муниципальное казенное общеобразовательное учреждение
"Никольская средняя общеобразовательная школа"
Солнцевского района Курской области
Принята на заседании Педагогического совета От «__» _________ 20__ г. Протокол № _____ | Утверждено Директором МКОУ «Никольская СОШ» Солнцевского района Курской области ______________/ Кульпинова С.Г. «___» ______________ 20___ г. |
Дополнительная общеобразовательная
общеразвивающая программа
технической направленности
"Робототехника для всех"
Возраст обучающихся: 10-18 лет
Срок реализации: 1 год
составил Жмурко Кирилл Дмитриевич
Рассмотрено на заседании
педагогического совета
протокол
от "31" августа 2022 г. №1
Раздел 1. «Комплекс основных характеристик программы»
Пояснительная записка
Рабочая программа «Робототехника для всех» на примере платформы LEGO MINDSTORMS Education EV3 составлена в соответствии с учебным планом МКОУ «Никольская СОШ» Солнцевского района Курской области.
Использование конструктора LEGO EV3 позволяет создать уникальную образовательную среду, которая способствует развитию инженерного, конструкторского мышления. В процессе работы с LEGO EV3 ученики приобретают опыт решения как типовых, так и нешаблонных задач по конструированию, программированию, сбору данных. Кроме того, работа в команде способствует формированию умения взаимодействовать с соучениками, формулировать, анализировать, критически оценивать, отстаивать свои идеи.
LEGO EV3 обеспечивает простоту при сборке начальных моделей, что позволяет ученикам получить результат в пределах одного или пары уроков. И при этом возможности в изменении моделей и программ – очень широкие, и такой подход позволяет учащимся усложнять модель и программу, проявлять самостоятельность в изучении темы. Программное обеспечение LEGO MINDSTORMS Education EV3 обладает очень широкими возможностями, в частности, позволяет вести рабочую тетрадь и представлять свои проекты прямо в среде программного обеспечения LEGO EV3.
1.2. Цель и задачи программы
Целью программы является изучение курса «Робототехника» на уровне основного общего образования направлено на достижение следующей цели: развитие интереса школьников к технике и техническому творчеству.
Задачи программы:
Познакомить с практическим освоением технологий проектирования, моделирования и изготовления простейших технических моделей.
Развивать творческие способности и логическое мышление.
Выявить и развить природные задатки и способности детей, помогающие достичь успеха в техническом творчестве.
1.3.Содержание программы
Учебно-тематический план
№ | Наименование раздела, темы | Количество часов | Формы аттестации/контроля |
Всего | Теория | Практика | |
| Раздел 1. Введение в робототехнику | 4 | 4 | 0 | Индивидуальный, фронтальный опрос |
1 | Роботы. Виды роботов. Значение роботов в жизни человека. Основные направления применения роботов. Правила работы с конструктором LEGO | 2 | 2 | 0 | Беседа, Зачет по правилам работы с конструктором LEGO |
2 | Управление роботами. Методы общения с роботом. Состав конструктора LEGO MINDSTORMS EV3. Языки программирования. Среда программирования модуля, основные блоки. | 2 | 2 | 0 | Индивидуальный, фронтальный опрос |
| Раздел 2. Конструирование | 12 | 7 | 5 | Проверочная работа |
3 | Правила техники безопасности при работе с роботами-конструкторами. Правила обращения с роботами. Основные механические детали конструктора и их назначение. | 2 | 2 | 0 | Беседа. Зачет по правилам техники безопасности |
4 | Модуль EV3. Обзор, экран, кнопки управления модулем, индикатор состояния, порты. Установка батарей, способы экономии энергии. Включение модуля EV3. Запись программы и запуск ее на выполнение. | 2 | 1 | 1 | Беседа, практикум |
5 | Сервомоторы EV3, сравнение моторов. Мощность и точность мотора. Механика механизмов и машин. Виды соединений и передач и их свойства. | 2 | 1 | 1 | Беседа, практикум |
6 | Сборка модели робота по инструкции. Программирование движения вперед по прямой траектории. Расчет числа оборотов колеса для прохождения заданного расстояния. | 2 | 1 | 1 | Беседа, практикум |
