Рабочая программа по робототехнике

1.            Комплекс основных характеристик дополнительной общеобразовательной общеразвивающей программы»:

1.1.     Пояснительная записка

Дополнительная общеобразовательная программа кружка робототехники «Удивительный мир робототехники» относится к научно-технической направленности, является модифицированной.

    Программа разработана в соответствии с:

-       Федеральным законом «Об образовании  Российской  Федерации»  (от 29.12.2012 г. № 273 –ФЗ);

-       Концепцией развития дополнительного образования на 2015 – 2020 годы (от 4 сентября 2014 г.  № 1726-р);

-       СанПиН 2.4.4.3172-14 «Санитарно-эпидемиологические требования к устройству, содержанию и организации режима работы образовательных организаций дополнительного образования детей»;

-       Приказом Министерства образования и науки РФ от 9 января 2014 г. № 2 «Об утверждении Порядка применения организациями, осуществляющими образовательную деятельность, электронного обучения, дистанционных образовательных технологий при реализации образовательных программ»;

-       Письмом Минобрнауки РФ от 28.08.2015 № АК-2563/05 «О методических рекомендациях по организации образовательной деятельности с использованием сетевых форм реализации образовательных программ»;

-       Письмом Минобрнауки РФ от 11.12.2006 № 06-1844 «Примерные требования к программам дополнительного образования детей»;

-       Приказом Министерства Просвещения РФ от 09.11.2018 г. № 196 «Об утверждении Порядка организации и осуществления образовательной деятельности по дополнительным общеобразовательным программам»;

-       Правилами ПФДО (Приказ «Об утверждении Правил персонифицированного финансирования дополнительного образования в Саратовской области» от 21.05.2019г.  №1077, п.51.).

 Актуальность программы

Одной из важных проблем в России являются её недостаточная обеспеченность инженерными кадрами и низкий статус инженерного образования. Сейчас необходимо вести популяризацию профессии инженера. Интенсивное использование роботов в быту, на производстве и поле боя требует, чтобы пользователи обладали современными знаниями в области управления роботами, что позволит развивать новые, умные, безопасные и более продвинутые автоматизированные системы. Необходимо прививать интерес учащихся к области робототехники и автоматизированных систем. Также данная программа даст возможность школьникам закрепить и применить на практике полученные знания по таким дисциплинам, как математика, физика, информатика, технология.

Педагогическая целенаправленность  

На занятиях по техническому творчеству учащиеся соприкасаются со смежными образовательными областями. За счет использования запаса технических понятий и специальных терминов расширяются коммуникативные функции языка, углубляются возможности лингвистического развития обучающегося. Данная программа позволяет создать уникальную образовательную среду, которая способствует развитию инженерного, конструкторского мышления. В процессе работы с LEGO EV3 ученики приобретают опыт решения как типовых, так и нешаблонных задач по конструированию, программированию, сбору данных. Кроме того, работа в команде способствует формированию умения взаимодействовать с соучениками, формулировать, анализировать, критически оценивать, отстаивать свои идеи.

1.2.     Цель программы:

Развитие интереса школьников к технике и техническому творчеству.

Задачи программы

1.            Познакомить со средой программирования EV3;

2.            Проектирование роботов и программирование их действий;

3.            Выявить и развить природные задатки и способности детей, помогающие достичь успеха в техническом творчестве;

4.            Расширение области знаний о профессиях;

5.            Умение учеников работать в группах.

Для реализации программы используются образовательные конструкторы фирмы Lego, конструктор LEGO MINDSTORMS Education EV3. Он представляет собой набор конструктивных деталей, позволяющих собрать многочисленные варианты механизмов, набор датчиков, двигатели и микрокомпьютер EV3, который управляет всей построенной конструкцией.

LEGO EV3 обеспечивает простоту при сборке начальных моделей, что позволяет ученикам получить результат в пределах одного занятия. И при этом возможности в изменении моделей и программ – очень широкие, и такой подход позволяет учащимся усложнять модель и программу, проявлять самостоятельность в изучении темы.

