Разноуровневая дополнительная общеобразовательная общеразвивающая программа «Мир робототехники». Возраст детей: 13-15 лет

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение:

Морозовская основная Общеобразовательная школа

(МБОУ: Морозовская ООШ)

Разноуровневая дополнительная общеобразовательная общеразвивающая программа «Мир робототехники»

Возраст детей: 13-15 лет

Срок реализации программы: 1 год

Автор программы:

Юстус Юлия Сергеевна,

педагог дополнительного образования

Волгодонской муниципальный район

хутор Морозов

2024

ПАСПОРТ

дополнительной общеразвивающей общеобразовательной программы

«Мир робототехники» технической направленности

(наименование программы с указанием направленности)

Пояснительная записка

Программа опирается на нормативные правовые и методические документы:

1.Федеральный закон от 29.12.2012 № 273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации».

2.Концепция развития дополнительного образования детей до 2030 года, утвержденная распоряжением Правительства Российской Федерации от 31 марта 2022 года № 678-р

3. Приказ Минпросвещения Российской Федерации от 27.07.2022 №629 «Об утверждении Порядка организации и осуществления образовательной деятельности по дополнительным общеобразовательным программам».

4. СП 2.4.3648-20 «Санитарно-эпидемиологические требования к организациям воспитания и обучения, отдыха и оздоровления детей и молодежи», утвержденные постановлением Главного государственного врача Российской Федерации от 28 сентября 2020 года № 28

5. Положение об организации и осуществлении образовательной деятельности по дополнительным общеразвивающим программам в Муниципальном бюджетном общеобразовательном учреждении: Морозовская ООШ от 01.03.2023, приказ № 38

5. Календарный учебный график МБОУ: Морозовская ООШ на 2024-2025 учебный год.

6. Расписание кружков МБОУ: Морозовская ООШ на 2024-2025 учебный год.

Введение.

Использование образовательного работа манипулятора позволяет создать уникальную образовательную среду, которая способствует развитию инженерного, конструкторского мышления. В процессе работы ученики приобретают опыт решения как типовых, так и не шаблонных задач по конструированию, программированию, сбору данных. Кроме того, работа в команде способствует формированию умения взаимодействовать с соучениками, формулировать, анализировать, критически оценивать, отстаивать свои идеи. Программирование моделей инженерных систем предлагает учащимся выполнить ряд практических работ, позволяющих понять основы работы с микроконтроллерными устройствами, изучить принцип действия базовых радиокомпонентов. Кружок «Мир робототехники» дает возможность школьникам закрепить и применить на практике полученные знания по таким дисциплинам, как математика, физика, информатика, технология. На занятиях по техническому творчеству учащиеся соприкасаются со смежными образовательными областями. За счет использования запаса технических понятий и специальных терминов расширяются коммуникативные функции языка, углубляются возможности лингвистического развития обучающегося. При ознакомлении с правилами выполнения технических и экономических расчетов при проектировании устройств и практическом использовании тех или иных технических решений школьники знакомятся с особенностями практического применения математики. Осваивая приемы проектирования и конструирования, ребята приобретают опыт создания реальных и виртуальных демонстрационных моделей. Для реализации программы используются манипулятор Dobot Magician, который призван моделировать реальные промышленные объекты: конвейерное производство, перемещение объектов, 3D-печать, лазерную гравировку и т.д. При этом он мобилен за счет небольшого размера, понятен и прост в управлении.

Направленность дополнительной образовательной программы: техническая.

Возраст обучающихся: 13-15 лет

Категория обучающихся: обучающиеся 7-9 классов, в том числе обучающиеся с ограниченными возможностями здоровья и дети-инвалиды.

