нкшш. Конкурса JuniorSkills Belarus
 Скачать 0.92 Mb.
|
|
7. Чудесные изобретения Изучение названий основных деталей и терминов, используемых при конструировании моделей «Лягушка», «Чудо-карусель». Способы передачи движения и преобразования энергии в модели. Практические занятия. Создание, программирование и испытание действующих моделей «Лягушка», «Чудо-карусель». Итоговая самостоятельная работа «Мое новое изобретение». 8. Творческие модели Повторение названий основных деталей и терминов, используемых при конструировании моделей.Разработка собственных творческих проектов. Практические занятия. Создание, программирование и испытание действующих собственных творческих моделей. 3. Подготовка и проведение выставки, участие в конкурсах Выбор и подготовка моделей для выставки. Защита проектов. Проведение выставки. Участие в конкурсах. Заключительное занятие Подведение итогов работы, поощрение учащихся. 13 ОЖИДАЕМЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ В результате освоения программы кружка учащиеся должны: расширить диапазон знаний об окружающем мире, о мире техники; сформировать представление об основных понятиях, применяющихся в робототехнике; усвоить названия и назначение основных деталей, термины, используемые при конструировании робототехнических систем; изучить способы передачи движения и преобразования энергии в робототехнической системе; овладеть навыками создания конструкции робототехнической системы на базе типовых решений; самостоятельно программировать простые действия и реакции робототехнических систем; самостоятельно планировать последовательность изготовления и осуществлять контроль результата практической работы по изготовлению робототехнической системы; развить коммуникативные способности, самостоятельность, ответственность; развить умение работать в группе, умение аргументировано представлять результаты своей деятельности; развить навыки безопасного поведения и гигиены при работе с компьютером, с набором технического конструктора ПервоРобот LEGO WeDo; приобрести устойчивый интерес к робототехнике. ФОРМЫ ПОДВЕДЕНИЯ ИТОГОВ РЕАЛИЗАЦИИ ПРОГРАММЫ Формами подведения итогов реализации программы являются: открытые занятия; отчетные выставки работ учащихся; презентации работ; защита проектов; отчетные тематические вечера; мастер-классы; конкурсы. ФОРМЫ И МЕТОДЫ РЕАЛИЗАЦИИ ПРОГРАММЫ При реализации программы кружка применяются традиционные и нетрадиционные формы и методы работы. Формы обучения: групповые и индивидуальные. Методы обучения (общие): объяснительно-иллюстративный, репродуктивный, проблемного обучения, эвристический, исследовательский. 14 Формы занятий: дискуссия, практическая работа, самостоятельная работа, соревнование, выставка, защита проектов и другие. Формы воспитания: массовые, групповые, индивидуальные. Проводятся воспитательные мероприятия, развивающих творческие способности учащихся по направлениям: гражданско-патриотическое воспитание; нравственное и эстетическое воспитание; воспитание культуры самопознания и саморегуляции личности; воспитание культуры здорового образа жизни; семейное воспитание; трудовое и профессиональное воспитание; экологическое воспитание; воспитание культуры безопасной жизнедеятельности. ЛИТЕРАТУРА И ИНФОРМАЦИОННЫЕ РЕСУРСЫ 1. Белиовская, Л.Г. Использование LEGO-роботов в инженерных проектах школьников. Отраслевой подход / Л.Г. Белиовская, Н.А. Белиовский. – М.: ДМК Пресс, 2015. – 88 с. 2. Белиовская, Л.Г. Узнайте, как программировать на LabVIEW / Л.Г. Белиовская. – М.: ДМК Пресс, 2014. – 140 с. Наука. Энциклопедия. – М.: РОСМЭН, 2001. – 125 с. 3. ПервоРобот LEGO WeDo. Книга учителя / LEGO. – 2009. – 177 с. 4. Управление роботами. Состояние и перспективы: материалы ХХ общ. собрания академии навигации и управления движением, 26 октября 2005 г. С.-Петербург / редкол. : П.К. Плотников (отв. ред.) и др.]. – СПб.: Электроприбор, 2008. – 20 с. 5. Энциклопедический словарь юного техника / сост. Б.В. Зубков, С.