Click to order
Ваш заказ
Total: 
Нажимая на кнопку «Заказать», вы соглашаетесь с политикой обработки персональных данных.

Методические материалы

Модульные рабочие программы для учебной деятельности.

Курсы повышения квалификации

Курс «TRIK Studio. Основы робототехники»

Рабочая программа

Программа дополнительного образования адресована учащимся 5−8 классов (11−14 лет), которые интересуются информатикой, алгоритмикой, программированием, робототехникой.

Актуальность программы обоснована введением ФГОС основного общего образования и способствует обеспечению выполнения требований к содержанию дополнительного образования школьников в направлении формирования научного мировоззрения, освоения методов научного познания, развитию исследовательских и прикладных способностей обучающихся, освоению электронных информационных ресурсов, воспитанию личности, готовой к жизни в высокотехнологичном, конкурентном мире.

Модули курса

Занятия, включенные в состав модулей, могут быть разделены на несколько уроков в зависимости от количества учебного времени и уровня подготовки обучающихся.

Модуль 1. Знакомство с ТРИК

Количество учебных часов: 3.
Модуль является базовым модулем курса. В содержание модуля включены основные понятия среды программирования TRIK Studio, изучение возможностей контроллера ТРИК и рекомендации по конструированию устройств.

Занятие 1.1. Знакомство с конструктором ТРИК

Цель занятия: изучить конструктивную базу набора ТРИК.
Теория: состав набора ТРИК, название деталей, инструменты, способы соединения деталей.
Практика: создание первых конструкций.

Дидактические материалы

Материалы для контроля и оценки

Задание 1.1.1. Постройте самую высокую башню. Она должна устоять 30 секунд.
Задание 1.1.2. Соберите модель «Волчок» по схеме.
Задание 1.1.3. Соберите конструкцию «Указатель» по 3D-модели.
Внимание! Для просмотра трехмерных моделей в формате PDF необходима последняя версия Adobe Acrobat Reader DC.

Занятие 1.2. Знакомство с контроллером ТРИК

Цель занятия: освоение навыка работы с компонентной базой набора ТРИК.
Теория: устройство контроллера, измерительные и исполнительные устройства.
Практика: подключение измерительных и исполнительных устройств к контроллеру, проверка их работоспособности, использование веб-интерфейса.

Дидактические материалы

Материалы для контроля и оценки

Задание 1.2.1. Подключите к контроллеру датчик освещенности. Какие значения показаний датчика соответствуют черному, белому, красному и синему цветам?
Задание 1.2.2. Подключите к контроллеру два силовых мотора к портам М3 и М4, запустите моторы на мощности 70 каждый на 5 секунд. Проверьте значения показаний соответствующих энкодеров.
Задание 1.2.3. Используя веб-интерфейс, настройте моторы так, чтобы значения энкодеров увеличивались при подаче положительной мощности в положительную сторону.

Занятие 1.3. Знакомство с TRIK Studio

Цель занятия: изучить интерфейс и основные операторы среды программирования TRIK Studio.
Теория: интерфейс TRIK Studio, блок-схема алгоритма, 2D-интерпретатор.
Практика: написание первых программ, выполнение программ в 2D-интерпретаторе, загрузка и выполнение программ на реальном устройстве.

Дидактические материалы

Материалы для контроля и оценки

Задача 1.3.1. Изобразите смайлик на дисплее, используя в программе блоки рисования линии, эллипса, прямоугольника.
Задача 1.3.2. Выведите на дисплей веселый смайлик одновременно с приветствием: «Всем привет!».
Задача 1.3.3. Нарисуйте свой смайлик, используя блоки рисования линии, эллипса, прямоугольника.
Задача 1.3.4. Напишите программу работы светофора: 4 секунды экран дисплея должен быть красным, 2 секунды желтым и 4 секунды зеленым.

Модуль 2. Алгоритмы

Количество учебных часов: 6.
Модуль является базовым модулем курса. На занятиях модуля рассматриваются основные алгоритмические структуры: линейные алгоритмы, алгоритмы с ветвлением, циклы, подпрограммы. Учебные задания и упражнения могут быть реализованы как в 2D-модели TRIK Studio, так и на реальных устройствах.

