Программа по робототехнике

ПАСПОРТ ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ

ПРОГРАММЫ

Наименование образовательной организации МБОУ СОШ №44

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Дополнительная образовательная программа «Андроид» разработана в условиях внедрения ФГОС основного общего образования, для целевых групп из числа учащейся молодежи, автор Каширин Д.М. с учетом методических разработок Копосова Д.Г. «Первый шаг в робототехнику» и Злаказова А.С. «Уроки Лего-конструирования в школе»

При разработке программы за основу взяты требования, предъявляемые на соревнованиях, творческих выставках по робототехнике всероссийского уровня.

Составлена программа на основе следующих пособий:

1. Злаказов А.С. Уроки Лего-конструирования в школе: методическое пособие.

2. Копосов Д.Г. Первый шаг в робототехнику: практикум для 5-6 классов.

3. CD. ПервоРобот Lego WeDo. Книга для учителя.

4. CD. Introduction to Robotics for teacher. Методические рекомендации.

Направленность дополнительной образовательной программы «Андроид» имеет техническую направленность.

Механика является древнейшей естественной наукой основополагающей научно-технического прогресса на всем протяжении человеческой истории, а современная робототехника – одно из важнейших направлений технического прогресса, в котором проблемы механики и новых технологий соприкасаются с проблемами искусственного интеллекта. Предмет робототехники – это создание и применение роботов, других средств робототехники и основанных на них технических систем и комплексов различного назначения.

Стремительное развитие робототехники в мире является закономерным процессом, который вызван принципиально новыми требованиями рынка к показателям качества технологических машин и движущихся систем.

Интенсивная экспансия искусственных помощников в нашу повседневную жизнь требует, чтобы пользователи обладали современными знаниями в области управления роботами, что позволит быстро развивать новые, умные, безопасные и более продвинутые автоматизированные и роботизированные системы, поэтому значительно увеличился интерес к образовательной робототехнике.

Вид образовательной деятельности программа обусловлена тем, что в наше время робототехники и компьютеризации обучающегося необходимо учить решать задачи с помощью автоматов, которые он сам может спроектировать, защищать свое решение и воплотить его в реальной модели, т.е. непосредственно сконструировать и запрограммировать.

В образовании применяют различные робототехнические комплексы. В нашей стране наиболее распространены и используются для реализации данной программы комплексы Lego WeDo и Lego Mindstorms.

Программа соответствует новым стандартам обучения, которые обладают отличительной особенностью: ориентацией на результаты образования, которые рассматриваются на основе системно-деятельностного подхода. Такую стратегию обучения и помогает реализовать образовательная среда Lego, которая учит самостоятельно мыслить, находить и решать проблемы, привлекая для этого знания из разных областей, уметь прогнозировать результаты и возможные последствия разных вариантов решения.

Программа «Андроид» предлагает использование образовательных конструкторов Lego и аппаратно-программного обеспечения как инструмента для обучения детей конструированию, моделированию и компьютерному управлению.

Работа с образовательными конструкторами Lego позволяет воспитанникам 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.

Учебные занятия способствуют развитию конструкторских, инженерных и общенаучных навыков, помогают по другому посмотреть на вопросы, связанные с изучением естественных наук, информационных технологий и математики, обеспечивают вовлечение ребят в научно-техническое творчество.

Курс содержит описание актуальных социальных, научных и технических задач и проблем, решение которых еще предстоит найти будущим поколениям, и позволяет воспитанникам почувствовать себя исследователями, конструкторами и изобретателями технических устройств.

Очень важным представляется тренировка работы в коллективе и развитие самостоятельного технического творчества. Простота в построении модели в сочетании с большими конструктивными возможностями конструктора позволяют ребятам в конце занятия увидеть сделанную своими руками модель, которая выполняет поставленную ими же самими задачу.

Цель – сформировать личность, способную самостоятельно ставить учебные цели, проектировать пути их реализации, техническое и программное решение, реализовать свою идею в виде модели, способной к функционированию, контролировать и оценивать свои достижения, работать с разными источниками информации, оценивать их и на этой основе формулировать собственное мнение, суждение, оценку. То есть основная цель – формирование ключевых компетентностей воспитанников.

Задачи:

Обучающие:

1. Ознакомление с основными принципами механики и основами программирования в компьютерной среде моделирования NXT;

2. Умение работать по предложенным инструкциям, творчески подходить к решению задачи;

Развивающие:

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

2. Формирование навыков коллективного труда: воспитание у детей отношения делового сотрудничества (доброжелательность друг к другу, уважение мнения других, умение слушать товарищей), воспитание чувства товарищеской взаимовыручки и этики групповой работы;

Воспитательные:

1. Выявление и развитие природных задатков и способностей детей, помогающих достичь успеха в техническом творчестве.

Отличительные особенности

Программа «Андроид» состоит из двух модулей:

• Lego-конструирование (основы механики и конструирования). Цель – овладение навыками начального технического конструирования, развитие мелкой моторики, изучение понятий конструкции и ее основных свойств (жесткости, прочности, устойчивости), навык взаимодействия в группе.