Актуальность программы. Введение дополнительной образовательной программы «Мир робототехники» в школе неизбежно изменит картину восприятия учащимися технических дисциплин, переводя их из разряда умозрительных в разряд прикладных. Применение детьми на практике теоретических знаний, полученных на математике или физике, ведет к более глубокому пониманию основ, закрепляет полученные навыки, формируя образование в его наилучшем смысле. И с другой стороны, игры в роботы, в которых заблаговременно узнаются основные принципы расчетов простейших механических систем и алгоритмы их автоматического функционирования под управлением программируемых контроллеров, послужат хорошей почвой для последующего освоения сложного теоретического материала на уроках. Программирование на компьютере (например, виртуальных исполнителей) при всей его полезности для развития умственных способностей во многом уступает программированию автономного устройства, действующего в реальной окружающей среде. Подобно тому, как компьютерные игры уступают в полезности играм настоящим.

Возможность прикоснуться к неизведанному миру роботов для современного ребенка является очень мощным стимулом к познанию нового, преодолению инстинкта потребителя и формированию стремления к самостоятельному созиданию. При внешней привлекательности поведения, роботы могут быть содержательно наполнены интересными и непростыми задачами, которые неизбежно встанут перед юными инженерами. Их решение сможет привести к развитию уверенности в своих силах и к расширению горизонтов познания.

Отличительной особенностью рабочей программы «Мир робототехники» является то, что она составлена в рамках проекта центра «Точка роста» на базе учебного манипулятора DOBOT MAGICIAN.

DOBOT это робот манипулятор, 3D-принтер, лазерный гравер, ручка для рисования и другие подключаемые модули. Обучение ориентировано: на изучение основных физических принципов и базовых технических решений, лежащих в основе всех современных конструкций и устройств: на изучение языков программирования.

На занятиях используются модули наборов серии DOBOT. Используя персональный компьютер или ноутбук с программным обеспечением, элементы из модулей, ученики могут составлять алгоритм управления манипулятором программировать на выполнения разнообразных задач.

Ученики, программируя DOBOT, изучают основы робототехники, программирования и микроэлектроники. Используют алгоритмический язык, встроенное программное обеспечение DOBOT, среду Blockly, Scratch выполняют простые задачи.

Обучающиеся учатся создавать программы, изучают основы программирования DOBOT на языке Python. Используют аппаратно-программные средства Arduino для построения и прототипирования простых систем, моделей и экспериментов в области электроники, автоматики, автоматизации процессов и робототехники.

Основным содержанием программы являются занятия по техническому моделированию, программированию робота.

Концепция курса основана на необходимости разработки учебно-методического комплекса для изучения робототехники. Изучения робототехники имеет политехническую направленность – дети конструируют механизмы, решающие конкретные задачи. Технология на основе манипулятора DOBOT позволяет развивать навыки управления роботом у детей всех возрастов, научно-техническое творчество школьников.

Процесс освоения, конструирования и программирования роботов выходит за рамки целей и задач, которые стоят перед основной школой, поэтому курс является инновационным направлением в дополнительном образовании детей. Это позволяет ребенку освоить достаточно сложные понятия – алгоритм, цикл, ветвление, переменная. Робот DOBOT может стать одним из таких исполнителей. По сравнению с программированием виртуального исполнителя, DOBOT - робот вносит в решение задач элементы исследования и эксперимента, повышает мотивацию учащихся, что будет положительно оценено педагогом.

Новизна образовательной программы по робототехнике заключается в применении новых принципов решения актуальных задач человечества с помощью роботов, усвоенные в школьном возрасте (пусть и в игровой форме), ко времени окончания вуза и начала работы по специальности отзовутся в принципиально новом подходе к реальным задачам. Реализация программы осуществляется с использованием методических пособий, специально разработанных фирмой DOBOT. Образовательные комплекты робототехнических манипуляторов серии DOBOT Magician были созданы для изучения практического применения робототехники и открытия новых возможностей в решении производственных задач. Многообразие сменных инструментов, позволяют расширить функциональные возможности манипуляторов и обеспечить изучение широкого спектра технологий производств, средств и способов программирования и методов современного производства в условиях класса. Программой предусмотрено 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. Подростки обучаются взаимодействию электронных устройств с электромеханическими устройствами, что создает новое поле для творческой деятельности учащихся.

