Дополнительная общеобразовательная общеразвивающая программа "Робототехника" (разноуровневая)"

Комплекс основных характеристик программы

Пояснительная записка

Современное общество характеризуется очень быстрыми и глобальными изменениями во всех областях человеческой жизни. Дополнительное образование обладает большим потенциалом в развитии и подготовке личности ребенка к самоопределению и самореализации в этих условиях.

Стремительный прогресс радиоэлектроники во всем мире – особенно в таких областях как роботостроение, радиоуправление, компьютерные технологии – делают необходимым создание современной образовательной программы по обучению детей этим областям знаний.

Программа «Робототехника» разработана на основе:

Концептуальных положений Общероссийской образовательной программы «Робототехника: инженерно-технические кадры инновационной России»

(http://window.edu.ru/resource/929/65929 );

Д.Г. Копосов Первый шаг в робототехнику - Практикум для 5-6 кл. Издательство

«Бином» - 2012г;

С.А.Филиппов Робототехника для детей и родителей. СПб: Наука, 2010г;

Направленностьпрограммы – техническая.

Новизна программы заключается в следующем:

Во-первых, учащиеся получают знания, используя схемотехнику и технологии современного мирового уровня. В связи с этим, в программу введены элементы технического перевода, необходимого для чтения зарубежных радиосхем.

Во-вторых, подростки обучаются взаимодействию электронных устройств с электромеханическими устройствами, что создает новое поле для творческой деятельности учащихся.

Актуальностьпрограммы обусловлена тем, что отечественные наука и техника нуждаются в специалистах, которые смогут поднять техническое оснащение различных видов производства на уровень, соответствующий современным мировым стандартам, и сократить отставание от передовых стран в технической области, в том числе и в роботостроении. Кроме того, актуальность данной программы возрастает в условиях интенсивного развития Дальневосточного региона в области промышленности, потребности региона в технических кадрах.

Исследования ученых доказали, что только в детстве могут быть заложены основы творческой личности, сформирован особый склад ума – конструкторский. Эффективным путем развития устойчивого интереса детей и подростков к науке и технике являются занятия по программе «Робототехника».

Педагогическая целесообразность. Возможность прикоснуться к неизведанному миру роботов для современного ребенка является очень мощным стимулом к познанию нового, преодолению инстинкта потребителя и формированию стремления к самостоятельному созиданию. При внешней привлекательности поведения, роботы могут быть содержательно наполнены интересными и непростыми задачами, которые неизбежно встанут перед юными инженерами. Их решение сможет привести к развитию уверенности в своих силах и к расширению горизонтов познания.

Игры в роботы, в которых заблаговременно узнаются основные принципы расчетов простейших механических систем и алгоритмы их автоматического функционирования под управлением программируемых контроллеров, послужат хорошей почвой для последующего освоения сложного теоретического материала на уроках в школе.

Новые принципы решения актуальных задач человечества с помощью роботов, усвоенные в школьном возрасте (пусть и в игровой форме), ко времени окончания вуза и начала работы по специальности отзовутся в принципиально новом подходе к реальным задачам. Занимаясь с учащимися робототехникой, мы подготовим специалистов нового склада, способных к совершению инновационного прорыва в современной науке и технике.

Отличительной особенностью данной программы является включение в образовательный процесс многих предметных областей. При построении модели робота вырабатывается умение решать проблемы из разных областей знаний: теория механики, радиоэлектроника, телемеханика, математика, анатомия, медицина, практическая астрономия, психология. На занятиях у учащихся вырабатываются такие практические навыки: умение пользоваться разнообразными инструментами и приборами, умение работать с технической литературой, составлять техническую документацию на изделие.

В процессе обучения учащиеся создают действующие экспонаты с искусственным интеллектом. В программе представлена новая методика технического творчества, совмещающая новые образовательные технологии с развитием научно-технических идей и позволяющая организовать высокомотивируемую учебную деятельность в самом современном направлении развития радиоэлектроники – конструирование роботов.

Вид программы – модифицированная, общеразвивающая.

Особенности уровня реализации программы. Программа «Робототехника» является разноуровневой. Это предполагает реализацию параллельных процессов освоения содержания программы на его разных уровнях углублённости, доступности и степени сложности, исходя из диагностики и стартовых возможностей каждого из участников рассматриваемой программы.

Содержание и материал программы дифференцировано по двум уровням сложности: «стартовому», «базовому».

Адресат программы.Возраст учащихся, на который рассчитана данная программа – 10 – 15 лет.

