Дополнительная общеразвивающая программа
«Лего-коструирование и основы робототехники».
Введение.
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.
Пояснительная записка.
Дополнительная общеразвивающая программа разработана в соответствии Федеральным законом «Об образовании в Российской Федерации» от 29.12.2012 № 273-ФЗ (ст.11) (ред. от 21.07.2014г.), Законом Ямало-Ненецкого автономного округа от 27.06.2013 № 55-ЗАО «Об образовании в Ямало-Ненецком автономном округе», Концепцией по развитию дополнительного образования в общеобразовательных школах №1726-Р от 04.09.14 г. (распоряжение Правительства РФ), Стратегией развития и воспитания в РФ до 2025 года, приказом Минобрнауки России от 29.08.2013г. №1008 «Об утверждении Порядка организации и осуществления образовательной деятельности по дополнительным общеобразовательным программам, в соответствии с учебным планом по реализации дополнительного образования МАОУ СОШ № 2 УИИЯ на 2020-2021 учебный год, годовым календарным учебным графиком МАОУ СОШ № 2 УИИЯ на 2020- 2021 учебный год.
Программа разработана на основе:
- методического пособия к линии учебников «Технология. Робототехника.» автора Копосова Д.Г., - М.: Бином. Лаборатория знаний, 2017.
Программа объединения рассчитана на два года обучения с детьми 9 -11 лет.
В группе занимается 8-10 человек. Объем часов составляет 72 часа и 9 часов индивидуальных занятий.
Организация учебного процесса предусматривает проведения теоретических и практических занятий, в том числе занятий с применением дистанционных технологий обучения (при неблагоприятных погодных условиях). Кроме того, предусмотрена работа с родителями, организационно-воспитательные мероприятия, участие в конкурсах и вебинарах, проектах и викторинах.
В процессе занятий сочетается групповая и индивидуальная работа. Расписание строится из расчета 2 занятий в неделю. Образовательный процесс строится в соответствии с возрастными, психологическими возможностями и особенностями детей, что предполагает возможную необходимую коррекцию времени и режима занятий.
Форма занятий – это постоянное сочетание теории с практикой. Большое значение и место уделяется практической работе по закреплению полученных знаний, умений и навыков. Предполагается индивидуальная дополнительная работа по конкретным творческим проектам учащихся.
Занятие в обязательном порядке начинается с повторения изученного материала, далее следует работа по плану.
Актуальность программы.
Развитие технического творчества детей рассматривается сегодня как одно из приоритетных направлений в педагогике. Современный этап развития общества характеризуется ускоренными темпами освоения техники и технологий. Непрерывно требуются новые идеи для создания конкурентоспособной продукции, подготовки высококвалифицированных кадров.
Внешние условия служат предпосылкой для реализации творческих возможностей личности, имеющей безграничный потенциал. Становится актуальной задача поиска подходов, методик, технологий для реализации потенциалов, выявления скрытых резервов личности.
Современная робототехника и программирование – одно из важнейших направлений научно- технического прогресса. Дополнительное образование оказывает помощь учреждениям высшего образования в подготовке специалистов, умеющих изучать, проектировать и изготавливать объекты техники.
С целью подготовки детей, владеющих знаниями и умениями современной технологии, повышения уровня кадрового потенциала в соответствии с современными запросами инновационной экономики, разработана и реализуется данная дополнительная общеразвивающая программа.
Новизна программы.
Новизна программы заключается в изменении подхода к обучению детей, а именно – внедрению в образовательный процесс исследовательской и изобретательской деятельности, организации коллективных проектных работ, а также формирование и развитие конструкторских умений и навыков. Реализация программы позволит сформировать современную практико-ориентированную образовательную среду, позволяющую эффективно реализовывать проектно-конструкторскую и экспериментально-исследовательскую деятельность детей. Настоящий курс предлагает использование конструкторов нового поколения LEGO, как инструмента для обучения детей конструированию и моделированию.
Педагогическая целесообразность заключается в том, что программа направлена на воспитание, образование и социальное и культурное развитие личности учащегося, его творческой самореализации. Программа призвана помочь ребенку стать ответственным и знающим гражданином, способным использовать свои знания и умения в общении со своими сверстниками.
Цель: развитие способностей к творческому самовыражению через овладение навыками конструирования в процессе создания робототехнических систем.
