Муниципальное бюджетное учреждение дополнительного образования
«Станция юных техников»
| РАССМОТРЕНО
Протокол методического совета № ______ от _______________ 20 _____ года | УТВЕРЖДАЮ Директор МБУ ДО «СЮТ» _____________________________ (ФИО) _______________ 20_______ года
|
МОДУЛЬ
«Группа технического мастерства»
ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ
ПРОГРАММЫ
«РОБОТОТЕХНИКА»
| Возраст учащихся: 15 -18 лет Срок реализации программы: 1 год
|
|
|
| Автор-составитель: педагог дополнительного образования Барышев Евгений Валентинович
|
Каменск-Шахтинский
2019
Пояснительная записка
Эволюция современного общества и производства обусловила возникновение и развитие нового класса машин - роботов - и соответствующего научного направления - робототехники. Робототехника, интенсивно развивающаяся научно-техническая дисциплина, изучающая не только теорию, методы расчета и конструирования роботов, их систем и элементов, но и проблемы комплексной автоматизации производства и научных исследований с применением роботов.
Образовательная робототехника - это инструмент, закладывающий прочные основы системного мышления, интеграция информатики, математики, физики, черчения, технологии, естественных наук с развитием инженерного творчества.
Модуль программы «Группа технического мастерства» разработан для учащихся, окончивших полный курс по дополнительной общеобразовательной программе «Робототехника», проявляющих интерес и способности к конструированию и исследовательской работе, готовых осуществлять творческую практику, обеспечивающую их личностное самоопределение.
Модуль «Группа технического мастерства» дополнительной образовательной программы, имеет научно-техническую направленность и разработан в соответствии с Федеральным законом № 273 от 29.12.2012 г. «Об образовании в Российской Федерации», приказом Минпросвещения России от 09.11.2018 № 196 «Об утверждении Порядка организации и осуществления образовательной деятельности по дополнительным общеобразовательным программам».
Актуальность
Актуальность данного модуля программы обусловлена общественной потребностью в творчески активных и технически грамотных молодых людях, в возрождении интереса молодежи к современной технике, в воспитании культуры жизненного и профессионального самоопределения.
Не вызывает сомнения, что творчество - ведущая сила развития каждого человека, что именно в творчестве заключены начала социальной и нравственной жизни людей, их взаимоотношения. Человек творческий, обладающий многими компетенциями, чувствует себя уверенно в самых различных ситуациях бытового, межличностного, делового, профессионального общения.
Цель модуля программы: Создание условий для личностного самоопределения воспитанников на основе ценностей и компетенций по разработке и реализации социально значимых творческих проектов.
В реализации модуля программы решаются следующие задачи:
Образовательные:
использование современных разработок по робототехнике в области образования, организация на их основе активной исследовательской деятельности воспитанников.
реализация межпредметных связей с физикой, информатикой и математикой.
решение воспитанниками ряда кибернетических задач, результатом каждой из которых будет работающий механизм или робот с автономным управлением.
Развивающие:
развитие у воспитанников инженерного мышления, навыков конструирования, программирования и эффективного использования кибернетических систем.
развитие креативного мышления, и пространственного воображения воспитанников;
развивать коммуникативные компетенции: учить навыкам общения, умению вести конструктивный диалог, публично выступать.
Воспитательные:
повышение мотивации воспитанников к изобретательству и созданию собственных роботизированных систем.
формировать личностные ценности: толерантность, целеустремленность, активность, коммуникативность;
формирование навыков научно-исследовательской, экспериментальной и проектной деятельности в области робототехники.
Механизм реализации модуля программы
Модуль программы «Группа технического мастерства» включает определенный объем теоретических знаний углубленного изучения робототехники и программирования, а также ориентирует учащихся на выбор профессии.
На практических занятиях учащиеся решают научно-исследовательские задачи, конструируют и строят социально значимые машины, направленные на развития человеческого общества во всех аспектах жизнедеятельности.
Командная работа над практическими заданиями способствует глубокому изучению составляющих современных роботов, а визуальная программная среда позволит эффективно изучить алгоритмизацию и программирование.
Освоив модуль программы «Группа технического мастерства», обучающийся приобретает широкий круг знаний, умений и владений, позволяющий ему ориентироваться в условиях современного мира, реализовать себя и свои возможности в жизни.
