Робототехника и основы программирования

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

Сокольчинская средняя общеобразовательная школа № 3

РОБОТОТЕХНИКА И ОСНОВЫ ПРОГРАММИРОВАНИЯ

Дополнительная общеобразовательная общеразвивающая программа

технической направленности

Возраст обучающихся: 7-12 лет

Срок реализации: 4 года

с.Сокольчи

2021г.

Раздел № 1. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРОГРАММЫ.

1.1 Пояснительная записка

Актуальность программы заключается в том, что в настоящий момент в России развиваются нано технологии, электроника, механика и программирование. Успехи страны будут определять не природные ресурсы, а уровень интеллектуального потенциала, который определяется уровнем самых передовых на сегодняшний день технологий. Уникальность образовательной робототехники заключается в возможности объединить конструирование и программирование в одном курсе, что способствует интегрированию преподавания информатики, математики, физики, черчения, естественных наук с развитием инженерного мышления, через техническое творчество.

Направленность программы - техническая.

Уровень освоения базовый (1-2 год обучения) и углублённый (3-4 год обучения).

Отличительные особенности. В данном курсе предполагается   вести изучение программирования в игровой, увлекательной форме, используя среду программирования Scratch (далее Скретч).

В основе Скретч лежит графический язык программирования, который позволяет контролировать действия и взаимодействия между различными типами данных. В среде используется метафора кирпичиков Лего, из которых даже самые маленькие дети могут собрать простейшие конструкции. Но, начав с малого, можно дальше развивать и расширять свое умение строить и программировать.

Часто дети теряют интерес к предмету в процессе изучения синтаксиса и грамматики языка. Можно сказать, что они «за лесом не видят деревьев». Синтаксические проблемы описания циклов и ветвлений многим кажутся непреодолимыми. Много времени занимает просто кодирование – не все быстро работают на клавиатуре. В среде Скретч все эти проблемы снимаются, к тому же новая версия русскоязычная, поэтому процесс освоения базовых алгоритмических конструкций ускоряется на порядок.

В этом курсе выбран метод преподавания, заключающийся в программировании простых, а потом и более сложных компьютерных игр, и видеороликов.  Использование метода проектов позволяет обеспечить условия для развития у ребят навыков самостоятельной постановки задач и выбора оптимального варианта

Основы конструирования и робототехники осваиваются детьми в работе с конструкторами LEGO Mindstorm EV3. На сегодняшний день это единственный продукт мировой известности и распространения, который имеет все необходимые сертификаты безопасности для того, чтобы его можно было внедрять в учебный процесс для детей.

Во время занятий учащиеся научатся проектировать, создавать и программировать роботов. Командная работа над практическими заданиями способствует глубокому изучению составляющих современных роботов, а визуальная программная среда позволяет легко и эффективно изучить алгоритмизацию и программирование. Избегая сложных математических формул, на практике, через эксперимент, обучающиеся постигают физику процессов, происходящих в роботах, включая двигатели, датчики, источники питания и микроконтроллеры LEGO (характерные свойства, отличающие программу от других, отличительные черты, основные идеи, которые придают Программе своеобразие).

Адресат программы. Данная программа представляет собой вариант программы организации внеурочной деятельности обучающихся 2-6 классов. Для участия в программе принимаются все желающие, исходя из количества рабочих мест.

Курс рассчитан на 4 года занятий. Программа предполагает проведение регулярных еженедельных внеурочных занятий с обучающимися 2 – 6 классов (в расчете 1 ч. в неделю).

Предусмотренные программой занятия проводятся в 2-х группах по 10 учащихся: 1 группа – 2-4 кл, 2 группа – 5-6 кл.

Часовая нагрузка на учебный год – 34 ч. для 1 группы и 51 ч. для 2 группы.

Режим занятий: 15:00 – 16:00 для 1 группы

15:00 – 16:30 для 2 группы

1.2 Цель и задачи программы

Цель программы: создание условий для формирования у учащихся теоретических знаний и практических навыков в области начального технического конструирования и основ программирования.

Задачи программы:

Развивающие:

1) развитие творческой инициативы и самостоятельности;

2) развитие психофизиологических качеств учащихся: памяти, внимания, способности логически мыслить, анализировать, концентрировать внимание на главном;

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

Воспитательные:

1) формирование творческого отношения к выполняемой работе;

2) воспитание умения работать в коллективе, эффективно распределять обязанности.

Обучающие:

1) знакомство с компьютерным творчеством в контексте Скретч;

2) знакомство с ресурсами, которые поддерживают их компьютерное творчество;

3) реализация проектов через творческие журналы и организованные группы по критическому анализу.

1.3 Содержание программы

Тематический план

Содержание учебного плана.

Первый уровень.

1. Введение в Lego EV3.

Правила организации рабочего места. Правила безопасной работы. Знакомство с Лего. История лего. Название деталей конструктора, варианты соединений деталей друг с другом. Практическое задание - сборка модели по замыслу. Исследование и анализ полученных результатов.