В данном возрасте обучающиеся проявляют интерес к творчеству, у них развито воображение, выражено стремление к самостоятельности. Они нацелены на достижение положительных результатов, это качество очень важно для формирования творческого потенциала личности.

В этом возрасте сформирована личность, для которой характерны новые отношения с взрослыми и сверстниками, включение в целую систему коллективов, включение в новый вид деятельности.

На обучение по дополнительной общеразвивающей программе «Робототехника» принимаются все желающие, достигшие возраста 10 лет. Приём детей осуществляется на основании письменного заявления родителей (или законных представителей) или заявления учащегося, достигшего возраста 14 лет, с предоставлением паспорта.

Допускается прием детей на 2-ой и последующий года обучения на основе успешного выполнения входных тестов или входных практических работ.

Наполняемость группы:

1 год обучения - не менее 15 человек;

2 и последующие года обучения – не менее 12 человек.

Группы первого года обучения «Роботы-игрушки» комплектуются из учащихся 4-6 классов (10-12 лет).

Группы второго года обучения «Радиоуправляемые роботы» комплектуются из учащихся, прошедших обучение по программе первого года, и учащихся 5-7 классов (12-14 лет), успешно выполнивших входные тесты или входные практические работы.

Группы третьего года обучения «Программируемые роботы» комплектуются из учащихся, прошедших обучение по программе второго года (14 -15 лет).

Объем и срок освоения программы. Программа рассчитана на три года обучения:

1 год обучения – 144 часа;

2 год обучения – 216 часов;

3 год обучения – 216 часов.

Форма обучения - очная.

Форма проведения занятий: аудиторная.

Форма организации деятельности: фронтальная, групповая, индивидуальная.

Виды и формы занятий:

- по особенностям коммуникативного взаимодействия педагога и обучающихся: лекция, занятие-игра, мастерская, конкурс, практикум и т.д.;

- по дидактической цели: вводное занятие, практическое занятие, занятие по систематизации и обобщению знаний, по контролю знаний, комбинированные формы занятий.

Режим занятий, периодичность и продолжительность занятий. Каждое занятие состоит из теоретической и практической части.

Цель и задачи программы

Цель программы:формирование творческой личности, владеющей техническими знаниями, умениями и навыками в области роботостроения

Задачи:

Личностные

- развивать личностную мотивацию к техническому творчеству, изобретательности;

- формировать общественную активность личности, гражданскую позицию;

- формировать стремление к получению качественного законченного результата, личностную оценку занятий техническим творчеством;

- формировать навыки здорового образа жизни;

Метапредметные

- развивать потребность в саморегулировании учебной деятельности в саморазвитии, самостоятельности;

- формировать культуру общения и поведения в социуме;

- формировать навыки проектного мышления, работы в команде;

- развивать познавательный интерес к занятиям робототехникой;

Образовательные (предметные)

- развивать познавательную деятельность;

- развивать инженерное мышление, навыки конструирования, программирования;

- реализовывать межпредметные связи с физикой, информатикой и математикой;

- способствовать приобретению обучающимися знаний, умений, навыков и компетенций по робототехнике.

Содержание программы

Учебно-тематический план

Первый год обучения

«Роботы - игрушки»

Содержание

1. Вводное занятие

Теория. Правила техники безопасности. Введение в образовательную программу и организация занятий. Правила поведения и ТБ в кабинете робототехники и при работе с конструкторами.

2. История развития робототехники

Теория.История робототехники. Отечественные и зарубежные ученые и изобретатели. Законы робототехники. Элементарные сведения об устройстве роботов. Сравнение элементов робота с элементами живого существа. Параметры и классификация роботов. Сенсорные системы. Устройство управления роботами. Роботы-игрушки. Интеллект и творчество.

3. Конструирование

Теория. Правила работы с конструктором Lego. Демонстрация имеющихся наборов LegoMindstormsEV3. Основные детали. Название деталей, способы крепления. Спецификация. Знакомство с модулем EV3. Кнопки управления. Моторы EV3. Механическая передача. Возвратно-поступательное движение. Знакомство с датчиками. Датчики и их параметры: датчик касания; инфракрасный датчик; датчик цвета; гироскоп; ультразвуковой датчик.

Практика. Электродвигатели. Построение силовых механизмов. Расчет передаточного отношения. Сборка робота-эдьюкатора по инструкции из набора, с использованием разных датчиков. Шагающие одномоторные роботы. Движение по прямой.

