Робототехническая школа. Первая ступень. План занятий.

Те, кто начинает вести занятия по робототехнике со школьниками вне школьных стен практически сразу при наборе групп выясняет несколько аспектов: не все могут посещать занятия во время учебных четвертей, не всех устраивают курсы идущие по 2-3 месяца. Тогда приходит в голову заиспользовать время летних и зимних каникул, а в силу их непродолжительности сделать адаптированный "короткий" цикл занятий.

К тому же время свободное от основных занятий можно использовать сильнее: если в "трудовые" будни занятия продолжительностью 2 ак. часа достаточны, то во время каникул каждое занятие может длиться и по четыре часа, и идти они могут одно за другим практически каждый день.

Например, курс представленный ниже состоит из шести занятий, каждое из которых идет 4 ак. часа и рассчитан для ребят, которые до этого не занимались робототехникой, но имеют базовое представление о работе с компьютером. Цикл занятий позволяет ознакомиться на практике с конструированием и программированием роботов, и составляет, так называемую, первую ступень. Вторая ступень - это отдельный курс, который будет описан отдельно.

Итак, 2 недели - 6 занятий по 4 часа:

Занятие #1. Введение. Ребята знакомятся с тем, что такое робот, где можно встретить роботов в реальной жизни, из каких частей состоит робот, какие конструктивные элементы доступны в составе набора LEGO Mindstorms NXT. В этот же день происходит сборка свободной модели, где ребята ограничены только своей фантазией. Для того чтобы заставить минимально двигаться собранный механизм осуществляется введение в среду программирования NXT-G: школьники повторяют программу составленную преподавателем не вдаваясь в назначение каждого программного блока.
Занятие #2. Знакомство с моторами. В начале занятия собирается робот-пятиминутка, который затем используется как база для остальных занятий. Затем изучаются блоки среды NXT-G ответственные за движение и их свойства. Ребята вместе с учителем изучают как научить робота двигаться вперед и назад, выполнять развороты одним и двумя колесами. В течение занятия умение программировать моторы робота закрепляется в ходе заданий - езды робота по траекториям: квадрат и восьмерка. В конце занятия робот должен проехать по сложно траектории, состоящей из прямых участков, поворотов под прямыми и острыми углами, а также участков состоящих из плавных поворотов.

Занятие #3. Знакомство с датчиками. В ходе занятия вводится такое понятие как состояния робота - каждое состояние робота изменятся при наступлении события с внешних или внутренних датчиков робота. Ребята знакомятся с блоком ожидания события в среде NXT-G и выполняют ряд заданий по изучению свойств доступных для программирования каждого блока: датчика звука, датчика касания, датчика расстояния, сенсора освещенности (цветовой в режиме определения освещенности). Примеры заданий: робот реагирует на хлопки, поиск и атака "врага", перемещение робота внутри ринга. Для выполнения данных задач также вводится понятие цикла - повторяющаяся последовательность действий. В конце занятия ученики знакомятся с простейшим алгоритмом движения вдоль линии и экспериментируют с ним на сложной трассе (см. занятие 2)
Занятие #4. Знакомство с шестереночными передачами. В начале занятия ребятам рассказывается о том, что такое шестереночная передача, каких видов она бывает, дается небольшое введение в передаточные числа. За оставшуюся часть занятия им предлагается собрать с использованием шестерней и запрограммировать робота-тележку, так чтобы она могла без модификаций принять участие в двух состязаниях: езда на скорость и перетягивание каната. При этом выделяется три основных модификации робота: с понижающей передачей, с повышающей и с использованием одинаковых шестерней. Программа пишется таким образом, что ребята знакомятся с блоком ожидания по времени и с блоком воспроизведения нот: перед стартом каждая машина должна издать три звука с небольшими паузами между ними: две высоких коротких ноты и одна низкая - в два раза длиннее. Как результат учащиеся на практике закрепляют знания для чего нужна та или иная передача, поскольку в разных состязаниях побеждают роботы разных команд.

Занятие #5. Соревнование сумо-роботов. На данное занятие ребята делятся на команды и получают задание - создать с нуля и запрограммировать робота для участия в состязании, цель которого вытолкнуть противника за пределы ринга. Для выполнения задания команды должны применить знания предыдущих занятий. Сборка, программирование и отладка роботов обычно занимает все отведенное время, что позволяет провести финальные заезды в самом конце занятие, что позволяет родителям, пришедшим забирать ребят, посмотреть на их достижения, а заодно и поучаствовать в качестве болельщиков.
Занятие #6. Свободная сборка. Учащиеся совместно с преподавателем определяют механизм, который бы они хотели сконструировать и запрограммировать. Механизм выбирается такой сложности, чтобы ребята могли его собрать до конца занятия. Здесь можно использовать готовые инструкции по сборке. Все завершается демонстрацией собранных роботов перед родителями и вручением сертификатов об окончании курсов.

Планы занятий второй ступени доступны здесь.