Рабочая программа 4-го года обучения

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ОТДЕЛЕНИЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ДЕТЕЙ ЛИЦЕЙ №144

КАЛИНИНСКОГО РАЙОНА САНКТ-ПЕТЕРБУРГА

 

Рекомендовано к использованию Педагогическим советом ГБОУ лицея №144 Протокол № От «      » августа 2016г.

УТВЕРЖДАЮ Приказ от «     » августа 2016г. № Директор лицея №144 _______________________ (В.В.Князева)

 

РАБОЧАЯ ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ

ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА

 «ЛЕГОРОБОТ КОНСТРУИРОВАНИЕ»

4 год обучения

Возраст детей  10–12 лет

 

 

Автор-составитель: Осипова Любовь Павловна,  педагог дополнительного образования

 

 

 

 

Санкт-Петербург

2016

СОДЕРЖАНИЕ

Пояснительная записка…………………………………..……………….…3

Учебно-тематический план 4 года обучения………...…………………...21

Содержание программы 4 года обучения ...……………………..……….22

Методическое обеспечение образовательной программы……..……….25

Материально-техническое оснащение……….….…………..…...….……31

Литература для педагога………………………………….………...……...33

Литература для обучающихся…………...……………………….…….….33

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Задатки творческих способностей присущи  любому человеку, любому нормальному ребенку. Нужно только суметь раскрыть их и развивать.

Робототехника вошла в мир в середине 20 века. Это было одно из самых передовых, престижных, дорогостоящих направлений машиностроения. Основой робототехники были техническая физика, электроника, измерительная техника и многие другие технические  и научные дисциплины. В начале 21 века робототехника является одним из приоритетных направлений в сфере экономики, машиностроения, здравоохранения, военного дела и других направлений деятельности человека. Специалисты, обладающие знаниями в этой области, востребованы. В России существует проблема недостаточной обеспеченности инженерными кадрами и низкого статуса инженерного образования. Поэтому необходимо вести популяризацию профессии инженера, ведь использование роботов в быту, на производстве и поле боя требует, чтобы пользователи обладали современными знаниями в области управления роботами. Как этого достичь? С чего начинать? Школа –  это первая ступень, где можно закладывать начальные знания и навыки  в области робототехники, прививать интерес учащихся к робототехнике и автоматизированным системам.

Программа «Легоробот конструирование» разработана в соответствии с требованиями федерального государственного образовательного стандарта начального общего образования и с учетом особенностей первой ступени общего образования, а также возрастных и психологических особенностей младшего школьника.

Образовательная программа «Легоробот конструирование» имеет техническую направленность и предполагает общекультурный уровень освоения.

Программа составлена для детей начальной и средней  школы и в некоторой степени решает проблему адаптации ребенка в обществе, активно осваивающим всевозможную электронику (начиная от электронной игрушки до программируемого холодильника, от калькулятора до современного компьютера и т. д.).

 

Актуальность программы

Актуальность курса заключается в том, что он направлен на формирование творческой личности живущей в современном мире Курс образовательной робототехники позволяет объединить занятия конструированием и программированием, что способствует развитию познавательных интересов, интегрированию знаний по информатике и физике с развитием инженерного мышления через техническое творчество. На основе учебных конструкторов Lego WeDo и “Базовый  набор 8547” серии LEGO MINDSTORMS NXT 2.0 с программным обеспечением ПервоРобот (CD-R диск с визуальной средой программирования NXT-G), обучающиеся изучают функциональность роботов, рассматривают работу сенсоров и двигателей, конструируют различные модели роботов и пишут программы для управления ими, создают  проекты. Работа с этими конструкторами даёт возможность создавать "умные" игрушки, наделять их интеллектом, а так же освоить и выучить базовые принципы программирования на ПК. Это позволяет почувствовать себя настоящим инженером-конструктором, создавать подвижные машины и механизмы, научиться работать с электродвигателями и пневматическими устройствами, изучая при этом основы физики.

Цели и задачи

Овладение навыками начального технического конструирования и использование средств информационных технологий для проведения исследования и решения задач в межпредметной деятельности.