• Введение в робототехнику (основы автоматического управления) предполагает использование компьютеров и специальных интерфейсных блоков совместно с конструкторами. Важно отметить, что компьютер используется как средство управления моделью; его использование направлено на составление управляющих алгоритмов для собранных моделей. Воспитанники получают представление об особенностях составления программ управления, автоматизации механизмов, моделировании работы систем. Среда программирования NXT позволяет визуальными средствами конструировать программы для роботов, т.е. позволяют ребенку буквально «потрогать руками» абстрактные понятия информатики, воплощенные в поведении материального объекта (команда, система команд исполнителя, алгоритм и виды алгоритмов, программа для исполнителя).

Наборы Lego используются для групповой работы. Ребята приобретают навыки сотрудничества, и умение справляться с индивидуальными заданиями, составляющими часть общей задачи. Добиваясь того, чтобы созданные модели работали, испытывая полученные конструкции, воспитанники получают возможность учиться на собственном опыте. Важно, что при этом ребенок сам строит свои знания, а педагог лишь консультирует работу.

Задания разной трудности осваивают поэтапно. Принцип обучения «шаг за шагом», являющийся ключевым для Lego, обеспечивает воспитаннику возможность работать в собственном темпе.

Наборы Lego ориентированы на регулярную, тематическую, проектную работу, позволяют изучать технологии автоматизированного управления и являются самым простым способом введения в курс робототехники. Простой интерфейс позволяет объединить конструкцию из Lego и компьютеров в единую модель современного устройства с автоматизированным управлением.

Возраст детей, участвующих в реализации программы: 11-12 лет.

Срок реализации дополнительной образовательной программы: 2 года.

Группы формируются по 15 человек.

Запланированы промежуточная и итоговая аттестации по изученным темам в виде выставок, соревнований.

По мере освоения проектов проводятся соревнования роботов, созданных группами. В конце года творческая лаборатория – демонстрация возможностей роботов между группами. В конце курса воспитанники в группах или индивидуально создают творческий проект и подготавливают творческий отчет.

Формы, методы и приемы организации деятельности воспитанников.

Логика взаимодействия воспитанников и педагога на занятиях независимо от избранной формы занятия строится на принципах: множественность коммуникативных связок в инфо-образовательной среде, предъявления разумных требований, свободы проявления творческой личности. Педагог использует различные формы занятий в зависимости от стратегических и тактических целей и задач. Разнообразные формы предъявления учебно-познавательного материала делают содержание доступным, интересным и привлекательным для подростков.

I. Формы организации деятельности воспитанников:

1. Занятия коллективные, индивидуально-групповые, межуровневые (занятия для воспитанников, освоивших или осваивающих начальные уровни программы, проводят воспитанники, освоившие более высокий уровень).

2. Индивидуальная работа детей, предполагающая самостоятельный поиск различных ресурсов для решения задач:

• учебно-методических (обучающие программы, учебные, методические пособия и т.д.);

• материально-технических (электронные источники информации);

• социальных (консультации специалистов, общение со старшеклассниками, сверстниками, родителями).

3. Участие в выставках, конкурсах, соревнованиях различного уровня.

II. Методы:

• Объяснительно-иллюстративный – предъявление информации различными способами (объяснение, рассказ, беседа, инструктаж, демонстрация, работа с технологическими картами и др.);

• Эвристический – метод творческой деятельности (создание творческих моделей и т.д.)

• Проблемный – постановка проблемы и самостоятельный поиск её решения воспитанниками;

• 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 педагогам, решение ее самим педагогом, соучастие обучающихся при решении.

• Метод проектов – технология организации образовательных ситуаций, в которых воспитанник ставит и решает собственные задачи, технология сопровождения самостоятельной деятельности воспитанника.

III. Приемы: создание проблемной ситуации, построение алгоритма сборки модели и составления программы и т.д.

Организация занятий.

На первом этапе обозначается тема, цели и задачи проекта, разрабатывается и собирается модель из Lego-деталей и блока NXT. На компьютере посредством программы Lego Mindstorms Education NXT создается программа управления этой моделью. На заключительном этапе модель испытывается и, при необходимости, дорабатывается.

Ожидаемые результаты.

Воспитанники должны знать:

• основные принципы механики;

• основы алгоритмизации;

• основы объектно-ориентированного программирования микрокомпьютера NXT в компьютерной среде моделирования Lego Mindstorms Education NXT.

Воспитанники должны уметь:

• решать задачи практического содержания;

• моделировать и исследовать процессы, творчески подходить к решению задачи;

• составлять алгоритмы действий для исполнителя с заданным набором команд; 

• правильно подключать к блоку NXT внешние устройства, передавать программу с помощью устройства Bluetooth;

• составлять, отлаживать и модифицировать программы для различных исполнителей, собранных из ЛЕГО;

• разделять обязанности при работе в малой группе, контролировать действия своей «пары», разрешать конфликты.