Педагогическая целесообразность заключается в том, что она является целостной и непрерывной в течении всего процесса обучения, и позволяет школьнику шаг за шагом раскрывать в себе творческие возможности и самореализоваться в современном мире. В процессе конструирования и программирования учащиеся получат дополнительные знания в области физики, механики, электроники и информатики.

Использование робота манипулятора повышает мотивацию учащихся к обучению, при этом требуются знания практически из всех учебных дисциплин от искусств и истории до математики и естественных наук. Межпредметные занятия опираются на естественный интерес к разработке и постройке различных механизмов. Одновременно занятия с роботами как нельзя лучше подходят для изучения основ алгоритмизации и программирования.

Работа с образовательными конструкторами позволяет школьникам в форме познавательной игры узнать многие важные идеи и развить необходимые в дальнейшей жизни навыки. При построении модели затрагивается множество проблем из разных областей знания – от теории механики до психологии, – что является вполне естественным.

Очень важным представляется тренировка работы в коллективе и развитие самостоятельного технического творчества.

Изучая простые механизмы, учащиеся учатся работать руками (развитие мелких и точных движений), развивают элементарное конструкторское мышление, фантазию, изучают принципы работы многих механизмов.

Программа построена на принципах:

Разноуровневости - предоставляется обучающимся возможность освоения учебного содержания занятий с учетом их уровней общего развития, способностей, мотивации. В рамках программы предполагается реализация параллельных процессов освоения содержания программы на разных уровнях доступности и степени сложности, с опорой на диагностику стартовых возможностей каждого из участников.

Принцип Открытой маршрутизации - для каждого участника программы на старте обеспечен доступ к каждому из обозначенных уровней. Это требование должно реализоваться через организацию процедур оценки исходной готовности участника к работе на определенном уровне сложности программы (необходимо определить степень готовности к освоению содержания, решению заданий и задач, мотивации на практическое освоение материала на заявленном участником уровне).

Принцип Широкого доступа. Дифференцированный по соответствующим уровням учебный материал предлагается в разных формах и типах источников для участников образовательной программы. Предлагается предусматривать при разработке и реализации образовательной программы размещение методических и дидактических материалов на ресурсах в информационно-коммуникационной сети "Интернет" (далее - сеть "Интернет"); в печатном виде (Учебники, рабочие тетради, методические пособия и т.д.); в формате, доступном для чтения на электронных устройствах (на персональных компьютерах, планшетах, смартфонах и т.д. в форматах *pdf, *doc, *docx и проч.); в наглядном виде, посредством макетов, прототипов, реальных предметов и средств деятельности. При изложении материала учитываются возрастные особенности детей, один и тот же материал по-разному преподаётся, в зависимости от возраста и субъективного опыта детей. Материал располагается от простого к сложному. При необходимости допускается повторение части материала через некоторое время.

Принцип инклюзивной открытости. Каждый из трех уровней предполагает универсальную доступность для детей с любым видом и типом психофизиологических особенностей. В свою очередь, материал программы учитывает особенности здоровья тех детей, которые могут испытывать сложности при чтении, прослушивании или совершении каких-либо манипуляций с предлагаемым им материалом и для этого должен иметь специфические формы представления для облегчения его использования.

Наглядности – человек получает через органы зрения почти в 5 раз больнее информации, чем через слух, поэтому на занятиях используются как наглядные материалы, так и обучающие программы.
Сознательности и активности – для активизации деятельности детей используются такие формы обучения, как занятия-игры, конкурсы, совместные обсуждения поставленных вопросов и дни свободного творчества.
Программа имеет практическую направленность.

Цель программы: создание условий для изучения основ алгоритмизации и программирования с использованием робота DOBOT MAGICIAN, развития научно-технического и творческого потенциала личности ребёнка путём организации его деятельности в процессе интеграции начального инженерно-технического конструирования и основ робототехники.

