Программа объединения по интересам "Робототехника" в системе дополнительного образования

Управление по образованию администрации Ленинского района г. Минска

Государственное учреждение образования

«Средняя школа №36 имени Гуляма Якубова г. Минска»

 

 

 

 

 

 

 

 

Программа кружка

«Робототехника» (на платной основе)

(естественно-математический профиль, базовый уровень изучения

образовательной области «Робототехника»)

 

 

Разработчик:

Сущиц Людмила Эдуардовна,

педагог дополнительного образования

без квалификационной категории

 

Срок действия программы – 5 лет

 

Возраст учащихся – 8-11 лет

Срок реализации программы – 1 год

 

 

РЕКОМЕНДОВАНА

на заседании методического объединения

учителей математики

от «30» августа 2022 г.

протокол № 1

 

 

 

Минск 2022

Пояснительная записка

С началом нового тысячелетия в большинстве стран робототехника стала занимать существенное место в школьном и университетском образовании, подобно тому, как информатика появилась в конце прошлого века и потеснила обычные предметы. По всему миру проводятся конкурсы и состязания роботов для школьников и студентов.

Программа по робототехнике научно-технической направленности, так как в наше время робототехники и компьютеризации учащегося необходимо учить решать задачи с помощью автоматов, которые он сам может спроектировать, защищать свое решение и воплотить его в реальной модели, т.е. непосредственно сконструировать и запрограммировать.

Робототехника – это просто та среда, которая создаёт дополнительные возможности для обучения учащихся и приобретение новых знаний и умений в области технического творчества.

Программа кружка «Робототехника» направлена на привлечение учащихся к современным технологиям конструирования, программирования и использования роботизированных устройств.

Актуальность программы обусловлена необходимостью вести работу в естественнонаучном направлении для создания базы, позволяющей повысить интерес к таким дисциплинам как физика, биология, информатика, геометрия, востребованностью развития широкого кругозора учащегося и формирование основ инженерного мышления, а также, формирование у учащихся конструкторских навыков и опыта программирования.

Преподавание курса предполагает использование компьютеров и специальных интерфейсных блоков совместно с конструкторами. Важно отметить, что компьютер 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.

Обучение проходит на робототехнических наборах R:ED Robotics Education. Конструктор R:ED и программное обеспечение к нему предоставляет прекрасную возможность учиться учащемуся на собственном опыте. Такие знания вызывают у подростков желание двигаться по пути открытий и исследований, а любой признанный и оцененный успех добавляет уверенности в себе. Обучение происходит особенно успешно, когда учащийся вовлечен в процесс создания значимого и осмысленного продукта, который представляет для него интерес. Важно, что при этом учащийся сам строит свои знания, а педагог лишь консультирует его.

Использование R:ED-конструкторов во внеурочной деятельности повышает мотивацию учащихся к обучению, при этом требуются знания практически из всех учебных дисциплин от искусств и истории до математики и естественных наук.

Программа позволяет получить навыки в сфере робототехники и начать программировать с подросткого возраста, представляет возможность знакомства с наиболее современными моделями роботов и микропроцессорных систем. В процессе конструирования и программирования учащиеся получат дополнительное образование в области физики, математики, электроники и информатики. Межпредметные занятия опираются на естественный интерес к разработке и постройке различных механизмов. Одновременно занятия R:ED как нельзя лучше подходят для изучения основ алгоритмизации и программирования.

Программа по робототехнике – это первый шаг на пути осознания учащимися важности своего обучения. В программу входит изучение программирования, алгоритмики, механики, основ электроники и микропроцессорных систем, устройства компьютера и программного обеспечения. Конструирование и проведение экспериментов позволяют не только разработать мелкую моторику, усидчивость, приобрести навыки работы в команде, но и развить пространственное мышление и воображение, столь необходимые всем в повседневной жизни.

Работа с образовательными конструкторами R:ED позволяет учащимся в форме познавательной игры узнать многие важные идеи и развить необходимые в дальнейшей жизни навыки. При построении модели затрагивается множество проблем из разных областей знания – от теории механики до психологии, – что является вполне естественным.

Очень важным представляется тренировка работы в коллективе и развитие самостоятельного технического творчества. Изучая простые механизмы, ребята учатся работать руками, развивают элементарное конструкторское мышление, фантазию, изучают принципы работы многих механизмов.

Целесообразность этой программы заключается в том, что она является целостной и непрерывной в течение всего процесса обучения, и позволяет учащемуся шаг за шагом раскрывать в себе творческие возможности и самореализоваться в современном мире.

Программа разработана на основе типовой программы дополнительного образования детей и молодёжи естественно-математического профиля, утвержденной Постановлением Министерства образования Республики Беларусь 06.09.2017 г. № 123.

Цель программы: формирование интереса к техническим видам творчества, развитие конструктивного мышления средствами робототехники.

