Программа дополнительного образования по робототехнике

1. Пояснительная записка. Направленность определяется как техническая.  Современный   период   общественного   развития   характеризуется   новыми требованиями к научно­техническому образованию детей, предполагающими ориентацию образования не только на усвоение учащимися определенной суммы знаний, но и развития их личности, его познавательных и созидательных способностей. На   всех   этапах   своего   развития   человечество   стремилось   создать   орудия, механизмы,   машины   облегчающие   труд   и   обеспечивающие   защиту   от   неприятеля. Эволюция современного общества и производства обусловила возникновение и развитие нового   класса   машин   –   роботов   –   и   соответствующего   научного   направления   – робототехники.  Актуальность.  Робототехника   на   сегодняшний   день   является   интенсивно развивающейся научно­технической дисциплиной, изучающей как теорию, методы расчета и   конструирования   роботов,   их   систем   и   элементов,   так   и   проблемы   комплексной автоматизации производства и научных исследований с применением роботов. Предметом робототехники является создание и применение роботов, других средств робототехники и основанных   на   них  технических   систем   и   комплексов   различного   назначения.   Поэтому очень важно уже в 6­10 лет прививать ребёнку интерес к новым знаниям и пониманию, что применение   роботов   существенно   упрощает   жизнь   людей,   а   также   открывает   перед человечеством   массу   новых,   практически   безграничных   возможностей.   Ведь   роботы способны работать там, где нет доступа человеку, к примеру, в космосе, под землёй и на дне океанов. Если   говорить   о   повседневной   жизни   простых   людей,   то   роботы   значительно упрощают массу  повседневных  задач людей.  Современная робототехника развивается  в нескольких   направлениях.   Каждое   из   них   развивается   отдельно.   В   зависимости   от назначения   роботы   могут   иметь   самые   разнообразные   формы   и   возможности.   Узкая специализация позволяет создавать таких роботов, которые способны выполнять только одну задачу, однако выполняемую на 100% идеально.  Если  брать школу, то рассмотрение  данного научно­технического направления  в рамках   школьной   программы   не   представляется   возможным,   поэтому   дополнительное образование   по   данному   направлению   может   стать   основополагающим   и   помочь   детям раскрыть себя в данной области. Данная программа поможет формированию научно­технического сознания у детей, покажет, насколько важны на практике их знания и навыки по различным предметам, а также  отразит  взаимосвязь   различных   предметных  областей,   что  значительно   расширит возможности формирования универсальных учебных и предметных навыков. Новизна  программы состоит в том, что она строится на предметно­практической деятельности,   которая   является   для   детей   необходимым   звеном   целостного   процесса духовного, нравственного и интеллектуального развития. Для того чтобы ребёнок хотел учиться, познавать, создавать, осознавал для чего ему учится,   видел   взаимосвязь   между   предметами   важно   привлекать   детей   к   занятиям   по робототехнике уже со старшего дошкольного и младшего школьного возраста. Поэтому данная программа поможет дать этим детям такую возможность. Особенностью данной программы является то, что она знакомит детей с понятием «робот»,     расширяет   их   представление   об   этом   понятии,   знакомит   с   историей возникновения   робототехники,   даёт   возможность   проектной   деятельности,   которая состоит   в   виртуальном   создания   программируемых   роботов   и   реальном   создания   из конструктора   моделей   роботов.   В   программе   большее   количество   часов   отводится   на практическую (проектную) деятельность. Дети   занимаются   в   кружке   с   6   до   10   лет.   Программа   рассчитана   на   два   года обучения. Условиями отбора детей в кружок является желание заниматься. Режим занятий – 2 раза в неделю по 2 часа. Программа рассчитана на 344 часа или на 4 часа занятий в неделю. Формы организации занятий  Основными, характерными при реализации данной программы формами являются комбинированные   занятия.   