Ожидаемые результаты
Предметные
Учащиеся:
Будут иметь представление о роли и значении робототехники в жизни;
Поймут смысл принципов построения робототехнических систем и смогут объяснять их значение;
Овладеют основными терминами робототехники и смогут использовать их при проектировании и конструировании робототехнических систем;
Освоят основными принципы и этапы разработки проектов и смогут самостоятельно и/или с помощью учителя создавать проекты;
Освоят принципы работы механических узлов и смогут понять назначение и принципы работы датчиков различного типа;
Смогут выполнить алгоритмическое описание действий применительно к решаемым задачам;
Смогут использовать визуальный язык для программирования простых робототехнических систем;
Смогут отлаживать созданных роботов самостоятельно и/или с помощью учителя.
Метапредметные
Учащиеся смогут:
Найти практическое применение и связь теоретических знаний, полученных в рамках школьной программы;
Получить практические навыки планирования своей краткосрочной и долгосрочной деятельности;
Выработать стиль работы с ориентацией на достижение запланированных результатов;
Использовать творческие навыки и эффективные приемы для решения простых технических задач;
Использовать на практике знания об устройствах механизмов и умение составлять алгоритмы решения различных задач;
Использовать полученные навыки работы различным инструментом в учебной и повседневной жизни.
Личностные
Учащиеся смогут:
Получить социальный опыт участия в индивидуальных и командных состязаниях;
Найти свои методы и востребованные навыки для продуктивного участия в командной работе;
Убедиться в ценности взаимовыручки, поддержания доброжелательной обстановки в коллективе;
Научиться использовать навыки критического мышления в процессе работа над проектом, отладки и публичном представлении созданных роботов;
Укрепить и усовершенствовать в себе чувство самоконтроля и ответственности за вверенные ценности;
Развить внимательное и предупредительное отношение к окружающим людям и оборудованию в процессе работы.
Учебно-тематический план к программе
«Лего-конструирование и основы робототехники»
| № п/п | Тема раздела | Всего часов | Теор. | Практ. |
| 1 | Роботы. Робототехника | 10 | 2 | 8 |
| 2 | Автомобили | 4 | 1 | 3 |
| 3 | Роботы и экология | 4 | 1 | 3 |
| 4 | Роботы и эмоции | 5 | 2 | 3 |
| 5 | Первые отечественные роботы | 2 | 1 | 1 |
| 6 | Имитация. Звуковые имитации | 8 | 2 | 6 |
| 7 | Космические исследования | 4 | 1 | 3 |
| 8 | Искусственный интеллект | 4 | 1 | 3 |
| 9 | Концепт карты | 1 |
| 1 |
| 10 | Моторы для роботов | 4 | 1 | 3 |
| 11 | Компьютерное моделирование | 4 | 1 | 3 |
| 12 | Правильные многоугольники. Пропорция | 2 | 1 | 1 |
| 13 | Вспомогательные алгоритмы | 2 | 1 | 1 |
| 14 | «Органы чувств» робота | 4 | 1 | 3 |
| 15 | Безопасность дорожного движения | 8 | 2 | 6 |
| 16 | Датчик касания | 6 | 2 | 4 |
|
| Итого: | 72 | 20 | 52 |
Содержание программы.
РАЗДЕЛ 1: РОБОТЫ. РОБОТОТЕХНИКА 10 ч.
Теория: Суть термина робот. Робот-андроид, области применения роботов. Конструктор EV3, его основные части и их назначение. Способы подключения датчиков, моторов и блока управления. Правила программирования роботов. Модульный принцип для сборки сложных устройств. Конвейерная автоматизированная сборка. Достоинства применения модульного принципа. Современные предприятия и культура производства. Понятие «робототехника». Три закона (правила) робототехники. Современная робототехника: производство и использование роботов. 4 Программирование, язык программирования. Визуальное программирование в робототехнике. Основные команды. Контекстная справка. Взаимодействие пользователя с роботом. Достоинство графического интерфейса. Ошибки в работе Робота и их исправление. Память робота
Практика: Исследовать основные элементы конструктора LEGO MINDSTORMS Education EV3 и правила подключения основных частей и элементов робота. Исследование структуры окна программы для управления и программирования робота.
РАЗДЕЛ 2: АВТОМОБИЛИ 4 ч.
Теория: Способы поворота робота. Схема и настройки поворота. Вычисление минимального радиуса поворота тележки или автомобиля. Знакомство с понятиями «Кольцевые автогонки», «Автопробег». Практика: выполнение исследовательского проекта.
РАЗДЕЛ 3: РОБОТЫ И ЭКОЛОГИЯ 4 ч.
Теория: Понятие об экологической проблеме, моделирование ситуации по решению экологической проблемы.
Практика: Разработка проекта для робота по решению одной из экологических проблем.
РАЗДЕЛ 4: РОБОТЫ И ЭМОЦИИ 5 ч.
Теория: Социальные функции робота. Способы передачи эмоций роботом на базе платформы EV3. Суть конкурентной разведки, цель ее работы. Роботы-саперы, их основные функции, Управление роботами-саперами.