Неоценимы и метапредметные результаты внедрения Lego-технологий:

• овладение навыками самостоятельного приобретения новых знаний, организации учебной деятельности, постановки целей, планирования, самоконтроля и оценки результатов своей деятельности, умениями предвидеть возможные результаты своих действий;

• понимание различий между исходными фактами и гипотезами для их объяснения, теоретическими моделями и реальными объектами, овладение универсальными учебными действиями на примерах гипотез для объяснения известных фактов и экспериментальной проверки выдвигаемых гипотез, разработки теоретических моделей процессов или явлений;

• приобретение опыта самостоятельного поиска, анализа и отбора информации с использованием новых информационных технологий для решения познавательных задач;

• освоение приемов действий в нестандартных ситуациях, овладение эвристическими методами решения проблем;

• формирование умений работать в группе.

Отражение в УТП особенностей текущего учебного года

1. День российской науки

2. День космонавтики

3. Декада науки в образовательном учреждении.

Промежуточная аттестация.

Подведение итогов работы по данной программе будет проходить и в форме тестирования, выставок, участия в соревнованиях.

Учебно-тематический план первого года обучения

на 2018/2019 учебный год

Учебно-тематический план второго года обучения

на 2018/2019 учебный год

Календарно-тематическое планирование первого года обучения

2018-2019 год обучения

Календарно-тематическое планирование второго года обучения

2018-2019 год обучения

МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

Аппаратные средства:

• мультимедийные компьютеры,

• локальная сеть;

• сеть Интернет;

• мультимедиа проектор;

• принтер;

• сканер.

Программные средства:

• операционная система Windows;

• CD. Introduction to Robotics (обучающая программа)

• Lego Mindstorms Education NXT. (среда программирования)

• CD. ПервоРобот Lego WeDo. Программное обеспечение.

• CD. Introduction to Robotics for teacher. Методические рекомендации.

• LEGO MINDSTORMS Education NXT. (среда программирования)

Конструкторы

• Lego Education: «Транспортные службы» № 9321,

• Lego Education «Первые механизмы» набор №9656;

• Lego Education «Робототехника» набор WeDo №9580.

• Lego Education Elab № 9618, 9630, 9680.

• Lego Education серии " Перворобот NXT 9797,

• Lego Mindstormas NXT 2.0 версии 8547

• ROBO TX Учебная лаборатория (ROBO TX Training Lab 505286)

ROBO TX Исследователь (ROBO TX Explorer 508778

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Копосов Д.Г. Первый шаг в робототехнику: практикум для 5-6 классов. – М.:БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012. – 286с.: ил. ISBN 978-5-9963-2544-5

2. Копосов Д.Г. Первый шаг в робототехнику: рабочая тетрадь для 5-6 классов. – М.:БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012. – 87с. ISBN 978-5-9963-0545-2

3. Злаказов А.С. Уроки Лего-конструирования в школе: методическое пособие. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2011. – 120с.: ил. ISBN 978-5-9963-0272-7

4. CD. ПервоРобот Lego WeDo. Книга для учителя.

1. Автоматизированные устройства. ПервоРобот. Книга для учителя. LEGO Group, перевод ИНТ, - 134 с., ил.

2. Индустрия развлечений. ПервоРобот. Книга для учителя и сборник проектов. LEGO Group, перевод ИНТ, - 87 с., ил.

3. Белиовская Л.Г., Белиовский А.Е. Программируем микрокомпьютер NXT в LabVIEW. – М.:ДМК Пресс, 2010. – 280с.: ил. + DVD.

4. MindStorms for schools. Educational division.

5. www.int-edu.ru

6. http://strf.ru/material.aspx?d_no=40548&CatalogId=221&print=1

7. http://masters.donntu.edu.ua/2010/iem/bulavka/library/translate.htm

8. http://www.nauka.vsei.ru/index.php?pag=04201008

9. http://edugalaxy.intel.ru/index.php?automodule=blog&blogid=7&showentry=1948

10. http://legomet.blogspot.com

11. http://www.memoid.ru/node/Istoriya_detskogo_konstruktora_Lego

12. http://legomindstorms.ru/2011/01/09/creation-history/#more-5

13. http://www.school.edu.ru/int

14. http://robosport.ru

15. http://myrobot.ru/stepbystep/

16. http://www.robotis.com/xe/bioloid_en

17. http://www.prorobot.ru/lego/dvijenie_po_spiraly.php

18. http://technic.lego.com/en-us/BuildingInstructions/9398%20Group.aspx

19. http://www.nxtprograms.com/robot_arm/steps.html

20. http://www.mos-cons.ru/mod/forum/discuss.php?d=472

21. http://www.isogawastudio.co.jp/legostudio/modelgallery_a.html

22. http://sd2cx1.webring.org/l/rd?ring=robotics;id=2;url=http%3A%2F%2Fwww%2Eandyworld%2Einfo%2Flegolab%2F

23. http://www.int-edu.ru/object.php?m1=3&m2=284&id=1080

24. http://pacpac.ru/auxpage_activity_booklets/