III.     ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА.

Характеристика предмета или вида деятельности.

Дополнительная общеразвивающая программа «Основы воздушной робототехники, пилотирование воздушных беспилотных средств»» составлена в соответствии с Федеральным законом от 29.12.2012 г. № 273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации».  Программа имеет техническую направленность. Программы научно-технической направленности в системе общего образования ориентированы на развитие технических и творческих способностей и умений учащихся, организацию научно-исследовательской деятельности, профессионального самоопределения учащихся.

Робототехника и беспилотные технологии являются одним из важнейших направлений научно – технического прогресса, в котором проблемы механики и новых технологий соприкасаются с проблемами искусственного интеллекта.

Отрасль беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) является относительно новой и уже сейчас к ней проявляют активный интерес ведущие страны мира. Подготовка специалистов в отрасли БПЛА-строительства и пилотирования является важнейшей задачей для достижения опережающего технического развития и способствует диверсификации экономики страны.  

Новизна.

Новизна дополнительной общеразвивающей программы заключается в следующем:

- программа интегрированная и построена с использованием межпредметных связей. Она объединяет в себе такие направления как современные компьютерные технологии, традиционное техническое моделирование и проектную деятельность;

- использование в учебном процессе информационно-компьютерных технологий способствует приобретению нового опыта познавательной деятельности;

- в рамках программы созданы условия для развития навыков самообразования и самопроектирования, учащимся предоставлены возможности готовиться к участию в серьезных конкурсах, фестивалях со своими проектами.

Актуальность.

Согласно государственной программе Российской Федерации «Развитие образования» на 2013 – 2020 годы является модернизация образовательных программ в системах дошкольного, общего и дополнительного образования детей, направленных на достижение современного качества учебных результатов и результатов социализации.  Дополнительная общеразвивающая программа создает благоприятные условия для развития творческих способностей учащихся, расширяет и дополняет базовые знания, дает возможность удовлетворить интерес в избранном виде деятельности, проявить и реализовать свой творческий потенциал в технологической направленности. Создание таких условий в соответствии с государственной программой «Развитие образования» и тематика программы, отвечающая потребностям современного общества, делают программу актуальной и востребованной.

Педагогическая целесообразность.

Педагогическая целесообразность данной программы обусловлена предоставлением учащемуся широких возможностей для самовыражения средствами изучения и сборки конструкторов, использованием подходов ТРИЗ. Ученики вместе с преподавателем могут осуществить глубокую модернизацию моделей по самостоятельным эскизам. Использование авторских конструкторов («Жужа») активно способствует развитию воображения, овладению навыками конструирования и моделирования, формированию абстрактного и логического мышления, изучению свойств материалов.

Следует отметить, что занятия по пилотированию положительно влияют на физическое и психологическое состояние учащихся. Сборка конструктора развивает мелкую моторику, управление конструктором в воздухе требует от учащихся внимательного наблюдения за удаленным объектом, что способствует снижению общей нагрузки на зрение. Занятия в помещении сочетаются с занятиями на воздухе. В целом все эти факторы оказывают благотворное влияние.

Дополнительным преимуществом данной программы является то, что в рамках проектной деятельности и совместного конструирования, подготовки к специальным конкурсным мероприятиям («РобоФест», «Крок») формируется команда единомышленников, что значительно усиливает мотивацию учащихся и позволяет приобрести ценный опыт.

Целью дополнительной общеразвивающей программы «Основы воздушной робототехники, пилотирование воздушных беспилотных средств»»  является развитие технически образованной, социально ориентированной, направленной на творчество и саморазвитие личности средствами освоения беспилотных летательных аппаратов и робототехники. 

Обучающие (предметные) задачи.

- обучение устройству беспилотных летательных аппаратов и робототехнических систем навесного оборудования;

 - обучение основным приемам сборки, программирования, эксплуатации  беспилотных летательных систем и робототехнического навесного оборудования;

- правила безопасной работы с инструментами, необходимыми при конструировании беспилотных систем и робототехники.

Развивающие задачи.

- обучение важнейшим общеучебным умениям и универсальным учебным действиям;

- обучение различным способам решения проблем творческого и поискового характера для дальнейшего самостоятельного создания способа решения проблемы;

- развитие образного, технического и аналитического мышления;

- формирование навыков проектной деятельности;

- формирование умения анализировать поставленные задачи, планировать и применять полученные знания при реализации творческих проектов.