Практика: Создание и проверка работоспособности программы для робота по установке контакта с представителем внеземной цивилизации.
РАЗДЕЛ 5: ПЕРВЫЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ РОБОТЫ 2 ч.
Теория: Первые российские роботы, краткая характеристика роботов.
Практика: Создание модуля «Рука» из конструктора, отладка и проверка работоспособности робота. 5
РАЗДЕЛ 6: ИМИТАЦИЯ. ЗВУКОВЫЕ ИМИТАЦИИ 8 ч.
Теория: Роботы-тренажеры, виды роботов – имитаторы и симуляторы, назначение и основные возможности. Понятие алгоритм. Свойства алгоритмов. Особенности линейного алгоритма. Понятия «команда», «исполнитель», «система команд исполнителя». Свойства системы команд исполнителя. Понятия «звуковой редактор», «конвертер».
Практика: Проведение исследования по выполненным проектам, построенным по линейным алгоритмам; испытания робота «Рука» и «Робота-сапера». Практическая работа в звуковом редакторе
РАЗДЕЛ 7: КОСМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ 4 ч.
Теория: Космонавтика. Исследования Луны. Цели исследования, космические программы разных стран. Самые известные современные роботы в космосе. Первый конструктор ЭВМ БЭСМ-1.
Практика: выполнение проектов по материалам учебника.
РАЗДЕЛ 8: ИСКУССТВЕННЫЙ ИНТЕЛЛЕКТ 4 ч.
Теория: Искусственный интеллект. Алан Тьюринг, его работы в области искусственного интеллекта. Интеллектуальные роботы, поколения интеллектуальных роботов. Возможности справочных систем в интернете. LEGO MINDSTORMS Education EV3. Интерфейс справочной системы.
Практика: выполнение проектов по материалам учебника.
РАЗДЕЛ 9: КОНЦЕПТ-КАРЫ 1 ч.
Теория: Понятие об электромобиле. Концепт-кары, их назначение.
Практика: выполнение исследовательского проекта.
РАЗДЕЛ 10: МОТОРЫ ДЛЯ РОБОТОВ 4 ч.
Теория: Понятие о сервомоторах и тахометрах. Назначение, основные функции. Состав сервопривода. Принципы работы тахометра.
Практика: выполнение экспериментов, используя сведения к параграфу.
РАЗДЕЛ 11: КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ 4 ч.
Теория: Модель. Моделирование: основные этапы моделирования, цели создания моделей. Понятие о 3D моделировании и прототипировании.
Практика: освоение возможностей программы LEGO Digital Designer
РАЗДЕЛ 12: ПРАВИЛЬНЫЕ МНОГОУГОЛЬНИКИ. ПРОПОРЦИЯ 2 ч.
Теория: Первые российские роботы, краткая характеристика роботов.
Правильный многоугольник, его особенности, признаки, применение. Примеры правильных многоугольников в природе. Проект «Квадрат» Использование метода пропорции для определения и задания угла поворота робота.
Практика: «Квадрат» - движение робота по квадрату. Алгоритм, программа, сборка, испытание. Выполнение проекта «Пчеловод», проведение эксперимента по заданию из учебника.
РАЗДЕЛ 13: ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ АЛГОРИТМЫ 2 ч.
Теория: Вспомогательные алгоритмы. Способы создания вспомогательных алгоритмов. Примеры программ со вспомогательными алгоритмами. Виды циклов для робота. Что такое «итерация» и «условие выхода из цикла». Нумерология, ее суть и особенности.
Практика: Выполнение проекта.
РАЗДЕЛ 14: «ОРГАНЫ ЧУВСТВ» РОБОТА 4 ч.
Теория: Способы познания мира человеком: ощущение, восприятие, представление. Робот – модель человека. Электронные датчики – способы получения информации. Датчик-сенсор, датчик звука. Настройка датчиков. Визуализации звука. Рендеринг.
Практика: составление программы для роботов, анализ и проверка её работоспособности. Выполнение проектов.
РАЗДЕЛ 15: БЕЗОПАСНОСТЬ ДОРОЖНОГО ДВИЖЕНИЯ 8 ч.
Теория: Безопасности дорожного движения. Назначение датчика цвета и яркости, три режима датчика, настройка режимов. Потребительские свойства автомобиля, где они проявляются. Условный выбор, реализация условного выбора с помощью алгоритма ветвления. Блок переключатель, его особенности. Основные настройки блока Переключатель.
Практика: выполнение проекта, анализ и проверка на работоспособность.
РАЗДЕЛ 16: ДАТЧИК КАСАНИЯ 6 ч.
