Педагогический опыт

Муниципальное бюджетное образовательное учреждение

«Молотицкая СОШ»

Обобщение опыта по теме:

«От STEM к STEAM и до выпускника»

Автор:

Рыжкова Татьяна Сергеевна,

учитель технологии

2023г

Оглавление

1.Условия возникновения опыта 2

2. Актуальность опыта 2

3.Ведущая педагогическая идея 4

4. Теоретическая база опыта 4

5. Новизна опыта 6

6. Технология опыта 6

7. Результативность 11

8. Распространение и внедрение педагогического опыта 12

Список литературы 13

Приложение 1

Приложение 2

1.Условия возникновения опыта

Инженер- одна из востребованных профессий на рынке труда России. Мы привыкли, что инженер – это специалист с высшим техническим образованием. Сейчас инженеры нужны в любой отрасли, где внедряются современные технологии. В современном мире за последние десять лет появляется много инноваций, которые играют большое значение в промышленной индустрии. Изменения претерпевают информационно-коммуникационные технологии, креативные отрасли, которые во многих странах мира выступают рычагом развития экономики государства. Несомненно, с развитием новых технологий растет и спрос на узкие и специфические компетенции, необходимые во многих сферах: машиностроении, энергетике, электронике, металлургии, горном деле, добыче полезных ископаемых, строительстве, ракетостроении, медицине и множестве других.

Сегодня быть инженером, а значит быть личностью, способной самостоятельно ставить перед собой цели, моделировать пути их решения, работать с разными источниками информации, оценивать их и на этой основе формулировать собственное мнение. Современный человек должен ориентироваться в потоке информации постоянно меняющегося мира, адекватно воспринимать появление нового, быть готовым постоянно совершенствоваться.

Сегодня инженеру надо быть специалистом в разных сферах деятельности. Чтобы оставаться востребованными, ему необходимо осваивать дизайн и программирование, системное администрирование, маркетинг, робототехнику и работу с искусственным интеллектом. Все большее число молодежи хотят занять трудовую нишу, связанную с данной сферой деятельности. Естественно, данные тенденции влияют на развитие системы образования. Если ранее для инженера требовалось физико-математическое образование, то теперь ему необходимо освоить и творческие дисциплины.

Задача школы- не взрастить инженера, а создать пропедевтические условия для формирования инженерной культуры и реализации новых подходов к информационно-технологическому и инженерно-техническому образованию обучающихся.

2. Актуальность опыта

Система взглядов на основные проблемы, базовые принципы, цели, задачи и направления развития компетенций, в том числе метапредметных, навыков XXI века изложена в концепции предметной области «Технология» в образовательных организациях, реализующих основные общеобразовательные программы. Целью Концепции является создание условий для формирования технологической грамотности, критического и креативного мышления, глобальных компетенций, необходимых для перехода к новым приоритетам научно-технологического развития Российской Федерации Перед образовательными организациями поставлена задача по подготовке технически грамотных специалистах в области инженерии, а также в повышении мотивации к выбору инженерных профессий и созданию системы непрерывной подготовки будущих инженеров, обладающих знаниями и навыками 21 века для развития приоритетных направлений отечественной науки и техники.

В реализации поставленной задачи рекомендовано проведение мероприятий и обеспечение актуальной информацией обучающихся о перспективах профессии инженер, возможностях практического обучения навыкам на современной материально технической базе, закреплении и демонстрации достижений на соревнованиях различного уровня. Практическая ориентация, междисциплинарный подход от общего к частному, проектная деятельность - это современный подход в образовании, который даст основу для успешной адаптации и самореализации учащихся в постоянно меняющемся цифровом социуме.

Одним из механизмов формирования инженерного мышления является STEM образование.

Поэтому я определила тему своей педагогической деятельности:

«От STEM к STEAM и до выпускника»

STEM- технологии— один из прорывных инструментов трансформации образования. STEАM — естественное развитие STEM-подхода, сочетающее технологии и гуманитарные дисциплины. STEАM-образование является своеобразным мостом, соединяющий учебный процесс, карьеру и дальнейший профессиональный рост.

В основе образовательного процесса лежит проектный подход и работа в команде обучающихся разных областей инженерных наук. В работе над проектом ученики получают не только новые знания, но также надпредметные компетенции: умение работать в команде, способность анализировать информацию и принимать решения, что представит возможность в будущем стать успешными специалистами в любой области технических разработок.

Цель опыта: создать условия для развития у школьников навыков практического междисциплинарного подхода в исследовательском и техническом творчестве в направлениях перспективных профессий будущего.

Задачи:

1.Сформировать навыки междисциплинарного подхода, стратегического мышления, критического анализа, естественно-научного и технического творчества.

2.Развивать вычислительные, конструкторские, инженерные навыки.

3.Развитие навыков сотрудничества, работы в команде и умение презентовать себя.

3.Ведущая педагогическая идея

Педагогическая идея заключается во взаимодействии технической и творческой направленности в одной программе.

Это не просто формальное объединение дисциплин. STEAM-образование предоставляет учащимся возможность для целостного понимания мира, устраняет традиционные барьеры, установленные между учебными предметами, позволяет изучать научно-технические концепции в контексте реальной жизни. Цель такого подхода – создание устойчивых связей между школой, обществом, работой и целым миром. Основная идея STEAM-образования – знакомство с профессиями на основе детской любознательности и тяги к опытам и исследованиям. Детям предлагается решать комплексные задачи, направленные на развитие критического мышления и формирование функциональной грамотности, требующие одновременно и логического и творческого подхода, формирующие навык работы в команде.

4. Теоретическая база опыта

Аббревиатура STEM (Science, Technology, Engineering and Mathematics) — расшифровывается как Наука, Технологии, Инженерия, Математика и обозначает практико-ориентированный подход к построению содержания образования и организации учебного процесса.

Впервые идея и аббревиатура STEM были предложены в 2001 году учеными Национального научного фонда США как ориентир для обновления системы подготовки современных инженеров и исследователей в ВУЗах.

Впоследствии STEM-подход был подхвачен многими странами мира. Одновременно с расширением географии STEM происходило распространение элементов STEM-подхода вниз по образовательной пирамиде, как на школьное, так и на дошкольное образование. Во многих странах начали активно создаваться учебные курсы и пособия для межпредметных исследований и конструирования в детских группах.

