Учебный план

Краткое планирование для объединений "Робототехника", программирование в "Scratch", "Робототехника (платформа Arduino)"
Учебный план

 РОБОТОТЕХНИКА

УЧЕБНО-ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН (IIII ГОД ОБУЧЕНИЯ)

 

Тема

Количество часов

теория

практика

всего

 

Вводное занятие

1

1

2

 

История робототехники

2

-

2

 

Основы механики

2

3

5

 

Основы динамики

1

5

6

 

Основы кинематики

2

5

7

 

Основы электротехники

2

6

8

 

Основы компьютерного проектирования и моделирования

4

6

10

 

Основы электроники

2

6

8

 

Основы пневматики

1

6

7

 

Датчики

2

---

2

 

Среда программирования ROBOPro для контроллера ROBO TX

6

14

20

 

Телеуправляемые и автономные роботы

1

3

4

 

Проектирование роботов собственной конструкции

5

36

41

 

Публичная защита творческой работы

---

4

4

 

Заключительное занятие. Подведение итогов работы

2

---

2

 

Итого:

31

97

128

 

КОНСТРУИРОВАНИЕ И ПРОГРАММИРОВАНИЕ РОБОТОВ И РОБОТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ НА БАЗЕ АППАРАТНОЙ ПЛАТФОРМЫ ARDUINO

 

Вводное занятие (1уч.ч.*)

  • Техника безопасности при работе с инструментами и оборудованием.
  • ­Аппаратная платформа Arduino на базе микроконтроллера ATmega. Знакомство.
  • Проекты на платформе Arduino.

 

Тема 1. (1 уч.ч.)

  • Устройство аппаратной платформы Arduino.
  • Сенсоры и актуаторы.
  • Источники питания. Провода. Резисторы.
  • Параллельное и последовательное подключение. Закон Ома.
  • Макетная плата.

 

 

Тема 2. (4 уч.ч.)

  • Светодиоды. Подключение светодиодов.
  • Среда программирования для Arduino - Arduino IDE.
  • Структура программы. Типы данных. Функции void setup() и void loop().
  • Программа «Hello, world!» - мигаем светодиодом. Функции pinMode(), digitalWrite(), delay(), delayMicroseconds().

 

Тема 3. (4 уч.ч.)

  • Переключатели.
  • Подключаем цифровые сенсоры. Тактовая кнопка и датчик прикосновения.
  • Функция digitalRead().
  • Оператор if.
  • Собираем и программируем простой светофор.
  • Константы. #define.

 

Тема 4. (4 уч.ч.)

  • О пользе и необходимости комментариев.
  • Собираем и программируем парный светофор для машин и пешеходов (с кнопкой для пешеходов).

 

Тема 5. (4 уч.ч.)

  • Переменные.
  • Последовательный интерфейс обмена данными. Набор функций Serial.
  • Тестирование аналоговых датчиков.

 

Тема 6. (4 уч.ч.)

  • Потенциометр.
  • Регулирование частоты мигания светодиодов с помощью потенциометра.
  • Функция analogRead().
  • Собираем и программируем бегущие огни. Оператор for.

 

Тема 7. (6 уч.ч.)

  • Программируем звук. Высота звука, громкость и тембр. Частота. Ноты в Гц.
  • Пьезо-зуммер. Функции Tone(), noTone().
  • Подключение внешних библиотек. #include. Библиотеки для работы со звуком.
  • Программируем мелодию.

 

Тема 8. (4 уч.ч.)

  • Дополнительные платы для работы со звуком. MP3-player, MusicShield.

 

Тема 9. (4 уч.ч.)

  • Термодатчик.
  • Собираем и программируем пожарную сигнализацию, реагирующую на температуру (температурный сенсор, пьезозуммер, светодиод, потенциометр).
  • Настраиваем высоту звукового сигнала, используя потенциометр.

 

Тема 10. (4 уч.ч.)

  • Широтно-импульсная модуляция (ШИМ).
  • Функция analogWrite().
  • Меняем яркость свечения светодиода и высоту звука в зависимости от показаний потенциометра, подаваемых на вход функций analogWrite() и tone().
  • Масштабирование. Функция map().

 

Тема 11. (4 уч.ч.)

  • Синхронизация. Встроенный таймер Arduino. Функции millis() и micros().
  • Добавляем в предыдущую программу независимый по времени процесс — светодиод, мигающий раз в 2 секунды.