4. Программирование

Теория. Визуальные языки программирования. Уровни сложности. Знакомство со средой программирования Lego MindstormsEducationEV3. Передача и запуск программ. Окно инструментов. Работа с пиктограммами, соединение команд.

Практика. Работа в среде программирования Lego MindstormsEducationEV3.

Изготовление схемы управления электродвигателями. Составление программ на различные траектория движения. Сборка модели с использованием мотора. Составление программ с использование датчика касания. Составление программ с использование ультразвукового датчика. Составление программ с использование датчика освещенности. Составление программ с использование датчика звука. Составление программы с использованием нескольких датчиков.

5. Проектная деятельность в группах

Теория. Разработка творческих проектов.Проект автоматизированного устройства. Разработка собственных моделей в группах. Выработка и утверждение темы, в рамках которой будет реализовываться проект. Изучение полей для тестирования моделей роботов.

Практика. Конструирование и программирование робота: сборка и программирование моделей для соревнований в формате «Кегельринг».

6. Итоговое конкурсное занятие

Теория. Подведение итогов работы объединения «Роботроник» за год.

Практика. Презентация изготовленной модели робота. Определение победителей, вручение дипломов и призов.

Учебно-тематический план

Второй год обучения

«Радиоуправляемые роботы»

Содержание

1. Вводное занятие

Основы техники безопасности при работе на электроустановках. Знакомство с программой второго года обучения и положениями о проводимых робототехнических соревнованиях.

2. Основы конструкторской документации.

Теория. Назначение и необходимость оформления конструкторской документации на модель робота. Требования к оформлению документации на изобретение и патент. Основные элементы технической документации: титульный лист, пояснительная записка, чертежи и принципиальные схемы модели, кинематические схемы, спецификация, необходимые комплектующие материалы, инструкция по эксплуатации.

Практика. Изучение технической документации выпускников радиоклуба. Самостоятельная работа над документацией будущего робота.

3. Основы робототехники

Теория. Состав, параметры и классификация роботов. Манипуляционные системы. Рабочие органы манипуляторов. Системы передвижения мобильных роботов. Сенсорные системы. Устройства управления роботами. Рекомендации по изготовлению робота.

Практика. Изготовление чертежа системы передвижения мобильного робота и рабочих органов манипуляторов. Чтение кинематических схем. Освоение технического перевода зарубежных схем.Самостоятельная разработка кинематических схем.

4. Источники питания роботов

Теория. Подбор источника питания для будущего робота. Качественный стабилизатор напряжения. Выбор батареи и аккумуляторов. Технические данные аккумуляторов типа АА (или R 6), (NiCd) , (6F 22 (NiМН). Понятие о ёмкости аккумулятора. Зарядные устройства. Принципы зарядки и разрядки аккумулятора. Регулировка зарядного устройства.

Практика. Оформление технической документации на блок питания для робота. Разработка и изготовление блока питания с зарядным устройством на печатной плате в металлическом корпусе с измерительным прибором.

5. Измерительные приборы

Теория. Принципы измерения электрических величин. Элементарные схемы измерения: тока, напряжения, сопротивления, емкости, индуктивности. Мультиметр. Его технические характеристики. Особенности работы с мультиметром. Устройства осциллографа. Устройства высокочастотного и низкочастотного генераторов. Основные приемы работы для настройки приемников и передатчиков радиоуправления. Специальные приборы для измерения неэлектрических величин.

Практика. Работа с измерительными приборами. Самостоятельное измерение силы тока, величины напряжения, сопротивления, емкости, частоты и периода, с использованием приемов безопасной работы с измерительной техникой.

6. Система радиоуправления роботами

Теория. Основы приема и передачи информации с помощью радиоволн. Блок-схемы передатчиков и приемников. Кварцевание частоты приемника и передатчика. Телеуправление. Изучение практической схемы дистанционного управления. Работа модулятора (шифратора) передатчика и демодулятора (дешифратора) приемника. Устройство рулевой машинки и других исполнительных механизмов. Принципы регулировки и настройки системы. Основные компоненты беспроводных сетей GSM/GPRS/GPS.

Практика. Практическое изготовление приемника и передатчика на частоту в диапазоне 28.0-28.2 МГЦ на макетной плате. Разработка и изготовление печатной платы передатчика и приемника. Настройка и регулировка с использованием радиоизмерительных приборов.

7. Механика радиоуправляемых роботов

Теория. Механические передачи. Фрикционные передачи. Ременные передачи. Зубчатые передачи (прямозубые, с косыми зубьями, червячные передачи, «мальтийский крест»). Цепные передачи (однорядные, двурядные). Гепоидная передача.

