Уровни обучения

  • Курсы робототехники в Бишкеке состоят из 16 уровней.
  • Каждый уровень программы «Лиги Роботов» — это 48-часовой курс с новыми целями, задачами и достижениями.
  • Рекомендуется последовательное прохождение уровней обучения в нашей школе робототехники.
  • Уровень обучения определяется в зависимости от возраста и уровня подготовки ребенка, указанных при регистрации.
Описание уровней:

Уровень 0 (возраст 5-6 лет)

«Механика вокруг»

Уровень подготовки — «Новички».

На занятии ребята путешествуют во времени вместе с роботом-помощником. Ученики погружаются в эпоху Возрождения, знакомятся с Леонардо да Винчи и его изобретениями.

Нулевой уровень направлен на изучение простейших механизмов передачи движения. Объясняются разные понятия, например: “типы движения”, “направление”, “скорость”.

В результате учащиеся уже знают виды механизмов и могут сами делать сборки. Дети узнают, что такое зубчатая, червячная и кулачковая передачи, храповой и поршневой механизмы, а также знакомятся с историей их изобретения.

Занятие состоит из двух частей. Первая часть посвящена теории — ребята узнают о интересных людях, изобретениях и передачах движения. Затем во второй части приступают к решению задач, в которых эти механизмы используются. Ребята делают сборки механизмов с различными передачами и решают, что нужно сделать, чтобы конструкция начала работать.

Используется конструктор LEGO Education WeDo 2.0. Программирование не предусмотрено.


Уровень 0+ (возраст 5 — 6 лет)

«Физические явления в окружающем мире».

Уровень подготовки -«Новички» и «Опытные».

Этот уровень – продолжение уровня 0. Занятия также проходят в формате увлекательной истории с различными персонажами и путешествием во времени. Дети уже изучают законы физики, на которых основана их работа, узнают окружающий мир с помощью своих конструкций. Каждое занятие ученики получают знания в истории, физике и механике, так же учатся самостоятельно решать задачи.

Занятия помогают улучшить мелкую моторику рук, внимательность и усидчивость.

Ученики изучают, что такое вес, равновесие и как самому собрать весы, узнают о понятии “сила упругости”, её свойствах и об истории открытия этого физического явления.

Чтобы наглядно и интересно объяснить физические явления, преподаватели обращаются к истории и древним механизмам, работа которых основана на этой силе. Затем на уроке собирается катапульта для наглядной демонстрации.

Для обучения используется конструктор LEGO Education WeDo 2.0. Программирование не предусмотрено.


Уровень 1 (возраст 7-8 лет)

«Вокруг света».

Уровень подготовки — «Новички» и «Опытные».

Путешествие по миру вместе  и знакомство с обитателями нашей планеты. На каждом занятии предусмотрено изучение биологии и географией. Уровни 1 и 2 рассчитаны на два семестра.

Мы рекомендуем пройти их последовательно.

На занятиях ребята начинают разбираться в основах программирования при помощи блочного языка WeDo и развивают коммуникативные навыки: работу в команде, концентрацию внимания, грамотное формулирование собственного мнения.

В программировании основное внимание уделяется тому, как правильно запускать мотор, чтобы робот двигался определённым образом. Кроме того, что первый уровень в игровой форме знакомит ребят с основами конструирования, он также развивает мелкую моторику рук (работа в технике оригами и с LEGO).

Дети при помощи составленного маршрута отправляются в путешествие на Галапагосские острова. Затем начинается изучение черепахи, а также строения тела и повадок.

Далее на примере робота-черепахи ребята узнают о принципе работы реечной передачи. И, конечно же, при помощи уже изученных программных блоков запрограммируют робота самостоятельно.

Для обучения используется конструктор LEGO Education WeDo 2.0 и среда программирования WeDo.


Уровень 2 (возраст 7-8 лет)

«Линейные алгоритмы».

Уровень подготовки — «Новички» и «Опытные».

Второй уровень продолжает путешествие вокруг света: дети изучают новые территории, места, города, животных.  На занятиях делается упор на изучение линейных алгоритмов в программировании. Подробнее изучается взаимодействие робота с окружающим миром при помощи датчиков. Программа уровня развивает логику и творческое мышление.

