Дополнительная образовательная программа дополнительного образования детей «Легороботы»

Муниципальное бюджетное учреждение дополнительного образования  «Ичалковский дом творчества» Утверждаю Директор МБУДО «ИчалковскийДТ» ________________Н.А.Старушенкова    от 15 сентября 2016г. Дополнительная образовательная программа дополнительного образования детей «Легороботы» Возраст детей: 11­15 лет Срок реализации: 1 год Педагог дополнительного образования: Рябов Евгений Сергеевич с. Кергуды 2016 ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА Программа   составлена   как   самостоятельная   дисциплина,  являющаяся образовательным компонентом общего среднего образования. Вместе с тем, выражая   общие   идеи   формализации,   она   пронизывает   содержание   многих других предметов и, следовательно, становится дисциплиной обобщающего, методологического   плана.   Робототехника   является   одним   из   важнейших направлений научно ­ технического прогресса, в котором проблемы механики и новых технологий соприкасаются с проблемами искусственного интеллекта. За последние годы успехи в робототехнике и автоматизированных системах изменили   личную   и   деловую   сферы   нашей   жизни.   Роботы   широко используются в транспорте, в исследованиях Земли и космоса, в хирургии, в военной   промышленности,   при   проведении   лабораторных   исследований,   в сфере   безопасности,   в   массовом   производстве   промышленных   товаров   и товаров народного потребления. Многие устройства, принимающие решения на  основе   полученных  от  сенсоров данных,  тоже   можно  считать  роботами таковы,   Технические   объекты   выполняют   не   только   функции   по     например,   лифты,   без   которых   уже   немыслима   наша   жизнь.   обработке материальных   предметов,   но   и   начинают   выполнять   обслуживание   и планирование.   Человекоподобные   роботы   уже   выполняют   функции секретарей   и   гидов. Робототехника   уже   выделена   в   отдельную   отрасль. Робототехника – это проектирование, конструирование и программирование всевозможных интеллектуальных механизмов ­роботов, имеющих модульную   Сегодня структуру   и   обладающих   мощными   микропроцессорами. человечество практически вплотную подошло к тому моменту, когда роботы будут использоваться  во  всех  сферах  жизнедеятельности. Поэтому  курсы робототехники  и  компьютерного  программирования необходимо вводить в образовательные учреждения. Технологии    образовательной    робототехники способствуют эффективному   овладению   обучающимися   универсальными 2 учебными действиями, так как объединяют разные способы деятельности при решении конкретной   задачи.   Использование   конструкторов   значительно повышает мотивацию к изучению отдельных образовательных предметов на   развитию ступени   основного     способствует     образования,     общего   коллективного мышления и самоконтроля. Содержание  и  структура  курса «Робототехника»  направлены  на формирование устойчивых представлений о робототехнических   устройствах   как     едином     изделии     определенного   с   определенными   техническими функционального     назначения     и   характеристиками. Направленность   дополнительной   образовательной   программы­ научно техническая. Актуальность   дополнительной   образовательной   программы    ­ данная   образовательная  программа   является   актуальной   и   социально­ значимой, так как ориентирована на решение важных задач по воспитанию личности   современного   ребенка   –   гуманной,   духовно   богатой,   технически   программы   определяется   стратегическими грамотной. Значимость   которые национальными   приоритетами   Российской   Федерации, подразумевают:   повышение   качества   жизни   населения,   достижения экономического   роста,   развитие   фундаментальной   науки,   образования   и культуры, обеспечение обороны и безопасности страны. Место курса «Робототехника » в учебном плане:  даннаяпрограмма предназначенадля обучающихся 5­9 классов в возрасте  11­15  лет,  которые впервые  будут  знакомиться  с  LEGO –технологиями.  Занятия проводятся в кабинете информатики 2 раза в неделю. Таким образом программа рассчитана на 72 часа.  