Дополнительная общеобразовательная общеразвивающая программа «Робототехника» для обучающихся 6 класса

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Дополнительная общеобразовательная общеразвивающая программа «Робототехника» включает в себя изучение ряда направлений в области конструирования и моделирования, программирования и решения различных технических задач. Программа «Робототехника» имеет техническую направленность. Программа рассчитана на 1 год обучения и дает объем технических и естественно - научных знаний, которыми вполне может овладеть современный школьник, ориентированный на научно-техническое и/или технологическое направление дальнейшего образования и сферу профессиональной деятельности. Программа ориентирована, в первую очередь на ребят, желающих основательно изучить сферу применения роботизированных технологий и получить практические навыки в конструировании и программировании робототехнических устройств на базе конструкторов LEGO и Arduino.

Современный учебный процесс направлен не столько на достижение результатов в области предметных знаний, сколько на личностный рост ребенка. Обучение по новым образовательным стандартам предусматривает организацию внеурочной деятельности, которая способствует раскрытию внутреннего потенциала каждого ученика, развитие и поддержание его таланта. Одним из ключевых требований к образованию в современных условиях и важнейшим компонентов реализации ФГОС является овладение учащимися практическими умениями и навыками, проектно – исследовательской деятельностью.

Актуальность программы обусловлена тем, что в настоящий момент в России развиваются нано - технологии, электроника, механика и программирование, т.е. созревает благодатная почва для развития компьютерных технологий и робототехники. Не зря 2021 год в России назван годом «Науки и технологий». Робототехнические устройства интенсивно проникают практически во все сферы деятельности человека. Это новый этап в развитии общества, поэтому очевидно, что он требует своевременного образования, обеспечивающего базу для естественного и осмысленного использования соответствующих устройств и технологий, профессиональной ориентации и обеспечения непрерывного образовательного процесса. Фактически программа призвана решить две взаимосвязанные задачи: профессиональная ориентация ребят в технически сложной сфере робототехники и формирование адекватного способа мышления.

Отличительные особенности данной программы состоят в том, что в её основе лежит идея использования в обучении собственной активности учащихся. Готовность к  творчеству формируется на основе таких качеств как внимание и наблюдательность, воображение и фантазия, смелость и находчивость, умение ориентироваться в окружающем мире, произвольная память и др.

 Цель программы: формирование творческих и научно-технических компетенций обучающихся в неразрывном единстве с воспитанием коммуникативных качеств и целенаправленности личности через систему практико-ориентированных групповых занятий и самостоятельной деятельности обучающихся по созданию робототехнических устройств, решающих поставленные задачи.

Задачи программы:

 Обучающие:

 · Обучить первоначальным знаниям о конструкции робототехнических устройств;

· познакомить учащихся с принципами и методами разработки, конструирования и программирования управляемых электронных устройств на базе вычислительной платформы LEGO и Arduino.

 · развить навыки программирования в современной среде программирования углубить знания, повысить мотивацию к обучению путем практического интегрированного применения знаний, полученных в различных образовательных областях (математика, информатика и др.);

· развить интерес к научно-техническому, инженерноконструкторскому творчеству, сформировать общенаучные и технологические навыки конструирования и проектирования, развить творческие способности учащихся.

· Обучить правилам безопасной работы.

Развивающие:

 · Сформировать и развить креативность, гибкость и самостоятельность мышления на основе игровых образовательных и воспитательных технологий;

· Сформировать и развить навыки проектирования и конструирования;

 · Создать оптимальное мотивационное пространство для детского творчества.

Воспитательные:

 · Развить коммуникативные навыки;

 · Сформировать навыки коллективной работы;

· Воспитать толерантное мышление.

Планируемые результаты освоения учебного предмета с описанием универсальных учебных действий, достигаемых обучающимися

Личностные:

- повышение своего образовательного уровня и уровня готовности к продолжению обучения с использованием ИКТ;

- сформированность представлений о мире профессий, связанных с робототехникой, и требованиях, предъявляемых различными востребованными профессиями, такими как инженер-механик, конструктор, архитектор, программист, инженер-конструктор по робототехнике;

 - навыки взаимо- и самооценки, навыки рефлексии.