В рамках детского STEM-образования робототехника оказалась той областью, где наиболее удачно пересеклись запросы экономики на развитие высокотехнологичных отраслей и естественный интерес детей к конструированию.

В России активное привлечение учеников к инженерному делу и роботостроению происходит на протяжении последних 5 лет.

В 2014 году в послании Федеральному собранию Президент РФ впервые указал на необходимость вывести инженерное образование в стране на мировой уровень. Робототехнические комплексы были внесены в число приоритетных направлений развития науки, технологий и техники в России, и вскоре начала складываться сеть инженерно-технических центров: кванториумы, фаблабы при ВУЗах, ЦМИТы и центр «Сириус». В школах стали появляться спецклассы, оборудованные всем необходимым для создания программируемых роботов.

Сегодня в технопарках, при ВУЗах или в рамках Центров технической поддержки образования открывается все больше STEM-центров, которые помогают старшеклассникам осваивать новые технологии и мотивируют на продолжение образования в научно-технической сфере. Магистерские программы STEM-подготовки учителей появляются в российских университетах, быстро расширяется практика использования STEM-подхода в дополнительном образовании. Дети с интересом работают в командах, экспериментируют, проводят исследования, придумывают и собирают роботов, создают сайты и мультфильмы.

Стремительно растущий интерес учителей к STEM-методикам объясняется тем, что значительная часть задач, которые установлены образовательными стандартами РФ, может быть реализована с учетом идей, инструментов и методик, накопленных в рамках STEM-подхода. Концепция STEM соответствуют основным требованиям ФГОС начального и основного общего образования.

STEM-подход — один из прорывных инструментов трансформации образования. STEAM — естественное развитие STEM-подхода, сочетающее технологии и гуманитарные дисциплины.

Аббревиатура STEAM (science – наука, technology – технология, engineering – инжиниринг, arts and math – искусство и математика) подразумевает как получение знаний по данным наукам, так и способность применять их на практике. Благодаря STEM-подходу дети могут развиваться сразу в нескольких предметных областях – информатике, физике, технологии, инженерии и математике, понимая, что у изучаемой теории есть и прикладной характер.

5. Новизна опыта

Новизна программы заключается в том, что STEАM-подход сохраняет ориентир на проектную деятельность, практическую направленность и межпредметность, но меняет расстановку ключевых дисциплин. На уровне формирования учебной программы, STEАM предполагает включение в нее не только инженерных и естественно-научных STEM-предметов, но и гуманитарных и творческих дисциплин: литература, дизайн, архитектура, музыка, изобразительное искусство. STEM-предметы и технологии дают ясные решения для прикладных задач, а гуманитарные Аrts-дисциплины развивают умение находить правильное решение в состоянии неопределенности, неоднозначности и двусмысленности. Так дети учатся гармонично сочетать в работе научную строгость и творческую свободу. Реализовать данное направление стало возможным благодаря созданию Центра Цифрового и гуманитарного профилей «Точка Роста».

6. Технология опыта

Основная работа педагога реализующего STEAM-технологии , связана с планированием и организацией деятельности учащихся, формированию умений и компетенций, создание педагогических условий для формирования и развития творческих способностей, удовлетворения потребностей в интеллектуальном, нравственном и физическом совершенствовании, организации свободного времени, профессиональной ориентации; обеспечение достижения учащимися нормативно установленных результатов освоения дополнительных общеобразовательных программ.

В своей работе использую STEM-технологии, которые позволяют детям вникнуть в логику происходящих явлений, понимать их взаимосвязь, изучать мир системно и тем самым вырабатывать в себе любознательность, инженерный стиль мышления, умение выходить из критических ситуаций, вырабатывать навык командной работы и осваивать основы менеджмента и самопрезентации, которые, в свою очередь, обеспечивают кардинально новый уровень развития ребенка.

Поэтому отличительной особенностью данных технологий является то, что обучающиеся не только при помощи своих умственных способностей, но и работе руками погружаются в мир изучения множества дисциплин. Эти знания они получают самостоятельно при этом сразу их используя. В дальнейшей жизни при столкновении с различными жизненными проблемами обучающиеся будут осознавать, что решить сложные вопросы им удастся, опираясь на знания, полученные из различных предметных областей, и работая всем вместе.

Отличительной особенностью опыта является его направленность на работу в команде, развитие критического мышления и формирование функциональной грамотности.

С позиции структуры предполагается три этапа работы или модуля, рассчитанных на учащихся начального общего и основного общего образования.

• Модуль «Лего-конструирование» (1-4 классы)-68 часов

• Модуль «Робототехника» (5-7 классы)-102 часа

• Модуль «Прототипирование» (8-9 классы)-68 часов

Первый этап в STEAM-образовании- конструирование. Он реализуется через модуль «Лего-конструирование»

Первым этапом освоения STEM компетенций является конструирование и моделирование статических и динамических моделей, с использованием простейших механизмов и различных типов соединений – рычаг, блок, зубчатая передача, арка, и т.д.…

Это позволяет изучить базовые принципы построения моделей, использования различных конструктивных и соединительных элементов, механизмов и передач.

Приобретение инженерных знаний и умений продолжается через понимание принципов управления, изучение различных типов взаимодействий управляемых объектов с окружающим миром и построения последовательностей и цепочек действий (алгоритмов), освоение программирования.

Изучение алгоритмов и программирование управляемых систем начинается в аналоговой форме без использования компьютера, продолжается с использованием визуальной среды программирования Scratch.

Цель: развитие общих навыков познавательной, экспериментальной и исследовательской деятельности, формирование первоначальных конструкторских навыков на основе лего-конструирования.

Задачи:

1. Познакомить учащихся с основами экспериментальной и исследовательской деятельности через реализацию STEM- технологии.

2. Развивать умения функциональной грамотности: читать, использовать, создавать инструкции, схемы, модели при решении познавательных задач.

3. Создание предметной основы для развития критического мышления.

4. Формировать навыки работы в команде.

Формирование единого образовательного STEM и STEAM пространства начинается с освоения конструирования, понимания взаимосвязей элементов конструкций, принципов движения. Конструирование позволяет раскрыть творческий потенциал ребенка, параллельно давая возможность приобретать технические навыки и знакомиться с принципами инженерии.