Практика. Работа и изучение передач на стенде с основными передачами. Элементарный расчет передачи. Практическое изготовление зубчатой передачи.

8. Хай-тек технологии в любительском роботостроительстве

Теория. Определение стиля хай-тек. Основные направления применения стиля в любительском роботостроении. Материалы, конструкции, приборы, элементы механизма, корпуса и т.д., пригодные для изготовления роботов в стиле хай-тек. Хай-тек – строгий минимализм.

Практика. Самостоятельный подбор материала для изготовления робота в стиле хай-тек.

9.Итоговое занятие

Теория. Подведение итогов работы радиоклуба «Робототехник» за год.

Практика. Презентация изготовленной модели робота. Обсуждение лучших конструкций. Награждение лучших роботостроителей.

Учебно-тематический план

Третий год обучения

«Программируемые роботы»

Содержание

Вводное занятие

Ознакомление с программой на год, особенностями организации занятий по изучению и изготовлению робототизированных систем. Правила безопасного труда на занятиях.

Мобильные роботы и их перемещение

Теория. Автономные и неавтономные мобильные роботы. Мобильная база робота. Мобильные роботы с управлением от компьютера и мобильные роботы с управлением по беспроводному каналу связи.

Практика.Самостоятельный поиск и представление информации о мобильных роботах. Практическое изучение моделей мобильных роботов, изготовленных выпускниками радиоклуба. Самостоятельное управление перемещением робота с выполнением определенных задач.

Искусственный интеллект

Теория. История создания искусственного интеллекта робота. Искусственный интеллект и возможность конструирования человекоподобного робота.

Практика. Самостоятельный поиск и представление информации о роботах с искусственным интеллектом.

Рекомендация по изготовлению робота

Теория. Беседа о необходимости разрабатывать конструкцию робота одновременно с программой, о важности надежной защиты элементов робота от столкновения и падения. Оформление технической документации, дневника робота, создание базы данных – важные условия для удачного завершения начатого дела.

Практика.Практическое применение рекомендаций в процессе изготовления робота.

Языки программирования

Теория. Программирование на простейших языках. Программирование в графической среде. Биты, байты, регистры. Микроконтроллеры. Модули МК, их назначение и взаимодействие.

Практика. Самостоятельное написание простейшей программы для мобильного робота на примере программ: программа для управления двигателями, программа по уклонению от препятствий.

Программирование микроконтроллера АТMEGA8A

Теория. Общие сведения о микроконтроллере АТMEGA8A. Постоянная память. Оперативная память. Команды. Порты. Синхронизация. Режим программирования. Документы. Программаторы.

Практика. Самостоятельное изготовление программатора и работа с ним. Отладка программ на компьютере.

Датчики роботов и их интерфейсы

Теория. Общие положения о датчиках роботах: датчики соударений, датчики наклона, оптические датчики, фоторезисторы, фототранзисторы, фотодиоды. Инфракрасные датчики. Датчики отражения. Оптокоммутаторы. Детекторы приближений. Датчики положения. Видеокамеры. Звуковые датчики. Гироскопы. Датчики внутреннего состояния работы.

Практика. Экспериментирование с различными датчиками. Самостоятельное подключение датчиков к контроллеру и их регулировка. Измерение и настройка работы датчиков. Самостоятельное изготовление датчиков соударений.

Приводы роботов и их интерфейсы

Теория. Принцип работы интерфейса. Двигатели постоянного тока. Интерфейсы для двигателей постоянного тока. Шаговые двигатели. Интерфейсы для шаговых двигателей. Серводвигатели.

Практика. Самостоятельное изготовление интерфейсов на транзисторах. Самостоятельное изготовление мобильного робота.

Итоговое занятие.

Теория. Подведение итогов работы радиоклуба «Робототехник» за год.

Практика. Презентация изготовленных моделей роботов. Обсуждение лучших конструкций. Награждение лучших роботостроителей.

Планируемые результаты

Программа обеспечивает достижение обучающимисяличностных, метапредметных ипредметныхрезультатов.

Личностные результаты обучения по программе:

- мотивация к техническому творчеству, изобретательству и созданию собственных роботизированных систем;

- развитие самостоятельности;

- приобретение творческих навыков и умений, осознание их важности в настоящем времени и будущей жизни;

- личная ответственность за свои поступки на основе представлений о нравственных нормах;

- формирование установки на безопасный и здоровый образ жизни.