Задачи программы:

-научить программировать роботов на базе DOBOT;

-научить работать в среде программирования;

-изучить основы программирования языка Python. Научить составлять программы управления;

-развивать творческие способности и логическое мышление обучающихся;

-развивать образное, техническое мышление и умение выразить свой замысел;

-развивать умения работать по предложенным инструкциям по управлению моделей;

-развивать умения творчески подходить к решению задачи;

-развивать применение знаний из различных областей знаний;

-развивать умения излагать мысли в четкой логической последовательности, отстаивать свою точку зрения, анализировать ситуацию и самостоятельно находить ответы на вопросы путем логических рассуждений;

-получать навыки проведения физического эксперимента; получить опыт работы в творческих группах;

-ведение инновационной, научно-исследовательской, экспериментальной и проектной деятельности в области робототехники.

Образовательная деятельность по дополнительным общеобразовательным программам должна быть направлена на:

- обеспечение духовно-нравственного, гражданско-патриотического воспитания обучающихся;

- формирование и развитие творческих способностей обучающихся;

- удовлетворение индивидуальных потребностей обучающихся в интеллектуальном, нравственном, художественно-эстетическом развитии;

- формирование культуры здорового и безопасного образа жизни, укрепление здоровья, а также на организацию свободного времени обучающихся;

- адаптацию обучающихся к жизни в обществе;

- профессиональную ориентацию обучающихся;

- выявление, развитие и поддержку обучающихся, проявивших выдающиеся способности;

- удовлетворение иных образовательных потребностей и интересов обучающихся, не противоречащих законодательству Российской Федерации, осуществляемых за пределами федеральных государственных образовательных стандартов и федеральных государственных требований.

Воспитательный потенциал дополнительной общеобразовательной общеразвивающей программы «Мир робототехники»

Воспитательная работа в рамках дополнительной общеобразовательной общеразвивающей программы «Мир робототехники» направлена на повышение интереса к творческим занятиям по робототехнике, достижение высокого уровня сплоченности коллектива. Для решения поставленных воспитательных задач и достижения цели программы учащиеся привлекаются к участию в школьных мероприятиях, мастер-классах, направленных на повышение интереса обучающихся к получению качественного законченного результата.

Содержание программы.

Содержание и материал программы дополнительного образования детей

организованы по принципу дифференциации. В основе уровневого дифференцированного подхода лежит планирование результатов обучения: выделение уровней стартовой и обязательной подготовки и формирование на этой основе повышенных уров­ней овладения материалом. Сообразуясь с ними и учитывая свои способности, интересы, потребности, ученик получает возможность выбирать объем и глубину усвоения учебного материала, варьировать свою учебную нагрузку. Достижение обязательных результатов обучения становится тем объективным критерием, на основе которого может видоизменяться ближайшая цель каждого ученика и перестраиваться содержание его рабо­ты: либо его усилия направляются на овладение материалом на более высоких уровнях, либо про­должается работа по формированию важнейших опорных знаний и умений.

Исходя из разноуровневой программы, ее содержание реализуется по принципу дифференциации в соответствии со следующими уровнями сложности:

Стартовый уровень предполагает использование и реализацию общедоступных и универсальных форм организации материала, минимальную сложность предлагаемого для освоения содержания общеразвивающей программы. На стартовом уровне обучающиеся знакомятся с правилами техники безопасности при работе с конструктором; изучают названия основных элементов конструктора DOBOT.

Освоение программного материала данного уровня предполагает получение обучающимися первоначальных знаний в области роботостроения.

Во время занятий обучающиеся учатся проектировать, создавать и программировать роботов. Главная задача на данном уровне - сформировать устойчивый интерес у детей к конструированию, развить их творческий потенциал и коммуникативные качества. Способ выполнения деятельности – репродуктивный.