1. Устройство компьютера.

Начальные сведения о компьютере. Внутренние и внешние устройства. Принципы работы компьютера. История развития компьютеров. Составные части ПК. Принципы работы ПК. Выполнение правил работы при включении и выключении компьютера, запуск программы.

1. Конструирование и программирование.

Перечень терминов. Звуки. Экран. Сочетание клавиш. Программное обеспечение LEGO EV3.

1. Исследование механизмов.

Основные приемы сборки и программирования. Справочный материал при работе с Комплектом заданий. Основы построения механизмов и программирования.

1. Волшебные модели.

Практические занятия. Модель механического устройства для запуска волчка. Модель двух механических птиц. В модели используется система ременных передач.

1. Программы для исследований.

Исследование возможности программного обеспечения LEGO EV3.

1. Забавные механизмы.

Конструирование и программирование различных моделей. Создание проектов. Подготовка и проведение выставки.

Второй уровень.

1. Устройство компьютера.

Внутренние и внешние устройства. Внутренняя и внешняя память. Принципы работы ПК. Операционная система WINDOWS. Функциональные клавиши. ПР: Работа в среде Windows, отработка функциональных клавиш в приложении WordPad.

1. Введение в робототехнику.

История робототехники. Примеры сконструированных роботов для выполнения поставленных задач. Соревнования роботов в России и за рубежом.

1. Робототехника. Основы конструирования.

Основные устройства LEGO-робота. Содержимое конструктора Lego EV3. Основной блок управления, сенсоры и датчики, моторы.

1. Программирование в среде NXT.

Рабочая среда LEGO NXT. Интерфейс программы. Основные команды. Способы подключения робота к программе. Базовые команды. Программирование роботов: включение/выключение и настройка двигателей.

1. Простые модели роботов.

Разбор различных моделей роботов. Сборка моделей по чертежам. Отличительные особенности роботов. Возможности роботов. Достоинства и недостатки различных моделей

1. Работы с использованием сенсоров.

Команды ветвления. Сенсор цвета, ультразвуковой сенсор, датчик касания. Управление роботом в зависимости от данных, полученных из внешнего мира.

1. Роботы для участия в соревнованиях.

Конструирование и программирование роботов для участия в соревнованиях «Движение по линии», «Кегельринг», «Лабиринт». Подготовка и проведение соревнований.

1.4 Планируемые результаты

1. Коммуникативные универсальные учебные действия:

• формировать умение слушать и понимать других;

• формировать и отрабатывать умение согласованно работать в группах и коллективе;

• формировать умение строить речевое высказывание в соответствии с поставленными задачами.

1. Познавательные универсальные учебные действия:

• формировать умение извлекать информацию из текста и иллюстрации;

• формировать умения на основе анализа рисунка-схемы делать выводы.

1. Регулятивные универсальные учебные действия:

• формировать умение оценивать учебные действия в соответствии с поставленной задачей;

• формировать умение составлять план действия на уроке с помощью учителя;

• формировать умение мобильно перестраивать свою работу в соответствии с полученными данными.

1. Личностные универсальные учебные действия:

• формировать учебную мотивацию, осознанность учения и личной ответственности;

• формировать эмоциональное отношение к учебной деятельности и общее представление о моральных нормах поведения.

5. Ожидаемые предметные результаты.

У обучающихся будут сформированы:

• основные понятия робототехники;

• основы алгоритмизации;

• умения автономного программирования;

• знания среды LEGO Mindstorms NXT;

• основы программирования на NXT;

• умения подключать и задействовать датчики и двигатели;

• навыки работы со схемами.

Обучающиеся получат возможность научиться:

• собирать базовые модели роботов;

• составлять алгоритмические блок-схемы для решения задач;

• использовать датчики и двигатели в простых задачах;

• программировать на NXT;

• использовать датчики и двигатели в сложных задачах, предусматривающих много вариантность решения;

• проходить все этапы проектной деятельности, создавать творческие работы.

РАЗДЕЛ № 2. Организационно-педагогические условия.

2.1 Условия реализации программы

1. Материально-техническое обеспечение:

• наборы конструктора Lego EV3;

• программное обеспечение LEGO® Education EV3; компьютерная и вычислительная техника;

• аккумуляторы для микропроцессорного блока робота, типа АА;

• блок питания для аккумуляторов;

• разноцветная бумага, картон, фольга, ленточки, ножницы;

• комплект измерительных инструментов: линейки или рулетки, секундомеры, а также бумагу для таблицы данных

• специализированное поле для соревнований, рекомендованные производителем (размер не менее 2м x 2м);

• методическое обеспечение: авторские презентации, авторские обучающие пособия по конструированию и программированию, обучающие видеоролики;

• Компьютеры с выходом в сеть Интернет.