Занятия   состоят   из   теоретической   и   практической   частей, причём   большее   количество   времени   занимает   практическая   часть.   Приоритетными методами её организации служат практические работы.  На   каждом   этапе   обучения   выбирается   такой   объект   или   тема   работы   для обучающихся, который позволяет обеспечивать охват всей совокупности рекомендуемых в программе   практических   умений   и   навыков.   При   этом   учитывается   посильность выполнения   работы   для   учащихся   соответствующего   возраста,   его   общественная   и личностная   ценность,   возможность   выполнения   работы   при   имеющейся   материально­ технической базе обучения. Большое внимание обращается на обеспечение безопасности труда обучающихся при выполнении различных работ, в том числе по соблюдению правил электробезопасности. Личностно­ориентированный характер обеспечивается посредством предоставления   обучающимся   в   процессе   освоения   программы   возможности   выбора личностно или общественно значимых объектов труда. При этом обучение осуществляется на   объектах   различной   сложности   и   трудоёмкости,   согласуя   их   с   возрастными особенностями   обучающихся   и   уровнем   их   общего   образования,   возможностями выполнения правил безопасного труда и требований охраны здоровья детей.  При проведении занятий используются 4 формы работы:  •  демонстрационная,   когда   обучающиеся   слушают   объяснения   педагога   и наблюдают   за   демонстрационным   экраном   или   экранами   компьютеров   на   ученических рабочих местах;  •  фронтальная,   когда   обучающиеся   синхронно   работают   под   управлением педагога;   •  индивидуальная,   когда   обучающиеся   выполняют   индивидуальные   задания   в течение части занятия или нескольких занятий. •  групповая  ­   когда   учащимся   предоставляется   возможность   самостоятельно построить свою деятельность на основе принципа взаимозаменяемости, ощутить помощь со стороны друг друга, учесть возможности каждого на конкретном этапе деятельности. Всё это способствует более быстрому и качественному выполнению заданий. Особым приёмом при организации групповой формы работы является ориентирование детей на создание так называемых мини­групп или подгрупп с учётом их возраста и опыта работы.  ΙΙ . Цель и задачи программы Занятия в кружке направлены на достижение следующей цели:  дать   учащимся   начальные   знания   в   области   робототехники,   обучить   их основам   алгоритмизации   и   программирования,   а   также   работе   с   конструктором   при создании моделей роботов.  В качестве основных задач на занятиях кружка ставится: 1. расширение понятия «робот», истории его появления; 2. знакомство с предметом «робототехника», историей развития, местом данной области в научно­техническом развитии нашего общества; 3. создание   завершенных   проектов   с   использованием   освоенных   инструментальных компьютерных сред и конструктора; 4. создать   условия   для   овладения   способами   и   методами   освоения   новых инструментальных средств,  формирования умений и навыков самостоятельной работы; воспитать стремление  использовать полученные  знания  в процессе  обучения другим предметам и в жизни; 5. развитие пространственного воображения, логического и визуального мышления; 6. формирование   первоначальных   представлений   о   профессиях,   в   которые   связаны   с робототехникой; 7. показать   учащимся   роль   роботов   и   автоматизированных   процессов   в   их   жизни   и   в окружающем мире; 8. воспитание интереса к научно­технической деятельности; 9. практическое применение сотрудничества в коллективной деятельности; 10.воспитание ответственного отношения к труду и к продукту производства;  11.развитие познавательных, интеллектуальных и творческих способностей учащихся; 12.