeDo. Галина говорит, что методические разработки Lego ориентированы на детей с 8 лет, поэтому для детского сада приходится их адаптировать или разрабатывать самостоятельно. Для работы с WeDo необходим ноутбук, поэтому первый урок обычно уходит на обучение работе с компьютером.

Занятие начинается с обсуждения задачи и возможных механизмов для ее решения — на нашем уроке обсуждались разные виды погрузчиков. Далее распределяются роли в команде и начинается сборка по инструкции на экране ноутбука.

После того, как робот построен, дети приступают к программированию. На том уроке, где были мы, алгоритм проговаривался педагогом, программу составляли дети. Дальше планируется, что и алгоритмы они смогут придумывать сами. Галина говорит, что все дети разные, есть группы, где уже на начальном этапе получается сразу перейти к самостоятельной разработке алгоритмов.

Ход и эмоциональный фон занятия лучше всего видны на видео. Урок не был открытым в традиционном плане, мы попросили администрацию детского сада не готовить ничего специально, а провести самое обычное занятие в «штатном» режиме.

А робототехника ли это?

Возможно, такие занятие правильнее было бы назвать просто конструированием или основами механики и программирования . Но робототехника — более удачное и понятное для детей (и родителей) слово. Вряд ли кто-то серьезно считает, что робототехника для дошкольников имеет что-то общее с эксплуатацией промышленных роботов. С другой стороны, такие занятия являются первым шагом к дальнейшему обучению робототехнике: знакомством с механикой, программным управлением, обратной связью и другими элементами.

Занимательная робототехника благодарит сотрудников детского сада ЛегоПолис за помощь в подготовке материала.

Фото Занимательная робототехника.

Спасение на самолёте

формирование предпосылок инженерного мышления

Развитие познавательно-исследовательской и конструктивной деятельности детей средствами lego wedo

учить основным приёмам сборки и программирования модели;

формировать конструктивное мышление средствами робототехники;

формировать правильное восприятие пространства;

развивать мелкую моторику рук, зрительно–двигательную координацию;

воспитывать доброту, отзывчивость, умение работать в команде.

Оборудование :

интерактивная доска,

ноутбук на каждую пару,

конструктор LEGO Education WeDo 9580 на каждую пару,

программное обеспечение

Раздаточный материал :

конструкторские шапки;

бумажные самолётики

Здравствуйте, ребята. Я стюардесса. Меня зовут Ирина. Я получила сигнал SOS.

Вы знаете, что это такое?

SOS это сигнал бедствия, просьба о помощи. Оторвалась льдина и людей уносит в открытое море.

Как их спасти?

Поможем им?

Какими должны быть люди, которые спасают тех, кто попал в беду?

Да только смелые, отважные, добрые, умеющие работать в команде люди могут спасти пострадавших.

Спасение людей это тяжёлая работа не каждый может с ней справиться.

Давайте проверим, готовы ли мы к оказанию помощи терпящим бедствие людям?

Арина загадает загадки, которые подготовила к сегодняшнему занятию, а вы должны их отгадать.

Молодцы ребята! Вижу что вы храбрые, сообразительные находчивые.

А сейчас нам нужно выбрать транспорт, на котором мы отправимся спасать людей в открытый океан.

Поможет нам в этом Артем, который приготовил презентацию о различных видах транспорта.

Презентация.

Так на чём же можно отправиться в путь?

К сожалению, самолет, на котором я прилетела к вам, улетел.

У каждого из вас есть конструкторский контейнер, в котором лежат разные детали для постройки необычного самолета. Вы мне поможете построить самолет? Вы знаете, как называют людей, которые строят самолеты? (Инженеры- конструкторы )

Предполагаемые ответы детей.

Сейчас вы все превратитесь в инженеров-конструкторов.

Усаживайтесь поудобнее на своих рабочих местах.

Сейчас нам предстоит сконструировать самолёт.

Наденьте шапочки конструкторов, которые лежат у вас на столах.

Теперь вы - инженеры–конструкторы.

Готовы конструировать модель самолета?

Приступим.

Самолет строят по схеме.

Самолёты готовы?

Молодцы! Вы создали каждый свой самолет. Вы – настоящие инженеры–конструкторы!

А теперь пришло время проводить испытания.

Поставьте самолет на испытательную платформу

Через USB LEGO – коммутатор будем осуществлять управление мотором.

Я предлагаю поработать у интерактивной доски Артёму и Илье.

Начинаем испытание : соедините модель с компьютером через USB LEGO – коммутатор.

Перетащите кнопку «Блок начало» в центр вашего рабочего стола.