Занятия 2.1−2.4. Алгоритмические структуры и элементарные действия

Цель занятий: изучить основные алгоритмические структуры и научиться применять их при программировании 2D-моделей и реальных устройств.
Теория: управление базовой моделью робота, точные перемещения, переменные, алгоритмы следования, ветвления, циклы, операторы сравнения, логические операторы.
Практика: подключение силовых моторов, программирование энкодерной модели, вывод изображения на дисплей, задачи на использование операторов «if», «switch», «while».

Дидактические материалы

Материалы для контроля и оценки

Задача 2.1.1. Робот находится в синей зоне старта. Робот должен проехать вперед, развернуться на 180° между зонами старта и финиша, проехать задом и остановиться в зеленой зоне финиша. Использовать энкодерную модель.
Задача 2.1.2. Обогнуть угол. Робот должен проехать вперед со скоростью 60, повернуть на 90°, проехать вперед с максимальной скоростью и остановиться в зеленом круге. Использовать энкодерную модель.
Задача 2.1.4. Развернуться на месте ровно на 90°. Использовать энкодерную модель.
Задача 2.1.5. Написать алгоритм движения модели «змейкой». Использовать энкодерную модель.

Задача 2.1.7. Вывести на экран:

  • Веселый смайлик, если ИК датчик выдает до 40.
  • Слово «неопределенность», если ИК датчик выдает от 40 до 60.
  • Грустный смайлик — в противном случае.
Задача 2.1.9. Выполнять в цикле действия по нажатию клавиш:
  • «вверх» (103) — крутить моторами вперед.
  • «вниз» (108) — крутить моторами назад.
  • «влево» (105) — поворачивать влево.
  • вправо» (106) — поворачивать вправо.
  • ввод» (28) — улыбаться и говорить «Привет».
  • Esc» (1) — выход из программы.
    Задача 2.1.11. «Кентервильское привидение». Привидение рисует каждую ночь лужи красной краской. Убедившись, что лужа красная, он довольный скрывается из виду. Когда красная краска заканчивается, он рисует лужи зеленым и расстроенный отключается. Научите робота определять цвет лужи и выключаться, если лужа зеленая. В первый раз робот всегда в приподнятом настроении.
    Задача 2.1.12. «Разгон и торможение». Напишите программу: плавный разгон робота от 0 до 100 в течение 2 секунд, а затем плавное торможение от 100 до 0 в течение 3 секунд. Используйте блок «Цикл».

    Занятия 2.5−2.6. Подпрограммы

    Цель занятий: освоить навыки применения вспомогательных алгоритмов.
    Теория: декомпозиция программы, подпрограмма, правила прохождения лабиринта, параметры подпрограмм.
    Практика: программирование базовой модели для прохождения лабиринта по правилу правой руки, применение подпрограмм с параметром.

    Дидактические материалы

    Материалы для контроля и оценки

    Задача 2.2.3. Реализуйте правило правой руки с помощью точных перемещений, используя подпрограммы с аргументом.
    Задача 2.2.4. Реализуйте разгон в течение 3 секунд и торможение в течение 2. Каждое действия оформите в виде подпрограмм.
    Задача 2.2.5. Реализуйте движение по «бублику» с разгоном и торможением в 2D-модели и на реальном роботе. Используйте И К датчик.

    Модуль 3. Массивы

    Количество учебных часов: 8.
    Модуль является дополнительным модулем курса. На занятиях модуля дается понятие массива. Разобраны базовые задачи на операции с массивами: объявление и заполнение массива, чтение элементов, вывод элементов на дисплей. Практические задачи с использованием массива для записи траектории робота в виде элементарных действий и движением по заданной траектории можно использовать при подготовке к участию в Олимпиаде НТИ. Учебные задания и упражнения могут быть реализованы как в 2D-модели TRIK Studio, так и на реальных устройствах.

    Занятия 3.1−3.2. Массивы

    Цель занятий: научиться работать с элементами массива в программе TRIK Studio.
    Теория: определение понятия массива, элемента массива.
    Практика: задачи на поиск элемента массива, вывод элементов массива на дисплей или в консоль.