Воспитательные задачи.

- воспитание некоторых личностных качеств: целеустремленности, самостоятельности, настойчивости и работоспособности;

- воспитание интереса к информационной и коммуникационной деятельности, бережного отношения к техническим устройствам;

- формирование навыков корректного делового общения и навыков сотрудничества в командной или проектной деятельности;

- развитие чувства самоуважения и уверенности в своих силах, основанной на результатах своего труда.

Возраст детей.

Желательный возраст учащихся – 10-15 лет.

Учащиеся среднего школьного возраста, имеющие достаточную базовую подготовку, активно интересуются конструированием, моделированием, управлением беспилотных воздушных роботов, поэтому содержание программы адаптированно для детей данного возраста. Познавательные процессы (мышление, память, восприятие) детей 12, 13 лет уже позволяют им успешно осваивать научные понятия и оперировать ими. В содержании программы можно использовать специализированные компьютерные программы.

Сроки реализации.

         Срок реализации дополнительной общеразвивающей программы «Проектирование и конструирование беспилотных летательных аппаратов» в рамках Школы беспилотных аппаратов и цифровых технологий «Вектор» составляет 1 учебный год.

Формы обучения: очная.

Формы организации деятельности.

Групповые занятия, индивидуальные консультации, занятия в рамках проектных команд.

Режим занятий.

         Занятия по данной программе проводятся 2 раза в неделю по 2 часа (продолжительность учебного часа – 40 минут). Продолжительность и кратность занятий обосновывается нормами САНПИН 2.4.4.3172-14 и целью и задачами программы. Занятия ведутся с 1 сентября по 31 мая учебного года, всего 144 часа. Количество учащихся в группе 8 – 12 человек.

Ожидаемые результаты.

Личностные результаты.

         Ожидаются, что учащиеся смогут

- устанавливать связь между целью деятельности и ее результатом;

- понимать причины успеха в творческой деятельности и ориентироваться на них;

- оценивать усваиваемое содержание учебного материала исходя из личностных ценностей;

- устанавливать связь между целью учебной деятельности и ее мотивом.

Метапредметные результаты.

Познавательные универсальные учебные действия:

-  ориентироваться в своей системе знаний и определять границы своего знания и незнания;

- находить ответы на вопросы в соответствующем материале, используя тексты, иллюстрации, свой жизненный опыт;

- уметь сравнивать, объясняя критерии сравнения;

- проводить анализ учебного материала;

- уметь определять уровень усвоения учебного материала.

         Регулятивные УУД:

- определять и формулировать цель своей учебной деятельности;

- формулировать учебные задачи;

- работать по предложенному плану, инструкции;

- высказывать свои предположения на основе учебного материала;

- осуществлять итоговый и пошаговый контроль своей творческой деятельности;

- вносить необходимые коррективы на основе оценки характера совершенных ошибок;

- осуществлять поиск информации с использованием литературы и сети Интернет.

Коммуникативные УУД:

- уметь с достаточной полнотой и точностью выражать свои мысли;

- формировать собственное мнение и позицию;

- доброжелательно и уважительно строить свое общение со сверстниками и взрослыми;

- сотрудничать в рамках взаимопомощи.

  Предметные результаты.

         Учащиеся должны знать:

- общенаучные и технические термины, теоретические основы создания беспилотных летательных систем и робототехнического навесного оборудования;

- элементарную базу, при помощи которой собирается устройство;

- порядок взаимодействия механических узлов аппаратов с электронными и оптическими устройствами;

- порядок создания алгоритма функционирования беспилотных летательных аппаратов;

- правила техники безопасности при работе с инструментом и электрическими приборами;

- порядок и правила проведения соревнований по беспилотным летательным аппаратам и робототехническому навесному оборудованию;

- основы воздушного законодательства РФ и порядка эксплуатации беспилотных летательных аппаратов.

 Учащиеся должны уметь:

- проводить сборку беспилотных летательных аппаратов на базе известных им конструкторов;

- эксплуатировать (управлять) беспилотным летательным аппаратом в ручном и автоматическом режимах;

- эксплуатировать навесное робототехническое оборудование (на базе 3Д стабилизированного подвеса);

- выступать с творческими проектами на конкурсных мероприятиях различного уровня.

Критерии и способы определения результативности.