Предметные:

- определять, различать и называть детали конструктора;

-  знать принципы действия электронных и электромеханических элементов;

- понимать назначение элементов, их функцию;

- владеть основами разработки алгоритмов и составления программ управления роботом;

- знать правила соединения деталей в единую электрическую цепь;

- понимать написанный программный код управления устройством, вносить незначительные изменения, не затрагивающие структуру программы (например, значения констант) переменных;

- проводить настройку и отладку конструкции робота;

- записывать отлаженный программный код на плату Arduino, наблюдать и анализировать результат работы;

- проходить все этапы проектной деятельности, создавать творческие работы.

Метапредметные:

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

- самостоятельно выделять и формулировать познавательную цель;

- использовать общие приёмы решения задач;

- контролировать и оценивать процесс и результат деятельности;

- выбирать действия в соответствии с поставленной задачей и условиями её реализации;

- умение выполнять учебные действия в устной форме;

- формулировать собственное мнение и позицию;

- осуществлять взаимный контроль.

Возраст детей, участвующих в реализации программы 12 – 13 лет - это начало переходного возраста, поэтому в этот период нужно быть с ребенком максимально внимательным, осторожным и толерантным. Это уже не малыши, но еще не старшие дети. Такой возраст объединяет части характеров, присущие старшим детям (интеллектуальное развитие, нормы морали, противоречивость и т.п.) и младшим (непосредственность, неумение концентрировать внимание и т.п.). Дети такого возраста всегда готовы помочь, так как у них развито желание лидерства. Поэтому необходимо разработать систему мотивации и поощрений. Важно выделить лидера в коллективе, сплотить их. Дети стремятся подражать старшим и пример педагога очень важен. Дети активно проявляют самостоятельность, стараются стать как можно более независимыми. Все эти качества педагог должен разумно использовать в работе с детьми.

Организация работы как с продуктами LEGO Education так и с Arduino базируется на принципе практического обучения. Учащиеся сначала обдумывают, а затем создают различные модели. При этом активизация усвоения учебного материала достигается благодаря тому, что мозг и руки «работают вместе». При сборке моделей, учащиеся не только выступают в качестве юных исследователей и инженеров. Они ещё и вовлечены в игровую деятельность. Играя с роботом, школьники с лёгкостью усваивают знания из естественных наук, технологии, математики, не боясь совершать ошибки и исправлять их. Ведь робот не может обидеть ребёнка, сделать ему замечание или выставить оценку, но при этом он постоянно побуждает их мыслить и решать возникающие проблемы.

Объем программы и режим занятий:

Программа рассчитана на 68 часов (2 часа в неделю). Для успешной реализации  программы  целесообразно объединение  детей в учебные группы численностью от 5 до 15 человек. В учебную группу принимаются все желающие, без специального отбора. При определении режима занятий учтены санитарно-эпидемиологические требования к учреждениям дополнительного образования детей. Занятия  проводятся  1 раз в неделю по 2 часа, с перерывом 10-15 мин. Структура каждого занятия зависит от конкретной темы и решаемых в ней задач.

Формы и методы организации образовательного процесса:

 Методика предусматривает проведение занятий в различных формах: групповой, парной, индивидуальной, а также беседы, игры, консультации, дискуссии, эксперимент, наблюдение, коллективные и индивидуальные исследования, самостоятельная работа, проектная и исследовательская деятельность, в том числе с использованием ИКТ.

Формы контроля:

Во время проведения курса предполагается текущий, промежуточный и итоговый контроль. Текущий контроль проводится на каждом занятии с целью выявления правильности применения теоретических знаний на практике. Текущий контроль может быть реализован посредством следующих форм: наблюдение, индивидуальные беседы, тестирование, творческие работы, проблемные (ситуативные) задачи, практические работы, контрольные вопросы и т. д.