Какой следующий блок нужно поставить?

Блок «включить мотор на…»

Давайте проверим, заработает ли мотор и пропеллер.

Есть контакт?

А чтобы остановить вращение пропеллера, нажмите на кнопку «Стоп» .

Ребята, как вы думаете, ваши самолеты прошли испытание?

Предполагаемые ответы детей.

Как вы узнали?

(Завёлся мотор, закрутился пропеллер)

А теперь нужно самолёт запрограммировать, чтобы он отправился в путь.

Напишите программу по образцу или создайте свою.

Давайте проверим, все самолеты смогут взлететь.

Испытания прошли успешно.

Молодцы ребята. Вы мне помогли сконструировать самолет и теперь нам можно отправляться в путь.

III. Рефлексия

Скажите, чему вы сегодня научились в конструкторском бюро? Ребята, вам понравилось быть инженерами – конструкторами? Что именно понравилось?

Я предлагаю всем вам сейчас выйти к доске и запустить самолётики. Если вы сегодня смогли справиться с поставленной задачей, сконструировать и запрограммировать самолёт то нужно запустить самолёт голубого цвета. Если что-то не получилось - розового.

После запуска прошу всех сесть на свои места.

Спасибо, юные инженеры. Желаю каждому осуществить свою мечту. И я надеюсь, что кто-нибудь из вас обязательно станет инженером–конструктором. Мы с вами сегодня сделали большое, доброе дело для спасения людей, терпящих бедствие.

Ведь не зря говорят : доброта от века к веку – украшает человека.

На этом наше занятие закончено. Всем спасибо.

Предлагаю вам конспект образовательной деятельности детей 10-12 лет (учащихся средней группы) по теме «В джунглях робототехники». Данная работа будет полезной как учителям школы, так и работникам дополнительного образования (руководителям кружков). Вашему вниманию предлагается , которое направлено на развитии у школьников любознательности, а также воспитание у них интереса к техническим областям, работе инженеров и программистов. Более подробно тут: https://repetitor.ru/repetitors/informatika , Вы найдете много интересного

Цель: формирование у детей представлений о том, что такое робототехника , какова её история, назначение и место в современном мире.

Демонстрационный материал:

• Презентация на тему «История робототехники и конструкторов Лего»,
• видео «Джунгли».

Раздаточный материал: конструкторы Lego Education 9580

Методические приемы: беседа-диалог, игровая ситуация, рассматривание презентации, беседа, тематическая физкультминутка, эксперимент, продуктивная деятельность школьников, анализ, подведение итогов.

Конспект урока «В джунглях робототехники»

Учитель: «Здравствуйте, ребята!

Все прошлые занятия мы с вами знакомились с конструктором Лего и программой Lego Education. Вы научились собирать роботов по готовым инструкциям и самостоятельно программировать их действия. Сегодня мы с вами обобщим все наши знания по разделу «Забавные животные», а именно сконструируем четыре модели. 1 отдел:

• «Рычащий лев»
• «Голодный аллигатор»
• «Обезьянка-барабанщица»
• «Танцующие птицы»

Для этого сегодня мы с Вами совершим путешествие в джунгли, но не обычные, а джунгли робототехники. Путешественники разделятся на 4 группы. Каждый отдел должен собрать робота за короткое время, составить программу в среде Lego Education и «оживить модель». Какая же группа является самой энергичной, самой дружной, самой быстрой по научным экспериментам, мы узнаем, наблюдая за быстротой и правильностью сборки, а также поведением робота.

Учащиеся приступают к сборке.

Учитель: «Пока конструкторы заняты работой, мы приглашаем специалистов в области Лего-роботов рассказать об истории современных конструкторов и роботов».

Учащиеся: «Робототе?хника (от робот и техника; англ. robotics) - прикладная наука, занимающаяся разработкой автоматизированных технических систем и являющаяся важнейшей технической основой интенсификации производства.

Важнейшие классы роботов широкого назначения - манипуляционные и мобильные роботы.

Манипуляционный робот - автоматическая машина (стационарная или передвижная), состоящая из исполнительного устройства в виде манипулятора, имеющего несколько степеней подвижности, и устройства программного управления, которая служит для выполнения в производственном процессе двигательных и управляющих функций. Такие роботы производятся в напольном, подвесном и портальном исполнениях. Получили наибольшее распространение в машиностроительных и приборостроительных отраслях.

Мобильный робот - автоматическая машина, в которой имеется движущееся шасси с автоматически управляемыми приводами. Такие роботы могут быть колёсными, шагающими и гусеничными (существуют также ползающие, плавающие и летающие мобильные робототехнические системы.