В. Чумаков. – 2-е изд., перераб. и доп. – М. : Педагогика, 1988. – 463 с. 15 ПРОГРАММА КРУЖКА «НЕЙРОУПРАВЛЕНИЕ» ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА Программа кружка «Нейроуправление» разработана на основе типовой программы дополнительного образования детей и молодежи (естественно-математический профиль), образовательная область «Робототехника». Программа кружка рассчитана для занятий с учащимися среднего и старшего школьного возраста. Срок реализации программы кружка составляет один учебный год. Занятия проводятся один раз в неделю по 2 часа. В ходе обучения учащиеся познакомятся с основами нейроуправления, программными и физическими объектами. В процессе практических занятий учащиеся освоят простые интерфейсы и научатся контролировать процессы умственной деятельности. Актуальность программы состоит в активизации творческой деятельности учащихся, нацеленной на освоение и применение инновационных знаний и технологий, решение творческих задач. Цельреализации программы кружка – обеспечение условий для развития творческого потенциала и технической компетенции учащихся в процессе изучения теории автоматического управления и нейроуправления. Задачи: удовлетворение образовательных потребностей учащихся в области нейроуправления; усвоение базовых знаний теоретических основ нейроуправления; изучение физических основ нейроуправленния; изучение работы нейроинтерфейсов и программного обеспечения на прикладных примерах; формирование навыков работы с устройствами нейроуправления; развитие творческой инициативы и самостоятельности; воспитание умения работать над творческими задачами в коллективе; осуществление профессиональной ориентации учащихся на специальности, связанные с компьютерными технологиями. Основной формой организации образовательного процесса при реализации программы кружка является занятие (теоретическое и практическое). Занятия проводятся в соответствии с инструкциями по охране труда, санитарными нормами и правилами. Материальное обеспечение: 16 лаборатория, оборудованная техническими средствами для демонстрации презентаций, видеоматериалов; портативные ЭЭГ-гарнитуры и нейроинтерфейсы потребительского класса (NeuroSky); ноутбук с программным обеспечением NeuroSky; программный пакет Matlab; планшет от 9 дюймов; телевизор. УЧЕБНО-ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН № п/п Название разделов, тем Количество часов Всего часов В том числе Теоретических Практических 1. Вводное занятие 2 2 0 2. Понятие нейроуправления. Виды нейроинтерфейсов. Сферы применения нейроинтерфейсов 2 2 0 3. Понятие о биоритмах мозга. Виды мозговых ритмов человека 2 1 1 4. Электроэнцефалография (ЭЭГ). История появления ЭЭГ. Портативные ЭЭГ-интерфейсы и основные принципы их работы 2 1 1 5. Нейроинтерфейсы, нейрогарнитуры: основные параметры и принципы работы 2 2 0 6. Нейроинтерфейсы потребительского класса 2 1 1 7. Подключение нейроинтерфейса к устройствам обработки сигнала на платформах Android и Windows и его настройка 4 2 2 8. Виды программного обеспечения (ПО). Установка и настройка ПО 4 2 2 9. Медитативные техники йогов и их использование в нейроуправлении 10 2 8 10. Методы нейроуправления. Гибридное нейро-ПИД управление 2 1 1 11. Методики тренировок и их применение 2 1 1 12. Соревнования (онлайн-игры) по сети Интернет в программах нейроуправления 2 1 1 17 13. Нейрокино: основные понятия 4 1 3 14. Нейроуправление техническими объектами. Теория управления и практическое нейропилотирование нейровертолетом Orbit 8 2 6 15. Подготовка к участию в соревнованиях 14 4 10 16. Участие в соревнованиях по нейроуправлению 6 0 6 17. Анализ выступления на соревнованиях 2 2 0 18. Заключительное занятие 2 2 0 Итого: 72 29 43 СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММЫ 1. Вводное занятие Цель, задачи и план работы кружка. Организация рабочего места. Обучение правилам безопасного поведения во время занятий. Обучение правилам безопасной работы с компьютером и устройствами нейроуправления. Правила пожарной безопасности. Сущность нейроуправления. Виды и формы соревнований в нейропилотировании как одном из видов нейроуправления. 2. Понятие нейроуправления. Виды нейроинтерфейсов. Сферы применения нейроинтерфейсов Нейрокомпьютерный интерфейс (НКИ) как система, созданная для обмена информацией между мозгом и электронным устройством Однонаправленные и двунаправленные интерфейсы. Области использования нейроинтерфейсов: медицина, военная отрасль, производство, игры и развлечения. 3. Понятие о биоритмах мозга. Виды мозговых ритмов человека Биоритмы мозга как один из видов фоновой, спонтанной, электрической активности мозга человека и животных. Основные ритмы в энцефалограмме человека: дельта, тета, альфа, бета, гамма. Высокочастотные и низкочастотные биоритмы. Взаимосвязь смены доминирующего ритма с изменением состояния человека. Практические занятия.Обучение правильному надеванию нейрогарнитуры. 18 Анализ мозговой деятельности в реальном масштабе времени с использованием нейрогарнитуры Neurosky Mindwave Mobile. 4. Электроэнцефалография (ЭЭГ). История появления ЭЭГ. Портативные ЭЭГ-интерфейсы и основные принципы их работы Электрофизиология. Работы Э.Г. Дюбуа-Реймона в области электрогенеза головного мозга. Исследования В.