Педагогическая целесообразность

Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

Дополнительная

общеобразовательная программа

«Основы электроники»

Возраст детей:10-15 лет

Срок обучения: 1 год

Тип программы: модифицированная

Направленность программы: техническая

Педагог-разработчик:

Козменков Игорь Николаевич

Методист:

Пузанова Светлана Ивановна

г. Новокуйбышевск

2019 год

Оглавление

Оглавление. 2

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА.. 3

Введение. 3

Направленность программы.. 3

Новизна программы.. 4

Актуальность программы.. 5

Педагогическая целесообразность. 6

Цель: 7

Задачи: 7

Возраст детей. 7

Формы обучения. 8

Формы, принципы и методы организации деятельности. 8

Режим занятий. 10

Ожидаемые результаты.. 10

Критерии и способы определения результативности. 11

Формы подведения итогов реализации программы.. 11

УЧЕБНО-ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН.. 13

СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММЫ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ДЕТЕЙ.. 14

МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОГРАММЫ... 20

Материально-технические условия реализации программы.. 20

Методическая литература. 20

ЛИТЕРАТУРА.. 21

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. КАЛЕНДАРНО-ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН ПРОГРАММЫ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ДЕТЕЙ.. 22

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Введение

Возможно это немного неожиданно и громко звучит, но сейчас мы, представители современного человечества, стоим на пороге очередной промышленной революции. Даже не стоим, а являемся непосредственными свидетелями ее протекания. Она характеризуется распространением новых промышленных явлений, основанных на информационных технологиях. Это 3Д-печать, большие данные, интернет вещей, виртуальная и дополненная реальность, ну конечно же широкое внедрение робототехники во все сферы жизни. Словом, новая промышленная революция — это активное слияние информационных технологий и реального физического мира, т. е. создание киберфизических систем как в промышленности, так и в быту. Такие киберфизические системы уже сейчас стали основным направлением деятельности ученых и инженеров во всех развитых странах мира. Очевидно, что успехи в этой сфере будут определять технологическое лидерство, а вместе с ним и уровень экономического развития, благосостояние того государства, в котором разрабатывается и производятся такие высокотехнологические продукты.

Без сомнения, все это играет огромную роль и для развития нашей страны, которая всегда входила в число мировых держав, обладательниц передовых научно-технических достижений. Для того, чтобы это самое научно-техническое развитие было устойчивым, очень важно наличие системы инженерно-технического воспитания детей. Необходимо, чтобы у будущих инженеров уже со школьного возраста был доступ к инструментам, позволяющим создавать современные инновационные модели устройств.

К таким инструментам относится разработанный и произведенный ООО «Эвольвектор» общеобразовательный набор, предназначенный для изучения основ автоматики и робототехники. Набор по сути представляет собой конструктор для проведения множества экспериментов на робототехническую тематику.

Направленность программы

Дополнительная общеразвивающая программа «Основы электроники» имеет техническую направленность. Программы научно - технической направленности в системе общего образования ориентированы на развитие технических и творческих способностей и умений детей, организацию научно-исследовательской деятельности, профессионального самоопределения детей.

Учебные дисциплины:

Общие понятия электричества; электроники; радиотехники; системы связи; основы программирования, автоматизированные системы управления.

Практические дисциплины:

Программирование на языке С++; сборка схем; расчёт электрических цепей; выявление неисправностей, ремонт и техническое обслуживание электротехнических устройств; работа с резисторами, диодами, транзисторами и т.п.; работа с датчиками и осуществление обратной связи на их основе, работа с моторами и сервоприводами, программирование микроконтроллера; использование удаленной связи.

Новизна программы

Новизна дополнительной общеразвивающей программы «Основы электроники» заключается в следующем: программа комплексная и построена с использованием межпредметных связей. Она объединяет в себе такие направления деятельности как современные компьютерные технологии, традиционное техническое моделирование и проектная деятельность; использование в учебном процессе информационно-компьютерных технологий способствует приобретению нового опыта познавательной деятельности; наличие раздела «Конкурсная деятельность». В рамках программы созданы условия для развития навыков самообразования и самопроектирования, формирования познавательных интересов, интеллектуальной и ценностносмысловой сферы обучающихся, предоставление возможности участия в конкурсах, выставках и фестивалях различного уровня.

Хочется отметить и развивающую функцию изучения робототехники и микроэлектроники в школе. Систематическая работа с мелкими деталями у детей и подростков оказывает положительное влияние на развитие моторики мелких мышц кистей рук, что в свою очередь стимулирует развитие основных функций головного мозга, что положительно влияет на внимание, наблюдательность, память, воображение, речь и, конечно, развивает творческое мышление. Исследования технологических компаний показывают, что если мы не будем иметь детей, заинтересованных и увлеченных инженерными направлениями уже в 7–9 классах, а то и в 5-6 классах, вероятность того, что они успешно пойдут по инженерной карьере очень низка. Учителя физики и информатики, пропагандируя естественные науки, математику, инженерное искусство и компьютерные технологии с помощью междисциплинарных элективных и факультативных курсов, системы дополнительного образования, могут более эффективно влиять на выбор учащимися будущей профессии.