Форма и режим занятий

Форма обучения – очная, форма проведения занятий – беседа, лекции, обсуждение, семинар, проект, практические занятия.

Программа ориентирована для учащихся 5-9-х классов, количество 12-18 человек. Срок реализации 1 год.

1.3.     Планируемые результаты

Стимулировать мотивацию учащихся к получению знаний, помогать формировать творческую личность.

Способствовать развитию интереса к технике, конструированию, программированию, высоким технологиям, формировать навыки коллективного труда.

Сформировать навыки конструирования и программирования роботов.

Сформировать мотивацию к осознанному выбору инженерной направленности обучения в дальнейшем.

1.4.     Содержание программы

1.4.1.   Учебный план

1.4.2.   Содержание учебного плана

Введение (4 ч.)

Знакомство с миром Lego. История создания и развития компании Lego. Введение в предмет. Изучение материальной части курса.

Конструирование (4 ч.)

Инструктаж по технике безопасности. Сборка опытной модели. Конструирование полигона. Знакомство с программированием. Написание простейшего алгоритма и его запуск. Применение алгоритма и модели на полигоне. Повторение изученного. Развитие модели и сборка более сложных моделей.

Программирование (4 ч.)

Визуальные языки программирования Разделы программы, уровни сложности. Знакомство с RCX. Инфракрасный передатчик. Передача программы. Запуск программы. Команды визуального языка программирования LabView. Изучение Окна инструментов. Изображение команд в программе и на схеме. Работа с пиктограммами, соединение команд. Знакомство с командами: запусти мотор вперед; включи лампочку; жди; запусти мотор назад; стоп. Отработка составления простейшей программы по шаблону, передачи и запуска программы.

Составление программы. Сборка модели с использованием мотора. Составление программы, передача, демонстрация. Сборка модели с использование лампочки. Составление программы, передача, демонстрация. Линейная и циклическая программа. Составление программы с использованием параметров, зацикливание программы. Знакомство с датчиками. Условие, условный переход.

Проектная деятельность в группах (4 ч.)

Разработка собственных моделей в группах, подготовка к мероприятиям, связанным с ЛЕГО. Выработка и утверждение темы, в рамках которой будет реализовываться проект. Конструирование модели, ее программирование группой разработчиков. Презентация моделей. Выставки. Соревнования.

1.5.     Формы аттестации и их периодичность

1.            Практические занятия

2.            Творческие проекты

При организации практических занятий и творческих проектов формируются малые группы, состоящие из 2-3 учащихся. Для каждой группы выделяется отдельное рабочее место, состоящее из компьютера и конструктора.

Преобладающей формой текущего контроля выступает проверка работоспособности робота:

·               выяснение технической задачи, 

·               определение путей решения технической задачи  

Контроль осуществляется в форме творческих проектов, самостоятельной разработки работ. 

2. «Комплекс организационно-педагогических условий»:

Методы обучения

1.            Познавательный (восприятие, осмысление и запоминание учащимися нового материала с привлечением наблюдения готовых примеров, моделирования, изучения иллюстраций, восприятия, анализа и обобщения материалов);

2.            Метод проектов  (при усвоении и творческом применении навыков и умений в процессе разработки собственных моделей);

3.            Контрольный метод  (при выявлении качества усвоения знаний, навыков и умений и их коррекция в процессе выполнения практических заданий);

4.            Групповая работа (используется при совместной сборке моделей, а также при разработке проектов).

Формы организации учебных занятий

·       урок-консультация;

·       практикум;

·       урок-проект;

·       урок проверки и коррекции знаний и умений.

·       выставка; 

·       смотр.

Разработка каждого проекта реализуется в форме выполнения конструирования и программирования модели робота для решения предложенной задачи.