 

Тема 12. (8 уч.ч.)

  • «Зрительные» сенсоры.
  • Подключаем датчик освещенности.
  • Собираем и программируем систему автоматического освещения.
  • Добавляем вентилятор. Система кондиционирования.
  • Управление обеими системами с одного контроллера.

 

Тема 13. (8 уч.ч.)

  • Сонары.
  • Подключаем и программируем датчик дистанции.
  • Собираем и программируем сигнализацию. Библиотека Ultrasonic.

 

Тема 14. (8 уч.ч.)

  • Платы расширения для Arduino.
  • MotorShield. Устройство и принцип работы. Н-мост. Плата L-298N.
  • Подключение MotorShield к Arduino.
  • Сборка. Источники дополнительного питания для моторов.
  • Программирование.

 

Тема 15. (4 уч.ч.)

  • Подключаем и программируем датчик траектории.
  • Сборка модели колёсного робота.

 

Тема 16. (4 уч.ч.)

  • Основные проекты на базе колёсных роботов.
  • Спортивные роботы. Траектория.

 

Тема 17. (4 уч.ч.)

  • Кегельринг. Модели поведения. Программирование.

 

Практикум 1. (16 уч.ч.)

Индивидуальный проект колёсного или гусеничного робота.

  • Моделирование. Сборка. Программирование. Отладка.

 

Тема 18. (6 уч.ч.)

  • Средства беспроводной связи. Инфракрасные датчики, Bluetooth, WiFi и др.
  • Подключение. Программирование. Обмен информацией.

 

Тема 19. (8 уч.ч.)

  • Взаимодействие аппаратной платформы Arduino с другими устройствами через встроенные интерфейсы.
  • Знакомство со средой разработки и языком программирования Processing. Взаимодействие Arduino и Processing.

 

Тема 20. (8 уч.ч.)

  • S4A (Scratch for Arduino). Визуальные проекты и игры, управляемые с помощью сенсоров.

 

Практикум 2. (24 уч.ч.)

Индивидуальный проект на базе аппаратной платформы Arduino.

  • Моделирование. Сборка. Программирование. Отладка.

* В скобках указано минимальное количество учебных часов, которое отводится на изучение темы в течение первого учебного года (142 учебных часа).

 

ПРОГРАММИРОВАНИЕ в SCRATCH и S4A

 I. ПРОГРАММИРОВАНИЕ В Scratch

             Каждая тема предполагает несколько практических заданий. В большинстве случаев первое задание подробно разбирается вместе с преподавателем, второе даётся для самостоятельного выполнения, третье каждый учащийся придумывает себе сам, выполняет его и обменивается заданиями с другими учащимися и преподавателем. Выполнение любого задания в случае необходимости подразумевает помощь преподавателя.

 Вводное занятие (1ч.)

Техника безопасности. Знакомство со Scratch. Проекты на основе Scratch.

Тема 1. (1ч.)

Интерфейс. Координатная сетка.

Тема 2. (4ч.)

Перемещение объектов.

            MOTION BLOCKS / движение:

                        move () / пройти () шагов

                        turn () / повернуться на () градусов

                        point in direction () / повернуться в направлении ()

                        point towards () / повернуться к ()

                        change x by () / установить у в ()

                        set x to () / установить х в ()

                        go to x() y() / идти в точку х, у

                        glide x () y () in () secs / плыть в точку х, у () секунд

                        go to () / идтик ()

                        if on edge, bounce / есликрай, оттолкнуться

                        x position / положение х

                        y position / положение у

                        direction / направление

 Тема 3. (4ч.)

Графика.

            LOOKS BLOCKS / внешность:

                        switch to costume () / перейти к перейти к костюму

                        change costume by () / изменить значение костюма

                        say () / сказать ()

                        say () for () sec / говорить () секунд

                        change (color, fisheye, whirl, pixalate, mosaic, brightness) effect by () /

                        изменить эффект (цвет, «рыбий глаз», скручивание, пикселезация, мозаика,                      яркость) на ()

                       clear graphic effects / oчистить все графические эффекты

                        set size to ()% / установить размер ()%

                        show / показать

                        hide / спрятать

                        go to front / переместить в верхний слой

                        go back () layers / переместить вниз на () слоев

                        сostume# / значение костюма

 Тема 4. (4ч.)