Во время занятия дети отправляются в путешествие в Африку. На занятии изучается царь всех зверей, его повадки и особенности. Далее дети собирают модель льва с  червячной передачей.  На примере этой сборки ребята повторяют свойства этой передачи, её способность увеличивать силу механизма. Модель льва анимируется при помощи программы, создаётся целая история с различными фонами экрана, звуками и словами персонажей.

Для обучения используется конструктор LEGO Education WeDo 2.0. и среда программирования WeDo.


Уровень 3 (возраст 9 лет)

«Роботизированные системы».

Уровень подготовки — «Новички» и «Опытные».

Дети учатся находить различия между механизмами и роботами, рассматривают их типы и классификации. Для изучения механики простых и сложных механизмов на каждом занятии собирается подвижная конструкция: лифт, подъемный кран, самолет, погрузчик и так далее. Конструирование  сборку изучаемых устройств по инструкции и свободное творчество.

На этом уровне рассматриваются принципы алгоритмики и математики. Ребята активно работают с показаниями датчиков, анализируют полученные данные с использования математики.

Дети знакомятся с понятием «манипулятор», его устройством и предназначением. Для собранной модели делают ручное управление по клавишам клавиатуры. Практикуются в применении математики в реальных задачах: автоматическом переносе груза из одной точки в другую и взаимодействии с роботом при помощи датчика расстояния.

Для обучения используется конструктор LEGO Education WeDo 2.0 и среда программирования WeDo.


Уровень 4 (возраст 9,5-10 лет)

«Прикладное программирование в Scratch».

 

Ребята знакомятся сj средой программирования Scratch. Происходит переход на новый, включающий в себя текст, язык программирования.

Ребятам предстоит изучить такие понятия, как различные виды циклов и ветвление. Благодаря заданиям, дети с успехом изучают программирование, ведь оно происходит сразу по двум фронтам – на экране компьютера и для самостоятельно собранного робота. Также идет изучение нового материала по механике, который применяется тут же, при сборке конструкций, различных от занятия к занятию.

На занятии изучается принцип работы шагающих механизмов, затем один из них реализуется на практике. При помощи операторов ожидания и ветвления реализуется движение робота, действия оживляются при помощи звукового сопровождения, реализуется возможность поговорить с роботом и даже получить ответ. В конце занятия ребят ждёт создание мини-игры.

Для обучения используется конструктор LEGO Education WeDo 2.0 и среда программирования Scratch 2.0.


Уровень 5 (возраст 10 лет)

«Создание игр в Scratch».

 

Мы учим детей создавать собственные игры, в которые потом можно будет поиграть самому или с друзьями. В этом увлекательном деле помогут основы, изученные на 4 уровне, и новые знания о переменной и операциям с ней.

Отрабатываются навыки самостоятельного построения алгоритмов, что развивает математические способности и логику ребят. Также изучаются инструменты для приближения действий в играх к реальности, для этого пригодятся знания об окружающем мире и физических явлениях. Важной частью занятий будут новые конструкции, которые станут отражением работы алгоритмов на практике.

Изучается теория, затем ребята превращают роботизированные часы в таймер! Причём и на экране, и в реальности, синхронизируя стрелки обоих часов при помощи программы.

Так же дети применяют уже созданную программу для игры «Кот и мыши», в которой кот ловит непредсказуемо появляющихся мышек, а в конце подсчитываются очки.

Для обучения используется конструктор LEGO Education WeDo 2.0 и среда программирования Scratch 2.0.


Уровень 6 (возраст 11-13 лет)

«Основы работы с EV3»

 

Новые ребята знакомятся с робототехникой, а более опытные – рассматривают возможности нового набора и программы, ведь на этом уровне становится возможным создавать автономных роботов с широким функционалом.

Ребята практикуются в использовании различных механических передач для улучшения базовых конструкций, что позволяет сделать робота сильнее или быстрее. Рассматриваются алгоритмы, события, условия наравне с управлением моторами и датчиками робота, которые используются для взаимодействия с внешним миром.

Изучается понятие «передача», затем дети под руководством преподавателя добавляют в конструкцию повышающую передачу, что позволяет создать робота-спринтера. Создаётся программа, управляющая моторами робота, и проводится эксперимент: что же изменилось вместе с передачами? Также дети практикуются в работе с датчиками, а в конце занятия их ждёт увлекательное соревнование – гонки!

