Образовательные программы - техническое творчество "Робототехника"

Пояснительнаязаписка

Дополнительная общеобразовательная общеразвивающая программа «Основы робототехники» имеет техническую направленность, базовый уровень сложности, так как в процессе конструирования и программирования дети получают ознакомительные сведения о робототехнике, конструировании и программировании, а так же получают дополнительное образование в области физики, механики, электроники и информатики.

Программа разработана на основе программы «Образовательная робототехника» С.А. Филиппова. Программа модифицирована, адаптирована к условиям образовательной среды ДД(Ю)Т, реализуется в учебной группе «Введение в робототехнику и программирование», является рабочей программой педагога дополнительного образования Т.А. Прокопьевой.

Данная программа оформлена в соответствии с Федеральным законом от 29.12.2012 № 273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации», Приказом Министерства образования и науки РФ от 29.08.2013 №1008 г. Москва «Об утверждении Порядка организации и осуществления образовательной деятельности по дополнительным общеобразовательным программам», методическими рекомендациями Минобрнауки России от 18.11.2015 № 09-3242, с учетом требований Положения о порядке оформления программ дополнительного образования детей в образовательных учреждениях Великого Новгорода. А также, в соответствии с Постановлением Главного государственного санитарного врача РФ от 04.07.2014 №41 г. Москва «Об утверждении СанПиН 2.4.4.3172-14 «Санитарно-эпидемиологические требования к устройству, содержанию и организации режима работы образовательных организаций дополнительного образования детей» и информационного письма Департамента молодежной политики, воспитания и социальной защиты детей Минобрнауки Минобрнауки РФ от 11.12.06 № 06-1844.

Актуальность. В наше время робототехники и компьютеризации, ребенка 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.Актуальность развития этой темы заключается в том, что в настоящий момент в России развиваются нанотехнологии, электроника, механика и программирование, т.е. созревает благодатная почва для развития компьютерных технологий и робототехники. Успехи страны в XXI веке 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. Техническое творчество — мощный инструмент синтеза знаний, закладывающий прочные основы системного мышления. Таким образом, инженерное творчество и лабораторные исследования — многогранная деятельность, которая должна стать составной частью повседневной жизни каждого обучающегося.

Новизна программызаключается в исследовательско-технической направленности обучения, которое базируется на новых информационных технологиях, что способствует развитию информационной культуры и взаимодействию с миром технического творчества. Программа является начальным этапом к следующим ступеням обучения робототехнике, является целостной и непрерывной в течение всего процесса обучения, объединена с программами обучения робототехнике базового и углублённого уровня общими целями, терминологией, принципами обучения, методикой преподавания, современными технологиями, индивидуальным и системно-деятельностным подходом, предполагающим чередование практических и умственных действий ребёнка, что позволяет обучающимся в форме познавательной деятельности раскрыть практическую целесообразность LEGO - конструирования, моделирования и программирования, развить необходимые в дальнейшей жизни приобретенные умения и навыки.

Педагогическая целесообразность этой программы заключается в том что она позволяет школьнику шаг за шагом раскрывать в себе творческие возможности и самореализовываться, изучая основы робототехники.

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

Очень важным представляется тренировка работы в коллективе и развитие самостоятельного технического творчества. Изучая простые механизмы, ребята учатся работать руками (развитие мелких и точных движений), развивают элементарное конструкторское мышление, фантазию, изучают принципы работы многих механизмов.

Преподавание курса 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. Учащиеся получают представление об особенностях составления программ управления, автоматизации механизмов, моделировании работы систем.

Lego позволяет учащимся: совместно обучаться в рамках одной команды;

распределять обязанности в своей команде;
проявлять повышенное внимание культуре и этике общения;
проявлять творческий подход к решению поставленной задачи;
создавать модели реальных объектов и процессов;
видеть реальный результат своей работы.

Место программы

Программа «Основы робототехнику и программирование» является практико-ориентированной. Ценностно - целевые ориентиры программы вытекают из основных ценностей и целей дополнительного образования по эстетическому развитию детей Великого Новгорода и Образовательной программы на 2016-2020 г. муниципального автономного учреждения дополнительного образования «Дворец детского (юношеского) творчества имени Лени Голикова».