    Дидактические материалы

    Материалы для контроля и оценки

    Занятия 3.3−3.5. Массивы. Движение по траектории

    Цель занятий: научиться использовать массивы для движения по заданной траектории и составления карты перемещений.
    Теория: сопоставление элементарным движениям элементов массива.
    Практика: программа движения по известной траектории, запись траектории в массив.

    Дидактические материалы

    Материалы для контроля и оценки

    Задача 3.2.3. Реализуйте алгоритм записи траектории при движении по правилу правой руки. Условием остановки для робота является «черная метка». После остановки робот должен развернуться на 180 градусов. После разворота робот должен убрать из массива траектории части, совпадающие с {1,3,3,2,2,3,3,1}. Робот должен проехать по новой траектории без использования датчиков.

    Занятия 3.6−3.8. Массивы. Лабиринт с тупиками

    Цель занятий: научиться применять массивы при движении по лабиринту.
    Теория: правило правой руки при движении по лабиринту.
    Практика: программа перемещения по лабиринту, исключение тупиков.

    Дидактические материалы

    Материалы для контроля и оценки

    Задача 3.3.2. Реализуйте алгоритм прохождения лабиринта по правилу правой руки с записью траектории в массив. Заезжая в тупик, робот должен понимать это и удалять из массива путь тупика. После финиша должен остаться массив с траекторией, который будет игнорировать тупик. Выведите массив на экран робота в несколько столбцов. На черном пятне робот должен развернуться и преобразовать готовый массив без тупиков в массив траектории таким образом, чтобы вернуться в начало.

    Модуль 4. Параллельные вычисления

    Количество учебных часов: 4.
    Модуль является дополнительным модулем курса. На занятиях модуля дается понятие параллельных процессов и разобрана задача автоматической парковки. Использование материалов модуля увеличивает вариативность решений различных задач. Учебные задания и упражнения могут быть реализованы как в 2D-модели TRIKStudio, так и на реальных устройствах.

    Занятия 4.1−4.4. Параллельные задачи. Парковка

    Цель занятий: научиться применять параллельные вычисления при решении задач.
    Теория: параллельные потоки, декомпозиция задачи, обмен сообщениями между потоками.
    Практика: реализация программы автоматической парковки.

    Дидактические материалы

    Материалы для контроля и оценки

    Задача 4.1.2 (парктроник). Припарковаться в гараж. При движении назад робот должен говорить «Осторожно» и «Двигаюсь назад» с интервалом в 600 мс и оповещать миганием с интервалом 400 мс. Робот должен остановиться по датчику расстояния, направленному назад, когда окажется внутри гаража. После остановки робот должен стоять минимум 2 секунды до выключения. Реализовать мигание, голос и движение в разных параллельных задачах. Например, task1, task2 и main. Использовать поля: 4.1.2−1, 4.1.2−2.
    Задача 4.1.3 (парктроник для реального робота). Припарковаться в гараж. При движении назад издавать звуковой сигнал с интервалом в 600 мс и оповещать миганием с интервалом 400 мс. Робот должен остановиться по датчику расстояния, направленному назад, когда окажется внутри гаража. После остановки робот должен стоять минимум 2 секунды до выключения. Реализовать мигание, звуковой сигнал и движение в разных параллельных задачах.

    Модуль 5. Теория автоматического управления

    Количество учебных часов: 6.
    Модуль является дополнительным модулем курса. В модуле вводятся понятия регулятора, статической и динамической ошибки, управляющего воздействия и желаемого значение. Изучение материалов модуля поможет при подготовке обучающихся к робототехническим соревнованиям различного уровня, в том числе и дистанционным. Учебные задания и упражнения могут быть реализованы как в 2D-модели TRIKStudio, так и на реальных устройствах.

    Занятие 5.1. Релейный регулятор

    Цель занятия: изучить работу системы управления на примере релейного регулятора.
    Теория: история изобретения регуляторов, описание системы управления, объект управления, состояния системы, управляющее воздействие, внешнее воздействие, обратная связь, релейный регулятор.
    Практика: стабилизация угла поворота силового мотора при помощи релейного регулятора.