7 | Датчик касания. Устройство датчика. Практикум. Решение задач на движение с использованием датчика касания. | 2 | 1 | 1 | Беседа, практикум |
8 | Датчик цвета, режимы работы датчика. Решение задач на движение с использованием датчика | 2 | 1 | 1 | Индивидуальный, собранная модель, выполняющая предполагаемые действия. |
| Раздел 3.Программирование | 16 | 6 | 10 | Проверочная работа |
9 | Среда программирования модуля. Создание программы. Удаление блоков. Выполнение программы. Сохранение и открытие программы. | 4 | 2 | 2 | Беседа, практикум |
10 | Счетчик касаний. Ветвление по датчикам. Методы принятия решений роботом. Модели поведения при разнообразных ситуациях. | 6 | 2 | 4 | Индивидуальный, собранная модель, выполняющая предполагаемые действия. |
11 | Программное обеспечение EV3. Среда LABVIEW. Основное окно Свойства и структура проекта. Решение задач на движение вдоль сторон квадрата. Использование циклов при решении задач на движение. | 6 | 2 | 4 | Беседа, практикум |
| Раздел 4.Проектная деятельность в малых группах | 34 | 14 | 20 | Соревнования моделей роботов. Презентация групповых проектов |
12 | Измерение освещенности. Определение цветов. Распознавание цветов. Использование конструктора в качестве цифровой лаборатории. | 2 | 1 | 1 | Беседа, практикум |
13 | Измерение расстояний до объектов. Сканирование местности. | 2 | 1 | 1 | Беседа, практикум |
14 | Сила. Плечо силы. Подъемный кран. Счетчик оборотов. Скорость вращения сервомотора. Мощность. | 2 | 1 | 1 | Беседа, практикум |
15 | Управление роботом с помощью внешних воздействий. Реакция робота на звук, цвет, касание. Таймер. | 2 | 1 | 1 | Индивидуальный, собранная модель, выполняющая предполагаемые действия. |
16 | Движение по замкнутой траектории. Решение задач на криволинейное движение. | 2 | 1 | 1 | Индивидуальный, собранная модель, выполняющая предполагаемые действия. |
17 | Конструирование моделей роботов для решения задач с использованием нескольких разных видов датчиков. | 2 | 1 | 1 | Индивидуальный, собранная модель, выполняющая предполагаемые действия. |
18 | Решение задач на выход из лабиринта. Ограниченное движение. | 2 | 1 | 1 | Индивидуальный, собранная модель, выполняющая предполагаемые действия. |
19 | Проверочная работа по теме «Виды движений роботов» | 2 | 1 | 1 | Проверочная работа |
20 | Работа над проектами. Правила соревнований. | 2 | 1 | 1 | Соревнования |
21 | Соревнование роботов на тестовом поле. Зачет времени и количества ошибок | 2 | 1 | 1 | Соревнования |
22 | Конструирование собственной модели робота | 6 | 2 | 4 | Решение задач (инд. и групп) |
24 | Программирование и испытание собственной модели робота. | 6 | 2 | 4 | Решение задач (инд. и групп) |
25 | Презентации и защита проекта «Мой уникальный робот» | 2 | 0 | 2 | Защита проекта |
26 | Повторение | 1 | 1 | 0 | Беседа |
ВСЕГО | 67 | | | |
Содержание учебно-тематического плана
Введение (4ч.) Знакомство с миром Lego. История создания и развития компании Lego. Введение в предмет. Изучение материальной части курса.
Конструирование (12ч.) Инструктаж по технике безопасности.
Сборка опытной модели «АвтоБот». Конструирование полигона. Знакомство с программированием. Написание простейшего алгоритма и его запуск. Применение алгоритма и модели на полигоне. Повторение изученного. Развитие модели и сборка более сложных моделей.
Программирование (16 ч.) История создания языка LabView. Визуальные языки программирования Разделы программы, уровни сложности. Знакомство с RCX. Инфракрасный передатчик. Передача программы. Запуск программы. Команды визуального языка программирования LabView. Изучение Окна инструментов. Изображение команд в программе и на схеме. Работа с пиктограммами, соединение команд. Знакомство с командами: запусти мотор вперед; включи лампочку; жди; запусти мотор назад; стоп. Отработка составления простейшей программы по шаблону, передачи и запуска программы.
