Первые шаги в робототехнику.

Департамент образования администрации г. Южно-Сахалинска

Муниципальное автономное учреждение

Принята на заседании Утверждаю:

методического совета Директор

от "__" ______________ 20__ г.

Протокол N ___________________ "__" ______________ 20__г.

Дополнительная общеобразовательная общеразвивающая

программа технической направленности

«Первые шаги в робототехнику»

Возраст обучающихся: 7-9 лет

Срок реализации: 1 учебный год (9 месяцев, 68 часов)

Автор-составитель:

Педагог дополнительного образования

Яковлев Р.Н.

г. Южно-Сахалинск

2022

Содержание

1. Целевой раздел

1.1 Пояснительная записка

1. 2. Содержательный раздел

2.1 Учебный план

2.2 Содержание учебной программы

2.3 Система оценки достижения планируемых результатов

2.4 Календарный учебный график

1. 3. Организационный раздел

3.1 Методическое обеспечение программы

3.2 Перечень рекомендуемых печатных изданий и интернет ресурсов

3.3 Материально-техническое обеспечение программы

3.4 Кадровое обеспечение программы

1. 4. Приложения

4.1 Приложение 1

4.2 Приложение 2

1. Целевой раздел

   1. Пояснительная записка

Актуальность программы

Развитие робототехники в настоящее время включено в перечень приоритетных направлений технологического развития в сфере информационных технологий, которые определены Правительством в рамках «Стратегии развития отрасли информационных технологий в РФ на 2014–2020 годы и на перспективу до 2025 года».

Важным условием успешной подготовки инженерно-технических кадров в рамках обозначенной стратегии развития является внедрение инженерно-технического образования в систему воспитания школьников и даже дошкольников.

Развитие образовательной робототехники в России сегодня идет в двух направлениях: в рамках общей и дополнительной системы образования. Образовательная робототехника позволяет вовлечь в процесс технического творчества детей, начиная с младшего школьного возраста, дает возможность учащимся создавать инновации своими руками, и заложить основы успешного освоения профессии инженера в будущем.

В настоящее время в образовании применяют различные робототехнические комплексы, одним из которых является конструктор LEGO WeDo. Работа с образовательными конструкторами LEGO WeDo позволяет учащимся в форме игры исследовать основы механики, физики и программирования. Разработка, сборка и построение алгоритма поведения модели позволяет учащимся самостоятельно освоить целый набор знаний из разных областей, в том числе робототехники, электроники, механики, программирования, что способствует повышению интереса к быстроразвивающейся науке робототехнике.

Робототехнический набор LEGO Education WeDo – это эффективное образовательное решение для изучения технических дисциплин в начальной школе. Оно предназначено для сборки и программирования простых ЛЕГО-моделей, которые подключаются к компьютеру.

Комплект LEGO Education WeDo – это и робототехническая платформа, и программное обеспечение.

Направленность программы

Программа дополнительного образования «Первые шаги в робототехнику» имеет техническую направленность. Она ориентирована на развитие технических и творческих способностей и умений учащихся, организацию научно-исследовательской деятельности.

Уровень сложности программы

«Базовый уровень» – уровень углубленного изучения основ робототехники, применения законов механики и составления программ при конструировании и создании роботов на основе Lego WeDo 2.0, а также усвоение знаний, умений, навыков на уровне практического и творческого применения.

Новизна программы

Содержание программы выстроено таким образом, чтобы помочь школьнику постепенно, шаг за шагом раскрыть в себе творческие возможности и самореализоваться в современном мире.

В процессе конструирования и программирования управляемых моделей учащиеся получат дополнительные знания в области физики, механики и информатики, что, в конечном итоге, изменит картину восприятия учащимися технических дисциплин, переводя их из разряда умозрительных в разряд прикладных.

С другой стороны, основные принципы конструирования простейших механических систем и алгоритмы их автоматического функционирования под управлением программируемых контроллеров, послужат хорошей почвой для последующего освоения более сложного теоретического материала на занятиях.

Возможность самостоятельной разработки и конструирования управляемых моделей для учащихся в современном мире является очень мощным стимулом к познанию нового и формированию стремления к самостоятельному созиданию, способствует развитию уверенности в своих силах и расширению горизонтов познания. Занятия по программе «Первые шаги в робототехнику» на базе конструктора LEGO Education WeDo позволяют заложить фундамент для подготовки будущих специалистов нового склада, способных к совершению инновационного прорыва в современной науке и технике.

