МАОУ «Суксунская средняя общеобразовательная школа»

 

Рекомендовано к утверждению МС школы   Протокол № «     »…………         2018г.

Утверждаю Директор школы  Е.И.Сидорова Приказ № «     »……………          2018г.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

«Обучение и развитие через игру»

Программа дополнительного образования технической направленности по  развитию конструкторских способностей учащихся средствами РОБОТОТЕХНИКИ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Автор: Шилова Инга Мухажировна,

учитель начальных классов   МАОУ 

«Суксунская средняя общеобразовательная   

 школа №2»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

п. Суксун, 2018г.

 

 

Пояснительная записка

 

Сегодняшний мир не похож на вчерашний, а завтрашний – не будет похож на сегодняшний! Динамично развивающиеся технологии внедряются во все сферы жизнедеятельности человека.

65% современных детей вырастут, овладев профессиями, которых пока не существует сегодня. Будущим специалистам потребуется всесторонняя подготовка и знания из самых разных областей технологии, естественных наук и инженерии.

     STEAM вдохновляет наших детей – будущее поколение изобретателей, новаторов и лидеров проводить исследования как ученые, моделировать как технологи, конструировать как инженеры, созидать как художники, аналитически мыслить как математики, и играть как дети.

     Сегодня STEAM-образование развивается, как один из основных мировых трендов и основано на применении междисциплинарного и прикладного подхода, а также на интеграции всех пяти направлений в единую схему обучения. Обязательными условиями такого обучения являются его непрерывность и возможность взаимодействия детей в рабочих группах, где они могут аккумулировать идеи и обмениваться размышлениями. Именно поэтому, модули для развития абстрактного и логического мышления, такие как: Лего-технология , детская опытно-экспериментальная деятельность и детская исследовательская деятельность  – входят в нашу основную образовательную программу.

   Благодаря STEM-подходу дети могут вникать в логику происходящих явлений, понимать их взаимосвязь, изучать мир системно и тем самым вырабатывать в себе любознательность, инженерный стиль мышления, умение выходить из критических ситуаций, вырабатывают навык командной работы и осваивают основы менеджмента и самопрезентации, которые, в свою очередь, обеспечивают кардинально новый уровень развития ребенка.

Замечательным решением задач STEM-образования станет конструктор, который сочетает в себе игровые наборы - Планета STEAM. В рамках занятий дети уже с 3-х лет смогут научиться задавать вопросы и исследовать процессы; высказывать гипотезы и предположения; использовать в деятельность подручный материал; с помощью метода проб и ошибок решать задачи; участвовать в дизайне поделок; измерять и сравнивать размер, скорость и расстояние.

Важным условием обучения является парная или групповая деятельность детей. Именно в таком формате общения им будет легче и интереснее аккумулировать идеи и размышлять.

 

Актуальность программы также продиктована нормативными актами.  Программа разработана в соответствии со следующими нормативными и правовыми актам.

 

- Федеральный закон от 29.12.2012 N 273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации». В главе 10 «Дополнительное образование», в статье 75  записано: «Дополнительное образование детей и взрослых направлено на формирование и развитие творческих способностей детей и взрослых, удовлетворение их индивидуальных потребностей в интеллектуальном, нравственном и физическом совершенствовании».

-   ФГОС ООО.   В главе 4 «Требования к условиям реализации основной образовательной программы основного общего образования» говориться, что «Современное образование должно содействовать тому, чтобы формировать у школьников творческий потенциал, развить их творческие способности, создавать условия для реализации творческой деятельности».                                                                                                                                                                                                                                                                 

 

 

Введение государственных стандартов общего образования предполагает разработку новых педагогических технологий. Важнейшей отличительной особенностью стандартов нового поколения является их ориентация на результаты образования, который, считаю,  напрямую связан с развитием познавательных интересов ребёнка. Но чтобы ребенок развивался, необходимо организовать его деятельность. Значит, образовательная задача состоит в организации условий, провоцирующих детское действие. Такую стратегию обучения можно, по моему мнению, реализовать в образовательной среде ЛЕГО. Разнообразие конструкторов Лего позволяет заниматься с учащимися по разным направлениям: конструирование, программирование, моделирование физических процессов и явлений. Занятия по ЛЕГО-конструированию в начальных классах, главным образом,  направлены на развитие творческих  и конструкторских способностей. Оба  направления тесно связаны, и один вид творчества не исключает развитие другого, а вносит разнообразие в творческую деятельность.

