Основы механики и робототехники
Основы механики

Обучение детей 9 - 12 лет.
2 занятия в неделю по 45 минут.

Идёт набор! Свободных мест: 1


Открыт приём обучающихся на 2022-23 учебный год!
Пробное занятие - бесплатное!

В процессе обучения на этом курсе дети постоянно задаются вопросом «А что если…?», на каждом занятии они делают различные предположения и выдвигают гипотезы, затем проводят испытания созданных ими моделей, учатся документировать результаты экспериментов и представлять свои открытия.

Как организованно обучение?

Обучение проходит в малых группах, до 8 человек, по два занятия в неделю подряд, в один день, с перерывом 15 минут.
Продолжительность каждого занятия, в соответствии с нормами СанПин, составляет 45 минут.
Весь курс "Основы механики в робототехнике" рассчитан на учебный год (с сентября по май), с перерывами на дни школьных каникул и государственных праздников.

По каждому разделу обучения на курсе предусмотрено несколько типов проектных занятий:

  • Изучение базовых моделей.
  • Основные проекты.
  • Творческие задания.

В начале каждого занятия дается перечень основных учебных целей и тем, а также словарик активной лексики.

Для достижения наилучшего понимания учащимися учебного материала на занятиях по изучению базовых моделей, каждый ученик самостоятельно собирает каждую базовую модель, проводит эксперимент и фиксирует результат в своём рабочем листе.

Для стимулирования совместного творчества учащихся на занятиях по выполнению основных проектов и творческих заданий, разработаны специальные технологические карты по сборке только одной половины модели. Над каждой моделью одновременно трудятся два ученика, и каждый из них работает со своей персональной технологической картой и создает свою собственную подсистему (половинку модели). Далее учащиеся собирают вместе с напарником обе половинки в единое целое – более сложную модель с расширенными возможностями.

Какие наборы и оборудование предоставляется учащимся?

Особое внимание в нашем клубе мы уделяем технической оснащённости образовательного процесса, качеству оборудования и его достаточному количеству для всех обучающихся!

На весь период обучения на курсе "Основы механики в робототехнике" учащимся предоставляется:

  • Набор конструктора - LEGO® Education 9686 "Технология и основы механики" (396 деталей, средний мотор LEGO 8883, батарейный блок LEGO PF 8881).
  • Дополнительный мотор LEGO Education 8883
  • Комплект персональных технологических карт по сборке для каждого проекта
  • Персональные рабочие листы по каждой теме
  • Планшет Samsung Galaxy Tab
Оборудование для учащихся
Оборудование для учащихся

Дополнительные ресурсы на каждую группу:

  • Наборы конструкторов - LEGO Education 9695 (817 деталей)
  • Наборы конструкторов - LEGO MINDSTORMS Education 45560 (853 детали)
  • Набор конструктора - LEGO Education WRO Brick Set 45811 (724 детали)
  • Комплект полей и оборудования для испытаний и экспериментов
  • Электронные весы
Дополнительные ресурсы
Дополнительные ресурсы

Чему научатся дети?

В процессе обучения на курсе "Основы механики в робототехнике" дети учатся:

  • творчески подходить к задачам (умение объяснять, как все работает);
  • показывать взаимосвязь между причиной и следствием;
  • разрабатывать и создавать модели, отвечающие определенным критериям;
  • проверять идеи, основываясь на результатах наблюдений и измерений;
  • ставить задачи, которые можно решить научными методами;
  • размышлять над тем, как найти ответ на вопрос, и придумывать новые возможности развития идей;
  • предполагать, что могло бы произойти, и проверять различные варианты;
  • проводить «чистый» эксперимент, меняя отдельные параметры, и наблюдать или измерять результаты;
  • производить систематические наблюдения и измерения;
  • представлять данные в форме диаграмм, чертежей, таблиц, графиков и т.д.;
  • определять, согласуются ли выводы с предварительными оценками и возможны ли дальнейшие прогнозы;
  • при повторении пройденного материала выделять важные моменты и устранять недоработки.

Базовые модели

Работая с базовыми моделями, учащиеся постигают основные механические и конструктивные принципы, заключенные в механизмах и конструкциях, с которыми они сталкиваются каждый день. Эти небольшие модели легко построить, и каждая из них наглядно и доступно демонстрирует принципы работы механизмов и конструкций.
Последовательно переходя от занятия к занятию, пользуясь Технологическими картами и Рабочими бланками, ребята сами будут открывать эти принципы и проверять их на практике, фиксировать и с интересом обсуждать результаты своей работы.
На занятиях с базовыми моделями ученики получат возможность понять и научатся применять механические 
и конструктивные принципы, которые встретятся им в основных моделях.