Отличительные особенности программы

Данная программа предлагает использование образовательных конструкторов Lego, как инструмента для обучения школьников конструированию, моделированию и компьютерному управлению на уроках робототехники. Простота в построении модели в сочетании с большими конструктивными возможностями конструктора позволяют детям в конце занятия увидеть сделанную своими руками модель, которая выполняет поставленную ими же самими задачу. При построении модели затрагивается множество проблем из разных областей знания – от теории механики до психологии. Программа предполагает использование компьютеров совместно с конструкторами. Важно отметить, что компьютер используется как средство управления моделью; его использование направлено на составление управляющих алгоритмов для собранных моделей. Учащиеся получают представление об особенностях составления программ управления, автоматизации механизмов, моделировании работы систем. Методические особенности реализации программы предполагают сочетание возможности развития индивидуальных творческих способностей и формирование умений взаимодействовать в коллективе, работать в группе.

Адресат программы

Программа дополнительного образования «Первые шаги в робототехнику» ориентирована на учащихся младшего школьного возраста (возрастная категория 7 – 9 лет).

Формы и методы обучения, тип и формы организации занятий

Формы обучения:

1. беседа;

2. демонстрация;

3. лекция;

4. практика;

5. проектная деятельность;

6. творческая работа.

Методы обучения:

1. объяснительно-иллюстративный метод обучения;

2. репродуктивный метод обучения;

3. метод проблемного изложения в обучении;

4. частично-поисковый, или эвристический метод обучения;

5. исследовательский метод обучения.

Режим занятий

2 часа в неделю. В группах по 6 человек.

Объем программы

68 часов.

Срок реализации программы

1 учебный год (9 месяцев, 68 часов).

Цель реализации программы

Создание условий для формирования у учащихся теоретических знаний и практических навыков в области начального технического конструирования и основ программирования, развитие научно-технического и творческого потенциала личности ребенка, формирование ранней профориентации.

Задачи

Обучающие:

1. формирование умения к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей ее достижения, умения осуществлять целенаправленный поиск информации;

2. изучение основ механики;

3. изучение основ проектирования и конструирования в ходе построения моделей из деталей конструктора;

4. изучение основ алгоритмизации и программирования в ходе разработки алгоритма поведения робота/модели;

5. реализация межпредметных связей с физикой, информатикой и математикой.

Развивающие:

1. формирование культуры мышления, развитие умения аргументированно и ясно строить устную и письменную речь в ходе составления технического паспорта модели;

2. развитие умения применять методы моделирования и экспериментального исследования;

3. развитие творческой инициативы и самостоятельности в поиске решения;

4. развитие мелкой моторики;

5. развитие логического мышления.

Воспитательные:

1. развитие умения работать в команде, умения подчинять личные интересы общей цели;

2. воспитание настойчивости в достижении поставленной цели, трудолюбия, ответственности, дисциплинированности, внимательности, аккуратности.

Планируемые результаты

Личностные:

формирование уважительного отношения к иному мнению; развитие навыков сотрудничества со взрослыми и сверстниками в разных социальных ситуациях, умения не создавать конфликтов и находить выходы из спорных ситуаций.

Знать: способы выражения и отстаивания своего мнения, правила ведения диалога.

Уметь: работать в паре/группе, распределять обязанности в ходе проектирования и программирования модели;

Владеть: навыками сотрудничества со взрослыми и сверстниками, навыками по совместной работе, коммуникации и презентации в ходе коллективной работы над проектом.

Метапредметные:

Освоение способов решения проблем творческого и поискового характера:

• знать: этапы проектирования и разработки модели, источники получения информации, необходимой для решения поставленной задачи;

• уметь: применять знания основ механики и алгоритмизации в творческой и проектной деятельности;

• владеть: навыками проектирования и программирования собственных моделей/роботов с применением творческого подхода.

Формирование умения понимать причины успеха/неуспеха учебной деятельности и способности конструктивно действовать даже в ситуациях неуспеха:

• знать: способы отладки и тестирования разработанной модели/робота;

• уметь: анализировать модель, выявлять недостатки в ее конструкции и программе и устранять их;

• владеть: навыками поиска и исправления ошибок в ходе разработки, составления технического паспорта, проектирования и программирования собственных моделей.