Робототехника — прикладная наука, занимающаяся разработкой автоматизированных технических систем. Робототехника опирается на такие дисциплины, как электроника, механика, программирование. Подготовительным этапом освоения робототехники является Лего- конструирование.

Курс «Обучение и развитие через игру» предназначен для того, чтобы положить начало формирования у учащихся начальной школы целостного представления о мире техники, устройстве конструкций, механизмов и машин, их месте в окружающем мире. Реализация данного курса позволяет стимулировать интерес и любознательность, развивать способности к решению проблемных ситуаций – умению исследовать проблему, анализировать имеющиеся ресурсы, выдвигать идеи, планировать решения и реализовывать их, расширить технический и математический словари ученика. Особенно важно не упустить имеющийся у младшего школьника познавательный интерес к окружающим его рукотворным предметам, законам их функционирования, принципам, которые легли в основу их возникновения.

В содержание программы включены теоретический материал и практические задания, направленные на формирование начальной компьютерной грамотности и информационной культуры, начальных навыков использования компьютерной техники и современных информационных технологий для решения учебных и практических задач.

К концу обучения дети смогут использовать конструкторы  «Простые механизмы», Перворобот LEGO «WeDo», «Физика и технология»,  для создания различных механизмов и движущихся моделей; пользоваться персональным компьютером для программирования своего устройства; использовать структуру и алгоритмы программного обеспечения «LEGO Education WeDo v.1.2.» на графическом языке программирования. Учащиеся научатся презентовать выполненный проект, анализировать результаты своей работы.

Срок реализации: программа рассчитана на 2 года  обучения.

Отличительные особенности программы: данная образовательная программа имеет ряд отличий от уже существующих аналогов. Элементы моделирования и конструирования, а также программирования адаптированы для уровня восприятия детей, что позволяет начать подготовку инженерных кадров уже с начальной школы.

Педагогическая целесообразность программы.

    Особенность программы

 

      Новизна программы.  

Новизна: Комплексное использование элементов ранее известных и современных методик детского экспериментирования и Лего- технологии c учетом интеграции образовательных областей основной образовательной программы 

 

·         Особенностью данной программы также является нацеленность на конечный результат, т.е. ребенок создает не просто внешнюю модель робота, дорисовывая в своем воображении его возможности. Ребенок создает действующее устройство, которое решает поставленную задачу.

Возраст детей, участвующих в реализации данной программы: 1 год: 7-8 лет,                              2 год: 8-9 лет.

В первый год обучающиеся проходят курс конструирования, построения механизмов с помощью программируемых конструкторов «LEGO Education WeDo v.1.2.»  Обучающиеся знакомятся с конструкторами, основными деталями и принципами крепления. Создают простейшие механизмы, используя инструкционные и технологические карты, а также описание их назначения и принципов работы. Создают трехмерные модели механизмов в среде визуального проектирования. Программа направлена на активизацию и развитие конструкторских и творческих способностей, логических приёмов мыслительной деятельности. Программа адаптирована для первого года обучения 7-8 лет и позволяет обеспечить начальную подготовку обучающихся в области проектирования и конструирования устройств. На занятиях обучающиеся смогут понять принципы работы простых механизмов, с которыми мы сталкиваемся в повседневной жизни.

Во второй год обучающиеся проходят базовый курс конструирования базе конструкторов «Lego 45 300 Education WeDo 2.0» и знакомятся с основами программирования контроллеров базового и ресурсный набор. Обучающиеся строят действующие модели реальных механизмов, живых организмов и машин, проводят естественнонаучные эксперименты, осваивают основы информатики, алгоритмики и робототехники, попутно укрепляя свои знания по математике и физике и приобретая навыки работы в творческом коллективе. На занятиях обучающиеся получают опыт научного подхода к исследованиям, включающим в себя наблюдение, осмысление, прогнозирование и критический анализ.

