План уроков, блок 2: Введение в робототехнику

Класс:
9-11

Исходные материалы:

9-й класс, основы науки и математики

Изучаемые концепции:

В рамках настоящего блока учащиеся изучат область робототехники и принцип функционирования роботов. Учащиеся узнают о том, какую роль выполняют роботы в обществе и как они используются во всех областях STEM.

Учебные задачи:

• Учащиеся смогут обсудить использование роботов в современной промышленности, исследованиях и образовании.
• Учащиеся смогут рассказать о различных базовых компонентах робота и продемонстрировать их функции.
• Учащиеся научатся надлежащим образом заполнять проектный отчет.
• Учащиеся соберут робота VEX Clawbot, следуя указаниям к набору.

Связи STEM:

Концепции разработки роботов для использования в промышленности и в исследованиях с применением как автономного, так и дистанционного управления.
Взаимосвязь между различными подсистемами, а также порядок их объединения с целью производства функционального робота, способного выполнять поставленные задачи.

Необходимые материалы:

• Руководство к блоку
• Бумага
• Карандаши
• Линейки
• Доступ к сети Интернет
• Словари
• Набор VEX Robotics
• Компьютеры с установленной средой Autodesk Inventor
• Контейнеры для хранения
• Он-лайн источники

Ключевые термины:

• Robot
• Robotics
• Subsystem
• Manipulators
• Control System
• Sensors
• Central Processing Unit (CPU)
• Drivetrain
• Actuators
• Servo
• Ultrasonic Range Finder
• Gyroscope
• Light Sensor
• Optical Encoders
• Microcontroller
• Autonomous

План ежедневных занятий:

День 1:

Начать работу в блоке с выяснения вопроса, что учащиеся знают о роботах. Учащиеся могут создать перечень известных им роботов, либо могут изобразить схематично робота в соответствии со своими представлениями о нем. Представить блок, начав с истории происхождения термина «робот». Проанализировать базовые компоненты робота.

День 2:

Проанализировать возможности применения и примеры роботов. Учащиеся проведут исследование различных миссий НАСА, где были использованы роботы, а также различных проектов роботов, которые использовались в целях обеспечения исполнения закона или в промышленных целях.

День 3:

Дать объяснение применению роботов в образовании и представить перед учащимися робототехнический набор VEX. Проанализировать подсистемы, которые необходимо собрать для создания робота Clawbot. Провести презентацию аппаратного обеспечения, входящего в набор, и методов применения шестигранных и рожковых гаечных ключей. Приступить к сборке робота Clawbot. Попросить учащихся делать заметки в проектном отчете в процессе сборки.

День 4:

Продолжить конструирование робота Clawbot. Помните о том, что для проведения испытаний необходимо зарядить батареи.

День 5:

Завершить конструирование робота Clawbot.

День 6:

Попросить учащихся продемонстрировать в классе процесс управления роботами с помощью джойстиков.

День 7:

Оценки

Оценка словаря
Проектный отчет
Проанализировать те концепции, с изучением которых у учащихся возникли сложности

Общие вопросы для проектного отчета:

1. Как роботы могут быть полезны для общества?
2. Объясните принцип совместной работы различных подсистем 
3. Как с помощью установки датчиков можно улучшить качество функционирования робота?