На занятиях дети получат реальные навыки организации работы, научатся осуществлять простой технический контроль, строить математическое описание, проводить компьютерное моделирование и разработку методов управления, осуществят разработку подсистем и устройств, проанализируют информацию с датчиков, пытаются построить многокомпонентные системы, осуществят отладку, проведут испытания, модернизацию и перепрограммирование устройств и систем, будут поддерживать их в работоспособном состоянии, так как все это важнейшие основы фундамента для будущей научно-исследовательской, проектно-конструкторской, организационно-управленческой и эксплуатационной профессиональной деятельности. Это уже не просто профориентация, это пропаганда инженерных специальностей самыми современными образовательными технологиями.

Актуальность программы

Одним из важных приоритетов образования детей согласно государственной программе Российской Федерации "Развитие образования" на 2013 - 2020 годы (утв. постановлением Правительства РФ от 15 апреля 2014 г. N 295) является модернизация образовательных программ в системах дошкольного, общего и дополнительного образования детей, направленных на достижение современного качества учебных результатов и результатов социализации. Дополнительная общеразвивающая программа «Основы электроники» создает благоприятные условия для развития творческих способностей детей, расширяет и дополняет базовые знания, дает возможность удовлетворить интерес в избранном виде деятельности, проявить и реализовать свой творческий потенциал, что делает программу актуальной и востребованной.

Программа разработана в соответствии с ФЗ РФ от 29.12. 2012г. № 273-ФЗ, распоряжение Правительства РФ от 29.05.2015 г. №996-р г «Стратегия развития воспитания в РФ на период до 2025 года», приказом Министерства образовании и науки РФ от 29.08.2013г. № 1008 «Об утверждении Порядка организации и осуществления образовательной деятельности по общеобразовательным программам», постановлением Главного государственного санитарного врача РФ от 04.07.2014 №41об утверждении САНПИН 2.4.4.3172-14 «Санитарно - эпидемиологические требования к устройству, содержанию и организации режима работы образовательных организаций образования детей», приложением к письму министерства образования и науки Самарской области от 03.09.2015г. № мо-16 09-01/ 826-ту, что позволяет организовать образовательный процесс с учетом современных требований заказчиков образовательных услуг.

Актуальность дополнительной общеразвивающей программы «Основы электроники» подтверждается идеями, заложенными в ее концепции, которая позволяет реализовать на практике всестороннее развитие личности обучающихся путем введения в мир труда, техники, производства, современных компьютерных технологий, ориентирует на развитие конструкторских умений, подготавливает к сознательному выбору самостоятельной трудовой деятельности. Обоснование актуальности программы служит использование элементов метапредметного подхода, позволяющего формировать универсальные учебные действия детей.

Изучение основ робототехники очень перспективно и важно именно сейчас. Робототехника – это сегодняшние и будущие инвестиции и, как следствие, новые рабочие места. Необходимо активно начинать популяризацию профессии инженера уже в средней школе. Детям нужны образцы для подражания в области инженерной деятельности, чтобы пробудить в них интерес и позволить ощутить волшебство в работе инженера, а робототехника является популярным и эффективным методом для изучения важных областей науки, технологии, конструирования и математики.

Возраст детей

Возраст детей, участвующих в реализации данной образовательной программы 10-15 лет. В этом возрасте перестраиваются познавательные процессы детей (мышление, память, восприятие), которые позволяют успешно осваивать научные понятия и оперировать ими, что позволяет в содержании образовательной программы использовать специализированные компьютерные программы. Изучение основ электричества и программирования происходит в рамках курса физики и информатики 8 класса общеобразовательной программы, однако знакомство с основами электроники и программирования на основе конструктора доступно и учащимся 6-7 классов и может являться базой для изучения этих предметов. Кроме того, практическая направленность программы, служит дополнительной мотивацией при освоении образовательной программы основного среднего образования. Дети среднего школьного возраста, имеющие достаточную базовую подготовку, интересуются конструированием, моделированием, управлением роботов, поэтому содержание программы адаптировано к данному возрасту. В группы принимаются все желающие.

Срок реализации программы - 1 год.

Формы обучения

Обучение проводится по очной форме.

Режим занятий

Занятия по образовательной программе проводятся 2 раза в неделю по 1,5 часа (продолжительность учебного часа - 45 минут). Кратность занятий и их продолжительность обосновывается рекомендуемыми нормами САНПИН 2.4.4.3172-14, целью и задачами программы. Занятия ведутся с 1 сентября по 31 мая - 36 недель, всего 108 часов за год. В группах занимаются дети 10-15 лет. Количество детей в группе 10-15 человек.

