Этап учебного занятия

Время

Задачи

Компетенции

Методы и приемы

Формы организации работы

Используемые

ЦОР

Знания

Умения и навыки

I. Орг. момент.

1 мин

Подготовить воспитанников к работе на занятии

Психологический настрой

Фронтальная работа

Мультимедиапрезентация  «Значение робототехники  жизнедеятельности человека»

Деятельность педагога

Деятельность обучающихся

- Ребята! Здравствуйте!

Сегодня на занятии мы с вами поговорим о роботах, робототехники и ее значении в жизнедеятельности человека.

II. Вводная беседа

10 мин

Подготовить обуч-ся к восприятию темы, актуализировать имеющиеся знания у детей

Словесные: рассказ, беседа;

Наглядные: демонстрация;

Фронтальная

Мультимедиапрезентация  «Значение робототехники  жизнедеятельности человека»

Деятельность педагога

Деятельность обучающихся

- Наверняка каждый из вас слышал такое понятие как робот. И я уверена, что все видели разных роботов в научно-фантастических фильмах, передачах по телевидению, научных программах.

- Предлагаю вспомнить вам разные примеры.

- Человек давно мечтал о том, чтобы иметь помощника, который бы мог заменить его там, где опасно, неинтересно, трудно или вообще невозможно работать человеку. О роботах много писали фантасты еще до того, как роботы появились вообще.

- Кто знает, когда и где появилось первое слово «робот»?

- Слово "робот" пришло к нам из произведения чешского писателя-фантаста Карела Чапека, который впервые использовал его еще в 1923 г. Само это слово происходит от чешского слова robotа.

- А вот уже ранее прозвучавший писатель-фантаст Айзек Азимов придумал термин «робототехника» в 1942 году.

Слушают.

Слайд № 2

Отвечают, приводят примеры фильмов, передач с участием роботов.

Дают варианты ответов

Слайд № 3

III.Изучение нового материала.

30 мин

Дать представление о роботе, робототехнике, введении роботов в нашу жизнь, значении робототехники

Робот, робототехника

Умение работать с таблицей

Словесные: беседа,

рассказ,

Наглядные: демонстрация;

Практические: 

работа с таблицей.

Фронтальная

Индивидуальная работа

Мультимедиапрезентация  «Значение робототехники  жизнедеятельности человека»

Деятельность учителя

Деятельность воспитанника

Итак, мы с вами выделили 2 главных термина нашего занятия: робот и робототехника.

Рассмотрим первое определение:

Робот - автоматическое устройство с антропоморфным действием, которое частично или полностью заменяет человека при выполнении работ в опасных для жизни условиях или при относительной недоступности объекта

- У писателей-фантастов, и в сознании обычного человека слово "робот" ассоциируется с антропоморфным (человекоподобным) автоматом, который помогает человеку или заменяет человека (вспомните кинофильмы типа "Звездные войны", мультфильмы).

Понятно, что если робот - это помощник человека, то он должен обладать теми же качествами, что и человек.

- Но вот должен ли он быть похожим на человека во всем? И если нет, то в чем его сходство с человеком? Какими качествами должен обладать механизм, чтобы мы могли считать его роботом?

- Когда хотят сказать о том, или ином человеке, что он все умеет, говорят, что он - "и швец, и жнец и на дуде игрец". На современном языке это можно выразить так: Человек - существо универсальное. Создание универсального робота - задача невероятно сложная, и, наверное, сегодня просто невыполнимая. Поэтому мы будем считать, что робот - механизм специализированный, предназначенный для выполнения очень узкого круга задач. А теперь давайте решим, должен ли робот иметь "классический" набор - две руки, две ноги, одна голова, два уха…?

- Итак, нужна ли роботу голова?

Легче всего отказаться от головы, ведь понятно, что "мозг" робота можно расположить где угодно. В принципе он может вообще располагаться где-то снаружи и управлять роботом по проводам или радио.

Обращают внимание на слайд, читают определение.

Слайд № 6

Дают различные варианты ответов, по своему представлению.