воспитание позитивного восприятия компьютера как помощника в работе и учёбе, как инструмента творчества, самовыражения и развития. ΙΙΙ . Содержание программы Тематический план 1 год № п/п Тема занятия Количество часов всего теория Введение практика Форма занятия Форма контроля 1. Техника безопасности на  4 2 2 Беседа  занятиях. Правила  поведения в МБУ ДО  «ЦДО». Цели и задачи  Текущий  контроль,  тестировани е курса. 2. История робототехники 3. Подходы к понятию  «робот» 4. Основополагающее  понятие для курса 5. Классификация роботов 6. Люди и роботы 7. Развитие робототехники в  России 8. Проектная деятельность:  «Перспектива развития  робототехники». 9. Промежуточная аттестация по разделу 8 6 2 6 8 6 4 2 Понятие «робот» 4 4 3 1 3 5 4 0 1 3 1 3 3 2 4 1 Беседа,  практическ ая работа  Беседа с  элементами игры,  практическ ая работа Беседа с  элементами игры,  практическ ая работа Беседа с  элементами игры,  практическ ая работа Беседа с  элементами игры,  практическ ая работа Беседа,  практическ ая работа  Практическ ая работа Беседа,  практическ ая работа  Основы алгоритмизации. Создание роботов 10. Модель и её виды 11. Моделирование.  Информационное  моделирование 12. Координаты 6 8 4 2 4 2 3 4 2 Беседа с  элементами игры,  практическ ая работа Беседа с  элементами игры,  практическ ая работа Беседа с  элементами игры,  Текущий  контроль Текущий  контроль Текущий  контроль Текущий  контроль Текущий  контроль Текущий  контроль Текущий  контроль Тестирован ие и  итоговый  контроль Текущий  контроль Текущий  контроль Текущий  контроль 13. Решение задач с  использованием  компьютера 14. Понятие алгоритма.  Свойства алгоритмов 15. Типы алгоритмов 16. Создаем роботов 17. Понятие  программирование 2 4 4 4 8 10 26 2 4 6 26 Программирование роботов 4 4 2 2 2 4 2 2 2 6 18. Среда программирования  Scratch. Интерфейс  программы 19. Среда программирования  4 Scratch. Составление  простейших программ 20. Среда программирования  Scratch. Создание  мультфильмов и игр 10 21. Среда программирования  30 10 20 Scratch и имитационное  программирование роботов 22. Проектная деятельность по имитационному  программированию 23. Промежуточная аттестация по разделу 4 4 4 4 Итого  172 62 110 практическ ая работа Беседа с  элементами игры,  практическ ая работа Беседа с  элементами игры,  практическ ая работа Беседа с  элементами игры,  практическ ая работа Практическ ая работа Беседа с  элементами игры,  практическ ая работа Беседа с  элементами игры,  практическ ая работа Беседа с  элементами игры,  практическ ая работа Беседа с  элементами игры,  практическ ая работа Беседа,  практическ ая работа Практическ ая работа  Текущий  контроль Текущий  контроль Текущий  контроль Текущий  контроль Текущий  контроль Текущий  контроль Текущий  контроль Текущий  контроль Текущий  контроль Текущий  контроль Практическ ая работа  Итоговый  контроль № занятия Содержание тематического плана 1 год Название темы Содержание Техника безопасности на занятиях.  Правила поведения в МБУ ДО  «ЦДО». Цели и задачи курса. История робототехники Подходы к понятию «робот»   Правила техники безопасности при  работе за компьютером.  Исторические сведения о  робототехнике, история появления  понятия «робот» Какие существуют подходы к понятию  «робот» Основополагающее понятие для курса Понятие «робот», «автоматическое  Промежуточная аттестация по разделу Аттестация по разделу в виде тестов Модель и её виды 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. Классификация роботов Люди и роботы Развитие робототехники в России Проектная деятельность:  «Перспектива развития  робототехники». Моделирование. Информационное  моделирование Координаты Решение задач с использованием  компьютера Понятие алгоритма. Свойства  алгоритмов Типы алгоритмов Создаем роботов Понятие программирование Среда программирования Scratch.  Интерфейс программы Среда программирования Scratch.  