Ожидаемые результаты

Личностные:

- устанавливать связь между целью учебной деятельности и ее мотивом;

- воспитание российской гражданской идентичности: патриотизма, уважения к Отечеству, осознания вклада отечественных учёных в развитие мировой науки;

- ответственное отношение к обучению, готовность и способность детей к саморазвитию и самообразованию на основе мотивации к обучению и познанию;

- осознанный выбор и построение дальнейшей индивидуальной траектории образования на базе ориентировки в мире профессий и профессиональных предпочтений с учётом устойчивых познавательных интересов, а также на основе формирования уважительного отношения к труду, развитие опыта участия в социально значимом труде;

- оценивать усваиваемое содержание учебного материала исходя из личностных ценностей;

- ориентация на понимание причин успеха в творческой деятельности;

- устанавливать связь между целью деятельности и ее результатом.

Метапредметные:

Познавательные УУД

- ориентироваться в своей системе знаний (определять границы знания/незнания);

- находить ответы на вопросы в тексте, иллюстрациях, используя свой жизненный опыт;

- проводить анализ учебного материала;

- проводить сравнение, объясняя критерии сравнения;

- уметь определять уровень усвоения учебного материала.

Регулятивные УУД

- определять и формулировать цель своей деятельности;

- формулировать учебные задачи;

- работать по предложенному плану, инструкции;

- высказывать свое предположение на основе учебного материала;

- осуществлять итоговый и пошаговый контроль в своей творческой деятельности;

- вносить необходимые коррективы в действие после его завершения на основе оценки в характере сделанных ошибок;

- умение определять понятия, создавать обобщения, устанавливать аналогии, классифицировать, самостоятельно выбирать основания и критерии для классификации;

- -осуществлять поиск информации с использованием литературы и сети Интернет.

Коммуникативные УУД

- слушать и понимать речь других;

- уметь с достаточной полнотой и точностью выражать свои мысли;

- владеть диалогической формой речи в соответствии с грамматическими и синтаксическими нормами родного языка;

- сотрудничать и оказывать взаимопомощь, доброжелательно и уважительно строить свое общение со сверстниками и взрослыми;

-формировать собственное мнение и позицию.

Предметные:

- знать общенаучные и технические термины, теоретические основы создания электронных устройств и робототехнического оборудования;

- знать элементную базу, при помощи которой собирается устройство;

- порядок взаимодействия механических узлов аппаратов с электронными и оптическими устройствами;

- осознание значения технической грамотности для повседневной жизни человека;

- знать правила техники безопасности при работе с инструментом и электрическими приборами;

- развитие умений работы с электрическими схемами, конструирование некоторых моделей роботов; проводить сборку на базе конструктора «Эвольвектор»;

- умение читать и анализировать даташиты и другие описания технических модулей, устройств и микросхем;

- формирование умения применять классические функции роботов в нестандартном назначении; обрабатывать полученные изображения в панорамные снимки или туры;

- читать и анализировать данные;

- работать с источниками информации (инструкции, литература, Интернет и др.);

- выступать с творческими проектами на конкурсных мероприятиях различного уровня.

Критерии и способы определения результативности

Входной мониторинг проводится па первых занятиях при помощи педагогического наблюдения, опросов, выполнения учащимися диагностических заданий. Это позволяет определить первоначальную подготовку детей и внести корректировку в планирование образовательного процесса. Для отслеживания теоретической подготовки применяются опросные методы. Для отслеживания результатов практической деятельности применяется метод наблюдения и индивидуального контроля.

Результативность отслеживается методом анализа практических и творческих работ, результатов тестирования, участия в мероприятиях (викторинах, выставках, олимпиадах).

УЧЕБНО-ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН

№ п/п	Наименование раздела, темы	Всего часов	Теория	Практика (интерактивные занятия)	Формы аттестации (контроля)
1	Введение в робототехнику	2	1	1	Демонстрация подключенного к Ардуино светодиода
2.	Основы электротехники	18	12	6	Сборка цепи по заданной схеме
3.	Алгоритм. Программа. Основы языка С	5	2	3	Демонстрация сделанного светофора
4.	Аналоговые и цифровые сигналы, датчики	12	4	8	Демонстрация подключения ребенком 1 датчика освещенности, 1 датчика расстояния и 1 сервомотора
5.	Транзисторный ключ	4	2	2	Демонстрация работы транзистора в режиме ключа. Переключение реле
6.	Индикаторы и дисплеи	3	1	2
7.	Управление двигателем постоянного тока с Arduino с помощью драйвера	8	2	6	Демонстрация работы двигателя от драйвера с управлением по Ардуино.
8.	Схемы электрического питания	4	2	2	Испытание изготовленного ребенком зарядного устройства на сотовом телефоне преподавателя
9.	Соединение с компьютером	3	2	1	Мини-отчет ребенка по разработанной модели шасси для робота
10.	Сборка шасси робота, его механика и электроника. Езда вперед-назад-влево-вправо	3		3	Заезды шасси
11.	Автоматизированные системы управления	8	5	3	Демонстрация движения робота в соответствии с показаниями датчиков
12.	Следователь по линии	4	1	3	Демонстрация езды по извилистой черной линии
13.	Робот, ориентирующийся в пространстве	6	1	5	Заезд шасси с датчиком расстояния
14.	Управление роботом от первого лица	4	2	2	Результат управления через сервер
15.	Сборка курсового проекта	24	8	16	Демонстрация созданных проектов
16.	Итого	108	45	63

СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММЫ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ДЕТЕЙ

Тема 1. «Введение» (2 часа).

Теория (1 час): Введение в робототехнику. Роботы. Введение в историю робототехники. Микроконтроллер. Плата Ардуино. Основы программирования в Arduino.

Практика (1 час): Управление светодиодом с Arduino. Мигание светодиодом, изменение времени его включения/выключения, управление им по программе

Тема 2. «Основы электротехники» (18 часов).

Теория (12 часов): Ток и напряжение. Электрический ток. Проводники. Полупроводники. Диэлектрики. Разность потенциалов. Напряжение. Сила тока. Единицы измерения. Обозначение. «Земля». Электродвижущая сила. Источники питания. Обозначения на схеме. Энергия. Мощность. Резисторы. Сопротивление. Резисторы. Обозначение на схеме. Характеристики резисторов. Закон Ома. Соединение резисторов. Параллельное и последовательное соединение резисторов. Применение резисторов. Токоограничивающие резисторы. Стягивающие и подтягивающие резисторы. Делители напряжения. Мощность резисторов. Маркировка резисторов. Допустимая нагрузка и техника безопасности. Воспламенение резисторов. Светодиоды. Диод. Электроды. Анод. Катод. Полупроводниковые диоды. Р-п переход. Применение диодов. Выпрямители. Владимир Фёдорович Миткевич. Светоизлучающий диод. Электролюминесценция. Олег Владимирович Лосев. Виды светодиодов. Применение светодиодов. Характеристики светодиода. RGB-светодиод. Органические светодиоды. Производство светодиодов (российские светодиоды). Измерение электрических величин. Вольтметр, амперметр и омметр. Мультиметр. Аналоговые и цифровые мультиметры. Разрядность цифрового мультиметра. Основные режимы измерений. Дополнительные функции. Делитель напряжения. Схема делителя напряжения. Примеры. Применение делителя для считывания показаний датчика. Потребитель тока. Подключение нагрузки. Расход энергии «впустую». Применимость делителя напряжения. Для чего не подходит делитель напряжения. Опасные факторы и возгорание. Конденсаторы. Конденсатор. Ёмкость. Единицы измерения. Зарядка и разрядка. Типы конденсаторов. Электролитические и керамические конденсаторы. Полярность. Опасность разрушения (взрыва). Применение конденсаторов в микроэлектронике. Резервный и фильтрующий конденсатор. Соединение конденсаторов. Предельные характеристики.

Практика (6 часов): Создание простых электрических цепей из основных компонентов. Схема работы электрического звонка. Чтение маркировки резисторов. Создание простейших электрических цепей, содержащих резисторы. Параллельное и последовательное соединение резисторов. Электрические схемы с токоограничивающим, стягивающим и подтягивающим резисторами. Изучение работы диодов в электрической цепи. Создание электрических схем со светодиодами. Последовательное соединение светодиодов. Вычисление сопротивления токоограничивающего резистора для светодиода. Изучение основных режимов работы мультиметра. Измерение мультиметром напряжения, сопротивления и силы тока. Изучение дополнительных функций мультиметра. Измерение температуры с помощью термопары. Измерение напряжения в цепи с нагрузкой и без нагрузки. Создание простейшей схемы с делителем напряжения. Расчёт электрических параметров цепи. Применения керамических конденсаторов при создании схем с использованием микроконтроллера Arduino. Изучение электрических цепей с фильтрующим и резервным конденсаторами. Построение графика изменения напряжения.

Тема 3. «Алгоритм. Программа. Основы языка С» (5 часов).

Теория (2 час): Понятия программы и алгоритма. Условия, циклы, функции. Среда разработки приложений. Среда разработки приложений для микроконтроллера Arduino. Язык C/C++. Структура программы. Операторные скобки. Константы. Комментарии. Управление цифровым входом/выходом. Случайные числа. Переменные. Присваивание. Арифметические операции и математические функции. Условный оператор. Операторы сравнения. Циклы. Кодирование информации. Двоичное кодирование. Кодирование информации с помощью светодиодов.