Составление программы. Сборка модели с использованием мотора. Составление программы, передача, демонстрация. Сборка модели с использование лампочки. Составление программы, передача, демонстрация. Линейная и циклическая программа. Составление программы с использованием параметров, зацикливание программы. Знакомство с датчиками. Условие, условный переход. Датчик касания (Знакомство с командами: жди нажато, жди отжато, количество нажатий). Датчик освещенности (Датчик освещенности. Влияние предметов разного цвета на показания датчика освещенности. Знакомство с командами: жди темнее, жди светлее).
Проектная деятельность в группах (34 ч.) Разработка собственных моделей в группах, подготовка к мероприятиям, связанным с ЛЕГО. Выработка и утверждение темы, в рамках которой будет реализовываться проект. Конструирование модели, ее программирование группой разработчиков. Презентация моделей. Выставки. Соревнования.
Повторение (1ч.) Повторение изученного ранее материала.
1.4. Планируемые результаты
формирование устойчивого интереса к робототехнике и учебным предметам естественно - научного цикла и технологии;
формирование умения работать по предложенным инструкциям;
формирование умения творчески подходить к решению задачи;
формирование умения довести решение задачи до работающей модели;
формирование умения излагать мысли в четкой логической последовательности,
отстаивать свою точку зрения, анализировать ситуацию и самостоятельно находить ответы на вопросы путем логических рассуждений;
подготовка к состязаниям по Лего-конструированию.
Раздел 2. «Комплекс организационно-педагогических условий»
2.1. Календарный учебный график
№п/п | Месяц | Число | Время проведения занятия | Форма занятия | Кол-во часов | Тема занятия | Место проведения | Форма контроля |
1 | сентябрь | 6 | 14:20-15:40 | Беседа | 2 | Роботы. Виды роботов. Значение роботов в жизни человека. Основные направления применения роботов. Правила работы с конструктором LEGO | МКОУ «Никольская СОШ» | Тестовый опрос |
2 | сентябрь | 13 | 14:20-15:40 | Обучающее занятие | 2 | Управление роботами. Методы общения с роботом. Состав конструктора LEGO MINDSTORMS EV3. Языки программирования. Среда программирования модуля, основные блоки. | МКОУ «Никольская СОШ» | Индивидуальный, фронтальный опрос |
3 | сентябрь | 20 | 14:20-15:40 | Беседа | 2 | Правила техники безопасности при работе с роботами-конструкторами. Правила обращения с роботами. Основные механические детали конструктора и их назначение. | МКОУ «Никольская СОШ» | Зачет по правилам техники безопасности |
4 | сентябрь | 27 | 14:20-15:40 | Обучающее занятие | 2 | Модуль EV3. Обзор, экран, кнопки управления модулем, индикатор состояния, порты. Установка батарей, способы экономии энергии. Включение модуля EV3. Запись программы и запуск ее на выполнение. | МКОУ «Никольская СОШ» | Устный опрос, практикум |
5 | октябрь | 4 | 14:20-15:40 | Обучающее занятие | 2 | Сервомоторы EV3, сравнение моторов. Мощность и точность мотора. Механика механизмов и машин. Виды соединений и передач и их свойства. | МКОУ «Никольская СОШ» | Устный опрос, практикум |
6 | октябрь | 11 | 14:20-15:40 | Обучающее занятие | 2 | Сборка модели робота по инструкции. Программирование движения вперед по прямой траектории. Расчет числа оборотов колеса для прохождения заданного расстояния. | МКОУ «Никольская СОШ» | Устный опрос, практикум |
7 | октябрь | 18 | 14:20-15:40 | Обучающее занятие | 2 | Датчик касания. Устройство датчика. Практикум. Решение задач на движение с использованием датчика касания. | МКОУ «Никольская СОШ» | Устный опрос, практикум |
8 | октябрь | 25 | 14:20-15:40 | Обучающее занятие | 2 | Датчик цвета, режимы работы датчика. Решение задач на движение с использованием датчика | МКОУ «Никольская СОШ» | Индивидуальный, собранная модель, выполняющая предполагаемые действия. |