Метапредметные результатами обучения:

Регулятивные УУД:

- самостоятельно формулировать цели занятия после предварительного обсуждения;

- уметь совместно с педагогом выявлять и формулировать творческую проблему;

- с помощью педагога анализировать задание, отделять известное от неизвестного;

- планировать свои действия в соответствии с поставленной задачей;

- осуществление пошагового и итогового контроля по результату, необходимые конструктивные доработки;

- выполнение задания по составленному под контролем педагога плану;

- уметь в диалоге с педагогом определять степень успешности выполнения своей работы.

Познавательные УУД:

- уметь искать и отбирать необходимые для решения творческой задачи источники информации в энциклопедиях, журналах, справочниках, Интернете;

- уметь добывать новые знания в процессе наблюдений, обсуждений, рассуждений, выполнения поисковых заданий;

- уметь перерабатывать полученную информацию: сравнивать и классифицировать факты и явления;

- делать выводы на основе полученных знаний;

- преобразовывать информацию: представлять информацию в виде текста, таблицы.

Коммуникативные УУД:

- умение работать в коллективе, умение вести диалог, умение договариваться;

- высказывать свою точку зрения и пытаться её обосновать, приводя аргументы;

- слушать других, пытаться понимать другую точку зрения, быть готовым изменить свою точку зрения;

- уметь сотрудничать, выполняя разные роли в группе, оказывать взаимопомощь в совместном решении проблемы.

Предметныерезультаты обучения - формирование знаний и умений.

Обучающиеся, освоившие программу 1-го года обучения,

будут знать:

основы техники безопасности при работе с радиоэлектронными приборами и инструментами;

принципы работы простейших механизмов;

элементарные основы робототехники;

основы механических передач;

будут уметь:

самостоятельно изготавливать простые роботизированные устройства;

будут обладать:

интересом к робототехнике;

трудолюбием.

Обучающиеся, освоившие программу 2-го года обучения,

будут знать:

технику безопасности при работе с радиоэлектронными приборами и инструментами;

основы конструкторской документации;

основы робототехники;

основы хай-тек технологии в роботостроении;

будут уметь:

пользоваться измерительными приборами;

выполнять радиоэлектромонтажные работы;

читать кинематические схемы роботов;

самостоятельно конструировать робототехнические устройства;

должны обладать:

познавательной самостоятельностью и целеустремленностью;

аккуратностью и ответственностью в работе.

Обучающиеся, освоившие программу 3 - го года обучения,

будут знать:

технику безопасности при работе с радиоэлектронными приборами и инструментами;

принцип устройства автономных и неавтономных мобильных роботов;

элементарные основы программирования микроконтроллеров;

принцип работы датчиков, приводов и их интерфейсов.

будут уметь:

программировать микроконтроллеры;

изготавливать интерфейсы для датчиков и приводов роботов;

самостоятельно изготавливать радиоуправляемые и программируемые роботы;

будут обладать:

творческой активностью и мотивацией к деятельности;

готовностью к профессиональной самореализации и самоопределению.

Комплекс организационно - педагогических условий

реализации программы

Календарный учебный график

Календарный учебный график проведения занятий составляется на каждый учебный год и на каждую учебную группу и является обязательным Приложением к дополнительной общеобразовательной общеразвивающей программе «Робототехника».

Регламент образовательной деятельности

Продолжительность учебной недели – 5 дней.

Первый год обучения:

– 4 часа в неделю (2 занятия в неделю по 2 часа).

Второй год обучения:

– 6 часов в неделю (2 занятия в неделю по 3 часа; или 3 занятия в неделю по 2 часа).

Третий год обучения:

– 6 часов в неделю (2 занятия в неделю по 3 часа; или 3 занятия в неделю по 2 часа);

Продолжительность занятий

Продолжительность занятий согласно Уставу учреждения:

- 45 минут (в группах с детьми от 8 лет и старше);

- перерыв между занятиями составляет 15 минут.

Условия реализации программы

Материально-техническое оснащение занятий:

- оборудованный учебный кабинет;

- компьютеры с выходом в Интернет;

- мультимедийный проектор, экран;

- комплекты специальной учебной литературы;

- комплект радиоизмерительных приборов (Г3-102; С1-18; Г4-102; ГСС; В7-9; Г3-33);

- комплекты для изготовления роботизированных систем.

Методический материал:

- информационные плакаты;

- схемы;

- видеофильмы технической тематики;

- планы-конспекты и методические сценарии занятий.

Создание и накопление методического материала позволит результативно использовать учебное время, учитывать индивидуальный интерес обучающегося, опыт руководителя, качество сырья, воспитывать самостоятельность, творческий поиск вариантов художественного выполнения изделия, осуществлять дифференцированный подход в обучении.

