Авторизованная программа курса внеурочной деятельности Образовательная робототехника

Управление образования администрации Соликамского городского округа

Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа №17»

Авторизованная программа

курса внеурочной деятельности

«Образовательная робототехника»

Автор-составитель:

Антипина Анна Вячеславовна,

учитель математики, физики

высшей квалификационной категории

Соликамск, 2025
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Робототехника является важной частью современного мира. В повседневной жизни - в школе, дома мы используем огромное количество технических устройств: мобильные телефоны, стиральные машины, компьютерную технику и многое другое, все это является роботами. С каждым годом наука развивается, научно-технические исследования не стоят на месте. Эта отрасль совершенствуется в мире очень быстро. Робототехника – это междисциплинарное направление, которое объединяет в себе знания из разных предметов: математика, технология, физика, информатика и др.

Актуальность определяется востребованностью развития робототехники современным обществом. [10]

Программа «Робототехника» удовлетворяет творческие, познавательные потребности заказчиков: детей, их родителей, современного общества. Досуговые потребности, обусловленные стремлением к содержательной организации свободного времени, реализуются в практической деятельности обучающихся.

Программа «Робототехника» включает в себя изучение ряда направлений в области технического конструирования и моделирования, программирования и решения различных технических задач.

Дополнительная образовательная программа «Робототехника» имеет научно-техническую направленность с элементами естественно-научных элементов. Программа рассчитана на 1 год обучения и формирует объем технических и естественно - научных компетенций, которыми овладевает современный школьник, ориентированный на технологическое направление своего дальнейшего образования и будущую сферу профессиональной деятельности. Программа ориентирована в первую очередь на обучающихся, желающих изучить сферу применения роботизированных технологий и получить практические навыки в конструировании и программировании робототехнических устройств. [10]

Новизна данной программы обусловлена ее гибкостью по отношению к различным робототехническим наборам. Практически все программы дополнительного образования ориентированы на одну платформу, а именно Lego Mindstorms NXT. А данную программу можно применять к робототехническим наборам Lego Mindstorms EV3, Lego  Minstorms  NXT, Технолаб. В данной программе ее содержание идет не от тематических линий рекомендуемого программного обеспечения, а от аппаратных составляющих: датчиков, моторов, а также соревновательных направлений. Необходимость этого нововведения обоснована более детальным рассмотрением датчиков и моторов и их программированием, а также перечнем мероприятий технической направленности в нашем регионе: межмуниципальный конкурс «Соликамский Робофест», конкурсы «Робофутбол» и «Робохоккей», краевая олимпиада по робототехнике и другие.

Педагогическая целесообразность введения робототехники в школе заключается в развитии технических и творческих способностей детей, их ранняя профориентация на получение технических и инженерных специальностей.

Цель курса: развитие творческих и научно-технических компетенций обучающихся, воспитание коммуникативных качеств личности через систему практикоориентированных индивидуальных и групповых занятий, консультаций и самостоятельной деятельности обучающихся по созданию робототехнических устройств и моделей, решающих поставленные задачи.

Основные задачи курса:

- развивать научно-технические способности (критический, алгоритмический стили мышления, фантазию, зрительную и образную память, рациональное восприятие действительности);

- расширять знания о современной науке и технике как способе рационально-практического освоения окружающего мира;

- обучить решению практических задач, используя набор технических и интеллектуальных умений на уровне свободного использования;

- формировать устойчивый интерес обучающихся к робототехнике;

- воспитывать уважительное отношение к труду. [8]

Возраст детей, участвующих в реализации данной программы, от 12 до 15 лет. Курс рассчитан на 56 академических часов.

Режим занятий: занятия проходят в период с октября по апрель в течении года по 2 часа в неделю.

Режим занятий соответствует требованиям СанПин: длительность нахождения обучающихся за компьютером (сбор робота по инструкции, создание программы) чередуется с конструированием моделей и их тестированием.

Формы организации образовательной деятельности

Занятия строятся соответственно возрастным особенностям обучающихся: определяются методы проведения занятий, подходы к распределению заданий, организуется коллективная работа, планируется время для теории и практики. Каждое занятие предполагает рассмотрение теоретических вопросов и решение практических задач по данной теме.