Цель - обучение навыкам начального технического конструирования и программирования в робототехнике через изучение понятий конструкций и их основных свойств, формирование интереса у учащихся к научно-техническому творчеству через проектную деятельность.

Задачи программы:

Обучающие:

ознакомить с правилами безопасной работы;
дать первоначальные знания о конструкции робототехнических устройств;
научить приемам сборки и программирования робототехнических устройств;

Развивающие:

развивать творческую инициативу и самостоятельность;
развивать психофизиологические процессы учащихся: память, внимание, способность логически мыслить, анализировать, концентрировать внимание на главном.

Воспитательные:

формировать творческое отношение к выполняемой работе;
воспитывать умение работать в коллективе, эффективно распределять обязанности.

Отличительная особенность данной программы состоит в том, что обучение детей строится на сочетании коллективных и индивидуальных форм работы, что воспитывает у детей взаимное уважение, умение работать в группе, развивает способность к самостоятельному творческому поиску. В рамках модификации программы было изменено общее количество учебных часов с 280 до 144, а также содержание некоторых тем, что обусловлено образовательным процессом ДД(Ю)Т.

Программа выстроена таким образом, что обучение ведется по индивидуальным проектам. Практикуемая методика, являясь примером индивидуально-личностного подхода в обучении детей, способствует саморазвитию, самодвижению и самореализации учащегося.

Обучение по программе предусматривают разноуровневое образование, которое обеспечивает удовлетворение познавательной потребности обучающихся разной степени подготовленности.

Сроки реализации: Программа рассчитана на 2 года обучения, общая продолжительность обучения составляет 144 часа.

Режим занятий: Занятия проводятся 1 раз в неделю по 2 часа, перерыв между занятиями 10 минут. Принимаются все желающие, в том числе, и обучающиеся с особыми образовательными потребностями. Наполняемость группы – от 6 до 10 человек.

Возраст обучающихся: от 7 до 10 лет.

Формы занятий: Основная форма реализации программы - групповые занятия с ярко выраженным индивидуальным подходом, созданием соревновательного фона на групповых занятиях.

Планируемые результаты освоения программы

Обучающиеся научатся:

выполнять действия с моделями из конструктора Lego и компьютером по правилам безопасной работы;
различать основные компоненты конструкторов ЛЕГО;
различать конструктивные особенности различных моделей, сооружений и механизмов;
работать в компьютерной среде, включающей в себя графический язык программирования;
создавать виды подвижных и неподвижных соединений в конструкторе;
применять основные приемы конструирования роботов;
демонстрировать конструктивные особенности различных роботов;
понимать способы передачи программ в NXT и EV 3;
понимать порядок создания алгоритма программы, действия робототехнических средств;
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 реально действующие модели роботов при помощи специальных элементов по разработанной схеме, по собственному замыслу;
создавать программы на компьютере для различных роботов;
корректировать программы при необходимости.

Обучающиеся получат возможность научиться:

осваивать лексику, использовать определения, толкования;
структурировать информационный объект, выделять компоненты и фрагменты в соответствии с задачей, формировать внутренние и внешние ссылки, указатели;
отбрасывать лишнее, реферировать, аннотировать, выделять ключевые слова, называть создавать заголовки;
использовать шрифтовые выделения и колонтитулы;
использовать устройства вывода информации;
планировать выступление, готовить материалы для него и проводить его с поддержкой аудиовизуальными средствами, учитывая специфику различных форм восприятия и различных аудиторий; особенности пространства;
организовывать и вести коллективное обсуждение, фиксировать его результаты;
выявлять разногласия, голосовать и организовывать голосование, формировать общую позицию (консенсус);
строить информационную модель функционирования различных систем;
строить качественное, вербальное описание объекта моделирования, выбирать переменные.

Способами определения результативности являются зачетные мероприятия два раза в год в декабре и в мае.

Формами подведения итогов реализации данной программы является участие учащихся в соревнованиях по робототехнике, выставка моделей.