Обучающие

1. Способствовать формированию умения достаточно самостоятельно решать технические задачи в процессе конструирования моделей (планирование предстоящих действий, самоконтроль, умение применять полученные знания, приёмы и опыт в конструировании).
2. Добиться высокого качества изготовленных моделей (добротность, надежность, привлекательность);
3. Проектировать роботов и программирование их действий.
4. Через создание собственных проектов прослеживать пользу применения роботов в реальной жизни.

Развивающие

1. Развивать творческие способности и логическое мышление детей.
2. Привлекать внимание к сфере «высоких» технологий и профориентации школьников.
3. Развивать межпредметные связи:

• физика;
• информатика;
• математика;
• технология.

Воспитательные

1. Воспитывать высокую культуру труда обучающихся;
2. Воспитывать смекалку детей, находчивость, изобретательность и устойчивый интерес к поисковой творческой деятельности.

 

Условия реализации

Программа рассчитана на 4 года.

Программа 4-го года обучения ориентирована на детей 10-12 летнего возраста, имеющих навыки работы на ПК.

Наполняемость группы 4 года обучения – 10 человек

Количество часов:

4 год обучения – 144 часа (2 раза в неделю по 2часа).

 

В объединение осуществляется прием всех детей по желанию, не имеющих медицинских противопоказаний. В объединении может заниматься любой ребенок, независимо от природных задатков и навыков. Возможен дополнительный набор по результатам собеседования.

Формы и методы проведения занятий

Формы и методы содержания обучения по данной программе должно проходить в компьютерном классе с использованием мультимедийного проектора, экрана, интерактивной доски.

Основополагающими принципами разработанной программы являются:

• целостность и непрерывность;
• научность в сочетании с доступностью;
• практическая направленность и метапредметность;
• концентричность в структуризации материала.

Программа составлена согласно принципам педагогической целесообразности перехода от простых работ к более сложным. Обучающиеся должны постепенно осваивать технические  приемы работы с компьютером. Преподавание построено в соответствии с принципами валеологии «не навреди». За компьютером обучающиеся работают: - 20 минут. Сразу после работы за компьютером следует минутка релаксации – обучающиеся выполняют упражнения для глаз и кистей рук.

Форма организации  детей на занятии: групповая.

Форма проведения занятий: занятие-игра, конкурс, презентация, беседа, викторина, творческая мастерская, творческие проекты, соревнования.

Форма работы обучающихся на занятии: групповая (обсуждение нового, закрепление изученного, работа над творческими проектами) и индивидуальная. При организации практических занятий и творческих проектов формируются команды из 2-4 человек. Для каждой команды желательно иметь отдельное рабочее место, состоящее из компьютера и конструктора.

Ожидаемые результаты и способы определения результативности

Результатом работы является: приобретенный обучающимися объем знаний, умений, навыков, развитие способностей детей.

В результате освоения программы обучающийся  должен демонстрировать сформированные умения и навыки работы с разными источниками информации, оценивать их и на этой основе формулировать собственное мнение, суждение, оценку, применения полученных знаний  для разработки и внедрения инноваций в дальнейшей жизни, владеть следующими знаниями, умениями и навыками:

Должны знать:

• правила безопасной работы;
• основные компоненты конструкторов ЛЕГО;
• конструктивные особенности различных моделей, сооружений и механизмов;
• компьютерную среду, включающую в себя графический язык программирования;
• виды подвижных и неподвижных соединений в конструкторе;
• как использовать созданные программы.

Должны уметь:

• работать по предложенным инструкциям;
• творчески подходить к решению задачи;
• довести решение задачи до работающей модели;
• излагать мысли в чёткой логической последовательности, отстаивать свою точку зрения, анализировать ситуацию и самостоятельно находить ответы на вопросы путём логических рассуждений;
• работать над проектом в команде, эффективно распределять обязанности.

Обучающиеся должны использовать приобретённые знания и умения в практической деятельности: 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; демонстрировать технические возможности роботов.

В ходе проведения занятий планируется работа по воспитанию настойчивости, собранности, организованности, аккуратности, умения работать в минигруппе, навыков здорового образа жизни; развития культуры общения, ведения диалога, абстрактного и логического мышления, творческого и рационального подхода к решению задач.