Планируемые результаты:

При  проведении итоговой  аттестации в форме проектной работы задание ориентиро­вано на индивидуальное исполнение. Защита итогового проекта проходит в форме пред­ставления обучающимися технического задания на проект, работающего кода, ответов на вопросы преподавателя, обсуждения с учащимися достоинств и недостатков проекта.

Тематическое планирование:

 Срок реализации программы:  1 год

 Возраст учащихся:  12-13 лет

Содержание программы:

Введение (2ч). Введение. Учащиеся знакомятся с программой и планом работы, а также техникой безопасности при выполнении  практических работ за компьютером. Основы безопасной работы. Инструктаж по технике безопасности.

Раздел 1 (2ч).

Введение в робототехнику. Первичные сведения о роботах.  История робототехники от глубокой древности до наших дней. Идея создания роботов. Что такое робот. Определение понятия «робота». Классификация роботов по назначению. Виды современных роботов. Знакомство с набором Lego Mindstorms и Arduino. Основные элементы, основные приёмы соединения и конструирования. Конструирование первого робота, применение роботов в современном мире: от детских игрушек, до серьезных научных исследовательских разработок. Демонстрация передовых технологических разработок, представляемых в Токио на Международной выставке роботов.

Раздел 3 (10ч). Изучение среды управления и программирования. Виды и назначение программного обеспечения. Основы работы в среде программирования Lego и Arduino. Изучение блоков: движение, ждать, сенсор, цикл и переключатель. Создание простейших линейных программ: движение вперед, назад, поворот на заданный угол, движение по кругу.

Раздел 4 (18ч).  Конструирование роботов Lego и Arduino. Способы передачи движения при конструировании роботов на базе конструкторов Lego и Arduino. Основы проектирования и моделирования электронного устройства на базе Lego и Ардуино. Механическая передача. Передаточное отношение. Волчок. Редуктор. Тестирование моторов и датчиков. Управление моторами. Состояние моторов. Встроенный датчик оборотов. Синхронизация моторов. Режим импульсной модуляции. Зеркальное направление. Датчики. Настройка моторов и датчиков. Тип датчиков.

Раздел 5 (20ч). Сборка роботов для проведения экспериментов. Создание действующей модели. Уточнение параметров проекта. Дополнение проекта схемами, условными чертежами, описательной частью. Обновление параметров.

Раздел 6 (14ч). Создание индивидуальных и групповых проектов. Разработка проекта. Распределение по группам. Формулировка задачи на разработку проекта в группе. Описание моделей, распределение обязанностей в группе по сборке, отладке, программированию модели. Описание решения в виде блок-схем, или текстом.

Раздел 7 (2ч). Представление проекта. Разработка презентации для защиты проекта. Публичная защита проектов. Рассматриваем и изучаем конструкцию робота победителя. Необходимо изучить конструкции, выявить плюсы и минусы робота.

Календарно-тематическое планирование

Требования к условиям реализации программы:

Обеспечение программы предусматривает наличие следующих методических

видов продукции:

- электронные учебники;

- экранные видео лекции;

- видео ролики;

- мультимедийные интерактивные домашние работы, выдаваемые обучающимся на каждом занятии;

Материально-техническое обеспечение программы:

1. Компьютерный класс и/или компьютер – на момент программирования робототехнических средств, программирования контроллеров конструкторов, настройки самих конструкторов, отладки программ, проверка совместной работоспособности программного продукта и модулей конструкторов LEGO.

2.  Наборы конструкторов:

- LEGOWEDO 2:0 – 2 шт.;

- LEGOMindstormsEV3 Education – 3 шт.;

- программный продукт – по количеству компьютеров в классе;

- зарядное устройство для конструктора – 2 шт.

- ящик для хранения конструкторов (по объёму).

3.   Мультимедийный проектор

Литература

1. Наука. Энциклопедия. – М., «РОСМЭН», 2001. – 125с.

