Общеобразовательная программа «Занимательная робототехника»


МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ЦЕНТР РАЗВИТИЯ ТВОРЧЕСТВА ДЕТЕЙ И ЮНОШЕСТВА» ГОРОДА НЕРЮНГРИ
Рассмотрена и одобрена
на заседании методического
совета протокол № _____
от «__» __________20_г. Утверждаю
Директор
__________Д.С.Ахметова«____»_________20 __г.
ПРОГРАММА
«Занимательная робототехника»
общеразвивающая (базовая)
специализация – техническое творчество
срок реализации - 1год - 216 часов.
возраст обучающихся - 11-16лет.
Составитель:
Учитель робототехники
Дёминов Сергей Иванович
2016
СОДЕРЖАНИЕ
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА3
ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА5
УСЛОВИЯ РЕАЛИЗАЦИИ ПРОГРАММЫ6
УЧЕБНО-ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН7
СОДЕРЖАНИЕ ИЗУЧАЕМОГО КУРСА 8
КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ОБУЧЕННОСТИ 10
МОНИТОРИНГ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА11
ОЖИДАЕМЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ13
ПЕРСПЕКТИВЫ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ПРОГРАММЫ 14
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ15

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Общеразвивающая образовательная программа «Занимательная робототехника» рассчитана для детей 11-16 лет.
Курс робототехники является одним из интереснейших способов изучения компьютерных технологий и программирования.
Робототехника является одним из важнейших направлений научно- технического прогресса, в котором проблемы механики и новых технологий соприкасаются с проблемами искусственного интеллекта.
На современном этапе экономического и социального развития общества содержание образования должно быть ориентировано на: формирование у подрастающего поколения адекватной современному уровню знаний картины мира; обеспечение самоопределения личности; создание условий для самореализации личности; формирование человека, интегрированного в современное общество и нацеленного на совершенствование этого общества; воспроизводство и развитие кадрового потенциала общества.
Современный человек должен быть мобильным, готовым к разработке и внедрению инноваций в жизнь. Поэтому в настоящее время образовательная робототехника приобретает все большую значимость и актуальность.
Программа разработана на основании следующих нормативных документов:
Закон «Об образовании в Российской Федерации» от 29.12.2012 № 273- ФЗ;
Постановление Главного государственного санитарного врача РоссийскойФедерации от 4 июля 2014 г. N 41  «Об утверждении СанПиН 2.4.4.3172-14 "Санитарно-эпидемиологические требования к устройству, содержанию и организации режима работы образовательных организаций дополнительного образования детей».
Требования к программам дополнительного образования детей Письмо Департамента молодежной политики, воспитания и социальной поддержки детей Минобрнауки России от 11.12.2006 № 06-1844.
Приказ Министерства образования и науки Российской Федерации от 06 октября 2009 г. № 373 «Федеральный государственный образовательный стандарт начального общего образования».
Новизна программы
Образовательная программа «занимательная робототехника» включает следующие инновационные аспекты:
Игровая форма обучения;
Индивидуальный образовательный маршрут;
Интенсивная обучающая программа;
Вариативность в обучении.
Актуальность программы заключается в том, что данная программа дополняет и расширяет школьные программы по предметам физика, информатика и технология. Программа рассчитана на 1 год обучения и ориентирована на обучение одаренных детей с 11-16 лет, для дальнейшего развития инженерных способностей, допрофессионального самоопределения и подготовки к вступительным испытаниям средних специальных и высших учебных заведений технического направления.
Педагогическая целесообразность
Исходя из психологических, возрастных и физиологических особенностей детей 11-16 лет, для успешной реализации программы рекомендуется применение следующих методов, форм, приемов и технологии обучения: творческие дискуссии, метод последовательного комментирования, метод спонтанной импровизации, метод репродуктивного поиска, мозговой штурм, самостоятельная и коллективная работа, применение ИКТ, игровые формы, проектно-исследовательские технологии.
Теоретический материал и упражнения даны с последовательным усложнением. Усвоение теории, закрепленное своевременным выполнением практических заданий, способствует развитию профессионального восприятия натуры, формированию технических навыков. Следует учитывать, что в связи с индивидуальными особенностями детей, результативность и усвоение учебного материала может быть различной. Полезными в этом случае могут быть специальные задания и упражнения, выполняемые индивидуально.
Цель: развитие творческих способностей в процессе конструирования, моделирования и проектирования.