Для отслеживания результативности образовательного процесса используются следующие виды контроля:
• начальный контроль в виде лабораторной работы №1 (повторение ранее изученных тем, тестирование, собеседование);
• текущий контроль в виде лабораторной работы №2 (осуществляться по результатам выполнения учащимися практических заданий по программированию);
• итоговый контроль, лабораторная работа №3 (защита собственных разработок на различных конкурсах).
Характеристика контингента обучающихся
Модуль программы «Группа технического мастерства» предполагает наличия у обучаемых знаний и навыков в области робототехники и программирования. Уровень подготовки учащихся может быть разным, и рассчитан на обучение детей в возрасте от 15 до 18 лет.
Главная психологическая особенность обучаемых данного возраста - изучение своего внутреннего мира, осознание своей неповторимости, открытие своих внутренних талантов, своих ценностей. Именно поэтому данный модуль программы ориентирован, прежде всего, на создание условий, необходимых для личностного самоопределения и самореализации в социуме, создание благоприятной атмосферы, позволяющей активизировать этот процесс.
Режим занятий
Формируется 1 группа обучающихся, в количестве 6 человек. Группа занимается 2 дня в неделю, 6 часов. Срок реализации программы - 1 год.
| День недели | Время занятий |
| Вторник (2ч) | 15.40-16.20 16.30 17.10 |
| Четверг (4ч) | 14.00-14.40 14.50-15.30 15.40-16.20 16.30 17.10 |
| Суббота | Выходной |
| Воскресенье | Выходной |
Методы, в основе которых лежит форма организации деятельности учащихся на занятиях
В модуле программы «Группа технического мастерства» используются методы обучения, которые обеспечивают продуктивное научно-техническое образование. Методика занятий по данной программе осуществляется по следующим принципам:
принцип психологичности предполагает более глубокое проникновение в духовный мир подростка и его эмоциональную сферу;
принцип воспитания предполагает осознание и формирование общечеловеческих ценностей;
принцип практикоориентированности предполагает разработку социально значимых творческих проектов и их реализацию, вариативность, преемственность;
принцип развивающего обучения предполагает субъектность учащегося в учебном процессе.
Формы обучения:
самообразование - целенаправленная учебная деятельность, управляемая самой личностью без участия педагога;
индивидуальная форма обучения;
фронтальная форма обучения (предполагает работу преподавателя сразу со всеми учащимися в едином темпе и с общими задачами).
Использование совокупности методов и форм, представленных в данной классификации, позволяет наиболее точно охарактеризовать (проанализировать) образовательный процесс и, при необходимости, корректировать его в соответствии с поставленной в программе целью.
В результате обучения по данной программе учащиеся должны:
знать:
• основы работы с электротехническими конструкторами;
• основы программирования;
• основы проектирования.
уметь:
• создавать действующие модели роботов;
• принимать нестандартный выход из ситуации в процессе поиска решения поставленной задачи;
• работать с литературой, с журналами, в интернете (анализировать и обрабатывать информацию).
приобрести:
• навыки работы в коллективе, защищать свою точку зрения;
• интерес к событиям, происходящим в области робототехники;
• устойчивую мотивацию к обучению, самостоятельность, трудолюбие.