Последовательное и параллельное выполнение скриптов. Минимизируем программу.

 Тема 5. (6ч.)

Команды управления. Условия. Циклы.

            CONTROL BLOCRS / управление:

                        when clicked / когда щёлкнут по (зеленому флажку, объекту)

                       when () key pressed / когда   клавиша () нажата

                        when I received () / когдаяполучу ()

                        broadcast () / передать сообщение ()

                        wait () / ждать () секунд

                        forever / всегда

                        forever if () / всегда, если ()

                        wait until () / ждать выполнения условия ()

                        if () / если ()

                        if () [] else [] / если () [], иначе []

                        repeat () / повторить () раз

                        stop script / остановить скрипт

                        stop all / остановить всё

 Тема 6. (6ч.)

Создание собственных объектов в графическом редакторе Scratch. Библиотека изображений. Записываем и воспроизводим звук. Библиотеказвуков Scratch.

            SOUND BLOCKS / звук:

                        play sound () / игратьзвук ()

                        set instrument () / выбратьинструмент ()

                        play drum () for () sec / ударные () играют () тактов

                        play note () for () sec / игратьноту () тактов

                        stop all sounds / убратьвсезвуки

 Тема 7. (6ч.)

Управление несколькими объектами.

 Тема 8. (2ч.)

Меняем сцены. Импорт изображений.

 Тема 9. (4ч.)

Рисование в Scratch. Перо.

            PEN BLOCKS / перо:

                        сlear / очистить экран

                        stamp () / опустить перо

                       

                        set color () / установить цвет в ()

                        change color () / изменить цвет на ()

                        set shadow () / установить размер тени в ()

                        print () / печать

Тема 10. (8ч.)

Создаём простую игру в Scratch. Внешние воздействия. Мышь. Сенсоры.

            SENSING BLOCKS / сенсоры:

                        mouse x / координата х курсора мыши

                        mouse у / координата у курсора мыши

                        touching color () ? / касаетсяцвета () ?

                        color () is touching color () ? / цвет () касаетсяцвета () ?

                        color () is over color () ? / цвет () накладывается на цвет () ?

                        mouse down? / кнопкамышинажата?

                        touching (mouspointer,..) ? / касается (курсора мыши, другого объекта...)?

                        distance to () / расстояние до ()

                        (x, y, size,..) of object / (положение х, у, цвет,..) объекта

 Тема 11. (8ч.)

Операции с числами. Датчик случайных чисел. Усложняем игру, добавляя фактор случайности. Создаём мобов.

            OPERATORS BLOCKS / операторы:

                        () + () / сложение

                        () - () / вычитание

                        () * () / умножение

                        () / () / деление

                        () < (), () > (), () <= (), () >= () / сравнение

                        pick random () to () / случайное число от () до ()

                        () and (), () or (), not (), / логическое сложение, умножение, отрицание

                        sin (), cos (), abs () / функции sin, cos, абсолютное значение и др. от ()

 Тема 12. (4ч.)

Переменные. Синхронизация. Добавляем в игру счетчик очков.

            VARIABLES (& LISTS BLOCKS) / переменные (и списки):

                        create variable / создать переменную

                        create variable / удалить переменную

                        create variable () / изменить значение переменной на ()

                        create variable () / установить значение переменной в ()

                        variable / значение переменной

 Тема 13. (8ч.)

Списки. Программируем магазин и играем.

 Тема 14. (6ч.)

Диалоги с программой. Интерактивность.

 Практикум 1. (8ч.)

Придумываем и создаём свой проект в Scratch.

 


2.  S4A Scratch for Arduino

Тема 15. (2ч.)

Что такое Arduino и зачем нам датчики? Проекты на основе S4A.

 Тема 16. (6ч.)

Изучаем платформу Arduino и сопутствующее «железо» - источники питания, провода, резисторы, светодиоды и др. Электрическая цепь. Закон Ома.

 Тема 17. (8ч.)

Монтажная плата. Подключаем и тестируем датчики. Создаем объект Arduino в S4A.

 Практикум 2. (10ч.)

Проекты в S4A.

 Практикум 3. (8ч.)

Перепрограммируем свои Scratch-проекты в S4A.

 Практикум 4. (30ч.)

Придумываем, создаём и отлаживаем свой новый проект специально под S4A.

      Добавить отзыв
           
      Заполните обязательное поле
      Введите код с картинки