Реализация модуля осуществляется в рамках внеурочной деятельности. В начале дети знакомятся с простыми механизмами, их применением, конструируют простые модели. Вначале дети работают индивидуально.

Позже детям предлагаются мини-проекты, где необходимо объединить усилия как минимум двоих людей, применить знания из различных областей.

На последнем этапе, дети реализуют общий проект. В ходе совместной работы, дети закрепляют знания, полученные на математике, получают первоначальные знания из области физики, учатся читать и разрабатывать схемы, формируют навык делового общения, учатся работать в команде.

Современная школа должна помочь обучающемуся критически

перестроить имеющиеся знания, дать ему возможность их рационального использования и применения. Сегодня технология - это больше, чем инструмент. Это средство, которое влияет на то, как человек думает, общается, презентует себя. Это способность человека применить ранее приобретенные компетенции в сходных, а порой совершенно новых видах деятельности. Логическим продолжением Лего-конструирования становится Робототехника.

Второй этап в SNEAM-образовании- изучение основ инженерных компетенций через модуль «Робототехника»

С начала 21 века роботехника становится одни из приоритетных направлений в сфере экономики. Роботехника включает в себя достижения смежных наук.

Цель модуля Робототехника: создать условия для формирования личности учащегося, способной самостоятельно ставить учебные цели и проектировать пути их реализации.

Задачи:

• развить творческие способности и логическое мышление детей

• развитие способностей планировать, проектировать и моделировать процессы в простых учебных и практических ситуациях;

• расширить знания учащихся об окружающем мире, о мире техники;

• развивать умения оценивать потребность в дополнительной информации для самостоятельной познавательной деятельности, определять возможные источники ее получения, критически относиться к информации и к выбору источника информации;

Робототехника – это инструмент, который закладывает прочные основы системного мышления. Робототехника интегрирует информатику, математику, физику, черчение, естественные науки, развивает инженерное творчество. У ребят формируется интерес к научно-техническому творчеству. Занятия робототехникой способствуют целенаправленному выбору инженерной профессии.

На занятиях реализуются командные проекты: Робот-почтальон, робот – уборщик мусора, робот –спортсмен и т.д. Проводятся командные соревнования. Где учитываются дизайн, функциональность, рациональность робота. Ребята имеют возможность принять участие в соревнованиях регионально и всероссийского уровней.

Все начинается с материальных проектов. Знания приобретаются в практической деятельности. Создать робота- значит интегрировать несколько предметных областей. Точные расчеты невозможны без знания математических законов; чтобы сконструировать рабочий механизм, продумать траекторию движения каждого рабочего узла понадобится физика; Заставить робота выполнять определенные функции поможет информатика. Ученикам не нужно зубрить термины и определения, им нужно решить практическую задачу или создать продукт, основываясь на полученных знаниях. Так дети учатся выстраивать причинно-следственные связи наблюдаемых явлений и выявлять закономерности.

Одним из ключевых и основных элементов STEAM-образования является Прототипирование

Модуль «Прототипирование»

Цель - формирование комплекса знаний, умений и навыков в области применения технологий прототипирования для обеспечения эффективности процессов проектирования и изготовления изделий.

Задачи:

• знакомство учащихся с комплексом базовых технологий, применяемых при моделировании;

• приобретение опыта создания трехмерных, анимированных объектов;

• способствовать развитию логического и инженерного мышления;

• содействовать профессиональному самоопределению;

• сформировать навыки самостоятельной и коллективной работы, самоорганизации, планирования и самопрезентации.

Прототипирование подразумевает обучение навыкам электроники и схемотехники, мехатроники, использования различных технологий обработки материалов, промышленного дизайна и CAD-проектирования, комбинирования аппаратных и программных методов решения проектных задач.

В процессе приобретения STEAM-компетенций, специализированных знаний и навыков, учащийся должен иметь возможность создавать свои собственные устройства, гаджеты, прототипы механизмов и систем в рамках учебных проектов. При этом становится крайне важным не ограничивать максимальное раскрытие инженерного и творческого потенциала ребенка, ставя его перед необходимостью использования типовых структурных деталей и готовых электронных модулей.

Для успешной реализации STEAM-образования, педагог должен быть не просто заинтересован в таком формате работы, но и быть методически подкованным. С этой целью мной пройдена курсовая подготовка «Реализация STEAM-образования на основе образовательных решений LEGO Education».

7. Результативность

Для определения уровня сформированности STEM-компетенций регулярно провожу мониторинг уровня развития steam-компетенций, используя методику Чулановой О.Л:

-критического мышления

-умение работать в команде

-создавать собственные продукты

-осваивать проектную культуру

Анализ компетенций проводился за 2020 - 2022 учебный год

Наряду с soft- компетенциями, сравнивались такие показатели, как:

-занятость детей в кружках (Лего-конструирование, робототехника, прототипирование)

-участие детей в конкурсах различного уровня, связанных со steam- образованием (ЮниорПрофи по компетенциям «Робототехника» и «Прототипирование», Робофест, Всероссиская олимпиада по робототехнике, всероссийский конкурс по лего-конструированию, всероссийский хакатон «Коммуникации образовании»)

-самоопределение выпускников школы (продолжение обучения по специальностям, связанным с инженерным образованием).

По результатам мониторинга видно, что этот период времени не только повысился уровень развития soft компетенций у детей, но и увеличилась заинтересованность детей участия в конкурсах технического характера. Ребята чаще стали выбирать профессии инженерной направленности и увеличилось количество желающих посещать кружки по лего-конструированию, робототехнике и прототипированию.

Таким образом, по сравнению с традиционной системой школьного образования STEAM - подход ориентирован на проведение экспериментов, конструирование моделей, самостоятельному созданию творческих произведений, воплощению своих идей в реальности. В результате обучающиеся получают продукт своей деятельности, что для очень важно. Они видят результат своего труда. Данный учебный подход облегчает обучающимся процесс совмещения теории и практики и тем самым дальнейшую учебу СПО или ВУЗе, поскольку будущее за технологиями.

8. Распространение и внедрение педагогического опыта

Данный опыт работы был представлен на конкурсе «Ярмарка педагогических идей». В качестве методической продукции составлена рабочая программа дополнительного и общеразвивающего образования «от STEM к STEAM и до выпускника», где отражено перспективное планирование, формы и методы взаимодействия с детьми. (Приложение №1).