Календарно-тематический план модуля «Группа технического мастерства» образовательной программы «Робототехника»
| № п/п | Дата занятия | № темы | Тема занятия | Кол-во часов | Форма контроля |
| 1
|
| 1
1.1 | Раздел 1: Основы конструирования роботов. (12 часов) Значение робототехники для современного общества. Техника безопасности. |
4 |
|
| 2 |
| 1.2 | Повторение ранее изученного материала. | 2 | устный опрос |
| 3 |
| 1.3 | Лабораторная работа №1. Свободное конструирование. | 4 | тестирование |
| 4 |
| 1.4 | Знакомство с проектной деятельностью. | 2 |
|
| 5 |
| 2
2.1 | Раздел 2: Микроконтроллер ESP8266. (30 часов) Технические характеристики микроконтроллера ESP8266. |
4 |
наблюдение |
| 6 |
| 2.2 | Процессор. Память. Порты. | 2 | устный опрос |
| 7 |
| 2.3 | Силовая электроника. Драйвер. | 4 |
|
| 8 |
| 2.4 | Тестовые программы для микроконтроллера ESP8266. | 2 |
|
| 9 |
| 2.5 | Использование логических переменных в сравнении, переключателях, интервале, цикле. | 4 |
|
| 10 |
| 2.6 | Типы массивов. Работа с массивами. | 2 |
|
| 11 |
| 2.7 | Использование массивов в программировании. | 4 | устный опрос |
| 12 |
| 2.8 | Практические задачи для роботов с заданными базовыми программами. | 2 |
|
| 13 |
| 2.9 | Совместная работа компьютера и нескольких микрокомпьютеров ESP8266. | 4 |
|
| 14 |
| 2.10 | Совместная работа нескольких микроконтроллеров. | 2 | устный опрос |
| 15 |
| 3 3.1 | Раздел 3 Модельный эксперимент. (33 часа) Моделирования и проектирование современных робототехнических систем. |
4 |
|
| 16 |
| 3.2 | Компьютерные программы для проектирования моделей. | 2 |
|
| 17 |
| 3.3 | Работа в компьютерных программах для проектирования моделей. | 4 | устный опрос |
| 18 |
| 3.4 | Создание чертежа для механизмов. | 2 | наблюдение |
| 19 |
| 3.5 | Создание чертежа для механизмов. | 4 |
|
| 20 |
| 3.6 | Составление технической документации. | 2 |
|
| 21 |
| 3.7 | Компьютерные программы для 3D моделирования. | 4 | устный опрос |
| 22 |
| 3.8 | Работа в компьютерных программах для 3D моделирования. | 2 | наблюдение |
| 23 |
| 3.9 | 3D моделирование блоков для механизмов. | 4 |
|
| 24 |
| 3.10 | 3D моделирование блоков для механизмов. | 2 |
|
| 25 |
| 3.11 | Составление технической документации. | 4 | наблюдение |
| 26 |
| 4
4.1 | Раздел 4. Робототехнический практикум. (18 часов) Знакомство с основными направлениями и принципами современных робототехнических исследований. |
2 |
|
| 27 |
| 4.2 | Основные требования к технической и программной документации. | 4 | устный опрос |
| 28 |
| 4.3 | Изготовление механизмов по чертежу. | 2 |
|
| 29 |
| 4.4 | Изготовление механизмов по чертежу. | 4 | наблюдение |
| 30 |
| 4.5 | Изготовление механизмов по чертежу. | 2 | наблюдение |
| 31 |
| 4.6 | Лабораторная работа №2. Свободное программирование. | 4 | тестирование |
| 32 |
| 5
5.1 | Раздел 5. Испытания в робототехнике. (24 часа) Виды испытаний в робототехнике. |
2 |
|
| 33 |
| 5.2 | Составление технической документации испытаний. | 4 | наблюдение |
| 34 |
| 5.3 | Испытания готовых механизмов. | 2 |
|
| 35 |
| 5.4 | Испытания готовых механизмов. | 4 |
|
| 36 |
| 5.5 | Испытания готовых механизмов. | 2 |
|
| 37 |
| 5.6 | Испытания готовых механизмов. | 4 |
|
| 38 |
| 5.7 | Испытания готовых механизмов. | 2 |
|
| 39 |
| 5.8 | Оформление таблицы испытаний. | 4 | устный опрос |
| 40 |
| 6
6.1 | Раздел 6: Проектная деятельность. (96 часов) Постановка задачи, поиск решения. |
2 |
|
| 41 |
| 6.2 | Выбор темы исследовательского проекта. | 4 |
|
| 42 |
| 6.3 | Сбор информации из различных источников по теме проекта. | 2 | наблюдение |
| 43 |
| 6.4 | Сбор информации из различных источников по теме проекта. | 4 |
|
| 44 |
| 6.5 | Анализ собранной информации по теме проекта. | 2 | наблюдение |
| 45 |
| 6.6 | Оформление чертежей (технических рисунков) и описаний программ. | 4 |