Учебно-тематическийплан

1 год обучения

№	Название темы	Всего часов	теория	практика	Формы аттестации/контроля
1	Вводное занятие. Инструктаж по технике безопасности	2	2	0	Опрос
2	Знакомство с конструктором WeDo	2	1	1	Наблюдение
3	Проект «Танцующие Утята»	2		2	Защита проекта
4	Проект «Юла»	2		2	Презентация проекта
5	Проект «Обезьяна-барабанщик»	2		2	Выставка проектов
6	Проект «Аллигатор»	2		2	Презентация проекта
7	Проект «Дрессированный лев»	2		2	Выставка проектов
8	Проект «Поющая птица»	2		2	Наблюдение
9	Проект «Футболист»	2		2	Защита проекта
10	Проект «Вратарь»	2		2	Презентация проекта
11	Проект «Танцующий человек»	2		2	Выставка проектов
12	Проект «Маленький самолет»	2		2	Защита проекта
13	Проект «Великан и кран»	2		2	Презентация проекта
14	Проект «Кораблик»	2		2	Выставка проектов
15	Проект «Маленький вертолет»	2		2	Выставка проектов
16	Проект «Большой вертолет»	2		2	Наблюдение
17	Проект «Машина»	2		2	Защита проекта
18	Проект «Танцующий кролик»	2		2	Презентация проекта
19	Проект «Бабочка»	2		2	Выставка проектов
20	Проект «Машина-подъемник»	2		2	Наблюдение
21	Проект «Кит»	2		2	Защита проекта
22	Проект «Машина-подъемник» (2 версия)	2		2	Презентация проекта
23	Проект «Бронетранспортер»	2		2	Выставка проектов
24	Проект «Формула 1»	2		2	Защита проекта
25	Проект «Формула 1» (2 версия)	2		2	Презентация проекта
26	Проект «Большой самолет»	2		2	Выставка проектов
27	Проект «X-Wing»	2		2	Выставка проектов
28	Проект «Шагающий кот»	2		2	Наблюдение
29	Проект «Черепаха»	2		2	Защита проекта
30	Проект «Шагающий теленок»	2		2	Презентация проекта
31	Проект «Тюлень»	2		2	Выставка проектов
32	Проект «Корабль»	2		2	Защита проекта
33	Проект «Вентилятор»	2		2	Презентация проекта
34	Проект «Лыжник»	2		2	Выставка проектов
35	Проект «Лягушка»	2		2	Презентация проекта
36	Проект «Собака»	2		2	Выставка проектов
Итого		72	2	70