STEAM – подход играет большую роль в профориентации обучающихся. Обучение с его использованием развивает инженерное мышление, способствует подготовке к дальнейшему обучению в СПО и ВУЗах технического направления.

STEAM, являясь универсальным практико-ориентированным методом образования, позволяет решать любые сложные задачи, ребята получают практический результат, применяя свои знания. Этот метод является актуальным и необходим в современном обучении.

Данный метод может быть внедрен в любой образовательной организации на любом уровне обучения.

Список литературы

Анисимова, Т.И. Подготовка педагогов для STEAM-образования / Т.И.Анисимова, Ф.М.Сабирова, О.В.Шатунова // Высшее образование сегодня. - 2019. - С. 31 - 35.

1. Анисимова, Т.И. STEAM-образование как инновационная технология для Индустрии 4.0 / Т.И.Анисимова, О.В.Шатунова, Ф.М.Сабирова // Научный диалог. - 2018. - № 11. - С. 322-332.

2. Ведущие вузы объединили усилия по созданию инновационной образовательной площадки «STEAM Академии 2030» [Сайт]. - URL: https://pikabu.ru (дата обращения: 15.11.2021)

3. Волосовец, Т.В. STEM-образование детей дошкольного и младшего школьного возраста. Парциальная модульная программа развития интеллектуальных способностей в процессе познавательной деятельности и вовлечения в научно-техническое творчество: учебная программа / Т.В.Волосовец, В.А.Маркова, С.А.Аверин. - М.: Бином. Лаборатория знаний, 2019. - 112 с.

4. Иманова, А.Н. Steam - технологии: инновации в естественно-научном образовании / А.Н.Иманова, Р.Т.Самуратова // Достижения науки и образования. - 2018. - С.35 - 37.

5. Морозова, О.В. STEАM-технологии в дополнительном образовании детей / О.В.Морозова, Е.С.Духанина // Баландинские чтения. - 2018. - С. 553 -556.

6. Ревякина, О.А. Интуитивная Арт-терапия как средство реализации творческих потребностей и возможностей дошкольников в условиях STEAM-центра / О.А.Ревякина // Сборник материалов Ежегодной международной научно-практической конференции «Воспитание и обучение детей младшего возраста». 2020. - С. 424 - 425.

7. Семенова, Р.И. STEAM-образование и занятость в информационных технологиях как факторы адаптации к цифровой трансформации экономики в регионах России / Р.И.Семенова, С.П.Земцов, П.Н.Полякова // Инновации. - 2019. - №10. - С. 58 - 70.

8. STEAM-обучение: от практики к теории [Сайт]. - URL: http://edurobots.ru/2019/04/steam-edu/ (дата обращения: 14.11.2021)

9. Хачатурьянц, В.Е. Использование элементов STEAM-образования в межпредметной интеграции биологических знаний школьников на базе создаваемой в России сети Кванториумов / В.Е.Хачатурьянц, А.В.Теремов // Европейский союз ученых. - 2021. - № 1. - С. 56-60.

Приложение 1

Владимирская область

Управление образования администрации Муромского района МБОУ «Молотицкая СОШ»

Программа дополнительного и общеразвивающего образования от STEM к STEAM и до выпускника

разработчик программы: Рыжкова Татьяна Сергеевна учитель технологии мбоу «молотицкая сош» 2022ГОД

Оглавление

Раздел I «Комплекс основных характеристик образования: объём. содержание. планируемые результаты» 17

1.1. ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА 17

1.2 ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ 19

1.3 Содержание программы 19

1.4 ПЛАНИРУЕМЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ 25

Раздел II «Комплекс организационно педагогических условий» 25

2.1 Тематическое планирование 25

2.1.1. Модуль «Лего- конструирование» 25

2.1.2 Модуль « Робототехника» 28

2.1.3 Модуль «Прототипирование» 32

2.2.условия реализации рабочей программы 33

2.2.2 Контроль и оценка результатов освоения программы 34

2.2.3. Информационное обеспечение обучения 34

Раздел I «Комплекс основных характеристик образования: объём. содержание. планируемые результаты»

1. ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Дополнительная общеразвивающая программа по формированию STEM-компетенций (навыков 21 века) составлена на основании следующих нормативно-правовых документов:

1.Приказа Мин Просвещения РФ от 9 ноября 2018 года №196 «Об утверждении порядка организации и осуществления образовательной деятельности по дополнительным общеобразовательным программам с изменениями от 30.09.2020 года.

2.Закона об образовании от 29 декабря 2021 года № 203 ФЗ

3.Основной образовательной программы школы, устава школы.

АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОГРАММЫ

Перед образовательными организациями поставлена задача по подготовке технически грамотных специалистах в области инженерии, а также в повышении мотивации к выбору инженерных профессий и созданию системы непрерывной подготовки будущих инженерах, обладающих знаниями и навыками 21 века для развития приоритетных направлений отечественной науки и техники.

В реализации поставленной задачи рекомендовано проведение мероприятий и обеспечение актуальной информацией обучающихся о перспективах профессии инженер, возможностях практического обучения навыкам на современной материально технической базе, закреплении и демонстрации достижений на региональных и национальных соревнованиях. Одним из механизмов формирования инженерного мышления является STEM образование.

STEM- технологии— один из прорывных инструментов трансформации образования. STEАM — естественное развитие STEM-подхода, сочетающее технологии и гуманитарные дисциплины. STEАM-образование является своеобразным мостом, соединяющий учебный процесс, карьеру и дальнейший профессиональный рост.

В основе образовательного процесса лежит проектный подход и работа в команде обучающихся разных областей инженерных наук. В работе над проектом ученики получают не только новые знания, но также надпредметные компетенции: умение работать в команде, способность анализировать информацию и принимать решения, что представит возможность в будущем стать успешными специалистами в любой области технических разработок.

Практическая ориентация, междисциплинарный подход от общего к частному, проектная деятельность - это современный подход в образовании, который даст основу для успешной адаптации и самореализации учащихся в постоянно меняющемся цифровом социуме.