    Дидактические материалы

    Материалы для контроля и оценки

    Задача 5.1.3. Поставьте ножку под углом 90 градусов. При этом, если ножка в положении:

    • до 85 градусов используйте блок «Мотор вперед»,
    • от 85 до 95 градусов) — «Мотор стоп»,
    • свыше 95 градусов — «Мотор назад».
    Используйте модель: силовой мотор с несимметричной деталью.
    Задача 5.1.4. У робота закреплен датчик расстояния. Реализуйте алгоритм замера расстояния 40 см с погрешностью в 2 см. При заданном расстоянии робот должен выводить на дисплей «Норма», в противных случаях «Дальше нормы» и «Ближе нормы».

    Занятие 5.2. Пропорциональный регулятор

    Цель занятия: изучить работу системы управления на примере пропорционального регулятора.
    Теория: пропорциональный регулятор, формула П-регулятора.
    Практика: стабилизация угла поворота силового мотора при помощи П-регулятора, синхронизация моторов.

    Дидактические материалы

    Материалы для контроля и оценки

    Занятия 5.3−5.4. Движение вдоль линии с одним датчиком

    Цель занятий: реализация алгоритма движения по линии с одним датчиком освещенности.
    Теория: актуальность поставленной задачи, примеры использования движения по линии.
    Практика: программа движения по линии на релейном и П-регуляторе.

    Дидактические материалы

    Материалы для контроля и оценки

    Задача 5.3.2. Написать алгоритм движения робота вдоль стены, используя инфракрасный датчик расстояния. Датчик направьте к стене под углом в диапазоне от 45 до 90 градусов.

    Занятия 5.5−5.6. Движение вдоль линии с двумя датчиками

    Цель занятий: усовершенствовать алгоритм движения по линии.
    Теория: 4-позиционный регулятор, калибровка,
    Практика: программа движения вдоль линии с двумя датчиками
    освещенности, подпрограмма калибровки датчиков

    Дидактические материалы

    Материалы для контроля и оценки

    Задача 5.3.2. Написать алгоритм движения робота вдоль стены, используя инфракрасный датчик расстояния. Датчик направьте к стене под углом в диапазоне от 45 до 90 градусов.

    Модуль 6. Видеозрение

    Количество учебных часов: 6.
    Модуль является дополнительным модулем курса. В модуле разобраны варианты использования камеры, как датчика линии, объекта и цвета. Изучение материалов модуля поможет при подготовке обучающихся к робототехническим соревнованиям различного уровня. Часть разбираемых задач можно реализовать в 2D-модели TRIK Studio. Задачи с камерой в режимах сенсора объекта и цвета можно реализовать только на реальном роботе.

    Занятия 6.1−6.4. Видеозрение

    Цель занятий: освоить навыки работы с камерой контроллера ТРИК.
    Теория: задачи обработки видео, базовые алгоритмы обработки видео контроллером ТРИК.
    Практика: программа движения по линии-профи, распознавание цветов, распознавание и отслеживание объекта.

    Дидактические материалы

    Материалы для контроля и оценки

    Занятия 6.5−6.6. Видеозрение. Обработка HSV

    Цель занятий: научиться использовать различные форматы представления цвета.
    Теория: форматы представления цвета, формулы перевода значений цвета изRGB в HSV.
    Практика: распознавание цвета по 3 базовым цветам.

    Дидактические материалы

    Материалы для контроля и оценки

    Модуль 7. Сеть и передача данных

    Количество учебных часов: 2.
    Модуль является дополнительным модулем курса. В модуле разобраны задачи по объединению роботов в единую сеть для выполнения общей задачи, а также программы удаленного управления робототехническими объектами со смартфона или компьютера. Задачи модуля можно решить только на реальном роботе.

    Занятие 7.1. Удаленное управление

    Цель занятия: реализация программы удаленного управления роботом.
    Теория: актуальность задачи удаленного управления, мобильное и десктопное приложения для удаленного управления, переменные для управления.
    Практика: программирование пульта управления роботом.

    Дидактические материалы

    Материалы для контроля и оценки

    Задача 7.1.1. Запрограммируйте кнопки таким образом, чтобы при нажатии на кнопку 1, робот выводил на экран веселый смайлик, а при нажатии на кнопку 2 — грустный. Используйте для решения сенсорные переменные gamepadButton1-gamepadButton5.