Задачи:
Образовательные:
формирование общенаучных и технологических навыков конструирования и моделирования;
ознакомление учащихся с комплексом базовых технологий, применяемых при создании роботов;
реализация межпредметных связей с математикой, информатикой, технологией.
Развивающие:
развитие навыков конструирования, моделирования и эффективного использования роботов;
развитие мелкой моторики, внимательности, аккуратности и изобретательности;
развитие пространственного воображения учащихся, логического мышления.
Воспитательные:
создание сообщества увлеченных робототехникой учащихся 5 классов;
формирование творческого потенциала;
освоение навыков проектного мышления и проектной работы в инженерно-технической сфере.
2.ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА
Блочно-модульное построение содержания программы.
Программа состоит из нескольких тематических блоков. Каждый блок содержит теоретический и практический материал, необходимый для формирования понимания особенностей конструирования и программирования.
1 блок – Конструирование. Работа с конструкторами. Выполнение небольших тематических заданий по конструированию, а также работа над большими групповыми проектами с целью развития общей моторики и технического мышления.
2 блок – Программирование. Работа с простейшими языками программирования с целью упрощения восприятия школьной программы по информатике, а также развитие навыков программирования создаваемых в ходе обучения моделей роботов.
3 блок - Проектная деятельность. Развивает навыки проектной деятельности. Постановка цели, поиск задач, навыки разделения проекта на этапы и составления описания.
Формы и режим занятий
Форма проведения занятий: аудиторные.
Форма организации деятельности: индивидуально-групповая.
Форма обучения: очная.
Режим занятий: программа рассчитана на 1 год обучения с общим количеством часов -216 ч. по 6 часов в неделю.
Планируемые результаты и формы их оценки
Планируемым результатом деятельности является разработка творческого проекта по робототехнике с последующим участием в различного уровня фестивалях.
Формы оценки результатов: презентация проекта в итоговом мероприятии, выступление на конкурсах, конференциях различного уровня ((районный, республиканский, всероссийский).Методы отслеживания (диагностики) успешности овладения обучающимися содержанием программы:
теория (исследовательский проект, тест, опрос, игра и т.д.);
практика (создание творческих работ по собственному замыслу).
3. УСЛОВИЯ РЕАЛИЗАЦИИ ПРОГРАММЫ
Кадровое обеспечение
Программа «Занимательная робототехника» предполагает учебные, игровые, творческие занятия, проводимые педагогом дополнительного образования.
Материально техническое обеспечение
Характеристика кабинета.
Лаборатория робототехники должна быть многофункциональной и обеспечивать атмосферу технической мастерской.
Наличие специализированной мебели, интерактивного оборудования, мультимедийного оборудования, стеллажей для постановочного реквизита и инженерных наборов (конструкторов и т.д.).
2. Учебно-практическое оборудование
№ Наименование Необходимое количество
1
2
3
4
5
6
7
8 Lego Mindstorms NXT
Lego Mindstorms EV3
Перворобот Lego WEDO
Lego Возобновляемые источники энергии
Lego Построй свою историю
Lego Первые механизмы
УМКИ v1.0
УМКИ v2.0 5шт.
5шт.
10шт.
10шт.
10шт.
10шт.
5шт.
5шт.