.  Режим занятий: в учебном плане внеурочной деятельности на изучение курса в 1-2 классах отводится 1 час в неделю по  40 минут.

Так как практические работы связаны с индивидуальной деятельностью по проектированию и конструированию, испытанием и запуском модели, оптимальная наполняемость группы составляет 8-12 человек. ПАРЫ

Целью программы является развитие навыков начального технического конструирования с использованием конструкторов LEGO Education…………………и программирования в среде Digital Designe и LEGOEducation,  WeDo Software, Scratch, RoboLab, а также расширение знаний учащихся в области технологии, математики и естественных наук.

Достижение этой цели предполагает решение следующих задач: Это программа,  значит задачи д.б. обучающая, развивающая, воспитательная ПЕРЕДЕЛАТЬ ВСЕ ЗАДАЧИ, ВЕДЬ ПО ЗАДАЧАМ ПОТОМ предпол.РЕЗУЛЬТАТ НУЖНО ПРОПИСАТЬ

·         Ознакомить с основными принципами механики;

·         Ознакомить с основами конструирования

·         Ознакомить с основами программирования в компьютерной среде моделирования LEGO

·         Развивать умения работать по предложенным инструкциям;

·         Развивать умения творчески подходить к решению задачи;

·         Развивать умения довести решение задачи до работающей модели;

·         Развивать умения работать над проектом в команде, правильно распределять обязанности.

 

Обучающиеся знакомятся с базовыми принципами механики в процессе создания моделей, применением рычагов и блоков в механических устройствах, использовании зубчатой и червячной передач в механизмах. Изучается перечень терминов: блоки и шкивы, рычаг, равновесие, точка опоры, ведущая и ведомая шестерня, зацепление, повышающее и понижающее зубчатое зацепление. По технологической карте и собственному замыслу обучающихся осуществляется сборка моделей: качели, штамповка, машинка и «толкатель», тягач с прицепом, подъемный кран, карусель.

Календарно - тематический план

№ п/п	Темы занятий	Краткое содержание
1	Вводное занятие. ПервоРоботWeDo.	Знакомство  с  ПервоРоботом WeDo
2- 4	Элементы конструктора ПервоРобот LEGO® WeDo™ (LEGO Education WeDo Software)	Знакомство с элементами конструктора ПервоРобот LEGO® WeDo™ (LEGO Education WeDo Software): Коммутатор LEGO® USB Hub, Мотор, Датчик наклона, Датчик движения
5	Устойчивость LEGO моделей	Понятие устойчивости LEGO моделей. Понятие конструкции, ее элементов. Основные свойства конструкции: жесткость, устойчивость, прочность, функциональность и законченность.
6- 7	Модель «Танцующие птицы»	Изготовление модели «Танцующие птицы» по алгоритму. Знакомство с ременными передачами, экспериментируют со шкивами разных размеров, прямыми и перекрёстными ременными передачами.
8-9	Модель «Голодный аллигатор»	Изготовление модели «Голодный аллигатор». Программирование аллигатора. Закрытие пасти, при обнаружении в ней «пищи» с помощью датчика расстояния. Защита проектов «LEGO и сказки».
10-11	Модель «Обезьянка – барабанщица»	Изготовление модели «Обезьянка – барабанщица» по алгоритму. Изучение принципа действия рычагов и кулачков, а также знакомство с основными видами движения.  Изменение количества и положения кулачков, для передачи усилия, заставляя руки обезьянки барабанить по поверхности с разной скоростью
12	Модель «Порхающая птица»	Изготовление модели «Порхающая птица». Создание программы, включающей звук хлопающих крыльев. Датчик наклона. Другие звуки.
13-14	Модель «Рычащий лев»	Изготовление модели «Рычащий лев»
15	Модель «Умная вертушка»	Изготовление модели «Умная вертушка». Исследование влияния размеров зубчатых колёс на вращение волчка.
16,17	Модель «Непотопляемый парусник»	Изготовление модели «Непотопляемый парусник». Последовательное описание приключения попавшего в шторм Макса.
18,19	Модель «Спасение самолета»	Изготовление модели «Спасение самолета». Осваивание важнейших вопросов любого интервью Кто? Что? Где? Почему? Как? и описывают приключения пилота – фигурки Макса.
20- 22	Модель «Спасение от великана» Создание своих роботов	Изготовление модели «Спасение от великана». Исполнение диалогов за Машу и Макса, которые случайно разбудили спящего великана и убежали из леса.
23	Модель «Вратарь»	Изготовление модели «Вратарь». Подсчет количества голов, промахов и отбитых мячей. Создание программы автоматического ведения счета.
24	Модель «Нападающий»	Изготовление модели «Нападающий». Изменение расстояния, на которое улетает бумажный мячик.
25	Модель «Ликующие болельщики»	Изготовление модели «Ликующие болельщики». Использование числа для оценки качественных показателей и определения наилучшего результата в трёх различных категориях.
26-31	Создание моделей по выбору учащихся	Изготовление авторских моделей и их испытание.
32-34	Проект «LEGO и сказки». Защита проектов.	Проект «LEGO и сказки». Защита проектов.

