Основы программирования на языке Python (точка роста)

В настоящее время процесс информатизации проявляется во всех сферах человеческой деятельности. Использование современных информационных технологий является необходимым условием успешного развития как отдельных отраслей, так и государства в целом. Создание, внедрение, эксплуатация, а также совершенствование информационных технологий немыслимо без участия квалифицированных и увлечённых специалистов, в связи с этим внедрение курса «Основы программирования на языке Python на примере программирования беспилотного летательного аппарата» в учебный процесс актуально.

Программа учебного курса «Основы программирования на языке Python на примере программирования беспилотного летательного аппарата» направлена на подготовку творческой, технически грамотной, гармонично развитой личности, обладающей логическим мышлением, способной анализировать и решать задачи в команде в области информационных и аэротехнологий, решать ситуационные кейсовые задания, основанные на групповых проектах.

Занятия по данному курсу рассчитаны на общенаучную подготовку обучающихся, развитие их мышления, логики, математических способностей, исследовательских навыков.

Учебный курс «Основы программирования на языке Python на примере программирования беспилотного летательного аппарата» направлен на изучение основ программирования на языке Python и программирование автономных квадрокоптеров.

В рамках курса «Основы программирования на языке Python на примере программирования беспилотного летательного аппарата» обучающиеся смогут познакомиться с физическими, техническими и математическими понятиями. Приобретённые знания будут применимы в творческих проектах.

Учебный курс «Основы программирования на языке Python на примере программирования беспилотного летательного аппарата» представляет собой самостоятельный модуль и содержит необходимые темы из курса информатики и физики.

Педагоги

Наумчев Дмитрий Александрович - учитель информатики

Содержание программы

Раздел I. ВВЕДЕНИЕ В ОБРАЗОВАТЕЛЬНУЮ ПРОГРАММУ, ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ

Раздел II. ОСНОВЫ ЯЗЫКА PYTHON. ПРИМЕРЫ НА ЯЗЫКЕ PYTHON С РАЗБОРОМ КОНСТРУКЦИЙ: ЦИКЛЫ, УСЛОВИЯ, ВЕТВЛЕНИЯ, МАССИВЫ, ТИПЫ ДАННЫХ

 

 

 

Раздел III. УГАДАЙ ЧИСЛО

Тема: Введение в искусственный интеллект

 

Тема: Демонстрация отчёта в группе и защита результатов работы 

Раздел IV. СПАСИ ОСТРОВ

Тема: Работа на языке Python со словарями и списками.

 

Тема: Планирование дизайна имеханики игры. Создание главного меню игры, подсчёта очков

 

Тема: Визуализация программы в виде блок-схемы

 

Тема: Тестирование написанной программы и доработка

Тема: Подготовка к публичному выступлению для защиты результатов. Демонстрация результатов работы

Раздел V. КАЛЬКУЛЯТОР

Тема: Оформление проектной идеи. Формирование программы работ

 

Тема: Программа для работы калькулятора

Тема: Создание внешнего вида калькулятора

Тема: Тестирование написанной программы и доработка

Тема: Подготовка к публичному выступлению для защиты результатов

Тема: Демонстрация результатов работы

Раздел VI. ПРОГРАММИРОВАНИЕ АВТОНОМНЫХ КВАДРОКОПТЕРОВ

Тема: Техника безопасности при полётах. Проведение полётов в ручном режиме

Тема: Программирование взлёта и посадки беспилотного летательного аппарата

 

Тема: Выполнение команд «разворот», «изменение высоты», "изменение позиции«

 

Тема: Выполнение группового полёта вручную

Тема: Выполнение позиционирования по меткам

 

Тема: Программирование группового полёта

 

Тема: Программирование роевого взаимодействия 

Раздел I. ВВЕДЕНИЕ В ОБРАЗОВАТЕЛЬНУЮ ПРОГРАММУ, ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ

Раздел II. ОСНОВЫ ЯЗЫКА PYTHON. ПРИМЕРЫ НА ЯЗЫКЕ PYTHON С РАЗБОРОМ КОНСТРУКЦИЙ: ЦИКЛЫ, УСЛОВИЯ, ВЕТВЛЕНИЯ, МАССИВЫ, ТИПЫ ДАННЫХ 

Раздел III. УГАДАЙ ЧИСЛО

Тема: Введение в искусственный интеллект

Теория: алгоритмы поиска числа в массиве. Варианты сортировок. Поиск дихотомией. Работа с переменными, работа с функциями.