Занятия проводятся в компьютерном классе (со свободным пространством 2х3 метра). Для каждого учащегося или группы организовано рабочее место с компьютером и свободным местом для сборки моделей. Имеется отдельный шкаф для хранения наборов. Незавершённые модели можно хранить в контейнерах или на отдельных полках, также можно раскладывать модели по отдельным небольшим коробочкам или лоткам.

2. Учебно-методическое и информационное обеспечение:

1. Материалы сайта : http://www.prorobot.ru/lego.php;

https://azkurs.org/obrazovatelenaya-robototehnika-metodicheskie-rekomendacii.html образовательная робототехника методические рекомендации.

2. Методические комплексы, состоящие из: информационного материала, технологических и инструкционных карт; действующей выставки изделий воспитанников; методических разработок и планов конспектов занятий; методических указаний и рекомендаций к практическим занятиям.

3.Материалы для контроля и определения результативности занятия: тесты, контрольные упражнения; систематизирующие и обобщающие таблицы; положения о конкурсах, игры.

4.Развивающие и диагностирующие материалы: тесты, диагностические игры, кроссворды.

5.Дидактические материалы (демонстрационные и раздаточные) журналы, буклеты, альбомы, учебники – практикумы.

2.2 Оценочные материалы и формы аттестации

Система контроля

• Микросоревнование – разновидность контрольных мероприятий в игровой форме методики развивающего обучения. Соревнование, имеющее целью уяснение воспитанниками отдельных тем (в некотором роде – аналог школьной контрольной работы с обязательным разбором полученных результатов).

Заключительный этап проводится в форме круглого стола и состоит в анализе деятельности участников, выведении суммарных поощрительных и штрафных баллов, а также в объявлении лучших игровых групп по оценке всех участников игры и особому мнению группы обеспечения.

• Соревнование – основная форма подведения итогов и получения объективной оценки достижения программных целей. В данном случае – очень гибкая как по времени, так и по тематике форма, поскольку выстраивается на основе планов внешних организаций (в том числе федерального и международного уровней).

• Участие в выставке технического творчества – форма оценивания успешности освоения программы для воспитанников, проявляющих склонность к конструкторской деятельности.

• Участие в тематических конкурсах – разновидность соревнования, проводимого в свободной категории. Используется эпизодически в соревнованиях всех уровней.

Контроль динамики усвоения программы осуществляется на основе непрерывного мониторирования результативности деятельности каждого воспитанника. Поскольку соревнования организуются в групповой форме, для получения объективной информации педагог ненавязчиво обеспечивает ротацию состава команд и отражает его в журнале мониторинга. 

Дополнительной оценкой являются педагогические наблюдения, цель которых в выявлении профессиональных предпочтений и способностей. Результаты педагогических наблюдений выносятся на обсуждение при собеседовании с воспитанником. Мониторинг результативности, построенный на основе данных группового скрининга, достаточно нетривиален по структуре. Включаясь в работу новой группы, ребенок занимает новую нишу, устанавливает новые отношения, принимает на себя новую роль. Очевидно, что оценка деятельности команды не тождественна деятельности каждого ее члена, следовательно, несет косвенный характер. Простейшим решением вопроса может быть использование методики текущих самооценок воспитанников, хорошо зарекомендовавшей себя в педагогической практике.

1. Методические материалы

1.Формы проведения занятий

·                   комбинированное занятие (теория + практика),

·                   занятие-игра,

·                   практическое занятие,

·                   творческая мастерская,

·                   конкурс,

·                   экскурсия,

·                   соревнования.

На занятиях используются кейс-технологии – для решения реальной или смоделированной проблемной ситуации.

На занятии предусмотрено проведение трех физминуток для стимуляции координации движения, разминки крупных и мелких мышц, формирования правильной осанки, снятия напряжения с глаз.

2.Педагогические технологии

2.4 Календарный учебный график

1. Календарный учебный график для 1 группы.

2.Календарный учебный график для 2 группы.

1. Календарный план воспитательной работы для 1 и 2 группы.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. А.С.Злаказов «Уроки лего – конструирования в школе», Москва БИНОМ. Лаборатория знаний 2011. – 119 с.

2. Лобода Ю.О., Нетёсова О.С. Методическое пособие «Учебная робототехника (2класс)», электронный ресурс.

3. Книга для учителя по работе с конструктором Перворобот LEGO ® EV3.

4. Книга «Первый шаг в робототехнику», Д.Г. Копосов.

5. «Робототехника для детей и родителей» С.А. Филиппов, Санкт-Петербург «Наука» 2010. - 195 с.

6. Интернет – ресурсы:

http://legoengineering.com

http://nnxt.blogspot.com

https://vk.com/robxorg

http://www.mindstorms.su/ техническая

http://www.nxtprograms.com/ современные модели роботов

http://www.prorobot.ru/ Курсы робототехники и LEGO-конструирования в школе.

http://фгос-игра.рф/ Роботы, образование, творчество