 

Ожидаемые результаты первого года обучения

В результате работы с наборами LEGO education: «Первые механизмы» и «Простые механизмы» учащиеся будут знать:

• закономерности конструктивного строения изображаемых предметов;
• различные приёмы работы с конструкторами LEGO education;

уметь:

• создавать реально действующие модели роботов;
• управлять поведением роботов при помощи простейшего программирования;
• применять на практике конструкторские, инженерные и вычислительные навыки.

научатся:

• работать в группе;
• решать задачи практического содержания;
• моделировать и исследовать процессы;

Во второй год обучающиеся проходят базовый курс конструирования базе конструкторов «Lego 45 300 Education WeDo 2.0» «Физика и технология» знакомятся с основами программирования контроллеров базового и ресурсный набор. Обучающиеся строят действующие модели реальных механизмов, живых организмов и машин, проводят естественнонаучные эксперименты, осваивают основы информатики, алгоритмики и робототехники, попутно укрепляя свои знания по математике и физике и приобретая навыки работы в творческом коллективе. На занятиях обучающиеся получают опыт научного подхода к исследованиям, включающим в себя наблюдение, осмысление, прогнозирование и критический анализ.

 

Учащиеся получат возможность научиться:

·         работать в группе;

·         решать задачи практического содержания;

·         моделировать и исследовать процессы;

·         переходить от обучения к учению.

 

Задачи второго года обучения

·         Формирование навыков моделирования и проектирования (с применением конструкторов Lego «WеDо).

·         Освоение программного обеспечения LEGO Education WeDo Software.  

·         Применение образовательных конструкторов в урочной (информатика, математика, окружающий мир, технология и т.д.) и внеурочной деятельности в начальной школе.

·         Организация проектно-исследовательской и конструкторской деятельности младших школьников.     

·         Развитие творческого мышления при создании действующих моделей.

·         Развитие словарного запаса и навыков общения при объяснении работы модели.

Ожидаемые результаты второго года обучения «Lego Education Wedo»:

 

дети будут знать:

- способы соединения подвижных деталей и их виды;

- виды аккумуляторов конструктораи способы их подсоединения;

- алгоритмы конструирования подвижных механизмов;

- правила по технике безопасности труда;

- правила поведения на занятиях;

будут уметь:

- соединять детали различными способами;

- характеризовать различные соединения;

- объединять детали в различную композицию;

- работать в коллективе;

- находить сильные и слабые стороны машин, механизмов и конструкций;

- отстаивать свой способ решения задачи;

- грамотно выражать свои мысли.