Составление простейших программ устройство», «робототехника» Основная классификация роботов,  классы роботов и чем они отличаются Взаимосвязь человека и робота,  взаимозаменяемость в  профессиональном плане История развития в России. Уровень  развития робототехники в нашей стране Практическая работа, в виде выполнения рисунка формата А4, где учащиеся  отразят свое видение о перспективе  развития робототехники Понятие «модель», основные виды  моделей Понятие «моделирование», в чем  заключается информационное  моделирование Понятие «координат», зачем нужно  уметь их определять и как используются в программировании Практическое решение математических  и логических задач на компьютере Понятие «алгоритм», Основные свойства алгоритмов Какие существуют типы алгоритмов Создание моделей роботов из  конструктора «ХУНА» Понятие «программирование», основные виды Что из себя представляет среда  программирования  Scratch. Интерфейс  программы Как создаются простейшие программы в  Scratch. Практическая работа по  созданию программ. 20. 21. 22. 23. Среда программирования Scratch.  Создание мультфильмов и игр Среда программирования Scratch и  имитационное программирование  роботов Проектная деятельность по  имитационному программированию Промежуточная аттестация по разделу Аттестация по разделу в виде  Создание мультфильмов и игр с помощь  программирования в  Scratch Как с помощью  Scratch можно  виртуально научится программировать  роботов Практическая работа по виртуальному  созданию роботов тестирования № п/п 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Тема занятия Техника безопасности на  занятиях. Правила  поведения в МБУ ДО  «ЦДО». Цели и задачи  курса. Повторение Начало работы Tinkercad Интерфейс редактора  Tinkercad Изменение модели  Tinkercad Горячие клавиши Раздел Community Тематический план 2 год Количество часов всего 4 теория 2 практика 2 Форма занятия Беседа  20 2 6 12 2 6 6 1 3 4 1 3 14 1 3 8 1 3 Беседа,  практическ ая работа  Беседа с  элементами игры,  практическ ая работа Беседа с  элементами игры,  практическ ая работа Беседа с  элементами игры,  практическ ая работа Беседа с  элементами игры,  практическ ая работа Беседа,  практическ Форма контроля Текущий  контроль,  тестировани е Текущий  контроль Текущий  контроль Текущий  контроль Текущий  контроль Текущий  контроль Текущий  контроль 8. 9. Готовые модели  Функция Workplane Отверстия 16 4 10. Основные методы работы 10 11. Русский текст в Tinkercad 4 6 2 4 2 10 2 6 2 12. Метрическая резьба в  Tinkercad 24 10 14 13. Параметры шестерен 14. Изготовление реальной  шестерни 10 10 15. Сканирование без сканера 10 16. 17. Создаем свои проекты Итоговая  аттестация по  разделу 30 2 4 4 4 0 0 Итого  172 56 6 6 6 30 2 116 ая работа  Практическ ая работа Беседа,  практическ ая работа  Беседа с  элементами игры,  практическ ая работа Беседа с  элементами игры,  практическ ая работа Беседа с  элементами игры,  практическ ая работа Беседа с  элементами игры,  практическ ая работа Беседа с  элементами игры,  практическ ая работа Беседа с  элементами игры,  практическ ая работа Практическ ая работа Практическ ая работа Текущий  контроль Тестирован ие и  итоговый  контроль Текущий  контроль Текущий  контроль Текущий  контроль Текущий  контроль Текущий  контроль Текущий  контроль Текущий  контроль Итоговый  контроль № занятия 1. Содержание тематического плана 2 год Название темы Содержание Техника безопасности на занятиях.  Правила поведения в МБУ ДО  «ЦДО». Цели и задачи курса.   Правила техники безопасности при  работе за компьютером. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. Повторение Начало работы Tinkercad Интерфейс редактора Tinkercad Изменение модели Tinkercad Горячие клавиши Раздел Community Готовые модели  Функция Workplane Отверстия Основные методы работы Русский текст в Tinkercad Метрическая резьба в Tinkercad Параметры шестерен Изготовление реальной шестерни Сканирование без сканера Создаем свои проекты Итоговая аттестация по разделу Вспоминаем, что делали в прошлом году  и закрепляем на практике Как запустить программу, все плюсы и  минусы данного редактора Интерфейс редактора и простейшие  функции Меняем форму и размеры модели:  основные приемы и средства Горячие клавиши для быстроты работы в редакторе Community – раздел готовых примитивов Какое и где комьюнити в Tinkercad Как пользовать функцией Workplane и  для чего она нужна. Делаем отверстия и  пустоты в Tinkercad. Практическое создание модели в  редакторе на примере Вставка русского шрифта в тинкеркад Понятие и инструменты редактора для  выполнения резьбы Изготовление шестеренок в тинкеркад  Практическая работа по созданию  реальной шестерни Приемы и методики перенесения  изображения с листа бумаги и работа с  ним в тинкеркад Практические работы по созданию своих 3D­моделей Итоговая по разделу в виде  тестирования Ожидаемые результаты реализации программы кружка Личностные   результаты  –   это   сформировавшаяся   в   образовательном   процессе система   ценностных   отношений   учащихся   к   себе,   другим   участникам   образовательного процесса,   самому   образовательному   процессу,   объектам   познания,   результатам образовательной   деятельности.   