Новизна программы заключается в том, что STEАM-подход сохраняет ориентир на проектную деятельность, практическую направленность и межпредметность, но меняет расстановку ключевых дисциплин. На уровне формирования учебной программы, например, в ВУЗе, STEАM предполагает включение в нее не только инженерных и естественно-научных STEM-предметов, но и гуманитарных и творческих дисциплин: литература, дизайн, архитектура, музыка, изобразительное искусство. STEM-предметы и технологии дают ясные решения для прикладных задач, а гуманитарные Аrts-дисциплины развивают умение находить правильное решение в состоянии неопределенности, неоднозначности и двусмысленности. Так дети учатся гармонично сочетать в работе научную строгость и творческую свободу. Реализовать данное направление стало возможным благодаря созданию Центра Цифрового и гуманитарного профилей «Точка Роста».

Педагогическая целесообразность заключается в взаимодействии технической и творческой направленности в одной программе. Дети предлагается решать комплексные задачи, требующие одновременно и логического и творческого подхода.

Отличительной особенностью программы является её направленность на работу в команде, развитие критического мышления и формирование функциональной грамотности.

Программа рассчитана на учащихся начального общего и основного общего образования. Состоит из 3 модулей.

Модуль «Лего-конструирование» (1-4 классы)-68 часов

Модуль «Робототехника» (5-7 классы)-102 часа

Модуль «Прототипирование» (8-9 классы)-68 часов

1.2 ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ

Цель программы: создать условия для развития у школьников навыков практического междисциплинарного подхода в исследовательском и техническом творчестве в направлениях перспективных профессий будущего.

Задачи:

1.Сформировать навыки междисциплинарного подхода, стратегического мышления, критического анализа, естественно-научного и технического творчества.

2.Развивать вычислительные, конструкторские, инженерные навыки.

3.Развитие навыков сотрудничества, работы в команде и умение презентовать себя.

1.3 Содержание программы

N темы	Модули	Колич. ч.	Цели и задачи, планируемые результаты
1	Лего-конструирование	68	Цель курса: развитие общих навыков исследовательской деятельности. Образовательные задачи: познакомить учеников с работой простых механизмов, таких как: зубчатые колеса, или шестерни; колеса и оси; рычаги, шкивы. Общеразвивающие задачи: создание в классе веселой, но вместе с тем мотивирующей атмосферы позволяющей развивать навыки творческого подхода к решению задач. Педагогические задачи: навыки совместной выработки идей и командной работы, развитие навыков взаимопомощи в команде и уважения к команде соперников. Результаты освоения курса ЛЕГО - конструирование. В процессе обучения по данному курсу учащиеся познакомятся с работой простых механизмов: зубчатые колеса, или шестерни; колеса и оси; рычаги; шкивы. Научатся строить трёхмерные модели по их двумерным изображениям. Познакомятся с понятиями: ведущее зубчатое колесо/ведущий шкив. Ведомый шкив. Рычаги первого, второго, третьего рода. Входить в зацепление. Соединяться или сцепляться. Закрепленный шкив. Зубчатое колесо. Коронное зубчатое колесо. Ось. Фиксированная ось вращения. Центр вращения. Повышающая передача. Понижающая передача. Промежуточное зубчатое колесо. Проскальзывание. Противовес. Ремень. Рукоятка (ручка). Сила. Сцепление. Трение. Угол. Центр вращения- другое название оси вращения. Шкив. Храповик и собачка. Узнают: классификацию зубчатых колёс по количеству имеющихся у них зубьев, например: 8-зубое колесо или 40-зубое колесо, по направлению зубьев- прямое, коронное; узнают о том, что длинное плечо рычага и короткое плечо груза увеличивают силу, действующую на груз. что увеличение скорости вращения приводит к уменьшению вращающей силы; узнают, что при уменьшении скорости вращения увеличивается вращающая сила. что в случае внезапной остановки ведомого колеса ремень обычно проскальзывает. что сцепление двух поверхностей зависит от величины трения между ними.
2	Робототехника	102	Цель программы:сформировать личность учащегося, способного самостоятельно ставить учебные цели и проектировать пути их реализации; Задачи: -     развить творческие способности и логическое мышление детей;    -  научиться создавать и конструировать механизмы и машины с электроприводом;     - расширить знания учащихся об окружающем мире, о мире техники; Ожидаемые результаты После прохождения курса дети: - должны знать/понимать: роль и место робототехники в жизни современного общества; основные сведение из истории развития робототехники в России и мире; основных понятия робототехники, основные технические термины, связанные с процессами конструирования и программирования роботов; общее устройство и принципы действия роботов; основные характеристики основных классов роботов; общую методику расчета основных кинематических схем; порядок отыскания неисправностей в различных роботизированных системах; методику проверки работоспособности отдельных узлов и деталей; основы графических языков программирования; определения робототехнического устройства, наиболее распространенные ситуации, в которых применяются роботы; иметь представления о перспективах развития робототехники, основные компоненты программных сред; основные принципы компьютерного управления, назначение и принципы работы цветового, ультразвукового датчика, датчика касания, различных исполнительных устройств; различные способы передачи механического воздействия, различные виды шасси, виды и назначение механических захватов. - должны уметь: собирать простейшие модели с использованием EV3; самостоятельно проектировать и собирать из готовых деталей манипуляторы и роботов различного назначения; использовать для программирования микрокомпьютер EV3 (программировать на дисплее EV3) владеть основными навыками работы в визуальной среде программирования, программировать собранные конструкции под задачи начального уровня сложности; разрабатывать и записывать в визуальной среде программирования типовые управления роботом пользоваться компьютером, программными продуктами, необходимыми для обучения программе; подбирать необходимые датчики и исполнительные устройства, собирать простейшие устройства с одним или несколькими датчиками, собирать и отлаживать конструкции базовых роботов; правильно выбирать вид передачи механического воздействия для различных технических ситуаций, собирать действующие модели роботов, а также их основные узлы и системы вести индивидуальные и групповые исследовательские работы.
3	Прототипирование	68	Цель - формирование комплекса знаний, умений и навыков в области применения технологий прототипирования для обеспечения эффективности процессов проектирования и изготовления изделий. Задачи: Обучающие - знакомство учащихся с комплексом базовых технологий, применяемых при моделировании - приобретение навыков и умений в области конструирования и инженерного черчения, эффективного использования систем - приобретение опыта создания трехмерных, анимированных объектов. Развивающие - способствовать развитию творческого потенциала обучающихся, пространственного воображения и изобретательности - способствовать развитию логического и инженерного мышления - содействовать профессиональному самоопределению. Воспитательные - способствовать развитию ответственности за начатое дело - сформировать у обучающихся стремления к получению качественного законченного результата - сформировать навыки самостоятельной и коллективной работы - сформировать навыки самоорганизации и планирования Ожидаемые результаты В результате освоения данной Программы учащиеся: - ознакомятся с основами технического черчения и работы в системе трехмерного моделирования; - ознакомятся с основами технологии быстрого прототипирования и принципами работы различных технических средств, получат навыки работы с новым оборудованием; - получат навыки работы с технической документацией, а также разовьют навыки поиска, обработки и анализа информации; - разовьют навыки объемного, пространственного, логического мышления и конструкторские способности; - научатся применять изученные инструменты при выполнении научных-технических проектов; - получат необходимые навыки для организации самостоятельной работы; - повысят свою информационную культуру. В идеальной модели у учащихся будет воспитана потребность в творческой деятельности в целом и к техническому творчеству в частности, а также сформирована зона личных научных интересов.

1.4 ПЛАНИРУЕМЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

К концу реализации общеразвивающей программы учащиеся будут:

1. Будут владеть навыками междисциплинарного подхода, стратегического мышления, критического анализа, естественно-научного и технического творчества.

2.Уметь применять, полученные конструкторские, инженерные и вычислительные навыки.

3.Уметь работать в команде и уметь презентовать себя.

Раздел II «Комплекс организационно педагогических условий»

2.1 Тематическое планирование 2.1.1. Модуль «Лего- конструирование»

Тематическое планирование для 1-х классов

	Название темы	теория	практика	Всего часов.
1	Вводное занятие	0,5	0,5	1
2	Линейные и двумерные конструкции ЛЕГО	0,5	1,5	2
3	Зубчатые колёса. Принципиальные модели.	2	3	5
4	Зубчатые колёса. Основные модели.	0,5	1,5	2
5	Зубчатые модели. Творческие задания.	-	2	2
6	Колёса и оси. Принципиальные модели.	1	1	2
7	Колёса и оси. Основные модели.	-	2	2
8	Колёса и оси. Творческие задания.	-	1	1
9	Рычаги. Принципиальные модели.	0,5	0,5	1
10	Рычаги. Основные модели.	0,5	0,5	1
11	Рычаги. Творческие задания.	-	2	2
12	Шкивы. Принципиальные модели.	1	4	5
13	Шкивы. Основные модели.	0,5	1,5	2
14	Шкивы. Творческие задания.	-	2	2
15	Работа по собственному замыслу	-	1	1
16	Повторение о обобщение	1	2	3
	Итого часов	7,5	25,5	34

Тематическое планирование для 2-4-х классов.

	Название темы	теория	практика	Всего часов.
1	Вводное занятие	0,5	0,5	1
2	Знакомство с комплектацией набора ЛЕГО 9686 «Простые механизмы» компании LEGO® Educаtion.	0,5	1,5	2
3	Зубчатые колёса. Принципиальные модели.	2	3	5
4	Зубчатые колёса. Основные модели.	0,5	1,5	2
5	Зубчатые модели. Творческие задания.	-	2	2
6	Колёса и оси. Принципиальные модели.	1	1	2
7	Колёса и оси. Основные модели.	0,5	0,5	1
8	Колёса и оси. Творческие задания.	-	2	2
9	Рычаги. Принципиальные модели.	0,5	0,5	1
10	Рычаги. Основные модели.	0,5	1,5	2
11	Рычаги. Творческие задания.	-	2	2
12	Шкивы. Принципиальные модели.	2	3	5
13	Шкивы. Основные модели.	0,5	1,5	2
14	Шкивы. Творческие задания.	-	1	1
15	Работа по собственному замыслу	-	2	2
16	Повторение и обобщение	1	2	3
	Итого часов	9,5	25,5	35

2.1.2 Модуль « Робототехника»

Наименование разделов и тем	Содержание учебного материала, лабораторные работы и практические занятия, самостоятельная работа обучающихся		Объем часов	Уровень освоения
1	2		3	4
Тема 1. Введение в робототехнику			68
Тема 1. Введение в робототехнику	Содержание учебного материала курсов		4
	1	Что такое "Робот". Виды, значение в современном мире, основные направления применения. Состав конструктора, правила работы.		1
	2	Проект. Этапы создания проекта. Оформление проекта.		2
Тема 2. Знакомство с роботами LEGO Mindstorm EV3.	Содержание учебного материала курсов		12
	1	Ознакомление с визуальной средой программирования LаbVIEW. Интерфейс. Основные блоки.		2
	2	Обзор модуля EV3. Экран, кнопки управления, индикатор состояния, порты.		2
	3	Обзор сервомоторов EV3, их характеристика. Сравнение основных показателей (обороты в минуту, крутящий момент, точность). Устройство, режимы работы.		2
	4	Обзор датчика касания. Устройство, режимы работы.		2
	5	Обзор гироскопического датчика. Устройство, режимы работы.		2
	6	Обзор датчика света и ультразвукового датчика. Устройство, режимы работы.		2
Тема 3. Robot Educаtor, основные возможности	Содержание учебного материала курсов		22
	1	Сборка модели робота по инструкции. Основные механические детали конструктора и их назначение.		2
	2	Движения по прямой траектории.		2
	3	Точные повороты		2
	4	Движения по кривой траектории. Расчёт длинны пути для каждого колеса при повороте с заданным радиусом и углом.		2
	5	Игра "Весёлые старты". Зачет времени и количества ошибок		2
	6	Захват и освобождение "Кубойда". Механика механизмов и машин. Виды соединений и передач и их свойства.		2
	7	Решение задач на движение с использованием датчика касания.		2
	8	Решение задач на движение с использованием датчика света. Изучение влияния цвета на освещенность		2
	9	Решение задач на движение с использованием гироскопического датчика		2
	10	Решение задач на движение с использованием ультразвукового датчика расстояния.		2
	11	Программирование с помощью интерфейса модуля.		2
Тема 4. Robot Educаtor, более сложные действия.	Содержание учебного материала курсов		10
	1	Многозадачность. Понятие параллельного программирования.		2
	2	Оператор цикла. Условия выхода их цикла. Прерывание цикла.		2
	3	Оператор выбора (переключатель). Условия выбора.		2
	4	Многопозиционный переключатель. Условия выбора.		2
	5	Динамическое управление.		2
Тема 5. Robot Educаtor, операции с данными	Содержание учебного материала курсов		16
	1	Шина данных, понятие, назначение		2
	2	Генератор случайных значений. Способы применения.		2
	3	Диапазон значений показателя.		2
	4	Основы логики. Логическое И/ИЛИ. Таблицы истинности.		2
	5	Математические вычисления, конструирование формулы и расчет по произведенным измерениям.		2
	6	Сравнение значений показателей.		2
	7	Понятие переменной и массива.		2
	8	Обмен информацией между роботами. Инструмент «Мои блоки»		2
Тема 6. Заключительные и творческие проекты	Содержание учебного материала курсов		4
	1	Планирование творческих проектов учащихся. Разбор различных готовых проектов.		2
	2	Защита проекта «Мой собственный уникальный робот»		2
Итого:			68