 

Календарно - тематический план

№ п/п	Темы занятий	Краткое содержание
1	Вводное занятие.	Понятие простого механизма. Общие сведения о механизмах, его составных элементах
2	Модель «Вертолёт»	Конструирование модели вертолета по своему замыслу. Получение опыта научного подхода к исследованиям, включающим в себя наблюдение, осмысление.
3	Модель «Станок»	Знакомство с механизмами передачи вращения (шкивы, зубчатые колеса и т.д.). Привод, верчение.
4	Модель «Радар»	Валы и оси. Шестерни и шкивы. Общие сведения
5	Модель «Мобильное шасси»	Понятие устойчивости LEGO моделей. Понятие конструкции, ее элементов. Основные свойства конструкции: жесткость, устойчивость, прочность, функциональность и законченность.
6	Модель «Робопес»	Разработка механических игрушек. Рычаги и соединения. Блоки и зубчатые передачи. Использование деталей и узлов. Сила и энергия. Трение. Самостоятельная творческая работа по теме «Конструирование модели «Робопѐс».
7	Модель «Робот-тягач»	Гибкое соединение. Знакомство со способами соединения. Изготовление конструкции «Робот-тягач»
8	Модель «Пилорама»	Знакомство с механизмом «Рычаги»
9	Модель «Подъёмник»	Изготовление конструкции «Подъемник»
10-11	Модель «Ливневые ворота»	Привод, передаточное усилие, подъемник. Знакомство с понятием «Вертушка. Приводной ремень».
12	Модель «Два робота»	Изготовление конструкции с эффектом толкания.
13	Модель «Гоночная машина»	Повторение тем: Зубчатые колеса, Рычаги, Колеса. Энергия. Трение. Измерение расстояния. Самостоятельная творческая работа по теме «Конструирование модели «Гоночный автомобиль».
14	Модель «Самосвал»	Конструирование: Мусоросборник. Изготовление конструкции «Грузовик для переработки отходов»
15	Модель «Грузовик»	Изготовление конструкции «Грузовик для переработки отходов»
16,17	Модель «Конвеер»	Изготовление конструкции с эффектом движения
18,19	Модель «Хвататель»	Мотор, тяговое усилие. Знакомство с понятием «Мотор» Машина с приводом от мотора.
20- 22	Модель «Лягушка»	Изготовление конструкции «Лягушка»
23	Модель «Миниробот»	Шкивы, ременная передача. Общие сведения. Майло с навесным датчиком № 2. Знакомство с механизмом «Шкивы и ременная передача»
24	Модель «Тряска»	Конструирование: Тряска Изготовление конструкции с эффектом тряски
25	Модель «Мобильный дом»	Конструирование: Бобина. Изготовление конструкции с использованием бобины.
26-31	Техническое творчество	Конструирование собственной модели Составление собственных конструкций
32-34	Защита проектов Составление собственных конструкций	Защита проектов.

 

 Методическое и материально – техническое обеспечение

Для достижения целей обучения и решения поставленных задач используется образовательное оборудование:

·         конструкторы Lego Education: Первые механизмы», «Простые механизмы», Перворобот LEGO «WeDo», «Физика и технология»

·         Комплекты заданий: «Первые механизмы», «Lego Education Wedo», «Простые механизмы», «Физика и технология».

·         Программное обеспечение: LEGO: Digital Designe. LEGO Education WeDo Software, Scratch,RoboLab

·         Персональный компьютер.

·         Комплекты заданий «Первые механизмы», «Lego Education Wedo», «Простые механизмы,» «Физика и технология».

 

Формы организации занятий и деятельности обучающихся

Образовательные наборы на основе LEGO®-конструктора предназначены для того, чтобы обучающиеся в основном работали парами или группами. Поэтому учащиеся одновременно приобретают навыки сотрудничества и умение справляться с индивидуальными заданиями, составляющими часть общей задачи. В процессе конструирования добиваться того, чтобы созданные модели работали и отвечали тем задачам, которые перед ними ставятся. Учащиеся получают возможность учиться на собственном опыте, проявлять творческий подход при решении поставленной задачи.