Сроки реализации данной программы –1 год. Новизна дополнительной образовательной программы: реализация программы     осуществляется     с   использованием   методических   пособий, 3 специально разработанных фирмой "LEGO" для преподавания технического конструирования   на   основе   своих   конструкторов.   Настоящая   программа внеурочной   деятельности   предлагает   использование   конструкторов     образовательных   LegoMindstorms NXT как   инструмента   для   обучения школьников конструированию, моделированию и компьютерному управлению. Простота  в построении  модели  в  сочетании  с большими  конструктивными возможностями конструктора позволяют детям в   конце   занятия   увидеть сделанную  своими  руками  модель,  которая выполняет  поставленную  ими же     самими     задачу.    При     построении     модели   затрагивается   множество проблем  из  разных  областей  знания – от  теории механики  до  психологии.   использование Программа   компьютеров совместно с конструкторами. Важно отметить, что компьютер   деятельности     внеурочной     предполагает   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.   Педагогическая целесообразность  заключается  в том, что в данной программе сделана попытка интеграции знаний, получаемых детьми в школе в различных   областях   естественных   и   гуманитарных   наук,   с   использованием конструкторов   «LEGO   Mindstorms   NXT   2.0»и   обучением   компьютерному программированию   в   среде   «LEGO   Mindstorms   NXT   2.0»,   что   составляет содержательную основу данного курса. Данная   программа   и   составленное   тематическое   планирование рассчитано   на   2   часа   в   неделю.   Для   реализации   программы   в   кабинете   базовые   детали, имеются   наборы   конструктора   LegoMindstorms, компьютеры, принтер, видео оборудование.   Возраст   детей,   участвующих   в   реализации   данной   дополнительной 4 образовательной   программы   11­115   лет, интересам,1группа 15 человек.   групповые   занятие   по     Дополнительная образовательная программа является модифицированной, за основу взята программа «Робототехника и Лего­конструирование» автора составителя Гаврилова М. С.  Режим занятий:1 раз  в неделю  2 часа,72 часа 5 ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ КУРСА Цель:  развитие интереса к естественнонаучным дисциплинам, научно­ техническому творчеству в области робототехники на основе приобретения профильных знаний, умений и навыков. Задачи: Образовательные дать каждому ребенку базовые понятия лего робототехники, углубить знания о техническом направлении; научить работать с литературой, в программt«LEGO MindstormsNXT 2.0»; подготовить детей  к дальнейшей работе в области программирования; Развивающие формирование у детей политехнического мышления, первоначальных основ конструкторских основ и способностей; развитие мелкой моторики и логического мышления; Воспитательные развитие   деловых,   социально­значимых   личностных   качеств участников кружка; создание условий для формирования умения самостоятельно решать технические   задачи   в   процессе   конструирования   моделей   (планирование предстоящих действий, самоконтроль, умение применять полученные знания, приемы и опыт конструирования, выбор деталей и т.д.); стимулирование смекалки детей, находчивости, изобретательности и устойчивого интереса к поисковой творческой деятельности. 6 ФОРМЫ ОРГАНИЗАЦИИ УЧЕБНЫХ ЗАНЯТИЙ Среди форм организации учебных занятий в данном курсе выделяются  практикум;     урок­соревнование; урок проверки и коррекции знаний и умений урок­ролевая игра; урок­консультация; ОЖИДАЕМЫЕ РЕЗУЛЬТЫ После завершения курса обучения: Обучающийся будет знать:      конструкцию, органы управления и дисплей NXT; датчики NXT; сервомотор NXT; интерфейс программы Lego Mindstorms Education NXT; основы программирования, программные блоки.  Обучающийся будет уметь:  структурировать   поставленную   задачу   и   составлять   план   ее решения;         использовать приёмы оптимальной работы на компьютере извлекать информацию из различных источников cоставлять алгоритмы обработки информации ставить задачу и видеть пути её решения;  разрабатывать и реализовывать проект;  проводить монтажные работы, наладку узлов и механизмов;  собирать робота, используя различные датчики программировать робота. 