Практика (3 час): Разработка алгоритма функционирования светофора на разноцветных светодиодах. Изучение среды разработки приложений. Создание схемы с одним, двумя, тремя и т.д. светодиодами. Программное управление последовательностью включения светодиодов и временем их горения. Создание модели, описывающей работу ёлочной гирлянды. Управление включением/выключением светодиодов, подключённых к Arduino. Создание и контроль счётчиков включений светодиодов. Создание кодовой таблицы, используя последовательность светодиодов и кодового табло из светодиодов. Программное управление передачей закодированного сообщения.

Тема 4. «Аналоговые и цифровые сигналы, датчики» (12 часов).

Теория(4 часа). Что такое сигналы. Какие виды сигналов существуют. Устройство аппаратной платформы Arduino: Atmega 328 и FT232. . Изменение яркости светодиода с помощью широтно-импульсной модуляции с помощью функций delay() и analogWrite(). Управление RGB-светодиодом. Создание генератора цветов радуги с помощью Ардуино, потенциометра и RBG-светодиода. Переменные резисторы. Фоторезистор. Применение. Звук. Громкоговорители. Пьезоэлектрический эффект. Пьезокерамические излучатели (пьезоизлучатели). Генерирование звука на пьезоизлучателе. Таблица соответствия частоты и нот. Последовательность нот как массив элементов. Массивы. Интерфейс человек-машина. Миниатюрное механическое устройство для передачи сигнала (ввода информации). Пример подключения кнопки к контроллеру Arduino. Функции связи микроконтроллера с компьютером. Счётчик нажатий на кнопку. Азбука Морзе. Проблема дребезга контактов. Функции связи микроконтроллера Arduino с компьютером. Датчики давления. Тензорезистор. Принцип действия, применение. Тензостанция. Датчики магнитного поля. Эффект Холла. Датчик Холла. Применение. Системы защиты и контроля. Система контроля открытия дверей. Единицы измерения температуры. Датчики температуры. Цифровые датчики. Интерфейс 1-Wire. Схема подключения датчика к Arduino.

Практика (8 часов). Работа с цифровыми и аналоговыми сигналами на примере датчиков освещенности и расстояния. Подключение сервомотора. Управление углом поворота сервомотора в зависимости от значения, полученного с датчика расстояния. Мониторинг цифровых показаний с фоторезистора с помощью монитора последовательного интерфейса. Поиск коэффициента перевода сопротивления фоторезистора в цифровой код. Схема управления включением светодиода в зависимости от окружающей освещённости. Изучение модели системы управления автоматическим включением/выключением освещения. Изучение соответствия нот и частот. Изучение работы прототипа музыкальной открытки (шкатулки). Подключения управляющей кнопки к микроконтроллеру. Счётчик нажатий на кнопку. Изучение и программное решение проблемы дребезга контактов. Изучение системы ввода информации, использующей всего 2 кнопки. Контроль показаний тензодатчика и управление светодиодами, в зависимости от показаний. Создание модели цифрового силомера (в зависимости от силы нажатия на датчик загораются несколько светодиодов). Программный контроль состояния датчика Холла. Создание модели системы контроля открытия/закрытия дверей. Программный контроль температурного режима. Создание модели пожарной сигнализации.

Тема 5. «Индикаторы и дисплеи » (4 часа).

Теория(2 часа). Цветовая модель. Цветовые модели. Аддитивная цветовая модель. RGB-куб. Смешение цветов (синтез). Широтно-импульсная модуляция (PWM). Создание схемы для модели «Декоративный светильник». Цикл со счётчиком. Жидкокристаллический дисплей (LCD). Характеристики. Подключение символьного дисплея к микроконтроллеру. Основные команды для вывода информации на экран дисплея. Семисегментный индикатор.

Практика (2 часа). Создание модели декоративного светильника, на основе RGB- светодиода. Программное управление работой светильника. Изучение аддитивной цветовой модели и синтеза цветов. Работа с символьным жидкокристаллическим дисплеем. Вывод информации на экран дисплея. Бегущая текстовая строка. Вывод показаний на семисигментный индикатор.

Тема 6. «Транзисторный ключ» (3 часа).

Теория (1 час). Общие представления о биполярном и полевом транзисторах. Транзистор в режиме ключа. Управление двигателем с помощью транзистора, а также с помощью реле. Транзисторы. Обозначения на схеме. Применение транзисторов. Аналоговая и цифровая техника. Биполярные и полевые транзисторы. Дважды Нобелевский лауреат Джон Бардин. Подключение транзисторов для управления мощными компонентами. Транзистор - «кирпичик» для построения микросхем логики, памяти, процессора. Закон Мура.