В. Правдич-Неминского: первая в мире электроэнцефалограмма мозга живого существа. Электроэнцефалография как метод исследования биоэлектрической активности головного мозга. Виды и принципы работы п ортативных ЭЭГ-интерфейсов, основанные на классификации определенных частот ЭЭГ. Практические занятия. Снятие ЭЭГ через нейроинтерфейс. Анализ видов сигналов, изучение условий их изменения. 5. Нейроинтерфейсы, нейрогарнитуры: основные параметры и принципы работы Принципы работы нейроинтерфейсов NeuroSky. NeuroSky MindWave – портативный, носимый нейроинтерфейс на основе ЭЭГ и электромиографии (ЭМГ). Устройство и особенности работы нейрогарнитур NeuroSky Mindwave и NeuroSky Mindwave Mobile, их отличия. 6. Нейроинтерфейсы потребительского класса BrainLink – новейшее устройство в категории интерфейсов «мозг- компьютер»: особенности, приложения и области применения. Нейроинтерфейс-обруч MuseInteraxon: области применения. Emotiv EPOC – продукт компании Emotiv Systems: периферическое устройство для игр на Windows ПК, позволяющее контролировать и воздействовать на игры мыслями и выражением лица игрока. Практические занятия.Практическое применение интерфейса. Демонстрационные полеты, обработка сигналов. 7. Подключение нейроинтерфейса к устройствам обработки сигнала на платформах Android и Windows и его настройка Комплектация NeuroSky MindWave Mobile. Особенности NeuroSky MindWave. Элементы питания, применяемые в устройствах. Порядок выполнения сопряжения гаджета NeuroSky MindWave Mobile с компьютером или смартфоном. Особенности ухода за сенсорами нейрогарнитуры. 19 Практические занятия. Подготовка нейроинтерфейса. Подключение. Выполнение тренировочных заданий. Медитативные упражнения. 8. Виды программного обеспечения (ПО). Установка и настройка ПО Интерактивный курс по использованию нейрогарнитуры TutorialApp. Программа визуализации мозговой активности BrainWave Visualizer. SpeedMath – программа, помогающая развить математические навыки. Установка комплектного ПО на компьютер с Windows. Обучение прохождению встроенных в программу Brainwave Visualizer мини-игр, призванных проявить концентрацию внимания (burntime) или состояние медитации (floatheight) Практические занятия. Работа с программой Brainwave Visualizer. Пробное управление: выполнение упражнений «Сжигание бочки», «Поднятие шара». 9. Медитативные техники йогов и их использование в нейроуправлении Медитация как состояние внутреннего сосредоточения или действия для его достижения. Обзор медитативных техник, способствующих концентрации внимания, расслаблению, гибкости ума. Необходимость использования медитативных техник в нейроуправлении. Практические занятия.Выполнение упражнений на концентрацию и медитацию. Работа с программой Brainwave Visualizer в соревновательном режиме. «Сжигание бочки». «Поднятие шара». 10. Методы нейроуправления. Гибридное нейро-ПИД управление Нейроуправление как частный случай интеллектуального управления, использующий искусственные нейронные сети для решения задач управления динамическими объектами. Обзор методов нейроуправления. Гибридное нейро-ПИД (пропорционально-интегрально- дифференциальное) управление. Практические занятия. Управление по ПИД-законам. 20 11. Методики тренировок и их применение Брейн-фитнес как когнитивный тренинг, повышающий скорость принятия решений, развивающий сверхвнимание и интуицию, позволяющий концентрироваться и релаксировать, и др. Использование технологии БОС ЭЭГ (биологической обратной связи на основе элекроэнцефалографии) для ментальных тренировок. Практические занятия. Работа с программой Home Of Attention (HOA). 12. Соревнования (онлайн-игры) по сети Интернет в программах нейроуправления Онлайн-игра с нейроуправлением Neuronauts в GooglePlay. Игра Throw Trucks With Your Mind. Практические занятия.Соревнования по сети Интернет в программах нейроуправления. 13. Нейрокино: основные понятия Нейрокино – новая научная дисциплина на стыке нейрофизиологии и киноискусства. Современная теория и практика нейрокино. Представление о восприятии как чувственно-направленном действии. Визуализация психоэмоционального состояния в точках интерактивности при просмотре нейрокино. Практические занятия. Просмотр нейрокинофильмов с интерактивным сюжетом. 14. Нейроуправление техническими объектами. Теория управления и практическое нейропилотирование нейровертолетом Orbit Примеры практического применения нейронных сетей для решения задач управления самолетом, вертолетом, автомобилем-роботом, скоростью вращения вала двигателя, гибридным двигателем автомобиля и др. Puzzlebox Orbit – игрушка в виде вертолета, управляемого сознанием. Порядок сопряжения нейро-гарнитуры NeuroSky MindWave Mobile и Android-устройства для запуска программы Puzzlebox Orbit. Действие кнопки «TestFlight». Практические занятия. Освоение меню управления вертолетом. Практическое нейропилотирование вертолета Orbit. Выполнение упражнений. 