Формы занятий направлены на активизацию познавательной деятельности, на развитие алгоритмического, операционного мышления обучающихся. Основный тип занятий – практикум. [7]

В состав МАОУ «СОШ №17» входит  структурное подразделение – «Детский сад» (2 корпуса). Дети уже с дошкольного уровня обучения имеют возможность посещать занятия по конструированию и робототехнике, в детских садах предусмотрены занятия по конструированию с использованием робототехнического конструктора Lego «Простые механизмы». На занятиях дети знакомятся с перечнем деталей Лего, видами соединения деталей, зубчатыми передачами, колесами и осями, изучают виды рычагов, шкивы. На уровне начального общего образования также организованы внеурочные занятия по робототехнике. Обучающиеся знакомятся с робототехническим набором Lego WeDo 1.2, конструируют и программируют 12 простых моделей и 6 более сложных моделей из данного конструктора, используя рекомендуемое методическое и программное обеспечение. Перейдя на уровень основного общего образования обучающиеся имеют возможность познакомиться с основами робототехники на уроках технологии в 7 классе, изучая модуль «Робототехника», а более глубже изучить данное направление, посещая курс внеурочной деятельности «Образовательная робототехника».

Таким образом, преемственность дошкольного, начального и основного уровней образования помогает придать процессу обучения робототехнике целостный, последовательный и перспективный характер; развивать личностные качества ребенка на всех этапах обучения.

ПЛАНИРУЕМЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ КУРСА

Личностные результаты:

- развитие познавательного интереса, инициативы и любознательности;

- готовность и способность обучающихся к саморазвитию и реализации творческого потенциала за счет развития алгоритмического и логического мышлении;

- стремление использовать полученные знания в процессе обучения другим предметам и в повседневной жизни;

- способность связывать учебное содержание с собственным опытом;

- называть и объяснять свои чувства и ощущения, объяснять своё отношение к поступкам с позиции общечеловеческих нравственных ценностей;

- самостоятельно и творчески реализовывать собственные замыслы. [9]

Метапредметные результаты:

Познавательные УУД:

- определять, различать и называть детали конструктора;

- конструировать по условиям, по образцу, по чертежу, по заданной схеме и самостоятельно строить схему;

- ориентироваться в своей системе знаний: отличать новое от уже известного;

- перерабатывать полученную информацию: делать выводы в результате индивидуальной, групповой и совместной работы всего класса, сравнивать и группировать предметы и их образы;

Регулятивные УУД:

- уметь работать по предложенным инструкциям;

- уметь излагать мысли в четкой логической последовательности, отстаивать свою точку зрения, анализировать ситуацию и самостоятельно находить ответы на вопросы путем логических рассуждений;

- определять и формулировать цель деятельности на занятии с помощью учителя;

Коммуникативные УУД:

- уметь работать в паре и в коллективе; уметь рассказывать о ходе создания модели, этапах конструирования и программирования;

- уметь работать над проектом в команде, эффективно распределять обязанности. [9]

Предметные результаты

ЗНАТЬ:

- правила безопасной работы с мелкими деталями, компьютером, электронными деталями конструктора;

- основные детали конструкторов ЛЕГО;

- конструктивные особенности различных моделей и механизмов;

- компьютерную среду, для программирования роботов Lego Mindstorms EV3, включающую в себя графический язык программирования;

- виды подвижных и неподвижных соединений в конструкторе;

- основные приемы конструирования роботов;

- самостоятельно решать технические задачи в процессе конструирования роботов;

- создавать реально действующие модели роботов при помощи специальных элементов по разработанной схеме, по собственному замыслу;

- создавать компьютерные программы и программы на блоке для различных роботов;

- корректировать программы при необходимости;

- демонстрировать технические возможности роботов;

УМЕТЬ:

- принимать или планировать учебную задачу, ее конечную цель;

- прогнозировать результаты своей и совместной работы;

- планировать ход выполнения задания, разбивать его  на более мелкие шаги;

- высказываться устно в виде сообщения или доклада;

- высказываться устно в виде рецензии ответа товарища;

- получать необходимую информацию об объекте деятельности, используя рисунки, схемы, эскизы, чертежи;

- осуществлять простейшие операции с файлами программного обеспечения;

- запускать прикладные программы. [9]

СОДЕРЖАНИЕ КУРСА

Тема 1.  Техника безопасности в компьютерном классе. Введение в робототехнику. Виды роботов. (2 часа)

Основные вопросы: понятие «робот», «робототехника». Применение роботов в различных сферах жизни человека, значение робототехники. Просмотр видеофильма об использовании роботов в жизни.