- Что вы думаете по поводу ног робота, какими они должны быть?

Две ноги - это тоже не очень удобно. Вы знаете, что наш далекий предок вынужден был подняться на ноги, чтобы освободить руки для работы. Но ведь две ноги это неустойчиво, кроме того, создать шагающий механизм очень сложно. Гораздо проще использовать колесо или гусеницу, а если роботу не нужно перемещаться, то зачем ему вообще какие либо движители?

- Какие руки нужны роботу?

Очень похожая ситуация с руками. Рука человека очень сложна, и универсальна. Зачем роботу 5 пальцев чтобы весь день держать гаечный ключ? Проще сделать его "руку" в виде гаечного ключа. И вообще, всегда ли нужна рука роботу?

- А что же все-таки необходимо иметь роботу, что его "роднит" с человеком?

1.Мы говорим, что человек из "плоти и крови", робот из металла, пластмассы и стекла, но и тот и другой имеют физическое тело.

2. Робот - помощник и замена человека в его деятельности, т.е. робот должен что-то делать.

3. Человек не смог бы ничего делать не получая информации об окружающем мире. Для этого у него есть устройства ввода информации (органы чувств). Органы чувств робота, датчики (сенсоры) - это тоже устройства ввода информации.

4. Человек не только получает информацию, но и передает ее другим. Для этого у него есть речь, мимика, письменность, жесты. Индикаторы, табло, дисплеи, "руки"…, все это устройства вывода информации у роботов.

5. И наконец, последнее. Человек всю свою жизнь выполняет некоторые алгоритмы. Некоторые из них человек "знает" уже при рождении, например алгоритм дыхания. Другим учится самостоятельно (алгоритм ходьбы), третьи изучает сознательно (алгоритмы умножения и деления). Робот вообще ничего не умеет делать сам. Он только выполняет программу, которую составили и ввели в него программисты.

Итак, мы сформулировали пять признаков, которые позволят нам определить, является то, или иное устройство роботом.

Слайд № 7

Слайд № 8

Слайд № 9

Эти признаки: физическое тело, действие, устройства ввода, устройства вывода, программа.

Попробуйте самостоятельно заполнить таблицу и с ее помощью, ответить, являются ли устройства вокруг вас роботами. В каждой графе нужно ответить "да", если требование выполняется и "нет" в противном случае. Добавьте 5-6 строчек самостоятельно.

(стиральная машина, кофе-машина, миксер и т.д.)

(стиральная машина, кофе-машина, миксер и т.д.) (проговорить у кого что получилось, обсудить)

-         Итак, как вы поняли, что же есть такое робот?

С понятием робота неотъемлемо связано понятие робототехники. Рассмотрим определение данного понятия.

Робототехника - прикладная наука, занимающаяся разработкой автоматизированных технических систем (роботов).

Робототехника опирается на такие дисциплины как электроника, механика, программное обеспечение.

- Как вы думаете, почему она опирается на эти дисциплины?

- Посмотрим, как развивалась робототехника.

Первым современным роботом стал Unimate, робот с механической рукой, разработанный для General Motors в 1961, выполнявший последовательность действий, записанную на магнитный барабан.

Активное производство роботов началось в 1970-е годы. Прежде всего, они стали использоваться в производстве, для выполнения однообразных (и часто опасных) операций. Больше всего промышленных роботов используется в автомобильной промышленности, где они работают на штамповочных и сварочных участках, в покрасочных камерах, на сборке.

Заполняют таблицу, опираясь на сформулированные признаки робота.

Слайд № 10

Автоматическое устройство, выполняющее определенные запрограммированные действия, своей работой заменяет людей.

Смотрят на слайд № 11

Потому что чтобы создать робота, нужно иметь представления о механики, как будет функционировать робот, его механизмы, нужно его будет правильно запрограммировать и подключить.

Смотрят слайд № 12

Разумеется, роботы не могли сразу заменить людей в промышленности, но доля человеческого труда в производстве с тех пор неуклонно сокращается.