2 год

	Тема	Всего	Т	П	Формы аттестации/контроля
1	Вводное занятие. Инструктаж по технике безопасности Задачи и программа работы на год. Общие вопросы организации работы детей в творческом объединении. Правила поведения в кабинете робототехники. Правила безопасности при работе с компьютером.	2	2		Опрос
2	Знакомство с конструктором. Состав и возможности конструктора, названия и назначения деталей. Практикум	2	2		Результат викторины
3	Знакомство с конструктором. Знакомство с меню NXT, подключение двигателей и датчиков к NXT, синхронизация NXT с компьютером.	2		2	Результат практической работы
4	Сборка базовой модели (тележки). Понятие: прочность конструкции. Выбор оптимальной конструкции, изготовление, испытание и внесение конструкционных изменений.	2	1	1	Презентация проекта
5	Сборка базовой модели (тележки). Сборка базовой модели (тележки) по готовой схеме.	2		2	Наблюдение
6	Программирование базовой модели (тележки). Интерфейс программы RoboLab 2.9.4. Основные команды и инструменты среды программирования. Структура простейшей программы.	2	1	1	Состязание
7	Программирование базовой модели (тележки). Составление линейных алгоритмов. Программирование движение по прямой и поворотов на заданный угол.	2	1	1	Состязание
8	«Кегельринг» (без датчика). Регламент соревнований «Кегельринг». Требования к габаритам робота.	2		2	Тест, результаты практик ума
9	«Кегельринг» (без датчика). Изготовление и программирование робота для соревнований «Кегельринг».	2	1	1	дискуссия
10	Подключение и программирование датчиков. Принцип работы датчиков касания, освещённости, цвета, ультразвукового датчика.	2	2		Результат практикума
11	Подключение и программирование датчиков. Подключение датчиков к NXT. Снятие показаний с датчиков.	2		2	дискуссия
12	Подключение и программирование датчиков. Тестирование и программирование датчиков.	2		2	результат практикума
13	«Кегельринг» (с датчиком). Возможности использования ультразвукового датчика для обнаружения объектов. Возможности использования датчика освещённости для обнаружения чёрной линии.	2	1	1	Опрос
14	«Кегельринг» (с датчиком). Изготовление и программирование робота для соревнований «Кегельринг» с использованием датчика освещённости.	2	1	1	Опрос
15	«Кегельринг» (с датчиком). Изготовление и программирование робота для соревнований «Кегельринг» с использованием датчика освещённости и ультразвукового датчика.	2		2	Результат состязаний
16	«Следование по линии» . Зубчатые передачи, их виды. Применение зубчатых передач в технике.	2	2		Результат викторины
17	«Следование по линии» . Понижающее и повышающее передаточное число. Движение вдоль линии с применением одного и двух датчиков освещенности.	2		2	Результат состязаний
18	«Следование по линии». Изготовление и программирование робота для соревнований «Следование по линии».	2		2	Результат состязаний
19	Сборка транспортного средства на гусеничном ходу. Устройство гусеничного привода.	2	1	1	Наблюдение
20	Сборка транспортного средства на гусеничном ходу. Сборка робота «танка» на гусеничном ходу.	2		2	Результат состязаний
21	«Лабиринт» (с датчиком). Ультразвуковой датчик. Определение роботом расстояния до препятствия.	2	2		Результат викторины
22	«Лабиринт» (с датчиком). Изготовление робота для соревнований «Лабиринт».	2		2	Опрос
23	«Лабиринт» (с датчиком) . Изготовление и программирование робота для соревнований «Лабиринт».	2		2	Результат состязаний
24	Роботы, имитирующие животных и человека. Принципы работы ползающих, шагающих, прыгающих роботов.	2	1	1	Результат состязаний
25	Роботы, имитирующие животных и человека. Изготовление робота «крокодила».	2	1	1	Результат состязаний
26	Роботы, имитирующие животных и человека. Изготовление и программирование робота «крокодила».	2		2	Результат состязаний
27	Сборка шагающих роботов. Понятие: центр тяжести, точка опоры.	2	1	1	Результат состязаний
28	Сборка шагающих роботов . Изготовление шагающего робота.	2	1	1	Результат состязаний
29	Сборка шагающих роботов Изготовление и программирование шагающего робота.	2		2	Результат состязаний
30	Подготовка к показательным соревнованиям Знакомство с регламентами соревнований. Рассмотрение различных выигрышных стратегий.	2	1	1	Результат состязаний
31	Подготовка к показательным соревнованиям Разработка собственных моделей в группах, подготовка к соревнованиям.	2		2	Результат состязаний
32	Подготовка к показательным соревнованиям . Конструирование модели, ее программирование группой разработчиков. Участие в соревнованиях.	2		2	Результат состязаний
33	«Мой собственный уникальный робот» . Самостоятельная творческая работа учащихся.	2	1	1	Защита проекта
34	Проект «Мой собственный уникальный робот» – 8 часов. Изготовление собственного проекта.	2		2	Защита проекта
35	Проект «Мой собственный уникальный робот» – 8 часов. Демонстрация законченных конструкций. Поощрение наиболее активных ребят. Подведение итогов работы детей за учебный год.	2		2	Выставка проектов
36	Проект «Мой собственный уникальный робот» – 8 часов. Подведение итогов работы детей за учебный год.	2		2	Выставка проектов

Содержаниепрограммы

1 год обучения

Тема 1. Вводное занятие. Инструктаж по технике безопасности – 2 часа.

Теория: Задачи первого года обучения. Общие вопросы организации работы детей в творческом объединении. Правила поведения в кабинете робототехники. Правила безопасности при работе с компьютером.

Тема 2. Знакомство с конструктором – 2 часа.

Теория: Состав и возможности конструктора, названия и назначения деталей.

Практическая работа: Знакомство с конструктором LegoVedo, изучение его возможностей.

Тема 3. Проект «Танцующие Утята»– 2 часа.