Тема 2.  Знакомимся с набором Lego Mindstorms EV3. Сборка базовой конструкции робота. (2 часа)

Основные вопросы: ознакомление с комплектом деталей для изучения робототехники: блок-микрокомпьютер, сервоприводы, соединительные кабели, датчики: касания, ультразвуковой, цвета, гироскоп. Порты подключения. Создание базовой модели по инструкции.

Тема 3.  Изучение среды программирования Lego Mindstorms EV3. Создание первых программ. (2 часа)

Основные вопросы: понятие «программа», «алгоритм». Алгоритм движения робота. Написание программы для движения робота. Запуск и отладка программы. Написание других простых программ на выбор учащихся и их самостоятельная отладка

Тема 4.  Изучение датчика касания. Создание программ на использование датчика касания. (2 часа)

Основные вопросы: устройство датчика касания, демонстрация его в действии, использование датчиков касания в технике. Программирование робота на выполнение действия с использованием датчика касания.

Тема 5.  Изучение гироскопического датчика. Создание программ на использование гироскопического датчика. (2 часа)

Основные вопросы: устройство гироскопического датчика, демонстрация его в действии, использование гироскопических датчиков в технике. Программирование робота на выполнение действия с использованием гироскопического датчика.

Тема 6.  Изучение ультразвукового датчика. Создание программ на использование ультразвукового датчика. (2 часа)

Основные вопросы: устройство ультразвукового датчика, демонстрация его в действии, использование ультразвуковых датчиков в технике. Программирование робота на выполнение действия с использованием ультразвукового датчика.

Тема 7. Изучение датчика цвета. Создание программ на использование датчика цвета. (2 часа)

Основные вопросы: устройство датчика цвета, демонстрация его в действии, использование датчиков цвета и освещенности в технике. Программирование робота на выполнение действия с использованием датчика цвета.

Тема 8. Использование малых сервомоторов в конструкциях, их программирование. (2 часа)

Основные вопросы: устройство большого и малого сервомоторов, порядок подключения их к портам, тестирование моторов, программирование блоков управления моторов.

Тема 9. Программирование робота через блок (2 часа)

Основные вопросы: интерфейс встроенного программного обеспечения, создание простейших программ с помощью блока, достоинства и недостатка программирования через блок.

Тема 10. Управление робота через мобильные приложения: Commander, Remote EV3 и другие (2 часа)

Основные вопросы: обзор программного обеспечения для установки его на мобильные устройства, способы соединения между роботом и мобильным устройством, интерфейс программного обеспечения для мобильных устройств, программирование моделей и управление ими.

Тема 11.  Знакомство с программой для виртуального моделирования и конструирования Lego Digital Designer (8 часов)

Основные вопросы: интерфейс программы Lego Digital Designer, ее возможности, обзор деталей, функций. Создание программ со статическими и динамическими элементами.

Тема 12.  Сборка и программирование моделей роботов из базового и ресурсного наборов по готовым инструкциям (4 часа)

Основные вопросы: знакомство с инструкциями моделей, правила сборки моделей, перенос программы в готовую модель, тестирование модели.

Тема 13.  Знакомство с правилами соревнований роботов на скорость. Сборка и программирование роботов. (4 часа)

Основные вопросы: регламент соревнований движения роботов на скорость, знакомство с разными видами соревновательных полей, требования к роботу, конструирование и программирование робота на скорость. Соревнования собранных моделей.

Тема 14.  Знакомство с правилами соревнований роботов на движение по траектории. Сборка и программирование роботов. (4 часа)

Основные вопросы: регламент соревнований движения роботов по траектории, знакомство с разными видами соревновательных полей, требования к роботу, конструирование и программирование робота. Соревнования собранных моделей.

Тема 15.  Знакомство с правилами соревнований шагающих роботов. Сборка и программирование роботов. (4 часа)

Основные вопросы: регламент соревнований движения шагающих роботов, требования к роботу, конструирование и программирование робота. Соревнования собранных моделей.