Практика: упражнения по поиску чисел в массиве. Упражнения на сортировку чисел. Алгоритмы поиска числа. Исследование скорости работы алгоритмов.

Тема: Демонстрация отчёта в группе и защита результатов работы

 

Раздел IV. СПАСИ ОСТРОВ

Тема: Работа на языке Python со словарями и списками.

 

Тема: Планирование дизайна имеханики игры. Создание главного меню игры, подсчёта очков

 

Тема: Визуализация программы в виде блок-схемы

 

Тема: Тестирование написанной программы и доработка

Тема: Подготовка к публичному выступлению для защиты результатов. Демонстрация результатов работы

Раздел V. КАЛЬКУЛЯТОР

Тема: Оформление проектной идеи. Формирование программы работ

Тема: Программа для работы калькулятора

Тема: Создание внешнего вида калькулятора

Практика: создание внешнего вида калькулятора.

Тема: Тестирование написанной программы и доработка

Тема: Подготовка к публичному выступлению для защиты результатов

Практика: подготовка презентации и речи для защиты.

Тема: Демонстрация результатов работы

Практика: презентация созданной программы.

 

Раздел VI. ПРОГРАММИРОВАНИЕ АВТОНОМНЫХ КВАДРОКОПТЕРОВ

Тема: Техника безопасности при полётах. Проведение полётов в ручном режиме

Теория: знакомство с кейсом, представление поставленной проблемы, правила техники безопасности. Изучение конструкции квадрокоптеров.

Практика: полёты на квадрокоптерах в ручном режиме.

Тема: Программирование взлёта и посадки беспилотного летательного аппарата

Теория: основы программирования квадрокоптеров на языке Python.

Практика: тестирование написанного кода в режимах взлёта и посадки.

Тема: Выполнение команд «разворот», «изменение высоты», "изменение позиции"

Теория: теоретические основы выполнения разворота, изменения высоты и позиции на квадрокоптерах.

Практика: тестирование программного кода в режимах разворота, изменения высоты и позиции.

Тема: Выполнение группового полёта вручную

Практика: выполнение группового полёта на квадрокоптере в ручном режиме.

Тема: Выполнение позиционирования по меткам

Теория: основы позиционирования indoor и outdoorквадрокоптеров.

Практика: тестирование режима позиционирования по ArUco – маркерам.

Тема: Программирование группового полёта

Теория: основы группового полёта квадрокоптеров. Изучение типов группового поведения роботов.

Практика: программирование роя квадрокоптеров для группового полёта.

Тема: Программирование роевого взаимодействия

Теория: основы программирования роя квадрокоптеров.

Практика: Выполнение группового полета в автоматическом режиме.

Цели программы

Цель программы: освоение Hard- и Soft-компетенций обучающимися в области программирования и аэротехнологий через использование кейс-технологий.

Результат программы

Личностные результаты:

− критическое отношение к информации и избирательность её восприятия;

− осмысление мотивов своих действий при выполнении заданий;

− развитие любознательности, сообразительности при выполнении разнообразных заданий проблемного и эвристического характера;

− развитие внимательности, настойчивости, целеустремлённости, умения преодолевать трудности;

− развитие самостоятельности суждений, независимости и нестандартности мышления;

− освоение социальных норм, правил поведения, ролей и форм социальной жизни в группах и сообществах;

− формирование коммуникативной компетентности в общении и сотрудничестве с другими обучающимися.

Метапредметные результаты:

Регулятивные универсальные учебные действия:

− умение принимать и сохранять учебную задачу;

− умение планировать последовательность шагов алгоритма для достижения цели;

− умение ставить цель (создание творческой работы), планировать достижение этой цели;

− умение осуществлять итоговый и пошаговый контроль по результату;

− способность адекватно воспринимать оценку наставника и другихобучающихся;

− умение различать способ и результат действия;

− умение вносить коррективы в действия в случае расхождения результата решения задачи на основе её оценки и учёта характера сделанных ошибок;

− умение в сотрудничестве ставить новые учебные задачи;

− способность проявлять познавательную инициативу в учебном сотрудничестве;

− умение осваивать способы решения проблем творческого характера в жизненных ситуациях;

− умение оценивать получающийся творческий продукт и соотносить его с изначальным замыслом, выполнять по необходимости коррекции либо продукта, либо замысла.