Полностью автоматизированные фабрики, такие как фабрика IBM для сборки клавиатур в Техасе, называются "фабрики без освещения". Люди там уже не нужны: абсолютно всё производство, от момента выгрузки материалов и до получения готовой продукции у погрузочных ворот, полностью роботизировано и может работать круглосуточно и без выходных.

- Ранее прозвучавший писатель Айзек Азимов сформулировал три закона робототехники, которые надолго определили наши представления о роботах:

1.      Робот не может причинить вред человеку или своим бездействием допустить, чтобы человеку был причинен вред.

2.      Робот должен подчиняться командам человека, если эти команды не противоречат первому закону.

3.      Робот должен заботиться о своей безопасности, пока это не противоречит первому и второму закону.

- Мы определили, что робототехника занимается разработкой роботов. Какие же роботы существуют на сегодняшний момент? Кто скажет, в каких сферах используются роботы?

- На производстве работают сотни тысяч роботов, но гораздо больше их трудится за пределами фабричных цехов. Автономные роботы, обладающие свободой передвижения, включают в себя автономные летательные аппараты, существуют роботы-сапёры (Mini-Andros), роботы-газонокосилки (Robomower), роботы-курьеры (HelpMate), доставляющие лекарства и документы в некоторых больницах, и т. д.

- Поэтому в робототехнике были выделены следующие разновидности роботов:

- андроиды - человекообразные

- развлекательные роботы

Слайд № 13

Роботы как автопилоты(самолеты, корабли), в сборке автомобилей и производстве микрочипов, охраняют здания, используются военными для разведки и разминирования, помогают спасателям искать людей под завалами.

Слайд №14

Слайд № 15, видеоролики АSIMO

Слайды 16

- роботы как предмет бытовой техники

- узкоспециализированные роботы

- микророботы

- нанороботы

       Особая категория – андроиды или человекообразные роботы. Создать андроидов оказалось более сложным делом, чем ожидалось. Потребовались значительные достижения в области эффективных моторов, технологий машинного зрения и увеличение вычислительной мощности компьютеров, чтобы появились первые андроиды, способные передвигаться, ориентироваться в пространстве и что-то делать, такие как ASIMO и Qrio. Технологии машинного зрения позволяют роботам (пока ещё не очень хорошо) ориентироваться в пространстве, находить дорогу, распознавать предметы. Роботы могут узнавать людей по лицам и голосам. Технологии искусственного интеллекта позволяют роботам самостоятельно принимать решения и действовать автономно.

        Развлекательные роботы появились с выходом на рынок Aibo, робособаки от Sony. Теперь многие игрушки наделяются зачатками интеллекта – процесс, который скоро приведёт к появлению действительно разумных игрушек вроде медвежонка из фильма AI. Роботы-тюлени и роботы-кошки повышают настроение пожилых людей в японских домах престарелых. Начинается использование роботов для обучения и развлечения детей в детских садах и школах США и Южной Кореи.

         В начале 2000-х роботы проникли в сферу домашнего хозяйства: газонокосилки, роботы пылесосы и мойщики пола. iRobot продала уже несколько миллионов робопылесов Roomba. Поумнели и неподвижные машины: стиральные, посудомоечные и т. п. Домашние роботы быстро входят в нашу жизнь. Скоро (примерно к 2015-2020 году) в среднем "умном" доме будет несколько интеллектуальных предметов бытовой техники и несколько автономных роботов.

Слайд № 17

Слайд № 18

Слайд № 19

Слайд № 20, 21

- Каково же будущее робототехники?         

          К 2015-2020 активно будут использоваться микророботы, размером в сантиметры и миллиметры. Они будут использоваться в медицине, в сельском хозяйстве (как умные сенсоры) и во многих других областях. Сейчас уже существуют микророботы, такой компании как HEXBAG, но это только начало.

          А лет через 10 получат распространение первые нанороботы (наноботы). Нанороботы смогут выполнять строительство нужных структур из молекул и атомов – для производства практически чего угодно они смогут использовать даже воду (состоящую из водорода и кислорода) и воздух (содержащий азот, кислород и углерод в углекислом газе). Нанороботы смогут легко создавать любые, самые сложные и совершенные материалы и продукты с абсолютной точностью. Разумеется, они смогут создавать и свои собственные копии, так что их всегда будет достаточно, чтобы выполнить любые задачи, которые поставит перед ними человек.