Тема 16.  Знакомство с правилами соревнований роботов-сумоистов. Сборка и программирование роботов. (4 часа)

Основные вопросы: регламент соревнований роботов - сумоистов, знакомство с разными видами соревновательных полей, требования к роботу, конструирование и программирование роботов - сумоистов. Соревнования собранных моделей.

Тема 17.  Свободное конструирование (6 часов)

Основные вопросы: обсуждение идей для создания роботов, возможности их воплощения, назначение роботов. Создание роботов и программирование их на выполнение заданных действий, презентация своих моделей.

Тема 18.  Итоговое занятие. Защита проектов (2 часа)

Основные вопросы: подведение итогов года, результаты участия в конкурсах технического мастерства, защита своих проектов, планирование дальнейшей работы.

ТЕМАТИЧЕСКОЕ ПЛАНИРОВАНИЕ

МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ РЕАЛИЗАЦИИ ПРОГРАММЫ

Для учителя:      

1.       Киселев М. Информатика. Робототехника в примерах и задачах. Курс программирования механизмов и роботов [Текст] – М.: «Лаборатория знаний», 2015

2.       Овсяницкий А.Д., Овсяницкий Д.Н., Овсяницкая Л.Ю. Курс программирования робота Lego Mindstorms EV3 в среде EV3: основные подходы, практические примеры, секреты мастерства. [Текст] – М.: «Лаборатория знаний», 2015

3.       Тарапата В., Самылкина С. Робототехника в школе. Методика, программы, проекты [Текст] – М.: «Лаборатория знаний», 2017

4.       Филиппов С. Уроки робототехники. Конструкция. Движение. Управление [Текст] - М.: «Лаборатория знаний», 2018

Электронные ресурсы:

1.       Программное обеспечение для роботов [Электронный ресурс]: www.education.lego.com

2.       Инструкции по сборке роботов [Электронный ресурс]: www.mir-kubikov.ru

3.       Инструкции по сборке роботов [Электронный ресурс]: www.proghouse.ru

4.       Инструкции по сборке роботов [Электронный ресурс]: www.prorobot.ru

5.       Инструкции по сборке роботов [Электронный ресурс]: www.roboproject.ru

6.       Инструкции по сборке роботов [Электронный ресурс]: www.robotbaza.ru

7.       Методы, приемы и формы обучения [Электронный ресурс]: http://pck2.ru/index.php/prepodovatelyu/metody-priemy-i-formy-obucheniya

8.            Программа по робототехнике [Электронный ресурс]: https://xn--47-kmc.xn--80aafey1amqq.xn--d1acj3b/program/7208-robototekhnika

9.            Рабочая программа кружка [Электронный ресурс] https://multiurok.ru/files/rabochaia-proghramma-kruzhka-konstruktor.html

10.        Рабочая программа кружка дополнительно образования [Электронный ресурс]: https://infourok.ru/obrazovatelnaya-programma-dopolnitelnogo-obrazovaniya-uchaschihsya-robototehnika-2354120.html

Для обучающихся:

1.     Инструкции по сборке роботов [Электронный ресурс]: www.proghouse.ru 

2.     Инструкции по сборке роботов [Электронный ресурс]: www.prorobot.ru

3.     Инструкции по сборке роботов [Электронный ресурс]: www.roboproject.ru

4.     Инструкции по сборке роботов [Электронный ресурс]: www.robotbaza.ru

Перечень средств ИКТ, необходимых для реализации программы

Аппаратные средства:

•        Компьютер для учителя, 10 компьютеров для обучающихся;

•        Проектор, экран, колонки;

·                    Робототехнические наборы Lego Mindstorms EV3 – 10 штук

Программные средства:

•        Операционная система – Windows;

•        Программное обеспечение Lego Mindstorms EV3;

•        Браузер для входа в сеть Интернет;

·                   Программа Lego Digital Designer.

Формы проведения итогов по каждой теме или разделу проходят в виде соревнования, защиты своей модели.

Итоговый контроль реализуется в форме демонстрации и защиты своих проектов - собранного и запрограммированного робота.

Скачано с www.znanio.ru