Базовый уровень предполагает использование и реализацию таких форм организации материала, которые допускают освоение специализированных знаний и языка программирования, гарантированно обеспечивают трансляцию общей и целостной картины в рамках содержательно-тематического направления общеразвивающей программы. На данном уровне обучающиеся осваивают основы конструирования и программирования на базе конструктора DOBOT. Умеют ориентироваться в среде программирования и составлять программы для управления роботом используя готовые шаблоны программ. Способ выполнения деятельности – продуктивный. Предусмотрено обязательное участие в конкурсах по робототехнике, т.е. ориентация идет на результат. При этом для любого обучающегося, проявляющего интерес к робототехнике, вне зависимости от его способностей реализуется индивидуальный подход, определяется круг задач, которые он может решить.

Продвинутый уровень предполагает использование обучающимися приобретенных умений и навыков при изготовлении более сложных по технике выполнения роботов; знания среды программирования роботов и умение ею пользоваться. Умение самостоятельно составить программу для управления роботом. На данном этапе происходит усложнение технологических приемов творчества, создание более сложных роботов, проявление самостоятельного творчества. Способ выполнения деятельности – продуктивный.

Введение (1ч)

Поколения роботов. История развития робототехники. Применение роботов. Развитие образовательной робототехники. Цели и задачи курса. Техника безопасности.

Знакомство с роботом DOBOT (12ч)

Робот DOBOT. Робот манипулятор, 3D-принтер, лазерный гравер и ручка для рисования. Возможности DOBOT. Сменные модули 3D-принтер, Лазерный гравер и Фрезерный станок. Управление манипулятором DOBOT с пульта. Управление мышью. Рисование объектов манипулятором. Выполнение творческого проекта, рисование картины.

Программирование в блочной среде (16 ч)

Установка программного обеспечения. Системные требования. Интерфейс. Самоучитель. Панель инструментов. Палитра команд. Рабочее поле. Окно подсказок. Панель конфигурации. Пульт управления роботом. Первые простые программы. Передача и запуск программ. Тестирование робота. Блочная среда Blockly, Scratch. Работа над проектом.

Планируемые результаты освоения программы

«Мир робототехники»

Концепция программы предполагает внедрение инноваций в дополнительное техническое образование учащихся. Поэтому основными планируемыми результатами курса являются:

Прогнозируемый результат. По окончанию курса обучения учащиеся должны:

Знать:

• правила безопасной работы;

• конструктивные особенности различных моделей, сооружений и механизмов;

• компьютерную среду, включающую в себя графический язык программирования;

• порядок создания алгоритма программы, действия робототехнических средств;

• как использовать созданные программы;

• самостоятельно решать технические задачи в процессе конструирования роботов (планирование предстоящих действий, самоконтроль, применять полученные знания, приемы и опыт конструирования с использованием специальных элементов, и других объектов и т.д.);

• создавать программы на компьютере для роботов;

• корректировать программы при необходимости.

Уметь:

- принимать или намечать учебную задачу, ее конечную цель;

- проводить сборку робототехнических средств;

- создавать программы для робототехнических средств;

- прогнозировать результаты работы;

- планировать ход выполнения задания;

- рационально выполнять задание;

- руководить работой группы или коллектива;

- высказываться устно в виде сообщения или доклада;

- высказываться устно в виде рецензии ответа товарища;

- представлять одну и ту же информацию различными способами;

- создавать программы на компьютере в среде Blockly, Scratch;

- передавать (загружать) программы;

- корректировать программы при необходимости;

- демонстрировать технические возможности робота.

Сроки реализации программы

Данная программа рассчитана на 1 год обучения детей 13-15 лет. Занятия проводятся 1 раз в неделю по 40 минут. Всего 29 часов. К рабочей программе прилагается лист корректировки (приложение №1).

Формы и режим занятий: занятия проводятся в кабинете Точки Роста «Физика».

Реализация программы кружка «Мир робототехники» предполагает фронтальную, групповую, индивидуальную работу.

Эффективность обучения по данной программе зависит от организации занятий, проводимых с применением следующих методов обучения:

-объяснительно-иллюстративный - предъявление информации различными способами (объяснение, рассказ, беседа, инструктаж, демонстрация и др.);

-эвристический - метод творческой деятельности (создание творческих моделей и т.д.)