    Занятие 7.2. Взаимодействие роботов

    Цель занятия: организация группового взаимодействия роботов.
    Теория: актуальность задачи группового управления, операторы
    взаимодействия.
    Практика: настройка контроллеров для взаимодействия, реализация
    алгоритмов взаимодействия.

    Дидактические материалы

    Материалы для контроля и оценки

    Задача 7.2.1. Реализуйте алгоритмы взаимодействия трех роботов. Изначально роботы стоят в колонне друг за другом на одинаковом расстоянии 20 см. На первом роботе закреплен дальномер, направленный вперед. Роботы начинают одновременно движение с одинаковой скоростью. В случае, если ведущий робот обнаруживает перед собой препятствие:

    1. Ведущий робот посылает сообщения двум другим роботам, что необходимо остановиться или замедлиться.
    2. Меняет свою траекторию (поворачивает).
    3. Сообщает двум другим роботам угол поворота и продолжает движение.
    4. Два робота должны получить сообщения и изменить траекторию в той точке, где это сделал ведущий робот, чтобы не разрывать колонну.

    Модуль 8. Элементы навигации

    Количество учебных часов: 2.
    Модуль является дополнительным модулем курса. В модуле даются базовые понятия навигации автономных устройств в помещении. Изучение материалов модуля поможет при подготовке к участию в Олимпиаде НТИ. Рекомендуется предварительно изучить материалы модулей 2, 3 и 5.

    Занятие 8.1. Автономность. Таймер

    Цель занятия: познакомиться с основными алгоритмами навигации
    автономных устройств.
    Теория: актуальность задачи навигации, элементы навигации, локализация,
    построение оптимального пути, управление движением, автономность.
    Практика: решение задач «Кегельринг» и «Путешествие по комнате».

    Дидактические материалы

    Материалы для контроля и оценки

    Задача 8.1.2 (Кегельринг). Робот должен должен вытолкнуть все кегли за пределы круга. Использовать поле: 8.1.2.

    Занятие 8.2. Траектории, управление движением, выполнение действий

    Цель занятия: познакомиться с основными алгоритмами навигации автономных устройств.
    Теория: задачи навигации, локализация, построение оптимального пути, управление движением, автономность.
    Практика: программа подсчета перекрестков и различных действий на них, переключение управления, решение задачи «Трасса».

    Дидактические материалы

    Материалы для контроля и оценки

    Задача 8.2.4 (трасса). Дана трасса с перекрестками, стенками, воротами и мячом. В массиве action заданы действия, которые необходимо выполнить на перекрестках. При этом в элементе action[0] указано действие на перекрестке № 1, action[1] — на перекрестке № 2 и т. д.
    Действия:
    wall — переключиться на движение вдоль стены
    line — переключиться на движение вдоль линии
    smile — вывести смайл на экран
    hello — сказать hello
    ball — забить мяч в ворота
    finish — остановиться после проезда перекрестка.
    Напишите программу прохождения трассы с заданным порядком действий. Используйте поле: 8.2.4.

    Модуль «„Исполнитель“ алгоритмов в информатике»

    Количество учебных часов: 3
    Уроки по информатике для 2 класса в среде TRIK Studio Junior. В
    модуле вводится понятие «Исполнитель» и описывается его система команд.

    Скачать

    Занятие 1. Система команд исполнителя

    Цель занятия: изучить понятие «Исполнитель» и его систему команд.
    Теория: понятие алгоритма, графическая система команд, операторы,
    «Исполнитель», миры «Исполнителя».
    Практика: составление алгоритмов и реализация первых программ для
    «Исполнителя».

    Дидактические материалы

    Занятие 2. Управление «Исполнителем»

    Цель занятия: научиться управлять «Исполнителем» программы TRIK Studio Junior.
    Теория: алгоритм, система команд исполнителя, операторы.
    Практика: составление алгоритмов и реализация программ управления
    «Исполнителем».

    Дидактические материалы

    Занятие 3. Координаты, адрес клетки

    Цель занятия: изучить понятие координаты объекта.
    Теория: адрес клетки, координаты.
    Практика: реализовать программу перемещения «Исполнителя» в клетку с
    заданными координатами.

    Дидактические материалы