Теория: Датчики касания. Как работает датчик касания. Назначение и способы их использования.
Практика: выполнение проекта, анализ и проверка на работоспособность.
Критерии оценивания результатов освоения программы
Промежуточная аттестация по каждой теме проводится в виде тестов, а также в виде устных опросов по темам, оформления презентаций или интерактивных плакатов, участия в общешкольных мероприятиях (по мере возможности и целесообразности).
Итоговая аттестация по реализации общеразвивающей программы проводится в виде проектов.
| Уровни усвоения |
| «недопустимый» | «низкий» | «средний» | «высокий» |
| Неосознанный интерес, навязанный извне или на уровне любознательности. Мотив случайный, кратковременный. Не добивается конечного результата. | Мотивация неустойчивая, связанная с результативной стороной процесса. Интерес проявляется самостоятельно, осознанно. | Интерес на уровне увлечения. Устойчивая мотивация. Проявляет интерес к проектной деятельности. | Четко выраженные потребности. Стремление глубоко изучить материал как то, что может быть полезным в будущей профессии. Увлечение проектной деятельностью. |
| Познавательная активность. |
| Интересуется только процессом. Полностью отсутствует интерес к теории. Выполняет только знакомые задания. | Увлекается специальной литературой по данному направлению. Есть интерес к выполнению сложных заданий. | Есть потребность в приобретении новых знаний. По настроению изучает дополнительную литературу. Есть потребность в выполнении сложных заданий. | Целенаправленная потребность в приобретении новых знаний. Регулярно изучает дополнительную специальную литературу. Занимается исследовательской деятельностью. |
| Интереса к творчеству, инициативу не проявляет. Не испытывает радости от открытия. Отказывается от поручений, заданий. Нет навыков самостоятельного решения проблем. | Инициативу проявляет редко. Испытывает потребность в получении новых знаний, в открытии для себя новых способов деятельности, но по настроению. Проблемы решать способен, но при помощи педагога. | Есть положительный эмоциональный отклик на свои. Проявляет инициативу, но не всегда. Может придумать интересные идеи, но часто не может оценить их и выполнить. | Вносит предложения по развитию деятельности Легко, быстро увлекается творческим делом. Обладает оригинальностью мышления, богатым воображением, развитой интуицией, гибкостью мышления, способностью к рождению новых идей. |
| Не умеет высказать свою мысль, не корректен в общении. | Не проявляет желания высказать свои мысли, нуждается в побуждении со стороны учителя | Умеет формулировать собственные мысли, но не поддерживает разговора, не прислушивается к другим. | Умеет формулировать собственные мысли, поддержать собеседника, убеждать оппонента. |
| Не требователен к себе, проявляет себя в негативных поступках. | Не всегда требователен к себе, соблюдает нормы и правила поведения при наличии контроля, не участвует в конфликтах. | Соблюдает правила культуры поведения, старается улаживать конфликты. | Требователен к себе и окружающим, стремится проявить себя в хороших делах и поступках, умеет создать вокруг себя комфортную обстановку. |
| Пассивное участие в делах | Активное участие в делах | Значительные результаты на школьном уровне | Значительные результаты на уровне города, округа, области. |
Условия реализации дополнительной общеобразовательной общеразвивающей программы (учебно-материальная база)
Для организации занятий по робототехнике с использованием учебных пособий для 3–4 классов необходимо наличие в учебном кабинете следующего оборудования и программного обеспечения (из расчёта на одно учебное место).
1. Базовый набор LEGO MINDSTORMS Education EV3.
2. Лицензионное программное обеспечение LEGO MINDSTORMS Education EV3.
3. Зарядное устройство (EV3).
4. Ресурсный набор LEGO MINDSTORMS Education EV3.
5. Датчик цвета EV3 (дополнительно 3 шт.).
6. Четыре поля для занятий (Кегельринг, Траектория, Квадраты и Биатлон).
7. Компьютерный класс – на момент программирования робототехнических средств, программирования контроллеров конструкторов, настройки самих конструкторов, отладки программ, проверка совместной работоспособности программного продукта и модулей конструкторов LEGO.
Дополнительно необходимо скачать (бесплатно) и установить следующее программное обеспечение:
• программа трёхмерного моделирования LEGO Digital Designer;
• звуковой редактор Audacity;
• конвертер звуковых файлов wav2rso.
Список литературы.
1. Технология. Робототехника.: УМК / Д. Г. Копосов. — М. : БИНОМ
Дополнительные Интернет - ресурсы для учащихся
http://metodist.lbz.ru
http://www.uchportal.ru
http://informatiky.jimdo.com/
http://www.proshkolu.ru/
139
188 468 