9 | ноябрь | 8 | 14:20-15:40 | Обучающее занятие | 2 | Среда программирования модуля. Создание программы. Удаление блоков. Выполнение программы. Сохранение и открытие программы. | МКОУ «Никольская СОШ» | Устный опрос |
10 | ноябрь | 15 | 14:20-15:40 | Практическое занятие | 2 | Среда программирования модуля. Создание программы. Удаление блоков. Выполнение программы. Сохранение и открытие программы. | МКОУ «Никольская СОШ» | Практикум |
11 | ноябрь | 22 | 14:20-15:40 | Обучающее занятие | 2 | Счетчик касаний. Ветвление по датчикам. Методы принятия решений роботом. Модели поведения при разнообразных ситуациях. | МКОУ «Никольская СОШ» | Устный опрос |
12 | ноябрь | 29 | 14:20-15:40 | Практическое занятие | 2 | Счетчик касаний. Ветвление по датчикам. Методы принятия решений роботом. Модели поведения при разнообразных ситуациях. | МКОУ «Никольская СОШ» | Практикум |
13 | декабрь | 6 | 14:20-15:40 | Практическое занятие | 2 | Счетчик касаний. Ветвление по датчикам. Методы принятия решений роботом. Модели поведения при разнообразных ситуациях. | МКОУ «Никольская СОШ» | Индивидуальный, собранная модель, выполняющая предполагаемые действия. |
14 | декабрь | 13 | 14:20-15:40 | Обучающее занятие | 2 | Программное обеспечение EV3. Среда LABVIEW. Основное окно Свойства и структура проекта. Решение задач на движение вдоль сторон квадрата. Использование циклов при решении задач на движение. | МКОУ «Никольская СОШ» | Устный опрос |
15 | декабрь | 20 | 14:20-15:40 | Практическое занятие | 2 | Программное обеспечение EV3. Среда LABVIEW. Основное окно Свойства и структура проекта. Решение задач на движение вдоль сторон квадрата. Использование циклов при решении задач на движение. | МКОУ «Никольская СОШ» | Практикум |
16 | декабрь | 27 | 14:20-15:40 | Практическое занятие | 2 | Программное обеспечение EV3. Среда LABVIEW. Основное окно Свойства и структура проекта. Решение задач на движение вдоль сторон квадрата. Использование циклов при решении задач на движение. | МКОУ «Никольская СОШ» | Практикум |
17 | январь | 10 | 14:20-15:40 | Обучающее занятие, практикум | 2 | Измерение освещенности. Определение цветов. Распознавание цветов. Использование конструктора в качестве цифровой лаборатории. | МКОУ «Никольская СОШ» | Практикум |
18 | январь | 17 | 14:20-15:40 | Обучающее занятие, практикум | 2 | Измерение расстояний до объектов. Сканирование местности. | МКОУ «Никольская СОШ» | Практикум |
19 | январь | 24 | 14:20-15:40 | Обучающее занятие, практикум | 2 | Сила. Плечо силы. Подъемный кран. Счетчик оборотов. Скорость вращения сервомотора. Мощность. | МКОУ «Никольская СОШ» | Практикум |
20 | январь | 31 | 14:20-15:40 | Обучающее занятие, практикум | 2 | Управление роботом с помощью внешних воздействий. Реакция робота на звук, цвет, касание. Таймер. | МКОУ «Никольская СОШ» | Индивидуальный, собранная модель, выполняющая предполагаемые действия. |
21 | февраль | 7 | 14:20-15:40 | Обучающее занятие, практикум | 2 | Движение по замкнутой траектории. Решение задач на криволинейное движение. | МКОУ «Никольская СОШ» | Индивидуальный, собранная модель, выполняющая предполагаемые действия. |
22 | февраль | 14 | 14:20-15:40 | Обучающее занятие, практикум | 2 | Конструирование моделей роботов для решения задач с использованием нескольких разных видов датчиков. | МКОУ «Никольская СОШ» | Индивидуальный, собранная модель, выполняющая предполагаемые действия. |
23 | февраль | 21 | 14:20-15:40 | Обучающее занятие, практикум | 2 | Решение задач на выход из лабиринта. Ограниченное движение. | МКОУ «Никольская СОШ» | Индивидуальный, собранная модель, выполняющая предполагаемые действия. |
24 | февраль | 28 | 14:20-15:40 | Проверочная работа | 2 | Проверочная работа по теме «Виды движений роботов» | МКОУ «Никольская СОШ» | Контрольное задание |