Кадровое обеспечение программы

В реализации программы занят один педагог дополнительного образования, обладающий профессиональными знаниями в предметной области, знающий специфику образовательной деятельности дополнительного образования, имеющий практические навыки.

Формы аттестации

Система оценки результатов освоения программы состоит из текущего контроля, входной, промежуточной и итоговой аттестации обучающихся.

Текущий контроль. Текущий контроль проводится с целью установления фактического уровня теоретических знаний и практических умений и навыков по темам (разделам) дополнительной общеразвивающей программы.

Текущий контроль усвоения обучающихся осуществляется педагогом по каждой изученной теме. Достигнутые умения и навыки заносятся в диагностическую карту.

Текущий контроль может проводиться в следующих формах: творческие работы, самостоятельные работы

Основная форма подведения итогов по каждой теме – анализ достоинств и недостатков конструкций, изготовленных обучающимися. репродуктивного характера,   опрос, тестирование, фестиваль, соревнование.

Промежуточная аттестация. Промежуточная аттестация учащихся проводится с целью объективной оценки усвоения обучающимися дополнительной общеразвивающей программы каждого года обучения.

Промежуточная аттестация проводится как оценка результатов обучения за определённый промежуток учебного времени – полугодие, год; включает в себя проверку теоретических знаний и практических умений и навыков.

Промежуточная аттестация обучающихся может проводиться в следующих формах: творческие работы, самостоятельные работы репродуктивного характера,  опрос, тестирование,  фестиваль, соревнование.

Итоговая аттестация. Итоговая аттестация обучающихся проводится с целью выявления уровня развития способностей и личностных качеств и их соответствия прогнозируемым результатам освоения дополнительной общеразвивающей программы.

Итоговая аттестация учащихся проводится по окончанию обучения по дополнительной общеразвивающей программе, включает в себя проверку теоретических знаний и практических умений и навыков.

Итоговая аттестация учащихся может проводиться в следующих формах: творческие работы, самостоятельные работы репродуктивного характера;   вопросники, тестирование;  выставка работ, фестиваль; соревнование.

Обучающиеся ежегодно участвуют в городских и областных выставках технического творчества обучающихся.

Формы предъявления и демонстрации образовательных результатов:

- Аналитический материал по итогам проведения диагностики;

- Аналитическая справка;

- Выставка творческих работ.

Выставочная деятельность является важным итоговым этапом занятий. Выставки могут быть:

- однодневные - проводится в конце каждого занятия с целью обсуждения;

- постоянные - проводятся в учебном кабинете;

- тематические - по итогом изучения разделов, тем;

- итоговые – в конце года организуется выставка практических работ обучающихся, организуется обсуждение выставки с участием педагогов, родителей, гостей.

- Портфолио. Создание портфолио является эффективной формой оценивания и подведения итогов деятельности обучающихся.

В портфолио включаются фото и видеоизображения продуктов исполнительской деятельности, продукты собственного творчества, материала самоанализа, схемы, иллюстрации, эскизы и т.п.

- диагностическая карта;

- защита творческих работ;

- самостоятельная работа;

- открытое занятие.

Оценочные материалы

Программа предполагает оценку не только творческого, но и личностного характера.

На каждом занятии ведется наблюдение за выполнением упражнений, индивидуальная работа с обучающимися.

Кроме всего проверяется теоретическая подготовка обучающихся (тестирование, опрос). В конце каждого полугодия проводится контрольное занятие, где проверяется уровень знаний и умений обучающихся, развитие творческих способностей и личный рост.

Критерии оценки уровня теоретической подготовки:

- высокий уровень – обучающийся освоил практически весь объём знаний 100-80%, предусмотренных программой за конкретный период; специальные термины употребляет осознанно и в полном соответствии с их содержанием;

- средний уровень – у обучающегося объём усвоенных знаний составляет 70-50%; сочетает специальную терминологию с бытовой;

- низкий уровень – обучающийся овладел менее чем 50% объёма знаний, предусмотренных программой; как правило, избегает употреблять специальные термины.

Критерии оценки уровня практической подготовки:

- высокий уровень – обучающийся овладел на 100-80% умениями и навыками, предусмотренными программой за конкретный период; работает с оборудованием самостоятельно, не испытывает особых трудностей; выполняет практические задания с элементами творчества;

- средний уровень – у обучающегося объём усвоенных умений и навыков составляет 70-50%; работает с оборудованием с помощью педагога; в основном, выполняет задания на основе образца;

- низкий уровень - обучающийся овладел менее чем 50% предусмотренных умений и навыков, испытывает серьёзные затруднения при работе с оборудованием; в состоянии выполнять лишь простейшие практические задания педагога.