Основными   личностными   результатами,   формируемыми при изучении курса, являются:  способность увязать учебное содержание с собственным жизненным опытом, понять   значимость   подготовки   в   области   робототехники   и   ИКТ   в   условиях   развития информационного общества;   готовность   к   повышению   своего   образовательного   уровня   и   продолжению обучения с использованием средств и методов робототехники и ИКТ;  способность и готовность к принятию ценностей здорового образа жизни за счет знания основных гигиенических, эргономических и технических условий безопасной эксплуатации средств ИКТ. Метапредметные результаты – освоенные обучающимися способы деятельности, применимые   как   в   рамках   образовательного   процесса,   так   и   в   реальных   жизненных ситуациях.   Основными   метапредметными   результатами,   формируемыми   при   изучении курса, являются:  умение   самостоятельно   определять   цели   своего   обучения,   ставить   и формулировать для себя новые задачи в познавательной деятельности, развивать мотивы и интересы; владение   основами   самоконтроля,   самооценки,   принятие   решений   и осуществления осознанного выбора в познавательной деятельности;  умение определять понятия, создавать обобщения, устанавливать аналогии, классифицировать, самостоятельно выбирать основания и критерии для классификации, устанавливать   причинно­следственные   связи,   строить   логическое   рассуждение, умозаключение и делать выводы; умение   создавать,   применять   и   преобразовывать   знаки   и   символы   для   решения  учебных и познавательных задач; формирование и развитие компетентности в области робототехники и ИКТ.  Предметные   результаты  включают   в   себя:   освоенные   обучающимися   в   ходе изучения   курса   умения,   специфические   для   данной   области,   виды   деятельности   по получению нового знания в рамках курса, его преобразованию и применению в учебных, учебно­проектных   и   социально­проектных   ситуациях,   формирование   научного   типа мышления,   научных   представлений   о   ключевых   теориях,   типах   и   видах   отношений, владение   научной   терминологией,   ключевыми   понятиями,   методами   и   приемами. Основными предметными результатами, формируемыми при изучении курса, являются: формирование   представления   об   основных   изучаемых   понятиях:       робот, автоматическое устройство, робототехника, модель, алгоритм, программирование; развитие алгоритмического мышления, необходимого для профессиональной деятельности в современном обществе; 3. формирование представления о компьютере как универсальном устройстве обработки информации; 4. формирование навыков и умений безопасного и целесообразного поведения при работе с компьютерными программами,  умения соблюдать нормы информационной этики и права. 1. 2. 11 Условия реализации программы Информационное обеспечение 1. www.prorobot.ru 2. wikimedia.org 3. Симонович  С.В. Общая информатика. Новое издание. – СПб.: Питер, 2007 4. Лесничая   И.Г.   Информатика   и   информационные   технологии.   Конспект   лекций: учебное пособие / И.Г. Лесничая, Ю.Д. Романова. – М.:  Эксмо, 2006. 5. Книга   юных   программистов   на   Scratch.  Голиков Д., Голиков А. Издательство Smashwords, 2013 (в электронном виде) 6. Программа «Мир информатики», 1-4 класс, разработан методистами компании «Кирилл и Мефодий», г. Екатеринбург. Перечень учебно­методических средств обучения:  Компьютер   Проектор   Принтер   Устройства вывода звуковой информации   Устройства   для   ручного   ввода   текстовой   информации   и   манипулирования экранными объектами — клавиатура и мышь.    