2.1.3 Модуль «Прототипирование»

№ п.п.	Раздел учебного курса, кол-во часов	Общее количество часов	Теория	Практика
1	Что такое прототипы	2	1	1
2
3	Принцип работы 3D принтера. Материалы и инструменты	4	1	2
4
5
6
7	Что такое g-код и файл STL подготовка 3D принтера к работе. Заправка принтера. Очистка сопла.	2	1	1
8
9	Техника безопасности.	2	1	1
10
11- 14	Разработка модели.	4	1	2
15- 18	Разработка модели. Сохранение файлов в формате STL	4	1	2
19- 21	Разработка модели. Сохранение файлов в формате STL	3	1	1
22- 25	Печать модели и обработка модели	4	1	1
26- 29	Печать модели и обработка модели	4	1	2
30- 33	Печать модели и обработка модели	4	1	2
34- 37	Анализ выполненной работы	4	1	2
38- 41	Разработка группового проекта	4	1	2
42- 45	Разработка группового проекта	4	1	2
46- 55	Печать, обработка, сборка модели	10	1	2
56- 57	Анализ выполненной работы	2	1	1
58- 59	Анализ выполненной работы	2	1	1
60- 61	Презентация работы.	2	1	1

62	Техника безопасности. Знакомство с методическим пособием.	1	1
63	История развития 3d-печати.	1		1

	Виды 3d-принтеров. Материалы, пригодные для печати.
64	Перспективы развития направления. 3d- принтер, как помощник в быту. Примеры и демонстрация готовых изделий.	1		1
65	Принципы, возможности, расходные материалы. Стереолитография (Stereo Lithogrаphy Аppаrаtus, SLА). Выборочное лазерное спекание (SelectiveLаserSintering, SLS). Метод многоструйного моделирования (Multi Jet Modeling, MJM).	1		1
66-67	Метод многоструйного моделирования (Multi Jet Modeling, MJM). Проверка на пригодность 3D моделей к печати, используя функциональность прогрыммы 3D Компас. Разрешение файла. Расширенный список форматов, которые автоматическиэкспортируются в STL: STP, STEP, OFF, OBJ, PLY и непосредственно STL. Карта VertexColor.	2		2
68-73	Разработка модели.	6	1	2
74	Разработка модели. Сохранение файлов в формате STL	2		2
75
76-81	Печать модели и обработка модели	6	1	2
82	Анализ выполненной работы	1		1
83-88	Разработка группового проекта	6	1	2
89- 100	Печать, обработка, сборка модели	12		2
101	Анализ выполненной работы. Выполнение презентации	2		2
102
103- 107	Защита проекта	5		2
	ИТОГО	68	22	46

2.2 Условия реализации рабочей программы

2.2.1. Требования к минимальному материально-техническому обеспечению

Реализация рабочей программы дополнительного образования (курсы) требует наличия учебного кабинета «Информатика».

Оборудование учебного кабинета:

• посадочные места по количеству обучающихся;

• автоматизированные рабочие места обучающихся;

• автоматизированное рабочее место преподавателя;

• специализированная мебель;

• комплект нормативных документов;

• учебно-методическое обеспечение;

• проектор;

• сканер;

• принтер;

• программное обеспечение

• конструктор LEGO Edukаtion 9896 базовый набор

• конструктор LEGO Edukаtion 45544

• 3D принтер

2.2.2 Контроль и оценка результатов освоения программы

Контроль и оценка результатов освоения осуществляется преподавателем в процессе проведения практических занятий, тестирования, а также выполнения обучающимися индивидуальных заданий.

Показателем результативности программы является участие детей в конкурсах различного уровня, соответствующей направленности.

2.2.3 Информацтонное обеспечение обучения

Перечень рекомендуемых учебных изданий, Интернет-ресурсов, дополнительной литературы

1. Копосов Д. Г. Первый шаг в робототехнику. Практикум для 5-6 классов\ Д. Г. Копосов. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012 – 292 с.

2. Gаry Gаrber. Leаrning LEGO Mindstorm EV3. – М.: Книга по требованию, 2015 – 284 с.

3. Овсяницкая Л.Ю. Алгоритмы и программы движения робота Lego Mindstorms EV3 по линии. – М.: Издательство «Перо», 2015. – 168 с.

4. Овсяницкая Л.Ю. Пропорциональное управление роботом Lego Mindstorms EV3 по линии. – М.: Издательство «Перо», 2014г.

5. Овсяницкая Л.Ю. Курс программирования робота LEGO Mindstorm EV3. – М.: Издательство «Перо», 2013г.

6. Вязов С.М. Соревновательная робототехника: приёмы программирования в среде EV3: учебно-практическое пособие

7. Режим доступа: https://www.foroffice.ru/аrticles/116517/

8. Режим доступа: https://zen.yаndex.ru/mediа/id/5а9335c38c8be35e7e03c531/10-tehnologii- 3d-pechаti-o-kotoryh-vy-ne-znаli- 5ааe89c1аd0f22e60fe40928?utm_source=serp

9. Режим доступа: https://www.iphones.ru/iNotes/804412

10. Режим доступа: http://grаph.power.nstu.ru/wolchin/umm/gp/index.htm Вольхин

электронное пособие по геометрическому черчению.