Робототехнические комплексы также популярны в области образования как современные высокотехнологичные исследовательские инструменты в области теории автоматического управления и мехатроники. Их использование в различных учебных заведениях среднего и высшего профессионального образования позволяет реализовывать концепцию «обучение на проектах», положенную в основу такой крупной совместной образовательной программы США и Европейского союза, как ILERT.

Применение возможностей робототехнических комплексов в инженерном образовании даёт возможность одновременной отработки профессиональных навыков сразу по нескольким смежным дисциплинам: механика, теория управления, схемотехника, программирование, теория информации. Востребованность комплексных знаний способствует развитию связей между исследовательскими коллективами. Кроме того, студенты уже в процессе профильной подготовки сталкиваются с необходимостью решать реальные практические задачи.

Существующие робототехнические комплексы для учебных лабораторий:

• Mechatronics Control Kit
• Festo Didactic
• LEGO Mindstorms
• fischertechnik.

Робототехника опирается на такие дисциплины, как электроника, механика, информатика, а также радиотехника и электротехника. Выделяют строительную, промышленную, бытовую, авиационную и экстремальную (военную, космическую, подводную) робототехнику. Важным конструктором для изучения роботов в школе стали конструкторы серии Лего.

LEGO (в переводе с датского языка- «играй хорошо») - серии игрушек, представляющие собой наборы деталей для сборки и моделирования разнообразных предметов. Наборы LEGO выпускает группа компаний LEGO Group, головной офис которой находится в Дании. Здесь же, в Дании, на полуострове Ютландия, в небольшом городке Биллунд находится и самый большой Леголенд в мире - город, полностью построенный из конструктора LEGO.

Основным продуктом компании LEGO являются разноцветные пластмассовые кирпичики, маленькие фигурки и т. д. Из LEGO можно собрать такие объекты, как транспортные средства, здания, а также движущихся роботов. Все, что построено, затем можно разобрать, а детали использовать для создания других объектов. Компания LEGO начала производство пластмассовых кирпичиков в 1949 году. С тех пор LEGO расширила сферу своей деятельности, создавая фильмы, игры, конкурсы, а также семь тематических парков развлечений. Однако имеется множество клонов и подделок конструктора.

Идет презентация «История роботов и Лего»

Учитель: «А теперь своими знаниями о джунглях поделятся юнные исследователи. Они расскажут вам о джунглях».

Учащиеся: «Джу?нгли - древесно-кустарниковые заросли в сочетании с высокими злаками. Жившие в Индии англичане позаимствовали это слово из языка хинди.

Самые большие джунгли существуют в бассейне реки Амазонки в большей части Центральной Америки (где они называются «сельва»), в экваториальной Африке, во многих районах Юго-Восточной Азии, в Австралии. Деревья в джунглях имеют несколько общих характеристик, которые не наблюдаются у растений менее влажных климатов: Основание ствола у многих видов имеет широкие, дровянистые выступы.

Верхушки деревьев часто очень хорошо связаны между собой с помощью лиан. Другими характеристиками джунглей могут служить необычайно тонкая (1-2 мм) кора деревьев. В джунглях встречаются широконосые обезьяны, ряд семейств грызунов, рукокрылые, ламы, сумчатые, несколько отрядов птиц, а также некоторые пресмыкающиеся, земноводные, рыбы и беспозвоночные.

На деревьях живут многие животные с цепкими хвостами. Очень много насекомых, особенно бабочек, много рыб. В джунглях живёт две трети всех видов животных и растений планеты. Предполагается, что миллионы видов животных и растений до сих пор не описаны».

Идет видео «Джунгли».

Учащиеся на основе конструктора Lego WeDo создают модели рычащий лев, обезьянку барабанщицу, голодного аллигатора и танцующих птиц. Учащие собирают роботов, программируют и демонстрируют модели. Ответственные оглашают результаты заполнения таблицы анализа поставленных целей и задач на открытом уроке.

Модели роботов

Группа №1.

Ученик №1.1: «Мы собрали модель «обезьянка-барабанщица» и запрограммировали ее. Энергия передается от ноутбука на мотор, а от мотора крутится сначала малое зубчатое колесо, затем коронное зубчатое колесо. Оно в свою очередь крутит ось. Кулачки поднимают и опускают лапы нашей барабанщицы. Перед нами стояла задача построить обезьянку, которая отбивала бы разные ритмы и это у нас получилось. Мы попробовали создать другие движения обезьянки, меняя положение кулачков. От изменения положения меняется звук и время ударов лапами обезьянки».