Основные проекты и творческие задания

Цель этих занятий – ориентировать учащихся на разработку своих собственных решений реальных задач, причем решить эти задачи можно разными способами.
Занятия по решению реальных проблем максимально приближены к жизни. На каждом занятии учащиеся совершенствуют свои знания и умения, углубляют понимание принципов действия базовых моделей.

Как построены занятия?

Занятия строятся в соответствии с развиваемой отделом образования LEGO концепцией о четырех составляющих в организации учебного процесса: Установление взаимосвязей, Конструирование, Рефлексия и Развитие. Такой подход позволяет детям легко и естественно продвигаться вперед и добиваться своих целей в процессе игр-занятий.

Установление взаимосвязей
Занятие начинается с краткого объяснения предназначения и функций каждой модели. Учащимся демонстрируется небольшой видеоролик о реальном механизме (его аналогом будет ЛЕГО®-модель), который снабжен лаконичными субтитрами.

Конструирование
Учащиеся по инструкциям собирают модели, в которых заложены концепции основных разделов обучения. Ребята 
получают полезные советы и подсказки, как провести испытания модели и убедиться, что она собрана и работает 
правильно.

Рефлексия
В процессе исследования учащиеся обдумывают, что они должны сконструировать и каких результатов достичь; при 
этом углубляется их понимание приобретенного опыта. Они обсуждают проект и воплощают свои идеи на практике.
Перед каждым занятием ребята должны высказать свои предположения о том, что у них должно получиться, а в конце – записать результаты. Предлагаемые учащимся вопросы способствуют тому, чтобы они высказывали свои предположения (давали предварительные оценки), приводили логические обоснования и доводили до конца важные исследования. Эти вопросы должны также наводить учеников на размышления о том, над чем они работали до сих пор и какие новые идеи можно выдвинуть для решения задачи.

Развитие
Предлагаются пути и способы продолжения исследований на основе полученных результатов. Учащиеся будут 
экспериментировать, разрабатывать модели с новыми возможностями, а также развивать свои идеи применительно к реальным машинам и механизмам.

Основные темы и учебные цели

Процесс активной работы по конструированию, исследованию, постановке вопросов и совместному творчеству дает возможность охватить широкий круг учебных тем по разным образовательным областям.

Технология:

  • Поиск решений актуальных проблем;
  • выбор подходящих материалов и процессов;
  • конструирование, сборка, испытание и модифицирование моделей;
  • исследование систем и подсистем, устройств безопасности и управления; 
  • работа с двухмерными технологическими картами;
  • создание трехмерных моделей;
  • совместное творчество.

Естественные науки

  • Движение;
  • накопление, сохранение и преобразование энергии;
  • сила, скорость, воздействие силы трения;
  • простые механизмы, калибровка шкал и считывание показаний;
  • методы испытаний, постановка задачи, прогнозирование результатов измерения, сбор, запись и анализ данных, формулирование выводов.

Математика

  • Роль математики в мире науки и техники: измерение расстояний, времени, скорости, массы;
  • понятие о точности калибровки шкал и считывание показаний приборов;
  • создание таблиц (баз) данных и их интерпретация;
  • определение соотношений между параметрами и многое другое.

Разделы учебного курса

Простые механизмы

Рычаги, колёса и оси, блоки, наклонная плоскость, клин, винт.

Простые механизмы
Простые механизмы

Механические передачи

Зубчатые передачи, ремённые передачи, кулачок, храповой механизм с собачкой

Механические передачи
Механические передачи

Конструкции

Жесткие конструкции. Растягивающие и сжимающие силы. Опорные и стягивающие элементы конструкции.

Конструкции
Конструкции

Силы и движение

Уборочная машина. Исследование безопасности привода и быстродействия зубчатых колес. Настройка трения и проскальзывания. Разработка и создание эффективной самоходной уборочной машины. Уравновешенные и неуравновешенные силы. Измерение расстояния. Отношения величин.

Уборочная машина
Уборочная машина

Игра «Большая рыбалка». Исследование храпового механизма как средства обеспечения безопасности. Изучение автоматических устройств для механического управления движением. Разработка и создание игры про рыбалку с простыми правилами и объективной системой подсчета очков. Уменьшение скорости и увеличение силы при использовании ремней и шкивов.  Измерение расстояния. Оценка и сравнение силы и скорости. Разработка системы подсчета очков и правил для игр, оценка их объективности и справедливости. Отношения величин.

Большая рыбалка
Большая рыбалка

Свободное качение. Исследование влияния размера колес и материала шин на эффективность тележки (рабочие характеристики материалов). Колеса и оси для перемещения грузов. Разработка и создание тележки, которая катилась бы вниз как можно дальше.  Наклонные плоскости. Трение. Калибровка шкал и считывание показаний. Измерение расстояния и массы. Работа с отрицательными числами (у подножия холма тележка оказывается на нулевой отметке). Установление пределов погрешности. Вычисление средних значений.