25 | март | 6 | 14:20-15:40 | Соревнования | 2 | Работа над проектами. Правила соревнований. | МКОУ «Никольская СОШ» | Соревнования |
26 | март | 13 | 14:20-15:40 | Соревнования | 2 | Соревнование роботов на тестовом поле. Зачет времени и количества ошибок | МКОУ «Никольская СОШ» | Соревнования |
27 | март | 20 | 14:20-15:40 | Практическое занятие | 2 | Конструирование собственной модели робота | МКОУ «Никольская СОШ» | Решение задач (инд. и групп) |
28 | апрель | 10 | 14:20-15:40 | Практическое занятие | 2 | Конструирование собственной модели робота | МКОУ «Никольская СОШ» | Решение задач (инд. и групп) |
29 | апрель | 17 | 14:20-15:40 | Практическое занятие | 2 | Конструирование собственной модели робота | МКОУ «Никольская СОШ» | Решение задач (инд. и групп) |
30 | апрель | 24 | 14:20-15:40 | Практическое занятие | 2 | Программирование и испытание собственной модели робота. | МКОУ «Никольская СОШ» | Решение задач (инд. и групп) |
31 | май | 8 | 14:20-15:40 | Практическое занятие | 2 | Программирование и испытание собственной модели робота. | МКОУ «Никольская СОШ» | Решение задач (инд. и групп) |
32 | май | 15 | 14:20-15:40 | Практическое занятие | 2 | Программирование и испытание собственной модели робота. | МКОУ «Никольская СОШ» | Решение задач (инд. и групп) |
33 | май | 22 | 14:20-15:40 | Защита проекта | 2 | Презентации и защита проекта «Мой уникальный робот» | МКОУ «Никольская СОШ» | Защита проекта |
34 | май | 29 | 14:20-15:40 | Беседа | 1 | Повторение | МКОУ «Никольская СОШ» | Беседа |
2.2. Условия реализации программы
Программа работы кружка рассчитана на один учебный год обучения. Группа комплектуется из детей 10 - 18 лет. Программа рассчитана на 1 год.
Обучение проводится с учетом индивидуальных способностей обучающихся, их уровня знаний и умений. На занятиях детям предоставляются возможности удовлетворить свои интересы путем активного включения их в творческую деятельность.
Большое значение для формирования самостоятельности школьников имеет приобщение их к работе со справочной и технической литературой. Руководителю кружка необходимо вырабатывать у учащихся привычку обращаться к справочникам и технической документации при возникновении трудностей при выполнении практических заданий.
Формы занятия:
беседа;
обучающее занятие;
практическая работа.
Формы подведения итогов реализации программы являются:
соревнования;
участие в конкурсах;
творческие конкурсы.
По мере освоения проектов проводятся соревнования роботов, созданных группами. В конце года творческая лаборатория - демонстрация возможностей роботов между группами. В конце курса обучающиеся в группах или индивидуально создают творческий проект и подготавливают творческий отчет.
2.3. Формы аттестации
2.4. Оценочные материалы
Для отслеживания результативности образовательной деятельности по Программе проводятся: входная диагностика, текущий контроль, промежуточная аттестация, итоговый контроль. Входная диагностика — оценка уровня образовательных возможностей учащихся при поступлении в объединение, проводится в начале обучения. Форма контроля: опрос, собеседование. Текущий контроль — оценка уровня и качества освоения тем Программы и личностных качеств учащихся; проводится после изучения каждой темы. Текущий контроль проводится в форме теста, опроса, практического задания после каждого пройденного материала. Промежуточная аттестация проводится в конце первого полугодия.
Форма контроля: опрос, тест, контрольное или практическое задание. Итоговый контроль — оценка уровня и качества освоения учащимися Программы по завершению обучения, проводится в конце обучения. Форма контроля: защита проекта.
2.5. Методические материалы
В работе используются все виды деятельности, развивающие личность: игра, труд, познание, умение, общение, творчество.