Для обучения используется конструктор LEGO Mindstorms EV3 и среда программирования EV3. 


Уровень 7 (возраст 11-13 лет)

Название уровня — «Механика и управление на EV3». Уровень подготовки — «Опытные».

Цель уровня — обучить детей навыку создания конструкции робота, подходящей под определённую задачу. Материал усложняется, как в программировании, так и в механике. Конструирование начинается с повторения и изучения нового по теме механических передач, затем переходя к сложным механизмам, которые встречаются в повседневной жизни. Что нам интересно на этом уровне: как создать робота-альпиниста, изучить принцип работы манипулятора, строение шагоходов. Каждого робота нужно запрограммировать в соответствии с выполняемой задачей, поэтому ребята изучат различные типы управления, освежат и углубят свои знания в программных блоках. Также пригодится точная настройка движения робота: движение на определённую дистанцию, различные развороты, — а значит, будем применять алгебру и геометрию в прикладных задачах.

Тема — “Рулевое управление». Нужно разобраться в механизмах, которые используются в рулевом управлении, и собрать гоночную машину.  Далее программируется пульт управления машиной и повторяются понятия циклов и ветвлений.

Для обучения используется конструктор LEGO Mindstorms EV3 и среда программирования EV3.


Уровень 8 (возраст 11-13 лет)

Название уровня — «Проектная работа с EV3». Уровень подготовки — «Опытные».

Цель уровня — научить ребят вести собственный проект от стадии идеи до работающего прототипа. Основы работы и с конструктором, и с программой уже пройдены, а значит пора их закрепить! В этом поможет проектная работа: на этом уровне будут созданы различные роботы с полезным либо развлекательным функционалом. Но как в реальной жизни, так и на занятиях, ребятам понадобится применение таких понятий, как техническое задание, этапы проекта и план работы. Также уровню соответствует усложнение в программировании, ведь в нём будут активно использоваться переменные, массивы и даже созданные самими детьми дополнительные блоки. Выполнение предложенных заданий позволит ребятам успешно продолжить увлечение робототехникой уже в формате спортивных состязаний, которые будут разбираться на следующих уровнях.

Цель занятия – создать робота-официанта, способного общаться с человеком. На основе введенного номера столика робот должен проложить путь, поприветствовать посетителя и отправиться за исполнением заказа в зону старта. Совместно с детьми составляется техническое задание на проект и даже объявляется конкурс на лучшее решение. Данный проект содержит в себе такие задачи, как точная настройка движения робота, обработка вводимого номера столика, управление манипулятором и возврат робота на базу.

Для обучения используется конструктор LEGO Mindstorms EV3 и среда программирования EV3.


Уровень 9 (возраст 11-14 лет)

Название уровня — «Robosport Low». Уровень подготовки — «Опытные».

Цель уровня — обучить ребят основным положениям спортивной робототехники, чтобы с их помощью решать классические задачи робототехники. На этом уровне пригодятся знания, полученные на всех предыдущих уровнях, ведь ребята научатся справляться с классическими типами робототехнических соревнований. Будут рассмотрены такие задачи робототехники как ориентирование на местности, сложное взаимодействие с объектами, езда по заданной траектории. В ходе занятий ученики познакомятся с понятием регулятора, его типами и влиянием на поведение робота. Теперь роботы становятся более точными, чем раньше: поворачиваться уже обязательно на строго заданный градус, датчики нуждаются в калибровке, а конструкция должна чётко отвечать требованиям состязания.

Повторяются необходимые для спортивной робототехники умения и расчёты. Изучается теория о регуляторах, тут же находя применение на практике. Ребята собирают и программируют робота, который передвигается по чёрной линии при помощи регулятора и способен объезжать препятствия.

Для обучения используется конструктор LEGO Mindstorms EV3 и среда программирования EV3. 


Уровень 10 (возраст 11-14 лет)

Название уровня — «Robosport High». Уровень подготовки — «Опытные».

Цель уровня — обучить ребят основным положениям спортивной робототехники, чтобы с их помощью решать классические задачи робототехники. Ребята научатся уверенно решать программные и конструкторские задания. Основная задача уровня – конструирование и программирование робота, который свободно ориентируется в пространстве и определяет свое местонахождения, а также может найти предметы в незнакомом месте. Оттачиваются навыки работы с регуляторами, как с интегральной либо дифференциальной составляющей, так и смешанные. Рассматриваются самые сложные из классических состязаний. По окончанию уровня ребята могут успешно участвовать в соревнованиях по робототехнике, ведь полученных знаний им хватит, чтобы справиться и с состязаниями, отличными от базовых.