Использование знаково-символических средств представления информации для создания моделей изучаемых объектов и процессов, схем решения учебных и практических задач:

• знать: способы составления технического паспорта модели, способы записи алгоритма, способы разработки программы в среде программирования LEGO;

• уметь: читать технологическую карту модели, составлять технический паспорт модели, разрабатывать и записывать программу средствами среды программирования LEGO;

• владеть: навыками начального технического моделирования, навыками использования таблиц для отображения и анализа данных, навыками построение трехмерных моделей по двухмерным чертежам.

Активное использование речевых средств и средств информационных и коммуникационных технологий для решения коммуникативных и познавательных задач:

• знать: способы описания модели, в том числе способ записи технического паспорта модели;

• уметь: составлять технический паспорт модели, подготавливать творческие проекты и представлять их в том числе с использованием современных технических средств;

• владеть: навыками использования речевых средств и средств информационных и коммуникационных технологий для описания и представления разработанной модели.

Использование различных способов поиска (в справочных источниках и открытом учебном информационном пространстве сети Интернет), сбора, обработки, анализа, организации, передачи и интерпретации информации в соответствии с коммуникативными и познавательными задачами и технологиями учебного предмета; в том числе умение вводить текст с помощью клавиатуры, фиксировать (записывать) в цифровой форме измеряемые величины и анализировать изображения, звуки, готовить свое выступление и выступать с аудио-, видео- и графическим сопровождением; соблюдать нормы информационной избирательности, этики и этикета:

• знать: основные способы поиска, сбора, обработки, анализа, организации, передачи и интерпретации информации в ходе технического творчества и проектной деятельности;

• уметь: готовить свое выступление и выступать с аудио-, видео- и графическим сопровождением в ходе представления своей модели;

• владеть: навыками работы с разными источниками информации, подготовки творческих проектов к выставкам.

Овладение логическими действиями сравнения, анализа, синтеза, обобщения, классификации по родовидовым признакам, установления аналогий и причинно-следственных связей, построения рассуждений, отнесения к известным понятиям:

• знать: элементы и базовые конструкции модели, этапы и способы построения и программирования модели;

• уметь: составлять технический паспорт модели, осуществлять анализ и сравнение моделей, выявлять сходства и различия в конструкции и поведении разных моделей;

• владеть: навыками установления причинно-следственных связей, анализа результатов и поиска новых решений в ходе тестирования работы модели.

Определение общей цели и путей ее достижения; умение договариваться о распределении функций и ролей в совместной деятельности; осуществлять взаимный контроль в совместной деятельности, адекватно оценивать собственное поведение и поведение окружающих:

• знать: основные этапы и принципы совместной работы над проектом, способы распределения функций и ролей в совместной деятельности;

• уметь: адаптироваться в коллективе и выполнять свою часть работы в общем ритме, налаживать конструктивный диалог с другими участниками группы, аргументированно убеждать в правильности предлагаемого решения, признавать свои ошибки и принимать чужую точку зрения в ходе групповой работы над совместным проектом;

владеть: навыками совместной проектной деятельности, навыками организация мозговых штурмов для поиска новых решений

Предметные:

Использование приобретенных знаний и умений для творческого решения несложных конструкторских, художественно-конструкторских (дизайнерских), технологических и организационных задач; приобретение первоначальных представлений о компьютерной грамотности:

• знать: основные элементы конструктора LEGO WeDo, технические особенности различных моделей, сооружений и механизмов; компьютерную среду, включающую в себя графический язык программирования;

• уметь: использовать приобретенные знания для творческого решения несложных конструкторских задач в ходе коллективной работы над проектом на заданную тему;

• владеть: навыками создания и программирования действующих моделей/роботов на основе конструктора LEGO WeDo, навыками модификации программы, демонстрации технических возможностей моделей/роботов.

Овладение основами логического и алгоритмического мышления, пространственного воображения и математической речи, измерения, пересчета, прикидки и оценки, наглядного представления данных и процессов, записи и выполнения алгоритмов:

• знать: конструктивные особенности модели, технические способы описания конструкции модели, этапы разработки и конструирования модели;

• уметь: выстраивать гипотезу и сопоставлять с полученным результатом, составлять технический паспорт модели, логически правильно и технически грамотно описывать поведение своей модели, интерпретировать двухмерные и трёхмерные иллюстрации моделей, осуществлять измерения, в том числе измерять время в секундах с точностью до десятых долей, измерять расстояние, упорядочивать информацию в списке или таблице, модифицировать модель путем изменения конструкции или создания обратной связи при помощи датчиков;

• владеть: навыками проведения физического эксперимента, навыками начального технического конструирования, навыками составления программ.

Учебный план