21 15. Подготовка к участию в соревнованиях Изучение регламента соревнований. Анализ заданий. Права и обязанности участников соревнований. Практические занятия. Выполнение медитативных техник на концентрацию. Выполнение медитативных техник на расслабление. 16. Участие в соревнованиях по нейроуправлению Практические выступления на нейроинтерфейсах. 17. Анализ выступления на соревнованиях Оценка выступления команды на соревнованиях, анализ достижений и ошибок, выработка индивидуальных рекомендаций для учащихся. 18. Заключительное занятие Подведение итогов работы за учебный год. Творческие отчеты учащихся. Рекомендации по самостоятельной работе учащихся в летний период. ОЖИДАЕМЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ В результате усвоения программы кружка учащиеся должны: знать теоретические основы нейроуправления; знать назначение и возможности основных нейроинтерфейсов; уметь работать в программах по нейроуправлению; уметь самостоятельно произвести настройку интерфейса, отладку и провести систему в работоспособное состояние; знать медитативные техники и уметь пользоваться ими; достигать состояний мозга (концентрация, медитация) за достаточно сжатые сроки; управлять через нейроинтерфейс исполнительными и робототехническими устройствами; определиться с видом профильной деятельности, исходя из теоретических знаний и практических навыков, полученных на занятиях; уметь работать над творческими задачами в коллективе; овладеть навыками общения, быстро адаптироваться, чувствовать себя комфортно в любой обстановке. 22 ФОРМЫ ПОДВЕДЕНИЯ ИТОГОВ РЕАЛИЗАЦИИ ПРОГРАММЫ Формами подведения итогов реализации программы являются: защита проектов; отчетные тематические вечера; заключительные занятия; мастер-классы; участие в соревнованиях и конкурсах. ФОРМЫ И МЕТОДЫ РЕАЛИЗАЦИИ ПРОГРАММЫ При реализации программы кружка на занятиях применяются следующие общие методы обучения: объяснительно-иллюстративный метод; метод проблемного обучения; эвристический метод обучения. Основным является исследовательский метод обучения, состоящий в организации поисковой, познавательной деятельности учащихся путем постановки педагогом познавательных и практических задач, требующих самостоятельного творческого решения. На занятиях используются групповая и индивидуальная формы обучения. На практических занятиях с использованием нейрогарнитур NeuroSky Mindwave и NeuroSky Mindwave Mobile, вертолета Orbit применяются индивидуальные формы обучения. Воспитательные мероприятия при реализации программы проводятся в соответствии с Концепцией непрерывного воспитания детей и учащейся молодежи с учетом основных составляющих воспитания детей и учащейся молодежи: идеологическое воспитание; гражданское и патриотическое воспитание; трудовое и профессиональное воспитание; духовно-нравственное воспитание; воспитание культуры безопасности жизнедеятельности; семейное и гендерное воспитание, экономическое воспитание; экологическое воспитание. ЛИТЕРАТУРА И ИНФОРМАЦИОННЫЕ РЕСУРСЫ 1. Кодекс Республики Беларусь об образовании: с изм. и доп., внесенными Законом Республики Беларусь от 4 янв. 2014 г. – Минск: Нац. центр правовой информ. Респ. Беларусь, 2014. – 400 с. 2. Бехтерева, Н.П. Динамика когерентности ЭЭГ при выполнении заданий на невербальную (образную) креативность / Н.П. Бехтерева, Ж.В. Нагорнова // Физиология человека. – 2007. – Т. 33. – № 5. – С. 5–11. 3. Иваницкий, А.М. Сознание и мозг / А.М. Иваницкий // В мире науки. – 2005. – № 11. – С. 3–11. 23 4. Иваницкий А.М. Как определить, чем занят мозг, по его электрическим потенциалам? Устойчивые паттерны ЭЭГ при выполнении когнитивных заданий / А.М. Иваницкий, Р.А. Наумов, А.О. Роик // Вопросы искусственного интеллекта. – 2008 – № 1. – С. 93–102. 5. Савельева-Новоселова, Н.А. Принципы офтальмонейрокибернетики / Н.А. Савельева-Новоселова, А.В. Савельев // Искусственный интеллект. Интеллектуальные системы: сб. – Донецк-Таганрог-Минск, 2009. – С. 117–120. 6. Нейрокомпьютерный интерфейс [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/515202. – Дата доступа: 07.08.2018. 7. Яковлева, М.С. Нейроинтерфейсы: понятие, направления и проблемы развития / М.С. Яковлева // Актуальные проблемы авиации и космонавтики. – 2014. – № 10. 8. Puzzlebox Orbit / Инструкция по эксплуатации. 9. NeuroSky MindWave / Инструкция по эксплуатации. |