2. Энциклопедический словарь юного техника. – М., «Педагогика», 1988. – 463с.

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

4. Программа курса «Образовательная робототехника». Томск: Дельтаплан, 2012.- 16с.

5. Книга для учителя компании LEGO System A/S, Aastvej 1, DK-7190 Billund, Дания; авторизованный перевод - Институт новых технологий г. Москва.

6.Сборник материалов международной конференции «Педагогический процесс, как непрерывное развитие творческого потенциала личности» Москва.: МГИУ, 1998г.

7.Журнал «Самоделки».  г. Москва. Издательская компания  «Эгмонт Россия Лтд.» LEGO. г. Москва. Издательство ООО «Лего»

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

9.Интернет – ресурсы:

http://int-edu.ru

http://7robots.com/

http://www.spfam.ru/contacts.html 

http://robocraft.ru/ 

http://iclass.home-edu.ru/course/category.php?id=15 

http://insiderobot.blogspot.ru/

https://sites.google.com/site/nxtwallet/

Дополнительные Интернет - ресурсы для учащихся

1.     http://metodist.lbz.ru

2.     http://www.uchportal.ru

3.     http://informatiky.jimdo.com/

4.     http://www.proshkolu.ru/

Перечень доступных источников информации

1. Python для начинающих 2021 – уроки, задачи и тесты https://pythonru.com/ uroki/python-dlja-nachinajushhih
2. Python/Учебник Python 3.1 https://ru.wikibooks.org/wiki/ Python/%D0%A3%D1 %87%D0%B5%D0%B1%D0%BD%D0%B8%D0%BA_Python_3.1
3. Босова Л. Л.Информатика. 8 класс: учебник. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2016.– 176 с.
4. Буйначев С. К.Основы программирования на языке Python: учеб. пособие.– Екатеринбург: Изд-во Урал, 2014.– 91 с.
5. Бхаргава А. Грокаем алгоритмы. Иллюстрированное пособие для программистов и любопытствующих.– СПб.: Питер, 2017.– 288 с.
6. Бэрри П.Изучаем программирование на Python.– М., 2017.– 624 с.
7. Винницкий Ю. А. Arduino для юных программистов и конструкторов.– СПб: БХВ-Петербург, 2018.– 176 с.
8. Гэддис Т.Начинаем программировать на Python / Пер. с англ.– 4-е изд.– СПб.: БХВ-Петербург, 2019.– 768 с.
9. Луридас П. Алгоритмы для начинающих: теория и практика для разработчика.– М.: Эксмо, 2018.– 608 с.
10.  Лутц М.Изучаем Python / Пер. с англ.– 3-е изд – СПб.: Символ Плюс, 2009.– 848 с.
11.  Мюллер Дж. Python для чайников.– СПб.: Диалектика, 2019. – 416 с.
12.  Лаборатория базовых знаний, 2008.– 228 с. 18. Поляков К. Ю.Информатика. 7 класс (в 2 частях): учебник. Ч. 1 / К. Ю.Поляков, Е. А.Еремин.– М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2019. – 160 с. 19. Практический Python 3 для начинающих https://pythonworld.ru/samouchitelpython.
13.  Рафгарден Т. Совершенный алгоритм. Жадные алгоритмы и динамическое программирование.– СПб.: Питер, 2020.– 256 с.
14.  Рейтц К., Шлюссер Т.Автостопом по Python.– СПб.: Питер, 2017.– 336 с.  24. Семакин И. Г., Залогова, Л. А. и др. Информатика и ИКТ: учебник для 9 класса.– М.: Бином, 2014.– 171 с.
15. Учебник по языку программирования Python (хабраиндекс) https://habr.com/ ru/post/61905/ 28. Федоров Д. Ю.Программирование на языке высокого уровня Python: учеб. пособие для прикладного бакалавриата.– М. : Издательство Юрайт, 2019.– 161 с.


16. Скачано с www.znanio.ru