формы подведения итогов

 

Форма и способы проверки  результативности:

 

Программа предусматривает входную, промежуточную и итоговую аттестацию результатов обучения детей. В начале года проводится входная аттестация, которая проводится в виде беседы  и игры. Промежуточная аттестация проводится в виде текущего контроля в течение всего учебного года. Итоговый контроль проводится в конце года обучения с целью определения степени достижения результатов обучения и получения сведений для совершенствования программы и методов обучения. Итоговой годовой контроль  проходит в конце учебного года в виде защиты творческого проекта, служит для выявления уровня освоения учащимися программы за год,

изменения в уровне развития творческих способностей за данный период обучения. В ходе итогового годового контроля оценивается: оригинальность конструкции, работоспособность робота, внешний дизайн, качество составления  алгоритма и написания программы, творческий подход.

Преобладающей формой текущего контроля выступает проверка работоспособности робота.

Способом проверки результата обучения являются проведение соревнований, участие в соревнованиях различного уровня, защита проектов, участие в научно-исследовательских конференциях, повседневное систематическое наблюдение за обучающимися, собеседование и, на основании этого, анализ деятельности обучающихся.

 

 

 

 

УЧЕБНО-ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН

4 года обучения

 

№ п/п	Тема урока	Кол-во часов	Теория	Практика
1	Вводное занятие	2	1	1
2	Использование механизмов  Lego Mindstorms NXT 2.0 сборки 8547	15	5	10
3	Сложные конструкции в программировании	12	2	10
4	Конструирование сложных роботов	25	4	21
5	Проектная деятельность	23	3	20
6	Испытания робототехники	43	2	41
7	Участие в конкурсах и соревнованиях по робототехнике	20	1	19
8	Итоговое занятие	4		4
	Итого	144	18	126

 

СОДЕРЖАНИЕ
4-го года обучения

1. Вводное занятие

Теория. Правила поведения и техника безопасности в кабинете информатики и при работе с конструкторами. Требования к роботам различного назначения. Понятие о технической эстетике и дизайне.

Практика. Творческий  проект  на  тему «Роботы,  облегчающие нашу жизнь».

1. Использование механизмов Lego Mindstorms NXT0 сборки 8547

Теория. Кинематическая схема. Вращательное Движение. Редукторы. Способы передачи движения. Понятие о редукторах. Определение возможных кинематических схем. Правила расчета и сборки простейших редукторов из готовых деталей (на примере сервомотора).

Электронная схема. Микроконтроллер. Датчики. Принципиальная электрическая схема робота. Общее устройство и основы программирования микроконтроллера. Принципы устройства и описание основных видов датчиков.

Практика. Анализ и программирование простейших комплексов движений (имитация деятельности человека). Примеры: «Семафорная азбука». «Регулировщик» Изучение среды управления и программирования

1. Сложные конструкции в программировании

Теория. Модуль для записи и анализа показаний датчиков.

Практика.  Устранение неисправностей и недоработок в программе, выявленных в ходе испытаний робота. Совершенствование конструкции. Модификация модели готовыми дополнительными датчиками. Продолжение программирования модели.

1. Конструирование сложных роботов

Теория. Создание и тестирование роботов «погрузчик», «кран», «паук», «собиратель фигур», «робота-поисковика»,  «робота, двигающегося по линии»

Практика. Создание робота и разработка программ для выполнения поставленных задачи: несколько коротких заданий. Количество блоков в программах более 5 штук (более сложная программа).

1. Проектная деятельность

Теория. Определение темы, целей и задач проекта. Цель, основные функции робота, ограничения, тесты. Шаблоны описания проекта.
2. Основные этапы создания робота: от проекта до реализации.

Практика. Проектирование, конструирование, программирование, отладка, описание конструкции.

1. Испытания робототехники

Теория.

Виды испытаний. Организация и проведение испытаний изготовленных конструкций и их программ. Обсуждение основных принципов конструирования робота. Обсуждение основных тестов и принципов начисления баллов. Показ видеоролика с прототипом.

Практика. Создание роботов «Луноход», «Уборщик», «Зоо». Проведение испытаний роботов в объединении. Кинематические (ходовые) испытания. Изучение конструкции, выявление плюсов и минусов бота. Оценка логики и замер скорости исполнения операций. Отладка программного кода. Присвоение звания «полковник робототехники».