3.Специализированная учебная мебель:
Столы учебные
Стулья
Стулья компьютерные
Стеллажи для конструкторов и оборудования
Мебель для хранения полей для соревнований и оборудования
4. УЧЕБНО-ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН
1 блок. Конструирование
№ Тема Количество часов
Теория Практика Всего
1 Вводное занятие, что такое конструктор, основы работы, методы соединения, виды деталей. 3 3 6
2 Основы работы с набором «Построй свою историю», создание креативных моделей, создание историй на заданную тему, свободное конструирование. 3 9 12
3 Основы работы с набором «Первые механизмы» сборка 10 моделей по схемам, свободное конструирование 3 21 24
4 Основы работы с набором «Перворобот Wedo», сборка по программе 13 моделей, свободное конструирование, сборка схем на время, соревнования. 3 30 33
5 Основы работы с набором «Mindstorms NXT», сборка по схемам, свободное конструирование, сборка проектов, соревнования. 3 15 18
6 Основы работы с набором «Mindstorms EV3», сборка по схемам, свободное конструирование, сборка проектов, соревнования. 3 12 15
Итого 108 часов
2 блок. Программирование
№ Тема Количество часов
Теория Практика Всего
1 Вводное занятие, что такое программа, основы работы с компьютером, виды программ. 3 3 6
2 Основы работы с программой «Перворобот Wedo», программирование по программе 13 моделей, свободное программирование. 2 13 15
3 Основы работы с программой «Mindstorms NXT», программирование в рамках задания, свободное программирование. 3 12 15
4 Основы работы с программой «Mindstorms EV3», программирование в рамках задания, свободное программирование. 3 9 12
5 Основы работы с набором «УМКИ», дистанционное управление и управление роботом по программе, подготовка роботов к соревнованиям, тренировка навыков управления, соревнования. 6 30 36
Итого 84 часа
3 блок. Программирование№ Тема Количество часов
Теория Практика Всего
1 Вводное занятие, что такое проект. 3 3 6
2 Выработка и утверждение тем проектов. 3 3 6
3 Конструирование модели, ее программирование группой разработчиков. 3 6 9
4 Презентация моделей, подведение итогов. 0 3 3
Итого 24 часа
5. СОДЕРЖАНИЕ ИЗУЧАЕМОГО КУРСА
1 блок. Конструирование
№ Тема занятий Содержание Формы методы
теория практика 1 Вводное занятие, что такое конструктор, основы работы, методы соединения, виды деталей. Виды и методы соединения деталей, разновидности деталей. Упражнение по соединению разных деталей. Сборка простейших конструкций Беседа о видах и способах соединения деталей, практическая работа
2 Основы работы с набором «Построй свою историю», создание креативных моделей, создание историй на заданную тему, свободное конструирование. История робототехники, простые реконструкции историческихсобытийСборка креативных моделей, свободное конструирование Беседа о тематике сборок, практическая работа по сборке конструкций на заданную тему
3 Основы работы с набором «Первые механизмы» сборка 10 моделей по схемам, свободное конструирование Теоретические основы простых подвижных механизмов (кран, рычаг, ось), основы передачи движения от блока к блоку Сборка простых механизмов и применение полученных навыков и схем в свободном конструировании Беседа о простых механизмах и принципе их работы, практическая работа по сборке простых механизмов и их применении в свободном конструировании.
4 Основы работы с набором «Перворобот Wedo», сборка по программе 13 моделей, свободное конструирование, сборка схем на время, соревнования. Закрепление пройденного ранее материала, изучение новых схем сборки. Сборка новых проектов по схемам. Сборка на время, подготовка и проведение соревнований по сборке моделей на время Беседа о возможностях новой программы и работе со схемами по сборке программируемых роботов, практическая сборка роботов.
5 Основы работы с набором «Mindstorms NXT», сборка по схемам, свободное конструирование, сборка проектов, соревнования. Теоретические основы работы с набором «Mindstorms NXT», понятие датчиков, теоретическая разработка проектов поиск информации подбор проекта Работа с конструктором и датчиками, подбор датчика в зависимости от задачи, сборка по схемам и на свободную тему Просмотр обучающих видео материалов, Беседа о назначении и применении роботов, практическая сборка роботов.
6 Основы работы с набором «Mindstorms EV3», сборка по схемам, свободное конструирование, сборка проектов, соревнования. Теоретические основы работы с набором «Mindstorms EV3», понятие датчиков, теоретическая разработка проектов поиск информации подбор проекта Работа с конструктором и датчиками, подбор датчика в зависимости от задачи, сборка по схемам и на свободную тему Просмотр обучающих видео материалов, Беседа о назначении и применении роботов, практическая сборка роботов.