7 ФОРМЫ КОНТРОЛЯ •Выяснение технической задачи; •Определение путей решения технической задачи; Контроль   осуществляется   в   форме   творческих   проектов, самостоятельной разработки работ.  ПОДВЕДЕНИЕ ИТОГОВ РЕАЛИЗАЦИИ    Итогами реализации программы становится проведение соревнований первороботов между командами­участницами (по 2 человека в команде).              Опросы в форме анкетирования после каждого этапа соревнований позволят   выявить   развитие   учебных   навыков   обучающихся,   уровень   их подготовки к следующим соревнованиям, обратить внимание на определенные нюансы   в   изучении   материала.   Итоговые   тесты,   предусмотренные   планом, ориентированы на закрепление полученных теоретических знаний.      Занятия в группах укрепляет межличностные связи, вырабатывает командный дух подростков. Неформальное общение между обучающимися в процессе   освоения   программы   способствует   межличностному взаимодействию и становлению эмоционального контакта. К   основным   принципам   диагностики   относят:   системность   и комплексность.   Т.е.   важно   видеть   динамику   происходящих   изменений   за определенный   период,   исходя   из   комплексных   методов   её   выявления: контроль знаний проходит не только в форме тестов и опросов, но и в форме практической пробы сил на соревнованиях, а также в написании собственных программ. Вести наблюдения эффективности программы с позиции руководителя педагогического процесса возможно при условии объективности. 8 СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММЫ 1.1 Правила поведения и ТБ в лаборатории робототехники и при  работе с конструкторами. Теория: Знакомство с правилами поведения и ТБ в лаборатории  робототехники и при работе с конструкторами.  1.2 Введение в робототехнику Теория: Ознакомление учащихся с робототехникой. 1.3 Конструкторы компании ЛЕГО Теория: Знакомство со всеми конструкторами компании Lego.  1.4 Теория: Знакомство с набором деталей, изучение его деталей.  Знакомство с набором Lego Mindstorms NXT 2.0 Получение представлений о микропроцессорном блоке NXT, являющийся  мозгом конструктора LEGOMindstorms NXT. Подготовка конструктора и  NXT к дальнейшей работе. Конструирование первого робота 2.1­2.2 Теория: Знакомство с электронными компонентами и их использование: модуль NXT с аккумулятором; датчики: ультразвуковой, касания, звука,  освещенности; соединительные кабели разной длины для подключения  датчиков и сервоприводов к NXT и USB – кабели для подключение NXT к  компьютеру. Практика: Сборка робота «пятиминутка», используя детали набора  конструктора.  Изучение среды управления и программирования 2.3­2.5. Теория: Знакомство со средой управления и программирования NXT 2.0 Programming. Изучения основных блоков.  Практика: Создание простейшей программы для управления роботом.  2.6­2.7 Теория: Подробное изучение операторов программирования робота.  Программирование робота 9 Конструирование трехколесного робота Практика: Доработка простейшей программы управления роботом.  2.8­2.9 Практика: Сборка трехколесного робота по готовой инструкции. 2.10­2.12 Программирование трехколесного робота Теория: Создание алгоритма управления трехколесным роботом Практика: Написание программы управления в с среде  программирования NXT 2.0 Programming.  2.13­2.15. Сборка гусеничного робота по инструкции Практика: Конструирование гусеничного бота по инструкции, используя детали и датчики из набора.  2.16­2.18. Конструирование гусеничного бота Практика: Сборка гусеничного бота без инструкции, используя базовые  знания в конструировании под руководством учителя.  Сборка робота­сумоиста 2.19 Тестирование Теория: Проведение итогового тестирования.  3.1.­3.3  Практика: конструирование роботов­сумоистов по инструкции. 3.4.­3.7 Практика: Проведение соревнований «роботов­сумоистов», собранных  Соревнование "роботов сумоистов" учащимися.  3.8.­3.9 Теория: Обсуждение конструкции робота победителя.  Анализ конструкции победителей Практика: Модернизирование роботов­сумоистов. 3.10.