Ученик №1.2: «Несмотря на свой устрашающий вид эта большая, более двух метров ростом обезьяна очень дружелюбна; самцы из одной стаи обычно не соперничают друг с другом, а вожаку, чтобы его послушались, достаточно вытаращить глаза и издать соответствующий крик, ударяя себя пальцами по груди. Такое поведение - всего лишь инсценировка, за ним никогда не следует нападения.

Перед настоящей атакой долго и молча смотрит в глаза противнику. Пристальный взгляд, прямо в глаза, означает вызов не только у горилл, но и почти у всех млекопитающих, в том числе у собак, кошек и даже у людей. Маленькие гориллы остаются с матерью в течение почти четырех лет. Когда рождается следующий, мать начинает отдалять от себя старшего, но никогда не делает это грубо; она как бы предлагает ему самому попробовать свои силы во взрослой жизни.

Проснувшись, гориллы отправляются на поиски пищи. Оставшееся время они посвящают отдыху и играм. После вечерней трапезы устраиваются на земле своего рода подстилки, на которых и засыпают».

Группа №2.

Ученик №2.1: Мы собрали модель «рычащий лев». Энергия передается на мотор, который получает энергию от компьютера. Это приводит в движение зубчатое колесо, которое вращает коронное колесо. Коронное колесо подсоединено к той же оси, на которой закреплены передние лапы льва при вращении оси, лев садится или ложиться. Продемонстрируем работу модели.

Ученик №2.2:. «Лев - вид хищных млекопитающих, один из четырёх представителей рода пантер. Является второй по величине после тигра из ныне живущих кошек - масса некоторых самцов может достигать 250 кг. Характерная особенность льва - густая грива у самцов, чего нет у прочих представителей семейства кошачьих.

Предпочитает открытые пространства, где находит прохладу в тени редких деревьев. Для охоты же лучше иметь широкий обзор, чтобы издали заметить стада пасущихся травоядных и разработать стратегию, как лучше приблизиться к ним незамеченным. Внешне это ленивый зверь, который по долгу дремлет и бездельничает.

Только когда лев голоден и вынужден преследовать стада травоядных или когда должен защищать свою территорию, он выходит из оцепенения. Львы были популярны в культуре в античные времена и в Средневековье, они нашли своё отображение в скульптуре, живописи, на национальных флагах, гербах, в мифах, литературе и фильмах».

Группа №3.

Ученик №3.1: Мы собрали модель «голодный аллигатор». Энергия передается от компьютера на мотор, который вращает коронное зубчатое колесо. Это зубчатое колесо насажено на одну ось с шкивом. На маленький шкив надет ремень, передающий движение большому шкиву. Он открывает и закрывает пасть аллигатора. Продемонстрируем работу модели: кладем рыбку - рот закрывается, достаём рыбку - рот открывается.

Ученик №3.2: «Аллигатор - род, включающий всего два современных вида: американский (или миссисипский) аллигатор и китайский аллигатор. У крупных аллигаторов глаза отсвечивают красным цветом, у небольших особей - зелёным. По этому признаку аллигатора можно обнаружить в тёмное время суток. Самый крупный аллигатор, когда-либо зафиксированный в истории, был обнаружен на острове в американском штате Луизиана - его длина составила. Несколько гигантских особей было взвешено, вес самого крупного из них превысил тонну.

В мире есть только две страны, где обитают представители этого рода - это Соединённые Штаты Америки и Китай. Китайский аллигатор находится под угрозой исчезновения. Американский аллигатор обитает на восточном побережье США. Только во Флориде их численность превышает 1 млн особей. Единственным местом на Земле, где аллигаторы и крокодилы сосуществуют вместе, является Флорида.

Крупные самцы ведут одиночный образ жизни, придерживаясь своей территории. Более мелких самцов можно увидеть большими группами в непосредственной близости друг от друга. Крупные особи (как самцы, так и самки) защищают свою территорию, небольшие аллигаторы более толерантны по отношению к особям того же размера.

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.»

Аллигатор

Группа №4.

Ученик №4.1: «Мы сконструировали модель «танцующие птицы». Энергия передается на мотор, а от компьютера вращается зубчатое колесо. Оно установлено на одной оси со шкивом, который тоже вращается. Сверху на шкив закреплена птица и на шкив надеть ремень. При вращении шкива, ремень движется и вращает другой шкив. Мы ставили перед собой цель, создать такую конструкцию, в которой бы птицы крутились сначала в одну сторону, а затем в разные. Продемонстрируем работу модели: меняя передачу, можно вращать птиц в разные стороны.»