2 блок. Программирование
№ Тема занятий Содержание Формы методы
теория практика 1 Вводное занятие, что такое программа, основы работы с компьютером, виды программ. Вводный инструктаж, основы программирования и работы с компьютером Работа за компьютером, знакомство с основными элементами ПК Беседа, практическая работа с компьютером
2 Основы работы с программой «Перворобот Wedo», программирование по программе 13 моделей, свободное программирование. Теоретические основы программирования, работа с моделями и теоретические аспекты основы программы Практическая работа с программой за компьютером, сборка роботов по схемам и программирование Теоретическая дискуссия, практическая работа за компьютером
3 Основы работы с программой «Mindstorms NXT», программирование в рамках задания, свободное программирование. Теоретические основы программирования, работа с моделями и теоретические аспекты основы программы Практическая работа с программой за компьютером, сборка роботов по схемам и программирование Теоретическая дискуссия, практическая работа за компьютером
4 Основы работы с программой «Mindstorms EV3», программирование в рамках задания, свободное программирование. Теоретические основы программирования, работа с моделями и теоретические аспекты основы программы Практическая работа с программой за компьютером, сборка роботов по схемам и программирование Теоретическая дискуссия, практическая работа за компьютером
5 Основы работы с набором «УМКИ», дистанционное управление и управление роботом по программе, подготовка роботов к соревнованиям, тренировка навыков управления, соревнования. Теоретические основы работы с программой управления роботов, теоретические основы положений о соревнованиях Работа с программой, дистанционное управление роботов и управление по программе, подготовка и проведение соревнований Беседа, практическая работа настройка и управление роботом
3 блок. Проектная деятельность
№ Тема занятий Содержание Формы методы
теория практика 1 Вводное занятие, что такое проект. Теоретические основы разработки проекта Работа за компьютером поиск информации ее классификация и сортировка по важности Теоретическая дискуссия, практическая работа за компьютером
2 Выработка и утверждение тем проектов. Оглашение тем проектов, их разбор и утверждение Работа за компьютером поиск информации ее классификация и сортировка по важности Теоретическая дискуссия, практическая работа за компьютером
3 Конструирование модели, ее программирование группой разработчиков. Повторение теоретических основ программирования Сборка и программирование роботов по индивидуальным проектам учеников группы Теоретическая дискуссия, практическая работа по сборке и программированию роботов
4 Презентация моделей, подведение итогов. Практическая конференция и защита разработанных авторских проектов Практическая работа по защите проектов
6. КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ОБУЧЕННОСТИ
Образовательная программа предполагает систематический контроль успешности обучения детей (текущий, промежуточный и итоговый контроль).
Текущий контроль (в течение учебного периода)
№ Основные темы Форма контроля Сроки
1 Основы работы с набором «Построй свою историю» Практическая работа на заданную тему, с определенным индивидуальным заданием сентябрь
2 Основы работы с набором «Первые механизмы» Тестирование октябрь
3 Основы работы с набором «Перворобот Wedo» Практическая работа, сборка на время декабрь
4 Основы работы с набором «Mindstorms NXT» Тестирование март
5 Основы работы с набором «Mindstorms EV3» Разработка индивидуального проекта выполняющего определенные индивидуальные задачи апрель
6 Основы работы с набором «УМКИ» Практическая работа настройка робота и прохождение полосы препятствий май
Промежуточный контроль (по итогам полугодия)
№ Название темы. Форма
Теория Практика
1 Соревнования по робототехнике «РоботоБУМ» Сборка и настройка роботов, участие в соревнованиях
Итоговый контроль (май)
№ Название темы. Форма
Теория Практика
1 Соревнования по робототехнике «РоботоБУМ» Сборка и настройка роботов, участие в соревнованиях
7. МОНИТОРИНГ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА
Система мониторинга образовательной программы «занимательная робототехника» представлена в таблице.
Обучение Личностное развитие
Параметры Формы контроля Параметры Методика
Предметные результаты: Теоретические знания.
Владение специальной терминологией. Знание видов роботов Тестирование,
выполнение практических упражнений и творческих работ. Умение владеть навыками сотрудничества, взаимодействия, взаимопонимания в коллективе Наблюдение
Умение пользоваться техническими образовательными конструкторами Выполнение практических упражнений.
Тестирование. Умение творчески само выражаться через создание уникальных авторских проектов Наблюдение
Знание ТБ при работе с конструкторами и компьютером Тестирование Метапредметные результаты: Умение определять цель деятельности на занятии с помощью педагога и самостоятельно. Наблюдение Умение совместно и с педагогом выявлять и формулировать учебную проблему (в ходе анализа предъявляемых заданий) Наблюдение Умение планировать практическую деятельность на занятии. Наблюдение 8. ОЖИДАЕМЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
По окончании обучения учащиеся должнызнать:
правила безопасной работы;
основные компоненты конструкторов ЛЕГО;
конструктивные особенности различных моделей, сооружений и механизмов;
компьютерную среду, включающую в себя графический язык программирования;
системы управления роботами;
принцип работы сенсоров ультразвукового и цвета;
золотое правило механики;
виды подвижных и неподвижных соединений в конструкторе; основные приемы конструирования роботов;
конструктивные особенности различных роботов;
как использовать созданные программы.