|
| 46 |
| 6.7 | Оформление чертежей (технических рисунков) и описаний программ. | 2 |
|
| 47 |
| 6.8 | Разработка механизма движения. | 4 | наблюдение |
| 48 |
| 6.9 | Разработка механизма движения. | 2 |
|
| 49 |
| 6.10 | Изготовление механизма движения. | 4 | наблюдение |
| 50 |
| 6.11 | Изготовление механизма движения. | 2 |
|
| 51 |
| 6.12 | Изготовление механизма движения. | 4 |
|
| 52 |
| 6.13 | Организация проведения испытаний механизма движения. | 2 | устный опрос |
| 53 |
| 6.14 | Разработка исполнительного механизма. | 4 | наблюдение |
| 54 |
| 6.15 | Разработка исполнительного механизма. | 2 |
|
| 55 |
| 6.16 | Изготовление исполнительного механизма. | 4 | наблюдение |
| 56 |
| 6.17 | Изготовление исполнительного механизма. | 2 |
|
| 57 |
| 6.18 | Изготовление исполнительного механизма. | 4 |
|
| 58 |
| 6.19 | Организация проведения испытаний исполнительного механизма. | 2 | устный опрос |
| 59 |
| 6.20 | Составление программы по алгоритму работы для робототехнической системы. | 4 | наблюдение |
| 60 |
| 6.21 | Организация проведения отладки программ. | 2 |
|
| 61 |
| 6.22 | Организация проведения отладки программ. | 4 |
|
| 62 |
| 6.23 | Электрическая коммутация блоков. | 2 | наблюдение |
| 63 |
| 6.24 | Электрическая коммутация блоков. | 4 |
|
| 64 |
| 6.25 | Работа над техническим дизайном. | 2 |
|
| 65 |
| 6.26 | Работа над техническим дизайном. | 4 |
|
| 66 |
| 6.27 | Сборка и отладка блоков робототехнической системы. | 2 | наблюдение |
| 67 |
| 6.28 | Сборка и отладка блоков робототехнической системы. | 4 |
|
| 68 |
| 6.29 | Оформление исследовательских проектов. | 2 |
|
| 69 |
| 6.30 | Оформление исследовательских проектов. | 4 |
|
| 70 |
| 6.31 | Подготовка к защите проектов. | 2 | устный опрос |
| 71 |
| 6.32 | Лабораторная работа №3. Защита индивидуальных и коллективных проектов. | 4 | зачет |
| 72 |
| 7 | Раздел 7: Заключительное занятие. (3 часа) Подведение итогов. | 2 |
|
| Итого часов: | 216 |
|
Литература
Аксененко М.Д., Приемники оптического излучения. Справочник - М.: Радио и связь, 1987, - 296 с., ил.
Белов А.В., Самоучитель разработчика устройств на микроконтроллер AVR. Наука и техника, Санкт-Петербург, 2008. - 75 с.
Вильяме Д., Программируемый робот, управляемый с КПК. пер. с англ. А. Ю. Карцева. - М.: НТ Пресс, 2006. - 385 с.
Кашкаров А.П., 500 схем для радиолюбителей. Электронные датчики. Наука и Техника. 2008. - 516 с.
Рыкова Е. А., LEGO-Лаборатория (LEGOControlLab). Учебно- методическое пособие. - СПб, 2001. - 59 с.
Очков В. Ф., Пухначев Ю. В., 128 советов начинающему программисту, 2-е изд. - М.: Энергоатомиздат, 1992. - 68 с. ил.
Вонг У., Основы программирования для «чайников». - Киев: Диалектика, 2007. - 336 с.
Клаузен П., Компьютеры и роботы., пер. с немец. С.И. Деркунской. – М.: Мир книги, 2006. - 48 с.
Русецкий А.Ю., В мире роботов., кн. для учащихся – М.: Просвещение, 1990. - 160 с.
Бабич А.В., Промышленная робототехника., учеб. Пособие – М.: Машиностроение, 1982. - 415 с.
Официальный сайт Lego Mindstorms NXT [Электронный ресурс] - режим доступа: http://mindstorms.lego.com - свободный.
Сайт центра информационных технологий и учебного оборудования (ЦИТУО) [Электронный ресурс] - режим доступа: http://learning.9151394.ru/course/view.php?id=280 - свободный.
Сайт радиоэлектроника [Электронный ресурс] - режим доступа: http://electe.blogspot.com - свободный.
Официальный сайт среды разработки Arduino IDE [Электронный ресурс] - режим доступа: https://all-arduino.ru/arduino-ide - свободный.
Медицинские роботы [Электронный ресурс] - режим доступа: http://medrobot.ru/28-medicinskie-roboty-korotko-ob-istorii-i-yevolyucii.html - свободный.
ESP8266 прошивка, программирование в Arduino IDE [Электронный ресурс] - режим доступа: https://habr.com/ru/post/371853 - свободный.
12
4 229
15 197 