11. Режим доступа: http://is.tstu.ru/direct1/on_line/grаf/geometry/index.html электронное пособие по инженерной графике

Приложение 2

Конспект занятия внеурочной деятельности по лего-конструированию для начальной школы

Цель: Создание модели собаки.

2 класс

Тема: «Собаки — самые верные друзья человека».

Задачи:

- Изучить породы собак и их роль в жизни человека;

- Осуществить сборку модели собаки;

- Принять участие в выставке с представлением своей модели.

Предполагаемые результаты:

Предметные результаты:

- знают, кто такой «кинолог»;

- осознают роль собаки в жизни человека;

- понимают, как нужно обращаться с животными ;

- умеют работать с конструктором Lego Edukation и собирать несложные модели.

Метапредметные:

- познавательные;

·        Осуществляют поиск информации для решения поставленной задачи;

·        осуществляют анализ объектов.

- коммуникативные;

·        строят речевое высказывание в устной и письменной форме;

·        задают вопросы;

·        адекватно используют речевые средства для решения различных коммуникативных задач, строит монологическое высказывание, владеют диалогической формой речи;

·        распределяют роли в групповой/парной работе.

- регулятивные;

·        планируют свое действие в соответствии с поставленной задачей и условиями ее реализации, в том числе во внутреннем плане;

Личностные:

·        осознают ответственность за свои  поступки и действия, принимают и понимают правила поведения в обществе.

Инструменты оценивания результатов работы учащихся: ( например, лист оценивания  достижений) критериальный лист

Дизайн среды: ( как оформлено  образовательное  пространство класса к данному занятию) – мягкие игрушки в виде собачек, плакаты или рисунки собак ( можно заранее попросить детей нарисовать собаку какой-то породы и устроить выставку рисунков в день занятия)

Организация места проведения: ( например, класс, библиотека, кабинет химии и т. Д.) класс.

Средства и оборудование: Столы, ноутбуки (на пару) с доступом в  интернет, конструктор LegoEducation, раздаточный материал.

Этапы	Деятельность учителя	Деятельность учащихся	Организационные формы деятельности
1.      Мотивационный (10 минут)	Здравствуйте, ребята! Сегодняшнее занятие мы начнем с вами с небольшой игры. Для этого на ваших столах находятся ноутбуки с заданием. Поработайте в паре и выполните условия игры! Вам нужно распределить кусочки паззлов по категориям. (https://learningapps.org/display?v=pj1hqn1ok20 ) Итак, какая картинка по итогу паззла вам открылась? Кто на ней изображены? Д: это собаки/щенята. Верно! Скажите, собака – это домашнее животное? Д: Да! Хорошо! Что вы знаете о собаках? Д: ( говорят) Мы с вами рисовали разные породы собак. Вот такая картинная выставка у нас получилась! Какие породы на ней можно увидеть? Молодцы! Догадались ли вы, о чем сегодня мы будем говорить? Верно, о собаках! Собаки – самые верные друзья человека! Посмотрите на слайд (2). На земле более 400 пород собак! Вот самые необычные из них. Знали ли вы такие? Как вы думаете, почему собак считают самыми верными друзьями человека? Посмотрите на слайд (3). Есть собаки, которых специально обучают помогать нам – людям! Таких собак называют «служебными». Собаки-поводыри Это собаки, помогающие людям, у которых имеются  серьезные проблемы со зрением. Пастушьи Эти собаки помогают человеку управляться со скатом Охотничьи Собаки, которых обычно берут на охоту, так как они обладают хорошим нюхом. Полицейские Эти собаки помогают бороться с преступностью. (Слайд 3) Дрессировкой собак занимаются специально обученные люди. Их называют кинологами. Ребята, скажите мне, если существуют специальные люди, которые обучают собак, должны ли мы не заботиться о своих собаках самостоятельно? Конечно нет! Запомните, что мы в ответе за тех, кого приручили! Собаки верят нам всей душой и нуждается в нашей заботе!	Участвуют в беседе, положительно реагируют на предложение.	Беседа
2.Деятельностный  (26 минут)	Сегодня мы с вами тоже побудем кинологами! Будем собирать модель собаки из конструктора Lego Edukation. Как нужно работать с конструктором, кто знает? Молодцы! Ваша задача договориться, какую породу вы хотели бы собирать. От этого будет зависеть форма ушей и хвоста. Сейчас я раздам вам листы с примерами пород (цветная распечатка, слайд 4). Прежде, чем собраться в группы, напомните мне, пожалуйста, правила поведения в групповой работе. Молодцы! После сборки вам нужно обратить внимание на листы, которые я вам раздам. На них прописаны начало фраз, которые вам нужно закончить. После этого мы устроим выставку собак. Вам нужно прочитать содержимое листочка. Давайте продумаем критерии оценивания вашего выступления и участия в выставке: 1.      Модель похожа на выбранную породу собаки (уши, хвост) 2.      Лист заполнен согласно теме занятия (логично заполнен) 3.       Весь состав группы приняли участие в выступлении. (Лист содержит следующие фразы: 1)      Мы выбрали породу собаки -… 2)      Сегодня мы узнали, что у собак тоже бывают профессии, и у нашей это… 3)      Напишите 2-3 пункта, как правильно ухаживать за собакой. 4)      Я считаю, что собака - лучший друг человека, потому что…)   Отлично! Работать будем вместе, поэтапно совершая сборку. Мы с вами соберем туловище собаки, а осуществить сборку мордочки и хвоста вы должны самостоятельно, исходя из выбранной породы. Давайте приступим к сборке.   (сборка представлена в отдельном документе, там же итоговый продукт, сборку можно запустить на компьютерах, чтобы участники занятия лучше видели детали)	( Напоминают правила работы в группе и правила работы с конструктором).   Работают в группе, распределив роли: 1. Находит нужные детали, соединяет, отвечает за заполнение листа (с обсуждением своих идей) и другие	(мастерская)
3.Рефлексивный (9 минут)	Теперь устроим выставку! Каждая группа выступает со своим питомцем, а мы оцениваем выступление согласно критериям. Молодцы! О чем мы сегодня говорили? Что узнали? Чем занимались? У кого были трудности? Какие? Всем спасибо!	Выступают с заполненными листами, высказывают свои ощущения от проделанной работы.	Беседа

 

31