2.1.          Условия реализации программы

Учебные материалы:

1.            Набор конструкторов LEGO MINDSTORMS Education EV3

2.            Программное обеспечение LEGO

3.            Материалы сайта http://www.prorobot.ru/lego.php

4.            Средства реализации ИКТ материалов на уроке (компьютер, проектор, экран)

Примерные темы проектов:

1.            Спроектируйте и постройте автономного робота, который движется по правильному многоугольнику и измеряет расстояние и скорость

2.            Спроектируйте и постройте автономного робота, который может передвигаться:

·               на расстояние 1 м

·               используя хотя бы один мотор

·               используя для передвижения колеса

·               а также может отображать на экране пройденное им расстояние

3.            Спроектируйте и постройте автономного робота, который может перемещаться и:

·               вычислять среднюю скорость

·               может отображать на экране свою среднюю скорость

4.            Спроектируйте и постройте автономного робота, который может передвигаться:

·               на расстояние не менее 30 см

·               используя хотя бы один мотор

·               не используя для передвижения колеса

5.            Спроектируйте, постройте и запрограммируйте робота, который может двигаться вверх по как можно более крутому уклону.

6.            Спроектируйте, постройте и запрограммируйте робота, который может передвигаться по траектории, которая образует повторяемую геометрическую фигуру (например: треугольник или квадрат).

7.            Спроектируйте и постройте более умного  робота, который реагирует на окружающую обстановку. Запрограммируйте его для использования датчиков цвета, касания, и ультразвукового датчика для восприятия различных данных.

8.            Спроектируйте, постройте и запрограммируйте роботизированное существо, которое может воспринимать окружающую среду и реагировать следующим образом:

·               издавать звук;

·               или отображать что-либо на экране модуля EV3.

9.            Спроектируйте, постройте и запрограммируйте роботизированное существо, которое может:

·               чувствовать окружающую обстановку;

·               реагировать движением.

10.        Спроектируйте, постройте и запрограммируйте роботизированное существо, которое может:

·               воспринимать условия света и темноты в окружающей обстановке;

·               реагировать на каждое условие различным поведением

Презентация группового проекта

Процесс выполнения итоговой работы завершается процедурой презентации действующего робота.

Презентация сопровождается демонстрацией действующей модели робота и представляет собой устное сообщение (на 5-7 мин.), включающее в себя следующую информацию:

- тема и обоснование актуальности проекта;

- цель и задачи проектирования;

- этапы и краткая характеристика проектной деятельности на каждом из этапов.

Оценивание выпускной работы осуществляется по результатам презентации робота на основе определенных критериев.

2.2.     Календарный учебный график (Приложение № 1)

2.3.     Список литературы

1.            Овсяницкая, Л.Ю. Курс программирования робота Lego Mindstorms EV3 в среде EV3: изд. второе, перераб. и допол. / Л.Ю. Овсяницкая, Д.Н. Овсяницкий, А.Д. Овсяницкий. – М.: «Перо», 2016. – 296 с.;

2.            Копосов Д. Г. Первый шаг в робототехнику. Практикум для 5-6 классов\ Д. Г. Копосов. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012 – 292 с.

3.            Блог-сообщество любителей роботов Лего с примерами программ [Электронный ресурс] /http://nnxt.blogspot.ru/2010/11/blog-post_21.html

4.            Лабораторные практикумы по программированию [Электронный ресурс] http://www.edu.holit.ua/index.php?option=com_content&view= category&layout=blog&id=72&Itemid=159&lang=ru

5.            Образовательная программа «Введение в конструирование роботов» и графический язык программирования роботов [Электронный ресурс] / http://learning.9151394.ru/course/view.php?id=280#program_blocks

6.            Примеры конструкторов и программ к ним [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://www.nxtprograms.com/index2.html

7.            Программы для робота [Электронный ресурс] / http://service.lego.com/en-us/helptopics/?questionid=2655

Методический кейс

Приложение № 1

Примерный календарный  учебный график

Скачано с www.znanio.ru