Методы отслеживания результативности:

- педагогическое наблюдение;

- педагогический мониторинг;

- начальная диагностика;

- текущая диагностика;

- промежуточная диагностика;

- итоговая диагностика;

Формы отслеживания результативности:

- опрос;

- тестирование;

- наблюдение;

- анкетирование;

- самостоятельная практическая работа;

- выставки работ обучающихся;

- соревнования радиоуправляемых моделей.

Система диагностики результативности программы

(педагогический мониторинг)

Методические материалы

Конспекты и сценарии занятий, бесед:

- материалы для проведения бесед;

- разработки занятий, конкурсов;

- авторские разработки.

Дидактический материал:

- технологические карты по темам программы;

- демонстрационный материал;

- выставочный фонд;

- специальная литература

Наглядный материал:

- на занятиях используются все известные виды наглядностей: показ иллюстраций, рисунков, проспектов, журналов и книг, фотографий образцов изделий, демонстрация трудовых приёмов, операций по закреплению их в практической деятельности.

Список литературы

Нормативно - правовые документы:

- Федеральный закон «Об образовании в Российской Федерации» от 29.12.2012 № 273;

- Концепция развития дополнительного образования детей до 2020 года (Распоряжение Правительства Российской Федерации от 04.09.2014 г. № 1726-р);

- Приказ Минпросвещения России от 09.11.2018 № 196 «Об утверждении Порядка организации и осуществления образовательной деятельности по дополнительным общеобразовательным программам»;

- Постановление Главного государственного санитарного врача Российской Федерации от 04.07.2014г № 41 г. Москва «Об утверждении СанПин 2.4.4.3172-14 «Санитарно-эпидемиологические требования к устройству, содержанию и организации режима работы образовательных организаций дополнительного образования детей»;

- Устав учреждения и другие локальные акты.

Список литературы для педагога

Барсуков А. Кто есть кто в робототехнике. Справочник ДМК-ПРЕСС, Москва, 2005

Мазур И.И. Управление проектами.- Москва,2005.

Новикова Т.Д. Проектные технологии на уроках и во внеурочной деятельности // Народное образование. – 2000. - № 7

Предко М. Создайте робота своими руками на PIC – микроконтроллере, Пер. с англ.яз., М. ДМК, ПРЕСС 2006.

Филиппов С.А.Робототехника для детей и родителей СПб: Наука, 2010.

Электронная книга «Введение в ТРИЗ. Основные понятия и подходы». Официальное издание Фонда Г.С. Альтшуллера: http://www.triz-ri.ru/soft/e-books.asp

Юревич Е. Основы робототехники, 2-издание, Учебное пособие БХВ – Петербург, 2005.

Список литературы для обучающихся

Барсуков А. Кто есть кто в робототехнике. Справочник ДМК-ПРЕСС, Москва, 2005

Седов Е.А. Мир электроники. М.: Молодая гвардия, 1990.

Кабельные телепередачи «Дискавери»: «Битвы роботов», «Техноигры»

Филиппов С.А. Робототехника для детей и родителей.СПб: Наука, 2010.

Интернет-источники:

www.geti.iut-nimes.fr;

www.k-team.com;

www.automatesintelligents;

www.pekee.com;

www/vieartificielle.com;

htpp://perso.libertysurf.fr/p.may;

www.123avr.com; www.kazvs.ru.

- Научно-познавательные телепрограммы по каналам «Дискавери», «Рамблер».

Приложение 1

Матрица к дополнительной общеобразовательной общеразвивающей программе «Робототехника»

Цель программы:формирование творческой личности, владеющей техническими знаниями, умениями и навыками в области роботостроения, формирование раннего профессионального самоопределения подростков в процессе конструирования и проектирования.

В зависимости от уровня сложности программы изменяются целевые установки.

Приложение 2

Организация образовательной деятельности

Программа реализуется в течение трех лет. Занятия по программе организованы по принципу непрерывного обучения.

Первый год обучения включает в себя систему элементарных знаний по основам электротехники, радиотехники и робототехники.

В процессе обучения применяется в основном диалоговый метод, а также проблемный метод. Основным критерием результативности первого года обучения является способность учащегося самостоятельно решать простейшие задачи при изготовлении элементарных роботизированных устройств. В конце первого года обучения обучающийся совместно с педагогом выбирает направление работы по конкретной теме.