1. Участие в конкурсах и соревнованиях по робототехнике

Теория. Рассказ о соревнованиях роботов: Евробот. Правила соревнования: правила гонки, перетягивания.

Практика. Самостоятельное создание конструкции робота, которая сможет выполнять задания олимпиады, соревнований. Создание описания роботов-победителей на сайте Mindstorm. Присвоение звания «генерал майор робототехники.

8.Итоговое занятие

Практика. Подведение итогов работы: Демонстрация своего лучшего робота.

В результате освоения программы 3 года обучения обучающиеся 

должны знать:

• правила безопасной работы;
• перспективы развития роботостроения;
• конструктивные особенности различных моделей;
• команды языка программирования ПервоРобот NXT0;
• правила соревнований роботов;
• о порядке проведения ходовых испытаниях.

должны уметь:

• самостоятельно создавать сложные конструкции робота, модернизировать их;
• проводить ходовые испытания работающей модели;
• представлять свой проект, аргументировать положительные и отрицательные стороны своего изделия;
• уметь создавать роботов, работающих по сложной программе.

 

МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОГРАММЫ

Построение занятий предполагается на основе педагогических технологий активизации деятельности обучающихся путем создания проблемных ситуаций, использования учебных и ролевых игр, разноуровневого и развивающего обучения, индивидуальных и групповых способов обучения.

При проведении занятий используются следующие методы:

1. Словесные методы – рассказ, беседа и видео-уроки, направленные на формирование теоретических и практических знаний:
2. Наглядные методы:

• Компьютерные иллюстрации - плакаты:
• «Техника безопасности».
• «Алгоритмы и исполнители».
• Инструкции по сборке моделей.
• Презентации для развития наблюдательности, стимуляции внимания к изучаемым вопросам: «Состав конструктора, «Интерфейс программы NXT», «Состав конструктора LEGO Mindstorms NXT0», «Аппаратный и программный состав конструкторов LEGO на базе компьютера NXT», «Датчики NXT» «Соревнования по траектории».
• Видео: Эволюция роботов, Собираем игрушку-трансформер, Фрагмент мультфильма "Трансформеры", РобоИгрушка-нетбук, Выставка роботов.

1. Практические методы – практическая деятельность, исследовательская деятельность, направленная на развитие умений применить на практике полученные знания
2. Творческие методы – проект, фантазия, направленные на развитие воображения, эмоций, расширения сферы восприятий. Они выражаются в конструировании роботов под конкретные  условия  и  задачи,  разработке  новых  алгоритмов,  оптимизации  готовых конструкций.
3. Игровые методы.

Формы организации занятий

Среди форм организации учебных занятий в данном курсе выделяются

• практикум;
• консультация;
• ролевая игра;
• соревнование;
• творческий конкурс;
• выставка;
• проверка и коррекция знаний и умений.

Основной формой обучения по данной программе является учебно-практическая деятельность обучающихся. Приоритетными методами её организации служат практические, поисково-творческие работы. Все виды практической деятельности в программе направлены на освоение различных технологий работы с информацией и компьютером как инструментом обработки информации.

Изменение устоявшихся традиционных форм и методов учебной деятельности, направленное на совершенствование образовательного процесса, вовлекает в свою сферу как отдельного обучающегося, так и всю группу, что способствует лучшему освоению программы.

Большое внимание обращается на обеспечение безопасности труда обучающихся при выполнении различных работ, в том числе по соблюдению правил электробезопасности – беседа с демонстрацией презентаций и видео по технике безопасности и правилам поведения в кабинете информатики.

На занятиях проводятся физкультминутки для глаз и кистей рук, с использованием презентаций Чемёркиной О.В. «Физминутки», Галкиной И.А. «Электронные физминутки для глаз», «Пляска», «Гимнастика для рук» с диска «Мир информатики».

Формы работы

Программа предусматривает использование следующих форм работы:

• фронтальной - подача учебного материала всему коллективу обучающихся.
• индивидуальной - самостоятельная работа обучающихся с оказанием педагогом помощи детям при возникновении затруднения, не уменьшая их активности в и содействуя выработки навыков самостоятельной работы.
• групповой - когда ребятам предоставляется возможность самостоятельно построить свою деятельность на основе принципа взаимозаменяемости, ощутить помощь со стороны друг друга, учесть возможности каждого на конкретном этапе деятельности. Всё это способствует более быстрому и качественному выполнению задания.

МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА

Кабинет, в котором проводятся занятия, обеспечен современными персональными компьютерами, с выходом в Интернет и школьную информационную среду, обеспечивающими возможность записи и трансляции по сети видеоизображения и звука.

Средством наглядности служит оборудование для мультимедийных демонстраций (компьютер и медиапроектор).

Для работы в компьютерном классе на занятиях используется следующее оборудование:

- мультимедийный  проектор, 

- интерактивная доска,

- компьютерные колонки, 

-персональные компьютеры (минимальные системные требования: операционная система Microsoft Windows XP, процессор Pentium 233 МГц ММХ, 64 МБ ОП).

Важную роль во внедрении робототехники играет материально-техническая база образовательного учреждения. Ведь имея 2-3  конструктора на всю школу сложно говорить о качественном  преподавании курса. Поэтому в нашем городе и нашей школе была создана материально-техническая база, позволяющая говорить о качестве преподавания робототехники.

Оборудование	Кол-во
9797. LEGO Mindstorms NXT 2.0. с программным обеспечением LEGO Mindstorms  NXT 2.0	4
Ресурсный набор LEGO Mindstorms №9648	4
Набор датчиков для соревнования «Футбол роботов».	4
Дополнительные датчики для LEGO Mindstorms NXT 2.0.	3
Поле для соревнования роботов LEGO Mindstorms NXT	2

 

СПИСОК ПЕРВОИСТОЧНИКОВ

Литература для педагога

1. Основы робототехники. Юревич Е. И. - 2-е изд., перераб. и доп. - СПб.: БХВ-Петербург, 2005. - 416 с: ил.
2. Настольная книга разработчика роботов. Бишоп О. - К.: "МК-Пресс", СПб.: "КОРОНА-ВЕК", 2010. - 400с, ил.
3. С чегo начинаются роботы. О проекте Arduino для школьников (и не только) В. Н. Гололобов Москва 2011
4. Филиппов С.А. Робототехника для детей и родителей. – СПб.:Наука, 2010. 195 стр.

 

Литература для обучающихся

1. Андрей Саломатов Приключения робота Гоши – М. :Самовар,2010
2. Большая детская энциклопедия. Роботы и компьютеры ООО "Издательство" :ИДДК,2009
3. Копосов Д.Г. Первый шаг в робототехнику. Рабочая тетрадь для 5-6 классов. – М. :Бином. Лаборатория знаний, 2012
4. Филиппов С.А. Робототехника для детей и родителей. – СПб.:Наука, 2010. 195 стр.

 

Интернет-ресурсы

1. Дистанционный курс "Основы робототехники". АЛТГПА. - http://www.uni-altai.ru/ifmo/ktoi/dist_ktoi/
2. Дистанционный курс «Конструирование и робототехника» - http://learning.9151394.ru/course/view.php?id=17
3. Ежедневник цифровых технологий. О роботах на русском языке //http://www.3dnews.ru.
4. Железный Феликс. Домашнее роботостроение.//http://www.ironfelix.ru
5. Задачи для факультатива робототехники. Ушаков А.А,//Материалы конкурса ИКТО-2009
6. Институт новых технологий. - http://www.int-edu.ru
7. В.А. Козлова, Робототехника в образовании [электронный ресурс]//http://lego.rkc-74.ru/index.php/2009-04-03-08-35-17, Пермь, 2011Кружок робототехники, [электронный ресурс]//http://lego.rkc-74.ru/index.php/-lego-
8. Люди. Идеи. Технологии.//http://www.membrana.ru.
9. Портал Robot.Ru Робототехника и Образование.//http://www.robot.ru
10. Роботы и робототехника.//http://www.all-robots.ru
11. РобоКлуб. Практическая робототехника.//http://www.roboclub.ru
12. Серийные андроидные роботы в России.//http://www.rusandroid.ru.
13. Челябинский РКЦ. - http://www.rkc-74.ru

• http://www.prorobot.ru/
• http://robosport.ru/