Сначала разбираются различные алгоритмы прохождения лабиринта, особенности конструкции, расположения датчиков. На основании полученной теории ребята способны собрать и запрограммировать робота, который сможет пройти лабиринт и построить его карту, а затем вернуться назад, учитывая тупики в ходах лабиринта.

Для обучения используется конструктор LEGO Mindstorms EV3 и среда программирования EV3.


Уровень 11 (возраст 14-16 лет)

Название уровня — «Алгоритмизация и программирование на RobotС». Уровень подготовки — «Новички» и «Опытные».

Цель уровня — научить применению текстового языка RobotC для управления созданными роботами. Специально разработанный для ребят постарше уровень, включающий в себя переход на текстовый язык RobotC. Будет интересен как детям, только заинтересовавшимся робототехникой, так и продолжающим. Ведь при помощи текстовой среды программирования управление роботом становится ещё точнее и более продуманной, а рассмотрение на первых занятиях облегченной версии языка RobotC Graphical поможет разобраться с его особенностями. Ребята смогут заставить механизм двигаться и реагировать на окружающий мир, научатся управлять всеми датчиками робота, научатся писать для него качественный и оптимизированный код. Переменные, циклы, ветвления, алгоритмы, наследование, инкапсуляция, полиморфизм – все эти сложные термины станут понятными и помогут ещё лучше освоить робототехнику.

Собрать робота, который сможет автоматически припарковаться. Робот должен определить достаточный просвет между машинами и учесть его при парковке. Для решения этой задачи потребуются знания физики и математики: уравнение движения, определение расстояния по показаниям датчика энкодера и так далее.

Для обучения используется конструктор LEGO Mindstorms EV3 и среды программирования RobotC Graphical и RobotC. 


Уровень 12 (возраст 14-16 лет)

Название уровня — «Программирование робототехнических систем на RobotС». Уровень подготовки — «Опытные».

Цель уровня — научить при помощи текстового языка RobotC решать продвинутые задачи роботототехники. Можете ли вы себе представить, как работает команда юных программистов? На двенадцатом уровне это возможно! Ребята получают необходимые для этого навыки использования алгоритмизации и составления продвинутых блок-схем. Кроме того, они освоят тонкости написания сложного кода, работая в команде.

Когда позади основы, хочется скорее приступить к усложнённым заданиям. Для этого ребятам понадобятся их знания в алгоритмике и программировании, например, такие понятия как ветвление, цикл, события. Осталось только создать интересный проект — робота, который сможет поддержать интересную беседу и даже выразить свои эмоции.

Для обучения используется конструктор LEGO Mindstorms EV3 и среда программирования RobotC.


Уровень 13 (возраст 14-16 лет)

Название уровня — «Arduino». Уровень подготовки — «Новички» и «Опытные».

Цель уровня — обучить ребят создавать роботизированную установку из электронных компонентов. На тринадцатом уровне появляется возможность создать робота на открытой микроконтроллерной платформе. Ребята узнают о схемотехнике, электронике и программировании на языке С++. Им предстоит сконструировать собственных роботов с использованием металлических частей.

Происходит знакомство с переменными и типами данных, датчиком наклона, а также цифровым и аналоговым входами и аналоговым выходом микроконтроллера Arduino. Юные инженеры учатся определять отличия между аналоговым и цифровым сигналами.

Для обучения используется платформа и среда программирования Arduino.


Уровень 14 (возраст 14-16 лет)

Название уровня — «Arduino Maximum». Уровень подготовки — «Опытные».

Цель уровня — обучить ребят создавать продвинутых роботов при помощи технологий Arduino. На этом уровне происходит полное погружение в электронику и программирование микроконтроллеров. Отрабатываются различные алгоритмы обработки данных сенсоров.

Ребята научатся визуализировать сигнал, запрограммируют простой цифровой осциллограф на Arduino, изучат характер сигналов с различных датчиков и научатся фильтровать шумы цифровым методом.

Для обучения используется платформа и среда программирования Arduino.