Можно выделить ряд общих существенных положений образовательного процесса:
обязательное формирование у детей положительной мотивации к творческой деятельности;
получение ими новой информации, новых знаний при решении конкретных, практических задач;
обогащение чувственным опытом и опытом мыслительной и практической деятельности не только в ходе учебной работы, но и во внеурочное время, в условиях межличностного общения;
обретение трудовых умений и навыков без принуждения;
занятость каждого ребенка в течение всего занятия.
Методы проведения занятий - словесные, наглядные, практические, чаще всего их сочетание. Теоретические сведения – это повтор пройденного материала, объяснение нового, информация познавательного характера. Теория сопровождается показом наглядного материала, преподносится в форме рассказа-информации или беседы, сопровождаемой вопросами к детям. Использование наглядных пособий на занятиях повышает у детей интерес к изучаемому материалу, способствует развитию внимания, воображения, наблюдательности, мышления. Практические занятия – это форма учебного занятия, на котором педагог организует детальное рассмотрение отдельных теоретических положений учебной дисциплины и формирует умения и навыки их практического применения путем выполнения соответствии поставленных задач.
В процессе работы с различной техникой педагог постоянно напоминает учащимся о правилах пользования и соблюдении правил гигиены, санитарии и техники безопасности.
Дидактическое и техническое оснащение:
Занятия проводятся в хорошо освещенном помещении, полностью оборудованном необходимыми техническими средствами.
Материальное обеспечение:
наборконструкторовLEGO MINDSTORMS Education EV3;
программное обеспечение LEGO;
средства реализации ИКТ материалов на уроке (компьютер, проектор, экран).
2.6. Список литературы
Для учителя:
Автоматизированные устройства. ПервоРобот. Книга для учителя. LEGO Group, перевод ИНТ, - 134 с., ил.;
Индустрия развлечений. ПервоРобот. Книга для учителя и сборник проектов. LEGO Group, перевод ИНТ, - 87 с., ил.;
Рыкова Е. А. LEGO-Лаборатория (LEGO ControlLab). Учебно-методическое пособие. – СПб, 2001;
ПервоРобот EV3 2.0: Руководство пользователя. – Институт новых технологий, ЭОР;
Вязовов С.М., Калягина О.Ю., Слезин К.А. Соревновательная робототехника: приемы программирования в среде EV3; учебно-практическое пособие. – М.: Издательство «Перо», 2014. – 132 с.;
Гайсина С.В., Князева И.В., Огановская Е.Ю. Робототехника, 3D-моделирование, прототипирование: Реализация современных направлений в дополнительном образовании: методические рекомендации для педагогов. – Санкт-Петербург: КАРО, 2017.
Для обучающихся:
Копосов Д.Г. Первый шаг в робототехнику: практикум для 5-6 классов. – М.:БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012. – 286с.: ил.;
Филиппов С.А. Робототехника для детей и родителей. – СПб.:Наука, 2013,319с.
Злаказов А.С. Уроки Лего-конструирования в школе: методическое пособие. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2011. – 120с.: ил.
Информационные источники:
http://www.prorobot.ru/lego.php
http://nau-ra.ru/catalog/robot
http://www.239.ru/robot
http://www.russianrobotics.ru/actions/actions_92.html
http://habrahabr.ru/company/innopolis_university/blog/210906/STEM-робототехника
http://www.slideshare.net/odezia/2014-39493928
http://www.slideshare.net/odezia/ss-40220681
http://www.slideshare.net/odezia/180914-39396539
http://robot.edu54.ru/publications/225 Сайт Филиппова С.А СПб;
http://education.lego.com/ru-ru/about-us/news-and-events Новости LEGO Education
http://ldd.lego.com/download/default.aspx LEGO DigitalDesigner: [электронный ресурс];
http://robosport.ru Робототехника – инженерно-технические кадры инновационной России;
http://www.prorobot.ru – сайт Роботы и робототехника;
http://www.prorobot.ru/lego/dvijenie_po_spiraly.php -движение по спирали-программа
http://www.EV3programs.com/robot_arm/steps.html робот-манипулятор
http://www.isogawastudio.co.jp/legostudio/modelgallery_a.html галерея заданий