Свободное качение
Свободное качение

Механический молоток. Исследование управления и согласования по времени сложных действий при помощи кулачков и рычагов. Изучение способов проверки в производственных условиях качества элементов конструкции. Разработка и создание механической игрушки с максимальным количеством функций. Измерение количества «воздействий» за единицу времени. Оценка и сравнение силы сцепления элементов ЛЕГО®. Выражение относительных сил сцепления с помощью математических терминов.

Механический молоток
Механический молоток

Средства измерения

Рычажные весы. Изучение использования свойств рычага первого рода. Наблюдение и измерение воздействия силы на объект. Силы. Методы исследования. Исследование выигрыша в силе. Анализ результатов. Изучение свойств материалов. Определение погрешности.

Измерительная тележка. Изучение понижающей передачи и сложной передачи. Разработка точных и удобных в использовании шкал. Разработка и создание возможно более точного и простого в использовании 
приспособления для измерения расстояния.  Калибровка шкал и считывание показаний. Измерение расстояния с максимальной точностью. Прямой и обратный счет. Сравнение точности различных методов измерения. Отношения величин. Оценка погрешности.

Почтовые весы. Изучение рычага и рычажных систем. Разработка точных и удобных в использовании шкал. Разработка и создание возможно более точного и простого в использовании прибора для взвешивания. Уравновешивающие силы. Калибровка шкал и считывание показаний. Измерение массы с максимальной точностью. Сравнение точности различных методов измерения. Работа с отрицательными числами. Оценка погрешности.

Таймер. Изучение управляющих устройств с обратной связью (маятник и регулятор хода) и повышающей передачи. Разработка точных и удобных в использовании шкал. Разработка и создание возможно более точного прибора для измерения времени с большим сроком службы.  Маятник. Калибровка шкал и считывание показаний. Измерение времени. Сравнение точности различных методов измерения. Оценка погрешности.

Средства измерения
Средства измерения

Энергия

Ветряк. Исследование зависимости эффективности использования энергии ветра от материала, формы и площади лопасти ветряка. Изучение конструкций. Разработка и создание для ветряка наиболее эффективной системы аккумулирования и использования энергии. Использование энергии ветра для приведения в движение различных агрегатов. Аккумулирование и передача энергии; переход кинетической энергии в потенциальную. Уравновешенные и неуравновешенные силы.  Измерение силы в данный момент времени. Измерение площади. Оценка зависимости скорости и эффективности от формы и площади лопасти ветряка.

Буер. Исследование зависимости эффективности использования энергии ветра от формы, площади и угла наклона паруса. Поиск механизмов для эффективного использования энергии в транспортных средствах. Разработка и создание наиболее эффективного транспортного средства, использующего энергию ветра, способного двигаться в любом направлении. Преобразование энергии при помощи понижающей передачи. Сопротивление воздуха. Уравновешенные и неуравновешенные силы. Оценка и измерение расстояния, площади, времени и углов. Зависимость скорости и эффективности буера от направления ветра, формы и площади паруса.

Инерционная машина. Изучение маховика как механизма регулировки скорости (повышающая передача) и средства обеспечения безопасности. Исследование маховика как аккумулятора энергии. Использование зубчатых колес для повышения скорости. Разработка и создание транспортного средства, способного передвигаться максимально плавно на максимально возможное расстояние за счет накопленной энергии. Накопление кинетической энергии (энергии движения). Трение. Уравновешенные и неуравновешенные силы. Измерение расстояния и времени. Зависимость скорости и пройденного расстояния от массы маховика.

Энергия
Энергия

Машины с двигателем

Тягач. Изучение способов увеличения вращающего момента с помощью понижающей передачи, а также шин и колес различного типа. Исследование скорости и тяговой силы различных сочетаний зубчатых передач и колес. Разработка и создание транспортного средства с двигателем, способным перемещать как можно более тяжелый груз. Исследование влияния нагрузки на трение; уменьшение трения. Наклонные плоскости и работа. Измерение расстояния и времени в пути. Измерение угла наклона и представление результата.  Вычисление расстояния, преодолеваемого за один оборот колеса, через его диаметр и длину окружности.

Тягач
Тягач

Башенный кран. Наблюдение и измерение воздействия силы на объект. Силы и конструкции. Методы исследования. Простые механизмы – блоки. Изучение управляющих устройств – двигателей. Анализ результатов. Исследование выигрыша от использования системы блоков. Определение погрешности. Выбор и применение методов измерения длины с приемлемой степенью точности.