Задачи программы:

обучающие:

−     ознакомить учащихся с комплексом базовых технологий, применяемых при создании роботов;

−     ознакомить с комплектом набора R:ED Robotics Education;

−     ознакомить со средой программирования R:ED CODE;

−     формировать умения и навыки конструирования, способствовать приобретению первого опыта при решении конструкторских задач по механике;

−     обучать основам моделирования, конструирования и программирования, умению разбивать задачи на подзадачи и составлению алгоритма;

развивающие:

−     развивать у учащихся инженерное мышление, навыки конструирования, программирования и эффективного использования кибернетических систем;

−     развивать мелкую моторику, внимательность, аккуратность и изобретательность;

−     развивать креативное мышление и пространственное воображение учащихся;

−     развить коммуникативные компетенции: навыки сотрудничества в коллективе, малой группе (в паре), участие в беседе, обсуждении;

−     развить информационные компетенции: навыки работы с различными источниками информации, умения самостоятельно искать, извлекать и отбирать необходимую для решения учебных задач информацию;

−     развить творческую активность, самостоятельность в принятии оптимальных решений в различных ситуациях;

−     развить внимание, оперативную память, воображение, мышление (логического, комбинаторного, творческого);

воспитательные:

−     повышать мотивацию учащихся к изобретательству и созданию собственных роботизированных систем;

−     формировать у учащихся стремление к получению качественного законченного результата;

−     формировать навыки проектного мышления, работы в команде;

−     воспитывать ответственность, высокую культуру, дисциплину, коммуникативные способности;

−     воспитывать у учащихся интерес к техническим видам творчества;

−     воспитывать трудолюбие, самостоятельность, умение доводить начатое дело до конца.

 

Программа построена с учётом следующих педагогических принципов:

−     целенаправленность и последовательность деятельности (от простого к сложному);

−     доступность и наглядность;

−     связь практики с теорией при условии первичности практики;

−     учет индивидуальных способностей, интересов и творческого потенциала каждого ребенка;

−     совместный творческий поиск в педагогической деятельности;

−     положительная перспектива при оценке результатов;

−     личностная оценка каждого ребенка без сравнения с другими детьми, помогающая почувствовать свою индивидуальность и значимость.

Программа предназначена для учащихся 8-11 лет и рассчитана на 1 год обучения.

Общее количество часов программы – 72 учебных часа. Занятия проводятся 1 раз в неделю по 2 учебных часа.

Наполняемость групп – 10-12 человек.

Занятия проводятся в кабинете, соответствующем специфическим санитарно-эпидемиологическим требованиям (Постановление Совета Министров Республики Беларусь 07.08.2019 № 525), требованиям безопасного пребывания учащихся, пожарной безопасности.

Форма проведения занятий – групповая.

Материально-техническое обеспечение:

−     компьютер;

−     проектор;

−     наборы R:ED Robotics Education;

−     маркерная доска;

−     интерактивная доска.

 

Учебно-тематический план

№ п\п	Наименование разделов/тем	Количество часов
		Всего часов	В том числе
			Теорети-ческих	Практи-ческих
	Вводное занятие	2	1	1
1.	Детали основного набора R:ED. Механика. Начальный этап программирования роботов в среде R:ED CODE. Создание роботов из основного набора с использованием моторов.	16	4	12
2.	Использование более сложных блоков программы R:ED CODE для программирования роботов.	20	4	16
3.	Создание роботов из наборов R:ED с использованием датчиков и их программирование в среде R:ED CODE.	32	12	20
	Итоговое занятие	2	-	2
	Итого:	72	21	51

 

Содержание программы

Вводное занятие

Знакомство с учащимися, с программой кружка (цель, задачи). План работы кружка. Правила безопасности на занятиях кружка.

Кто такие инженеры. Понятие о роботах и робототехнике.

Практические занятия

Сборка первой модели: вертолёт.

1.   Детали основного набора R:ED. Механика. Программа R:ED CODE

Название и главное назначение основных деталей: контроллер, зубчатые колёса, оси, втулки, штифты, балки. Понижающая, повышающая, холостая, коронная зубчатые передачи. Оси одиночные и отдельные. Рычаги: груз, сила, ось вращения. Ременная передача. Ведущее и ведомое колёса.

Что такое программа и программное обеспечение? Окно программы R:ED CODE.

Блоки управления мотором, блок звук, ждать, случайное значение, цикл.

Блоки программы: старт, ждать, блоки работы мотора.

Практические занятия

Сборка моделей: «Пингвин», «Гоночная машина», «Машина на ременной передаче», «Кролик», «Машина на повышающей передаче», «Самолёт».

Контрольная работа (сборка части модели по инструкции, самостоятельная доработка конструкции, самостоятельное программирование в соответствии с поставленной задачей).

2.   Использование более сложных блоков программы R:ED CODE для программирования роботов

Датчик кнопка. Использование в программах различные положения датчика. Параллельное выполнение программ. Название и главное назначение сервомотора.

Практические занятия

Сборка моделей: «Гараж», «Клешня», «Аист», «Гоночная машина», «Паук», «Гусеница», «Карусель», «Колесо обозрения» и другие.