уметь:
создавать программы, с использованием структур ветвления, циклов с параметром и условием;
самостоятельно решать технические задачи в процессе конструирования роботов (планирование предстоящих действий, самоконтроль, применять полученные знания, приемы и опыт конструирования с использованием специальных элементов, и других объектов и т.д.);
создавать действующие модели роботов на основе конструктора ЛЕГО;
создавать реально действующие модели роботов при помощи специальных элементов по разработанной схеме, по собственному замыслу;
корректировать программы при необходимости;
демонстрировать технические возможности роботов.
конструировать роботов с использованием специальных элементов, датчиков, таймера, секундомера;
работать по предложенным инструкциям;
работать с литературой, с журналами, с каталогами, в интернете (изучать и обрабатывать информацию);
творчески подходить к решению задачи;
довести решение задачи до работающей модели;
работать над проектом в команде, эффективно распределять обязанности.
Учащиеся должны использовать приобретённые знания и умения в практической деятельности:
создавать реально действующие модели роботов при помощи специальных элементов по разработанной схеме, по собственному замыслу; создавать программы на компьютере для различных роботов, корректировать программы;
демонстрировать технические возможности роботов.
9. ПЕРСПЕКТИВЫ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ПРОГРАММЫ
В программу могут быть введены другие технические направления и средства обучения с целью расширить возраст обучаемых.
Создание и пополнение виртуальной детской базы данных проектов, а также музея разработок молодых инженеров.
Разработка и проведение мастер классов для детей, педагогов и родителей по робототехнике с участием обучающихся.
Участие обучающихся в творческих конкурсах и фестивалях на региональном, Республиканском и Российском уровнях.
Введение в программу новых тем и методик преподавания, а также накопление и применение передовых практик обучения.
10. ЛИТЕРАТУРА
Список литературы, рекомендованный детям.
Робототехника для детей и родителей. С.А.Филиппов. СПб: Наука, 2010.
Санкт-Петербургские олимпиады по кибернетике М.С.Ананьевский, Г.И.Болтунов, Ю.Е.Зайцев, А.С.Матвеев, А.Л.Фрадков, В.В.Шиегин. Под ред. А.Л.Фрадкова, М.С.Ананьевского. СПб.: Наука, 2006.
Журнал «Компьютерные инструменты в школе», подборка статей за 2010 г. «Основы робототехники на базе конструктора Lego Mindstorms NXT».
Я, робот. Айзек Азимов. Серия: Библиотека приключений. М: Эксмо, 2002.
Список литературы, рекомендованный педагогам.
Методическое пособие для учителя (Лаборатория Интеллектуальных технологий) резидент фонда «Сколково».
Робототехника для детей и родителей. С.А.Филиппов. СПб: Наука, 2010.
Санкт-Петербургские олимпиады по кибернетике М.С.Ананьевский, Г.И.Болтунов, Ю.Е.Зайцев, А.С.Матвеев, А.Л.Фрадков, В.В.Шиегин. Под ред. А.Л.Фрадкова, М.С.Ананьевского. СПб.: Наука, 2006.
Журнал «Компьютерные инструменты в школе», подборка статей за 2010 г. «Основы робототехники на базе конструктора Lego Mindstorms NXT».
Методические аспекты изучения темы «Основы робототехники» с использованием Lego Mindstorms, Выпускная квалификационная работа Пророковой А.А.Программа «Основы робототехники», Алт ГПА;
The LEGO MINDSTORMS NXT Idea Book. Design, Invent, and Build by Martijn Boogaarts, Rob Torok, Jonathan Daudelin, et al. San Francisco: No Starch Press, 2007.
LEGO Technic Tora no Maki, ISOGAWA Yoshihito, Version 1.00 Isogawa Studio, Inc., 2007, http://www.isogawastudio.co.jp/legostudio/toranomaki/en/.
CONSTRUCTOPEDIA NXT Kit 9797, Beta Version 2.1, 2008, Center for Engineering Educational Outreach, Tufts University, http://www.legoengineering.com/library/doc_download/150-nxt-constructopedia-beta-21.html.
Lego Mindstorms NXT. The Mayan adventure. James Floyd Kelly. Apress, 2006.
Engineering with LEGO Bricks and ROBOLAB. Third edition. Eric Wang. College House Enterprises, LLC, 2007.
The Unofficial LEGO MINDSTORMS NXT Inventor's Guide. David J. Perdue. San Francisco: No Starch Press, 2007.

Приложенные файлы