Гоночный автомобиль с устройством для запуска. Исследование повышающей передачи. Разработка и создание гоночного автомобиля, запускаемого пусковым устройством и преодолевающего возможно большее
расстояние. Исследование преобразования движения и энергии. Изучение связи между скоростью и массой, импульсом и кинетической энергией. Измерение расстояния и времени в пути. Нахождение зависимости между пройденным расстоянием и массой колеса.

Башенный кран, гоночный автомобиль
Башенный кран, гоночный автомобиль

Гоночный автомобиль с механической коробкой передач. Экспериментальное определение зависимости положения движщегося предмета от времени. Движение. Методы исследования. Механизмы – зубчатая передача. Изучение передаточного отношения. Описание и объяснение назначения деталей коробки передач. Определение погрешности.  Выбор и применение методов и инструментов для измерения длины с приемлемой степенью точности.

Автомобиль с коробкой передач
Автомобиль с коробкой передач

Скороход. Исследование влияния кривошипов, рычагов и сцеплений на устойчивость скорохода и длину шага при «ходьбе» или возвратно - поступательном движении. Исследование храповика как механизма, предохраняющего от скольжения и создающего однонаправленное движение. Изучение относительного расположения кривошипных рычагов при различных «шагах». Исследование возможности использования червячной шестерни для создания сильно понижающей передачи. Разработка и создание шагающего механизма, способного преодолевать самые крутые холмы и бездорожье. Внимательное наблюдение за походкой человека и сравнение с ней движений Скорохода. Измерение расстояния и времени. Вычисление скорости. Нахождение зависимости между длиной шага и длиной кривошипа. Измерение и выражение угла наклона.

Скороход
Скороход

Собака-робот. Исследование работы рычагов, сцеплений, кулачков и кривошипов при выполнении сложных синхронных и регулируемых движений. Исследование блоков и проскальзывания как средства обеспечения безопасности. Использование различных материалов для создания «шкуры» подвижной модели. Разработка и создание анимированной игрушки, которая ведет себя как настоящая собака. Внимательное наблюдение за движениями собаки и их сравнение с движениями Собаки-робота. Измерение степени подвижности и направления движения «частей тела», а также количества действий в единицу времени; представление результата. Нахождение зависимости между движением глаз и положением центра вращения кулачков. Оценка работы (поведения) модели и ее выражение в качественной и количественной форме.

Собака-робот
Собака робот

Творческие задания

Катапульта. Задача заключается в том, чтобы спроектировать и собрать катапульту для метания маленьких снарядов – как можно дальше и как можно точнее.

Ручная тележка. Спроектировать и собрать ручную тележку, которая могла бы перевозить как можно больший груз в максимально ограниченном пространстве.

Лебёдка. Сконструировать лебедку с двигателем, которая бы вытаскивала лодки из воды на берег.

Катапульта, ручная тележка, лебёдка
Катапульта, ручная тележка, лебёдка

Карусель. Задача спроектировать и собрать карусель с двигателем, на которой могли бы кататься по крайней мере двое детей. 

Наблюдательная вышка. Сконструировать как можно более высокую и устойчивую вышку для наблюдения.

Мост. Спроектировать и построить большой надежный мост, по которому люди смогут переходить через реку.

Карусель, вышка, мост
Карусель, вышка, мост

Ралли по холмам. Учащиеся научатся: применять на практике знания о колесах и осях, трении, храповых механизмах, зубчатых колесах и передачах. Высказывать предположения и проводить измерения. Проверять «чистоту» эксперимента и безопасность механизмов.

Волшебный замок. Задача разработать и сделать сундучок с секретным либо потайным замком или защелкой, который бы просто запирался и отпирался. 

Ралли по холмам, сундук с секретом
Ралли по холмам, сундук с секретом

Почтовая штемпельная машина. Задача придумать штемпельную машину, использующую для работы энергию ветра, которая может ставить штемпели на бумаге и приводится в действие «ветром» от настольного вентилятора.

Ручной миксер. Задача придумать и сконструировать ручной механический миксер так, чтобы его было легко держать и удобно использовать.

Подъёмник. Задание разработать лифт с моторчиком, который мог бы поднимать груз хотя бы 50 г. на высоту минимум 20 см.

Штемпельная машина, миксер, подъёмник
Штемпельная машина, миксер, подъёмник

Летучая мышь. Во время разработки модели, способной махать крыльями, ребята научатся применять на практике знания о рычагах, зубчатых колесах и передачах, кулачках, кривошипах и регулируемых во времени действиях.

Летучая мышь
Летучая мышь

Записаться на бесплатное занятие

ОСТАЛИСЬ ВОПРОСЫ?

+7 (967) 173 74 13