Познавательные универсальные учебные действия:

− умение осуществлять поиск информации в индивидуальных информационных архивах обучающегося, информационной среде образовательного учреждения, федеральных хранилищах информационных образовательных ресурсов;

− умение использовать средства информационных и коммуникационных технологий для решения коммуникативных, познавательных и творческих задач;

− умение ориентироваться в разнообразии способов решения задач;

− умение осуществлять анализ объектов с выделением существенных и несущественных признаков;

− умение проводить сравнение, классификацию по заданным критериям;

− умение строить логические рассуждения в форме связи простых суждений об объекте;

− умение устанавливать аналогии, причинно-следственные связи;

− умение моделировать, преобразовывать объект из чувственной формы в модель, где выделены существенные характеристики объекта (пространственно-графическая или знаково-символическая);

− умение синтезировать, составлять целое из частей, в том числе самостоятельно достраивать с восполнением недостающих компонентов.

Коммуникативные универсальные учебные действия:

− умение аргументировать свою точку зрения на выбор оснований и критериев при выделении признаков, сравнении и классификации объектов;

− умение выслушивать собеседника и вести диалог;

− способность признавать возможность существования различных точек зрения и права каждого иметь свою;

− умение планировать учебное сотрудничество с наставником и другими обучающимися: определять цели, функции участников, способы взаимодействия;

− умение осуществлять постановку вопросов: инициативное сотрудничество в поиске и сборе информации;

− умение разрешать конфликты: выявление, идентификация проблемы, поиск и оценка альтернативных способов разрешения конфликта, принятие решения и его реализация;

− умение с достаточной полнотой и точностью выражать свои мысли в соответствии с задачами и условиями коммуникации;

Предметные результаты

В результате освоения программы обучающиеся должны

знать:

− основные алгоритмические конструкции;

− принципы построения блок-схем;

− принципы структурного программирования на языке Python;

− что такое БПЛА и их предназначение.

уметь:

− составлять алгоритмы для решения прикладных задач;

− реализовывать алгоритмы на компьютере в виде программ, написанных на языке Python;

− применять библиотеку Tkinter;

− отлаживать и тестировать программы, написанные на языке Python;

− настраивать БПЛА;

− представлять свой проект.

владеть:

− основной терминологией в области алгоритмизации и программирования;

− основными навыками программирования на языке Python;

− знаниями по устройству и применению беспилотников.

Материально-техническая база

Аппаратное и техническое обеспечение:

- Рабочее место обучающегося:

ноутбук: производительность процессора (по тесту PassMark – CPU BenchMarkhttp://www.cpubenchmark.net/): не менее 2000 единиц; объем оперативной памяти: не менее 4 Гб; объем накопителя SSD/еММС: не менее 128 Гб (или соответствующий по характеристикам персональный компьютер с монитором, клавиатурой и колонками).

- рабочее место преподавателя:

ноутбук: процессор IntelCore i5-4590/AMD FX 8350 аналогичная или более новая модель, графический процессор NVIDIA GeForce GTX 970, AMD Radeon R9 290 аналогичная или более новая модель, объем оперативной памяти: не менее 4 Гб, видеовыход HDMI 1.4, DisplayPort 1.2 или более новая модель (или соответствующий по характеристикам персональный компьютер с монитором, клавиатурой и колонками);

- компьютеры должны быть подключены к единой сети Wi-Fi с доступом в интернет;

- презентационное оборудование (проектор с экраном) с возможностью подключения к компьютеру – 1 комплект;

- флипчарт с комплектом листов/маркерная доска, соответствующий набор письменных принадлежностей – 1 шт.;

- квадрокоптерDJIRyzetello–не менее 3 шт.;

- поле меток;

- Wi-Fiроутер.

Программное обеспечение:

- компиляторPython 3.5;

- веб-браузер;

- пакет офисного ПО;

- текстовый редактор.