-проблемный - постановка проблемы и самостоятельный поиск её решения обучающимися;

-программированный - набор операций, которые необходимо выполнить в ходе выполнения практических работ (форма: компьютерный практикум, проектная деятельность);

-репродуктивный - воспроизводство знаний и способов деятельности (форма: собирание моделей и конструкций по образцу, беседа, упражнения по аналогу),

-частично - поисковый - решение проблемных задач с помощью педагога;

-поисковый – самостоятельное решение проблем;

-метод проблемного изложения - постановка проблемы педагогом, решение ее самим педагогом, соучастие обучающихся при решении;

-групповая работа (используется при совместной разработке проектов).

Обучение осуществляется при поддержке Центра образования естественно-научной направленности «Точка роста», который создан для развития у обучающихся естественно-научной, математической, информационной грамотности, формирования критического и креативного мышления, совершенствования навыков естественно-научной и технологической направленностей, а также для практической отработки учебного материала.

Организационно-педагогические условия

Оборудование: классная комната, отведенная для проведения занятий - центр «Точка роста»:

Формы аттестации: данная программа не предполагает промежуточной или итоговой аттестации обучающихся. В процессе внеурочной деятельности учащиеся получают знания и опыт в области дополнительной дисциплины «Мир робототехники».

Оценивание уровня обученности школьников происходит по окончании курса, после выполнения и защиты проектов. Тем самым они формируют свое портфолио, готовятся к выбору своей последующей профессии, формируют свою политехническую базу.

Условия для реализации программы.

Для успешной реализации программы необходимо соблюдать ряд условий:

1. Наличие оборудования для лабораторных работ и экспериментов центра естественнонаучной и технологической направленностей «Точка роста».

2. Ноутбуки

3. DOBOT Magician робот манипулятор. Сменные модули.

4. Устройства Arduino

5. Проектор

6. Руководство пользователя

7. Возможность выхода в Интернет.

8. Наличие учебных и наглядных средств: методические пособия (руководство пользователя), презентации, справочная литература.

Учебно-тематический план

Тематическое планирование

Приложение №1

к рабочей программе

кружка «Мир робототехники»

Лист корректировки

Материально – техническое обеспечение программы.

Кабинет, в котором проводятся занятия кружка, соответствует требованиям материального и программного обеспечения.
Кабинет оборудован согласно правилам пожарной безопасности.

Список необходимого оборудования.

1.Кабинет, оснащенный по всем требованиям безопасности и охраны труда.

2.Столы.

3.Стулья.

4. Оборудование для практических работ и ученических опытов.

5.DOBOT Magician робот манипулятор. Сменные модули.

6. Устройства Arduino.

7. Компьютерное оборудование: компьютеры (ноутбуки), МФУ (сканер, принтер, копир), колонки, мультимедиа проектор, интерактивная доска, микрофон, модем, цифровой фотоаппарат.

Программные средства:

1. Операционная система.

2. Файловый менеджер (в составе операционной системы или др.).

3. Антивирусная программа.

4. Блочная среда Blockly, Scratch.

5. Мультимедиа проигрыватель (входит в состав операционных систем).

6. Программная среда язык Python.

Список источников информации:

1. Методическое пособие. Программирование манипулятора в среде Google Blockly: Dobot Magician: Образовательная инженерная платформа/ О.А. Горнов. – М.: Издательство «Экзамен»

2. Центр обучения – dobot.ru https://dobot.ru/?ysclid=m2u7edpb71617046982

3. www.dobot.ru – образовательная среда в интернете

4. www.examen-technolab.ru - образовательная среда в интернете

5. [email protected] – общие вопросы и поддержка

6. [email protected] – общие вопросы и поддержка

7. Интернет – ресурс http://wikirobokomp.ru. Сообщество увлеченных робототехникой.

8. Интернет – ресурс http://www.mindstorms.su. Техническая поддержка для роботов.

9. Интернет – ресурс http://www.nxtprograms.com. Современные модели роботов.

10. Интернет – ресурс http://www.prorobot.ru. Курсы робототехники и LEGO-конструирования в школе.

30