         Входной мониторинг проводится на первых занятиях при помощи педагогического наблюдения, опросов и выполнения учащимися диагностических заданий. Эти способы позволяют определить первоначальную подготовку учащихся и внести корректировку в планирование образовательного процесса. Для отслеживания теоретической подготовки применяются опросные методы. Для отслеживания результатов практической деятельности применяется метод наблюдения и индивидуального контроля.

         Результативность отслеживается методом анализа практических и творческих работ, результатов тестирования, участия в мероприятиях.

Формы подведения итогов реализации дополнительной  программы.

         Формой подведения итогов служит участие учащихся в  робототехнических соревнованиях различного уровня, создание ими творческих проектов для участия в конкурсе проектов и др.

IV. УЧЕБНО-ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН

V. СОДЕРЖАНИЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ ПРОГРАММЫ

Введение

Тема 1: Выработка устойчивых навыков управления беспилотным летательным средством, отработка навыков ручного управления оператором, взлет и посадка из специальной зоны. Управление креном, тангажем, рысканьем с удержанием требуемой высоты, придерживаясь заданной траектории полета.

Тема 2: Углубленное изучение программной среды Mission Planner. Настройка режимов автоматического и полуавтоматического полета, обзор функционала. Разбор параметров, воздействующих на полет при ручном управлении оператором и автономном полете при помощи навигационного модуля.

Тема 3: Установка модулей навигации по спутникам и удаленной Bluetooth телеметрии. Способы настройки и программирование полетных режимов. Обзор специфики схемотехники, передачи данных по интерфейсу I2C.

Тема 4: Режим Loiter, воздействующие на данный режим полета параметры в прошивке полетного контроллера. Настройка прошивки в среде Mission Planner. Практика полетов.

Тема 5: Режим Drift, воздействующие на данный режим полета параметры в прошивке полетного контроллера. Настройка прошивки в среде Mission Planner. Практика полетов.

Тема 6: Режим Sport, воздействующие на данный режим полета параметры в прошивке полетного контроллера. Настройка прошивки в среде Mission Planner. Практика полетов.

Тема 7: Режим Круг, воздействующие на данный режим полета параметры в прошивке полетного контроллера. Настройка прошивки в среде Mission Planner. Практика полетов.

Тема 8: Режим Follow Me, воздействующие на данный режим полета параметры в прошивке полетного контроллера. Настройка прошивки в среде Mission Planner. Практика полетов.

Тема 9: Режим ACRO, воздействующие на данный режим полета параметры в прошивке полетного контроллера. Настройка прошивки в среде Mission Planner. Практика полетов.

Тема 10: Подготовка к соревнованиям направления Аэронет Всероссийского робототехнического фестиваля Робофест.

VI.  МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ.

Для организации занятий необходимо следующее оборудование:

- компьютерный класс,

- 5 комплектов конструктора «Юный техник».

VII. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.

1. Закон РФ «Об образовании» (от 29 декабря 2012 года).

2. Права ребенка в Российской Федерации относительно Конвенции ООН о правах ребенка.

3. Алгоритмы на C++. Роберт Седжвик. Издательство "Вильямс" 2014г.

4. Объектно-ориентированное программирование в С ++. 4 -е изд. Лафоре Р., издательство Питер, 2013.

5. Электроника и схемотехника. В 2 томах. Учебник (комплект из 2 книг), издательство Юрайт, 2015.

6. Основы гидравлики, теплотехники и аэродинамики: Учебник.

Брюханов Олег Николаевич, 2014.

7. Практическое программирование микроконтроллеров Atmel AVR на языке ассемблера Издательство: БХВ-Петербург, 2011.

8. Электроника - практический курс. Мартин Хартли Джонс. Издательство Техносфера 2013.

9. Компас-3D. Полное руководство. От новичка до профессионала, Н. Жарков, М. Минеев, Р. Прокди, М. Финков. Издательство «Наука и техника» 2016.

10. Создание интеллектуальных роботизированных систем. Статья. Богатов А.Ю., 2016.

11. Учебно-методический сайт http://copter.space.

12. Программирование для детей. Кэрол Вордерман, Джон Вудкок, Шон Макманус, Крейг Стили, Клэр Куигли, Дэниел Маккаферти. Издательство «Манн, Иванов и Фербер» 2015г.

13. Технический информационный портал http://megamozg.ru

14. Сайт углубленной схемотехники http://habrahabr.ru

15. Форум по микроэлектронике http://geektimes.ru

Приложение 1.

КАЛЕНДАРНО-ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН

Скачано с www.znanio.ru