­3.12 Самостоятельное конструирование робота к  соревнованиям Практика: Сборка модели робота­сумоиста для муниципальных и  региональных соревнований, учитывая результативность моделей прошлых  соревнований. 10 Разработка проектов по группам. 4.1.­4.6 Практика: Создание групповых проектов роботов. Сборка и  программирование робота.  4.7.­4.10. Сборка готовой модели на выбор. Практика: Конструирование и программирование робота на выбор по  инструкции. 4.11.­4.14. Конструирование 4­х колёсного. Практика: Сборка и программирование 4­х колесного робота по  инструкции и, при необходимости его модернизация.  4.15.­4.18. Конструирование гусеничного робота. Практика: Сборка и программирование гусеничного робота по  инструкции и, при необходимости его модернизация. 4.19 Контрольное тестирование Теория: Проведение итогового тестирования. 4.20.­4.22. Сборка робота­богомола Практика: Конструирование и программирование робота­богомола по  готовой инструкции и дальнейшая его модернизация и улучшение  конструкции.  4.23.­4.28. Сборка робота высокой сложности Практика: Групповое конструирование робота высокой сложности по  инструкциям, предоставленным учителем.  4.29­4.32 Программирование робота высокой сложности Практика: Создание алгоритма и написание программы работы  собранного робота высокой сложности.  4.33 Показательное выступление Теория: Анализ и обсуждение созданных роботов высокой сложности.  Показательные выступления учащихся.  5.1.­5.4. Свободное моделирование роботов 11 Практика: Конструирование и программирование роботов по выбору  учащихся. Показательные выступления собранных роботов.  12 №  п/п 1.1 1.2 1.3 1.4 II. 2.1­2.2 2.3­2.5. 2.6­2.7 2.8­2.9 2.10­2.12 2.13­2.15. 2.16­2.18. 2.19 III. 3.1.­3.3  3.4.­3.7 КАЛЕНДАРНО­ТЕМАТИЧЕСКОЕ ПЛАНИРОВАНИЕ Наименование разделов и тем Количество часов Теоретических Практических I. Введение  (4 ч.)   Правила   поведения   и ТБ   в   лаборатории робототехники   и   при работе с конструкторами. Введение в робототехнику Конструкторы  компании  ЛЕГО Знакомство с набором Lego Mindstorms NXT 2.0 Конструирование (19 ч.) и   Конструирование первого робота Изучение среды управления программирования Программирование робота Конструирование трехколесного робота Программирование трехколесного робота Сборка гусеничного робота по инструкции Конструирование  гусеничного бота Тестирование Управление(12ч.) робота­   Сборка сумоиста Соревнование "роботов 1 1 1 1 1 2 1 1 1 1 1 1 1 1 2 3 2 2 3 3 3 1 3 4 13 1 1 1 2 2 3 2 3 4 1 3 6 4 4 4 3 6 4 4 58 сумоистов" Анализ конструкции победителей Самостоятельное Конструирование робота к соревнованиям 1 2 3 Проектно­конструкторская деятельность в группах (33ч.) 3.8.­3.9 3.10.­3.12 IV. 4.1.­4.6 4.7.­4.10. 4.11.­4.14. 4.15.­4.18. 4.19 4.20.­4.22. 4.23.­4.28. 4.29­4.32 4.33 V.Свободное моделирование (4 ч.) 5.1.­5.4. Свободное моделирование роботов ИТОГО: Разработка проектов по группам. Сбор готовой модели на выбор. Конструирование   4­х колёсного. Конструирование  гусеничного робота. Контрольное тестирование Сборка робота­ богомола   робота Сборка высокой сложности Программирование робота   сложности Показательное выступление высокой 6 4 4 4 1 3 6 4 1 4 1 1 72 14 14 УЧЕБНО­МЕТОДИЧЕСКОЕОБЕСПЕЧЕНИЯ Литература для учащихся 1. Чехлова А. В., Якушкин П. А.«Конструкторы LEGO DAKTA в курсе  информационных технологий. Введение в робототехнику». ­ М.: ИНТ,  2001 г. 2. Филиппов С.А. «Робототехника для детей и родителей» ­ «Наука»  2010г. Литература для учителя 1. Тришина С. В. Информационная компетентность как педагогическая  категория [Электронный ресурс]. ИНТЕРНЕТ­ЖУРНАЛ «ЭЙДОС» – www.eidos.ru . 2.  Поташник М.М. Управление профессиональным ростом учителя в  современной школе. –М., 2009Концепция модернизации российского  образования http://www.ug.ru/02.31/t45.htm 3. «Новые информационные технологии для образования». Институт  ЮНЕСКО по информационным технологиям в образовании.  Издательство « Москва». 2000 г Интернет ­ ресурсы http://lego.rkc­74.ru/ http://learning.9151394.ru  http://www.9151394.ru/projects/lego/lego6/b http://www.roboclub.ru/ eliovskaya/  http://robosport.ru/ http://www.lego.com/education/ http://www.prorobot.ru/  http://www.wroboto.org/ 15