Роботизация в будущем.

Всё больше производственных операций будет роботизироваться. Использование программируемого производства (custom manufacturing) потребует универсальных мобильных роботов, способных выполнять заранее заданный набор операций на рабочем месте, но и свободно передвигаться в пространстве.

Скоро такие физически простые дела как работа аптекаря или библиотекаря в книгохранилище будут отданы роботам.

Большое количество почти полностью роботизированных фабрик и заводов начнёт появляться к 2020. К 2010-2015 роботы начнут активно использовать в сельском хозяйстве. Специализированные роботы, помогающие человеку в тяжёлой физической работе (но не полностью автономные) появятся к 2015 году. Роботов на улицах наших городов мы увидим уже к 2010-2015 году. Это будут роботы-уборщики, роботы-погрузчики.

Слайды с 22-25

Большая часть транспорта будет автоматизированной к 2020-2030 году. Сегодняшние автомобили значительно поумнеют: сперва они будут лишь помогать водителям выполнять некоторые операции (сложная парковка, контроль за безопасностью, движение по шоссе), но потом они возьмут на себя весь процесс вождения. Чуть раньше мобильные роботы появятся в транспортной отрасли (например, погрузочные) и горнодобывающей. Мы увидим полностью автоматизированные логистические терминалы. Роботы будут всё больше использоваться в медицине. В некоторых областях они уже могут работать более эффективно, с большей точностью и меньшей вероятностью ошибки, чем доктора люди. Роботизация повлияет на многочисленные сферы жизнедеятельности человека, коренным образом изменив образ жизни человека.

Этап учебного занятия

Время

Задачи

Компетенции

Методы

Формы

Используемые ЦОР

Знания

Умения,

навыки

IV.Практическая работа

44 мин

Закрепить умение конструирования по замыслу; умения работать в программной среде Robolab 2.5.4.

Развивать логическое, образное мышление, внимание, память.

Программная среда Robolab 2.5.4., основных узлов, соединений, передач.

Использование конструктора Mindstorms, использование датчика касания, создание программы в Pilot 4

Словесные: объяснение, Практические: выполнение практического задания, работа с картой – схемой.

Индивидуальная, фронтальная

Практическое задание, представленное в Microsoft Power Point «Робот-исследователь».

Деятельность учителя

Деятельность ученика

- Сегодня у вас тоже будет возможность создать робота-исследователя. Для этого вам понадобится собрать модель из конструктора и запрограммировать его в Robolab 2.5.4. На слайде представлено описание того каким примерно должен быть робот, что использовать при его сборке, а так же программа в текстовом виде.

- Программировать будете в режиме «Управление» на четвертом уровне.

- После того, как будут готовы робот и программа, загрузим программу в микропроцессор и запустим роботов.

- После того, как вы протестируете своих роботов, мы организуем выставку, на которой вы будете защищать свои работы. (Определим у кого получилась наиболее интересная,

 функциональная модель, самая удачная программа)

Слайд № 26 с описанием задания по сборке робота и созданию программы.

Этап учебного занятия

Время

Задачи

Компетенции

Методы приемы

Формы

Используемые ЦОР

Знания

Умения, навыки

IV. Подведение итога занятия.

5 мин

Дать анализ и оценку успешности достижения цели занятия.

Анализировать деятельность, делать выводы,  отвечать на вопросы

Проверка знаний: опрос, рефлексия

Фронтальная, индивидуальная

Деятельность учителя

Деятельность ученика

Наше занятие подходит к концу.

Скажите, что нового вы узнали сегодня на занятии?

Каким вы видите будущее робототехники?

Спасибо!

Ответы на вопросы.

Узнали какие бывают роботы, их предназначения, польза от их применения.

В будущем робототехника займет значительное место в жизни человечества, что приведет к роботизации многих сфер жизни.