Все компьютеры в классе объединены в локальную сеть. Есть выход в Интернет. С помощью современного проекционного оборудования  (проектор) и системы озвучивания зала можно максимально наглядно и качественно демонстрировать учебные материалы (слайды, презентации, обучающие видеоролики).  Конструктор HUNA Программные средства:  Операционная система Windows XP.  Бесплатная среда программирования Scratch.  Программа «Мир информатики». Формы аттестации/контроля После   завершения   каждого   этапа   обучения   и   воспитания   учащихся необходимо узнать, как он пройден, какие результаты достигнуты, насколько эффективным был процесс, что можно считать уже сделанным, а что придется совершенствовать   повторно.   Для   выполнения   этого   безусловно   необходим 12 контроль   знаний   и   умении,   задача   которой   ­   проанализировать   процесс   и результат развития, обучения и воспитания. Текущий контроль является одним из основных видов проверки знаний, умений и навыков учащихся. Ведущая задача текущего контроля ­ регулярное управление   учебной   деятельностью   детей   и   ее   корректировка.   Он   позволяет получить   непрерывную   информацию   о   ходе   и   качестве   усвоения   учебного материала и на основе этого оперативно вносить изменения в учебный процесс. Другими   важными   задачами   текущего   контроля   является   стимуляция регулярной,   напряженной   деятельности;   определение   уровня   овладения умениями самостоятельной работы, создание условий для их формирования. Для   определения   результативности   усвоения   программы   «Мир компьютера»,   в   конце   каждого   раздела,   в   середине   учебного   года,   а   также окончанию изучения курса предполагается   контроль в виде тестирования и итоговых практических работ. Аттестация в форме тестирования предполагает получение широкого диапазона результатов обучения. Итоговые тесты сформированы с учетом важных критериев: широта охвата материала курса, сложность и представительность выборки. Как и любая другая форма контроля, тестирование нацелено на определение степени достижения результатов обучения. В отличие от устной аттестации, суммирующий тест содержит разноплановые задания, которые обеспечивают более глубокую проверку индивидуальных достижений учащихся. Оценочные материалы прилагаются Методические материалы Учебно­методический комплекс курса «Мир компьютера» содержит интерактивную и не интерактивную части. Основу   интерактивной   части   УМК,   реализованной   с   помощью   информационных технологий, составляют компьютерная поддержка урока,  Компьютерная   поддержка   урока   ­   комплекс   педагогических   приёмов   с использованием   компьютерной   техники,   направленных   на   повышение   эффективности обучения и облегчение труда педагога.  На занятиях используются следующие типы презентаций:  презентации для сопровождения занятий;  презентации для повторительно­обобщающих уроков, в том числе с использованием игровых моментов. Проведение урока с демонстрацией презентаций   дает возможность более доступно учить чему­то новому, качественно объяснить новый 13 материал, сэкономить время на повторение пройденного материала;  позволяет воспринимать лучше, т.к. зрительное восприятие дает объемное и полное запоминание новой темы. Поэтому даже самая сложная тема быстрее воспринимается учащимися, причем не только успевающими, но и отстающими;  дает возможность представить уникальные материалы (изображения, видеофрагменты, звукозаписи и т.д.);   повышает интерес к учебному процессу. Для   определения   результативности   освоения   материала   в   конце   каждого   раздела, разработан оценочный материал в виде тестов и итоговых практических работ. VΙ. Список литературы Информационное обеспечение 1. www.prorobot.ru 2. wikimedia.org 3. Симонович  С.В. Общая информатика. Новое издание. – СПб.: Питер, 2007 4. Лесничая   И.Г.   Информатика   и   информационные   технологии.   Конспект   лекций: учебное пособие / И.Г. Лесничая, Ю.Д. Романова. – М.:  Эксмо, 2006. 5. Книга   юных   программистов   на  Scratch.  Голиков Д., Голиков А. Издательство Smashwords, 2013 (в электронном виде)