Контрольная работа (самостоятельное создание конструкции в соответствие поставленной задачей, самостоятельное программирование, усовершенствование модели и программы).

3.   Создание роботов из набора R:ED и их программирование в среде R:ED CODE

Использование деталей набора конструктора для сборки сложных моделей. Комбинированное использование ранее изученных блоков.

Практические занятия

Сборка моделей: «Вилочный подъёмник», «Экскаватор», «Погрузчик», «Часы», «Дрель», «Пушка», «Поезд» и другие.

Творческое задание: сборка своей модели по конкретной задаче, программирование.

Итоговое занятие

Разработка собственного проекта: придумка модель, конструирование и создание программы. Презентация проекта.

 

 

 

 

Ожидаемые результаты

По окончании обучения учащиеся должны

знать:

−     простейшие основы механики, виды конструкций, соединение деталей;

−     основные компоненты конструкторов R:ED Robotics Education;

−     конструктивные особенности различных моделей, сооружений и механизмов;

−     виды подвижных и неподвижных соединений в конструкторе;

уметь:

−     самостоятельно решать технические задачи в процессе конструирования роботов (планирование предстоящих действий, самоконтроль, применять полученные знания;

−     создавать модели при помощи специальных элементов по разработанной схеме, по собственному замыслу;

−     работать с литературой, с журналами, с каталогами, в интернете (изучать и обрабатывать информацию);

−     самостоятельно решать технические задачи в процессе конструирования роботов (планирование предстоящих действий, самоконтроль, применять полученные знания);

−     уметь рассказывать о модели, ее составных частей и принципе работы;

−     логически мыслить;

владеть:

−     навыками конструирования по условиям, заданным преподавателем, по образцу, по схеме;

−     навыками работы в паре.

 

Формы подведения итогов реализации программы:

Контрольные работы – для отслеживания результатов освоения тематического блока.

Итоговая контрольная работа – для проведения оценочных занятий по итогам года.

Соревнования – принимается участие во всевозможных соревнованиях в течение года.

 

Формы и методы реализации программы

Организационные формы педагогического взаимодействия: групповая, мелкогрупповая и индивидуальная.

В рамках теоретического обучения предполагается изучение базовых понятий и принципов работы различных видов передач.

Практическая часть программы предполагает закрепление теоретических знаний и навыков при решении конструировании и программировании моделей.

Закрепление полученных знаний и умений, отработка практических навыков, их применение на практике осуществляется в ходе самостоятельной творческой работы.

Формы занятий: теоретические (беседа, лекция), практические (практическое занятие, творческая работа).

Методы обучения:

-     словесные (объяснение, беседа, рассказ, диалог, консультация и т.д.);

-     практические (решение задач и выполнение упражнений);

-     наглядные (наблюдение, демонстрация, иллюстрация и т.д.).

На занятиях используются здоровьесберегающие технологии. В процессе практических занятий проводятся физкультминутки, направленные на активацию дыхания, кровообращения и активный отдых группы мышц, задействованных при основной деятельности. Во время проведения занятий обращается внимание на охрану труда, бережное отношение к материально-техническим средствам.

В программе используются следующие средства обучения: схемы, рисунки, презентации, модели, видеоматериалы, учебные пособия и т.д.

Формы текущего контроля знаний учащихся: наблюдение, анализ, беседа, опрос, итоговые занятия, самостоятельные и контрольные работы.

 

Литература и информационные ресурсы

1.   Кодекс Республики Беларусь об образовании от 13 января 2011 г. (в ред. Закона Республики Беларусь от 14 января 2022 г. № 154-З) [Электронный ресурс] // Национальный правовой Интернет-портал Республики Беларусь. – Режим доступа: https://pravo.by/document/?guid=12551&p0=H12200154&p1=1&p5=0.

2.   Инструктивно-методическое письмо Министерства образования Республики Беларусь «О разработке учебно-программной документации образовательной программы дополнительного образования детей и молодёжи».

3.   Об утверждении типовых программ дополнительного образования детей и молодёжи [Электронный ресурс]: постановление Министерства образования Респ. Беларусь 06.09.2017 № 123 // Национальный правовой Интернет-портал Республики Беларусь. – Режим доступа: https://edu.gov.by/sistema-obrazovaniya/upravlenie-raboty/molodezhi/Об%20утверждении%20типовых%20программ%20дополнительного%20образования%20детей%20и%20молодежи.PDF

4.   Постановление Совета Министров Республики Беларусь от 07.08. 2019 года № 525 «Об утверждении специфических санитарно-эпидемиологических требований».

5.   Копосов, Д. Г. Первый шаг в робототехнику: рабочая тетрадь для 5-6 классов / Д. Г. Копосов. – М. : БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012. – 87 с.

6.   Филиппов, С. А. Робототехника для детей и родителей. 3-е изд., доп. и испр / С. А. Филиппов. – СПб. : Наука, 2013.

 

7.   Скачано с www.znanio.ru