Задания, разной трудности, учащиеся осваивают поэтапно. Основной принцип обучения «шаг за шагом», являющийся ключевым для LEGO®, обеспечивает учащемуся возможность работать в собственном темпе

Система оценки достижения планируемых результатов освоения программы

Методы контроля: наблюдение, проектирование, тестирование

Формы контроля: индивидуальные, групповые, фронтальные формы; устный и письменный опрос; персонифицированный и не персонифицированный

Инструментарий контроля: задания УУД, карта наблюдений, тест, лист или дневник самооценки

Формы учёта достижений: - участие в выставках, конкурсах, соревнованиях

- активность в проектах и программах внеурочной деятельности

- творческий отчет

Оценка метапредметных результатов проводится в ходе различных процедур таких, как решение задач творческого и поискового характера, учебное проектирование, итоговые проверочные работы, комплексные работы на межпредметной основе, мониторинг сформированности основных учебных умений.

 Обучающиеся знакомятся с базовыми принципами механики в процессе создания моделей, применением рычагов и блоков в механических устройствах, использовании зубчатой и червячной передач в механизмах. Изучается перечень терминов: блоки и шкивы, рычаг, равновесие, точка опоры, ведущая и ведомая шестерня, зацепление, повышающее и понижающее зубчатое зацепление. По технологической карте и собственному замыслу обучающихся осуществляется сборка моделей: качели, штамповка, машинка и «толкатель», тягач с прицепом, подъемный кран, карусель.

 

 

Критерии и показатели сформированности конструкторских и творческих способностей

Критерии и показатели учащихся	Показатели
	Конструкторские базовые			Конструкторские творческие
	С помощью учителя 2 балла	Самостоятельно, но по алгоритму 3 балла		Собирает модели по собственному  замыслу 5 баллов
Медведев Кирилл
Медведев Иван
Некрасов Михаил
Никифоров Михаил
Пирогов Дмитрий
Бахарев Артём

Список литературы

1.      Автоматизированные устройства. ПервоРобот. Книга для учителя. К книге прилагается компакт-диск с видеофильмами, открывающими занятия по теме. LEGO Group, перевод ИНТ, - 134-с. илл.

2.      Василенко, Н.В. Никитан, КД. Пономарёв, В.П. Смолин, А.Ю. Основы робототехники. - Томск МГП "РАСКО", 1993. 470с.

3.      Гайсина И. Р. Развитие робототехники в школе [Текст] / И. Р. Гайсина // Педагогическое мастерство (II): материалы междунар. заочно. науч. конф. (г. Москва, декабрь 2012 г.). — М.: Буки-Веди, 2012. — С. 105-107.

4.      Гейтс У. Механическое будущее // в мире науки. Информационные технологии. 2007, № 5.

5.      Журнал «Компьютерные инструменты в школе», подборка статей за 2010 г.

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

7.       Каталог сайтов по робототехнике - полезный, качественный и наиболее полный сборник информации о робототехнике. [Электронный ресурс] — Режим доступа: свободный http://robotics.ru/.— Загл. с экрана.

8.      Комарова Л. Г. «Строим из LEGO» (моделирование логических отношений и объектов реального мира средствами конструктора LEGO). — М.; «ЛИНКА — ПРЕСС», 2001.

9.      Комплект методических материалов «Перворобот». Институт новых технологий.

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

11.  Образовательная робототехника во внеурочной деятельности младших школьников в условиях введения ФГОС НОО: учебно-методическое пособие [Электронный ресурс]. – Режим доступа: свободный http://xn----8sbhby8arey.xn--p1ai/index.php/2012-07-07-02-11-23/posobiya

12.  ПервоРобот LEGO® WeDoTM - книга для учителя [Электронный ресурс]. Аленина Т.И., Енина Л.В., Колотова И.О., Сичинская Н.М., Смирнова Ю.В., Шаульская Е.Л. под рук В.Н. Халамова

13.  Технология и физика. Книга для учителя. LEGO Educational

 

Скачано с www.znanio.ru