Практика (2 часа). Управление двигателем постоянного тока с помощью транзисторного ключа. А затем с помощью реле. Изучение работы полевого транзистора при управлении работой электромотора. Создание схемы.

Тема 7. «Управление двигателем постоянного тока с Arduino с помощью драйвера» (8 часов).

Теория (2 часа). Двигатель постоянного тока. Конструкция и принцип работы. Транзисторный мост Н-типа. Драйвер двигателей. Сервоприводы. Состав. Рулевая машинка (сервомашинка). Характеристики. Применение. Электродвигатели постоянного тока. Способы управления мощной нагрузкой. MOSFET-транзистор. Управление электродвигателем.

Практика (6 часов). Подключение мотора постоянного тока к Arduino. Практическая работа по использованию функции для поворота мотора от 0 до 180° и наоборот. Создание модели пульта управления краном погрузчика (используя кнопки и сервомоторы). Создание различных моделей вентилятора (автоматическое управление; управление с помощью кнопок, потенциометра).

Тема 8. «Схемы электрического питания» (4 часа).

Теория (2 часа). Почему важно использовать не только элементы питания, но и дополнительные схемы к ним. Закон Ома. Схемы питания. Сложение напряжений и увеличение тока. Понижающие и повышающие преобразователи напряжения.

Практика (2 часа). Изготовления зарядного устройства для сотового телефона.

Тема 9. « Соединение с компьютером » (3 часа).

Теория (2 часа). Bluetooth модуль. WiFi модуль. Пара приемника и передатчика на 433 МГц. Как подключать Bluetooth модуль и управлять роботом с сотового телефона. Связь микроконтроллера Arduino с компьютером или другими устройствами, поддерживающими последовательный интерфейс обмена данными. Встроенный монитор последовательного интерфейса. Скорость связи. Функции обмена данными.

Практика (1 час). Создание и тестирование робота, управляемого с сотового телефона. Мониторинг цифровых показаний с потенциометра с помощью монитора последовательного интерфейса.

Тема 10. «Сборка шасси робота, его механика и электроника. Езда вперед-назад-влево-вправо» (3 часа).

Практика (3 часа). Установка моторов на шасси. Подключение моторов к драйверу двигателей. Написание программы для движения робота вперед, назад, влево и вправо. Алгоритмы перемещения робота по квадрату, кругу и треугольнику.

Тема 11. « Автоматизированные системы управления » (8 часов).

Теория (5 часов). Условный оператор. Полное и неполное условие. Вложенные циклы. Управление и алгоритмы. Открытые и закрытые системы управления. Модель светофора для пешехода. Описание принципа работы. Алгоритм управления. Композиция. Альтернатива. Итерация. Использование задач из школьного курса информатики на линейные, условные и циклические алгоритмы в системах автоматического управления. Работа со строковыми переменными.

Практика (3 часа). Создание и тестирование алгоритма работы устройства с несколькими датчиками работающего полностью на основе их показаний. Создание моделей светофора. Создание программ управления работой различных моделей светофора. Реализация классических алгоритмов работы со строковыми переменными (палиндром, счастливый билет).

Тема 12. «Следователь по линии» (4 часа).

Теория (1 час). Алгоритм движения по линии по двум датчикам линии. Кубический алгоритм. Возможность накопления ошибки и оценки скорости ее изменения.

Практика (3 часа). Создание и тестирование следователя по линии.

Тема 13. «Робот, ориентирующийся в пространстве» (6 часов).

Теория (1 час). Разработка алгоритмов ориентации в пространстве по датчику расстояния.

Практика (5 часов) Сборка и испытание робота избегающего препятствия.

Тема 14. «Управление роботом от первого лица» (4 часа).

Теория (2 часа). Управление роботом с помощью программы RoboCam. Создание сервера и подключение к нему с помощью клиента.

Практика (2 часа). Управление роботом с помощью программы RoboCam. Создание сервера и подключение к нему с помощью клиента.

Тема 15. «Проектная деятельность. Доработка идеи ученика до стадии макетного образца» (24 часа).

Теория (8 часов). Примеры реальных стартап-проектов. Пути их развития. Этапы работ. Основы командной деятельности. Примеры современных роботов и решаемых проектов. Теоретическая индивидуальная помощь в необходимых вопросах.

Практика (16 часов). Работа над придуманным вариантом относительно быстрого и несложного стартапа. Разработка идеи проекта. Обозначение функционала робота. Поиск необходимой компонентной базы, модулей и датчиков. Сборка прототипа робота. Отладка робота. Демонстрация робота.

МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОГРАММЫ

ЛИТЕРАТУРА

Катцен С. PIC-микроконтроллеры. Все, что вам необходимо знать/ пер. с англ. Евстифеева А.В. — М.: Додэка-ХХ1, 2008- 656 с.
Кравченко А.В. 10 практических устройств на AVR-микроконтроллерах. — М.: Издательский дом «Додэка-XXI», К. «МК-Пресс», 2008. — 224с.
Голубцов М.С. Микроконтроллеры AVR: от простого к сложному. — М.: СО ЛОН-Пресс,2003. — 288с.
Тавернье К. PIC-микроконтроллеры. Практика применения/ пер.с фр. — М.: ДМК Пресс, 2004. — 272с.
Микушин А.В. Занимательно о микроконтроллерах. — СПб.: БХВ- Петербург, 2006. — 432с.
Фрунзе А.В. Микроконтроллеры? Это же просто! Т.1. — М.: ООО «ИД Скимен», 2002. — 336с.
Фрунзе А.В. Микроконтроллеры? Это же просто! Т.2. — М.: ООО «ИД Скимен», 2002. — 392с.
Фрунзе А.В. Микроконтроллеры? Это же просто! Т.З. — М.: ООО «ИД Скимен», 2003. — 224с.
Суэмацу Ё. Микрокомпьютерные системы управления. Первое знакомство. / Пер. с яп; под ред. Ёсифуми Амэмия. — М.: Издательский дом «Додэка-XXI», 2002. — 226с.
Ревич Ю.В. Занимательная микроэлектроника. — СПб.: БХВ-Петербург, 2007. — 592с.
Эванс Б. Arduino блокнот программиста /пер. с англ. В.Н.Гололобов (электронная книга).

Для детей:

Копосов Д. Г. Первый шаг в робототехнику: практикум для 5–6 классов. М: БИНОМ. Лаборатория знаний. — 2012. — 284 с.
Копосов Д. Г. Первый шаг в робототехнику: рабочая тетрадь для 5–6 классов. М: БИНОМ. Лаборатория знаний. — 2012. — 88 с.
Ревич Ю.В. Занимательная микроэлектроника. – Спб.: БХВ-Петербург, 2007. – 592с.
Эванс Б. Arduino блокнот программиста /пер. с англ. В.Н.Гололобов (электронная книга).

Веб-ресурсы:

http://www.ardino.cc. Официальный сайт производителя.
http://www.ardino.ru. Русская версия официального сайта.
http://wiki.amperka.ru. Теоретические основы схемотехники.
http://robocraft.ru. Информационный портал калининградской команды RoboCraft в области робототехники.
http://www.freeduino.ru. Сайт ООО «Микромодульные технологии», выпускающего аналог Arduino.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. КАЛЕНДАРНО-ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН ПРОГРАММЫ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ДЕТЕЙ

№ п/п

Тема занятия

Сроки проведения занятия

Форма и оценка результатов.

Паспорт программы

дополнительного образования детей

Полное название программы	Основы электроники
Направленность программы	• технической
Вид программы	модифицированная
Учреждение, реализующее программу	ГБОУ СОШ №5 «ОЦ» г. Новокуйбышевска структурное подразделение «Центр детско-юношеского творчества»
Автор(ы)-составитель(и)	Козменков Игорь Николаевич, педагог дополнительного образования
Возраст обучающихся	Обучающиеся в возрасте 10-15 лет
Наличие особых категорий обучающихся	нет
Сроки реализации и уровень	Обучение по Программе предусматривает 1 уровень подготовки: • Базовый уровень - обучающиеся 10 - 15 лет. Программа предусматривает общий объем прохождения материала в течение 1 года обучения за 108 академических часов. Базовый уровень 106 часов на весь период обучения, 36 недель, 9 месяцев, 1 год; ежегодный режим занятий: 2 раза в неделю, 3 академических часа.
Год создания программы	2018 год
Года утвержденных новых редакций программы	2018, 2019.
Краткая аннотация программы	В основе программы лежит работа с простейшими электрическими схемами и устройствами, позволяющая учащимся освоить фундаментальные понятия электроники
Публикация программы в печатных изданиях
Участие программы в конкурсах	Областной конкурс программ технической направленности (2 место)
Наличие внешних рецензий

Дополнительная

общеобразовательная программа

«Основы электроники»

Возраст детей:10-15 лет

Срок обучения: 1 год

Тип программы: модифицированная

Направленность программы: техническая

Педагог-разработчик:

Козменков Игорь Николаевич

Методист:

Пузанова Светлана Ивановна

г. Новокуйбышевск

2019 год

Оглавление

Оглавление. 2

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА.. 3

Введение. 3

Направленность программы.. 3

Новизна программы.. 4

Актуальность программы.. 5

Педагогическая целесообразность. 6

Цель: 7

Задачи: 7

Возраст детей. 7

Формы обучения. 8

Формы, принципы и методы организации деятельности. 8

Режим занятий. 10

Ожидаемые результаты.. 10

Критерии и способы определения результативности. 11

Формы подведения итогов реализации программы.. 11

УЧЕБНО-ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН.. 13

СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММЫ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ДЕТЕЙ.. 14

МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОГРАММЫ... 20

Материально-технические условия реализации программы.. 20

Методическая литература. 20

ЛИТЕРАТУРА.. 21

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. КАЛЕНДАРНО-ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН ПРОГРАММЫ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ДЕТЕЙ.. 22

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Введение

Направленность программы

Учебные дисциплины:

Практические дисциплины:

Новизна программы

Актуальность программы

Педагогическая целесообразность

Педагогическая целесообразность данной программы обусловлена возможностью долговременного влияния на формирование личности ребенка, предоставление ему широких возможностей для самовыражения средствами изучения и сборки конструкторов используются подходы ТРИЗ, ученики вместе с преподавателем могут осуществить глубокую модернизацию моделей по самостоятельным эскизам. Использование конструкторов «Эвольвектор» активно способствует: развитию воображения, овладению навыками моделирования и конструирования (изобретательство, инженерная эстетика, пространственная ориентация), формированию абстрактного и логического мышления, изучению свойств материалов и проч.

Следует отметить, что занятия с конструкторами «Эвольвектор» положительно влияют на физическое и психологическое состояние обучающихся. Сборка конструктора развивает мелкую моторику, а управление конструктором требует от детей внимательности, пробуждает познавательный интерес.

Дополнительным преимуществом изучения электроники и робототехники является формирование команды единомышленников и ее участие в конкурсных мероприятиях, что значительно усиливает мотивацию учеников к получению знаний.

В данной программе, получается, дать обучающимся современное представление о прикладной науке, занимающейся разработкой автоматизированных технических систем, — робототехнике. Программа позволит учащимся почувствовать себя исследователями, конструкторами и изобретателями технических устройств. Учебные занятия способствуют развитию конструкторских, инженерных и общенаучных навыков, помогают по-другому посмотреть на вопросы, связанные с изучением естественных наук, информационных технологий и математики, обеспечивают вовлечение детей в научно-техническое творчество. В процессе теоретического обучения дети знакомятся с физическими основами электроники и микроэлектроники, историей и перспективами развития этих направлений. При проведении практикума, состоящего из лабораторно-практических, исследовательских работ и прикладного программирования, обучающиеся приобретают общетрудовые, специальные и профессиональные компетенции по использованию электронных компонентов в микропроцессорных автоматизированных системах управления, закрепляемые в процессе разработки проектов. В итоге реализуется начальное инженерное обучение во взаимосвязи с физикой, математикой, информатикой и технологией.

Содержание программы позволяет формировать и развивать компетентности в области использования информационно-коммуникативных технологий. Для реализации образовательной программы используются технологии развивающего и проектного обучения, которые обеспечивают выполнение поставленных целей и задач образовательной деятельности.

Технология развивающего обучения позволяет ориентировать учебный процесс на потенциальные возможности детей и их реализацию, вовлекать в различные виды деятельности. Метод проектов обеспечивает вариативность учебного процесса с учётом уровня подготовки, интересов детей и предполагает решение проблем, предусматривающих с одной стороны, использование разнообразных методов обучения, а с другой - интегрирование знаний, умений из различных областей науки, техники, технологии, творческих областей.

Цель:

Развитие технически образованной, социально ориентированной, направленной на творчество и саморазвитие личности средствами изучения основ электроники и робототехники.

Задачи:

Воспитательные (личностные):

- воспитание личностных качеств: настойчивости, целеустремлённости, самостоятельности, ответственности и работоспособности;

- формирование инновационного подхода ко всем сферам жизнедеятельности человека;

- формирование навыков межличностных отношений и навыков сотрудничества;

- воспитание интереса к информационной и коммуникационной деятельности, бережное отношение к техническим устройствам, чувство самоуважения и уверенности в своих силах, основанное на результатах своего труда.

Развивающие (метапредметные):

- обучение важнейшим общеучебным умениям и универсальным учебным действиям;

- обучение различным способам решения проблем творческого и поискового характера для дальнейшего самостоятельного создания способа решения проблемы;

- развитие образного, технического и аналитического мышления;

- формирование навыков поисковой творческой деятельности;

- формирование умения анализировать поставленные задачи, планировать и применять полученные знания при реализации творческих проектов;

- формирование навыков использования информационных технологий.

Обучающие (предметные):

- познакомить детей с микропроцессорной техникой, как основой современной электроники,

- научить составлять программы для микроконтроллеров и отлаживать их на реальном оборудовании;

- формирование общенаучных и технологических навыков конструирования и проектирования;

- правила безопасной работы с инструментами, необходимыми при конструировании электронных устройств и робототехники.

Возраст детей

Срок реализации программы - 1 год.

Формы обучения

Обучение проводится по очной форме.

Дата: 2019-11-01, просмотров: 150.

12 3 Следующая ⇒