Второй год обучения включает в себя обучение знаниям по направлению, выбранному в конце первого года обучения. Основным методом обучения на данном этапе является проектный метод. Также используются диалог и дискуссии. Основным критерием освоения программы второго года обучения является способность обучающегося самостоятельно ставить перед собой задачу, осознанно и конструктивно ее решать.

Третий год обучения заключается в получении обширных знаний в области робототехники и роботостроения. На данном этапе учащиеся проводятсамостоятельные исследования по выбранной теме с привлечением других участников группы (изготовление программируемых роботов любого уровня сложности требует коллективных усилий). Основным критерием освоения программы третьего года является способность обучающихся к организации и планированию при решении практических задач, самостоятельной оценке результативности действий, выбора способа действий.

На каждом этапе педагог постоянно должен поддерживать интерес к процессу обучения и изготовления модели робота. В процессе обучения дается четкое и однозначное определение роботу – как замене человека в опасном, вредном и монотонном труде.

Основнойподход к обучению – личностно-ориентированный. В начале обучения педагог (путем тестовых заданий, наблюдений) определяет уровень знаний, способности и возможности каждого ребенка. Все это учитывается в дальнейшей работе с ним: определяется образовательный маршрут обучающегося, степень сложности изготавливаемого им робота, особенности взаимодействия с ним в процессе обучения.

Основнойметод, используемый на занятиях, - проектный. Он максимально приближен к практике и предполагает активную исследовательскую и творческую деятельность, которая нацелена на решение обучающимся конкретной задачи.

Используемые формы проведения занятий:

- беседы;

- демонстрации видео сюжетов о робототехнике;

- беседы, дискуссии;

- индивидуальная практическая работа;

- коллективные творческие дела (командная работа);

- мастер-классы специалистов.

Приложение 3

Алгоритм учебного занятия

Почти все занятия строятся по одному алгоритму:

1. Подготовка к занятию (установка на работу, обратить внимание на инструменты и материалы, лежащие на парте).

2. Повторение пройденного (выявление опорных знаний и представлений):
- повторение терминов;

- повторение действий предыдущего занятия;

- повторение правил техники безопасности работы с инструментами.

3. Введение в новую тему:

- показ образца;

- рассматривание образца, анализ;

- повторение правил техники безопасности.

4. Практическая часть:

- показ приемов работы;

- вербализация обучающимися некоторых этапов работы («Что здесь делаю?»);

- самостоятельная работа;

- анализ работы обучающегося (аккуратность, правильность и последовательность выполнения, рациональная организация рабочего времени, соблюдение правил техники безопасности, творчество, оригинальность).

Построение занятия в соответствии с этой моделью помогает четко структурировать занятие, определить его этапы, задачи и содержание каждого из них. В соответствии с задачами каждого этапа педагог прогнозирует как промежуточный, так и конечный результат.

Приложение 4

Методическое обеспечение программы

1 год обучения

2 год обучения

3 год обучения

Приложение 5

10 сложнейших понятий,

которые усваиваются во время игры в LEGO Education

LEGO – одна из известнейших игрушечных компаний мира. Тем не менее LEGO Education – это гораздо больше чем просто игрушка. Наборы, в основе которых лежит роботизированный конструктор третьего поколения LEGO Mindstorms, специально разработаны для школ и содержат не только строительные блоки и компьютерный контроллер, но и интереснейшие методические пособия для обучающихся и педагогов.

Благодаря LEGO Education обучающиеся на интуитивном уровне усваивают сложнейшие понятия. Вот лишь некоторые из них.

1. Масштаб

Придумав продукт, будь то вантовый мост, космическая ракета или промышленный станок, инженер должен решить, какого он будет размера. Следует принять во внимание не только потребности заказчика, но также прочность и гибкость материалов. Если конструкция из LEGO будет слишком маленькой, вряд ли получится точно воплотить задуманную форму (например, кривые линии будут слишком ступенчатыми). А если слишком большой – она окажется хрупкой или на нее просто не хватит деталей.

2. Сопоставимые величины

Роботам часто приходится делать несколько вещей одновременно — к примеру, перемещаться в пространстве и поднимать груз. При этом возникает необходимость сопоставлять угловые и линейные величины: количество оборотов колеса и пройденное по плоскости расстояние, угол поворота сервопривода и вертикальное перемещение груза. Эти процессы «из разных вселенных» должны завершаться за строго одинаковое время. Можно, конечно, подобрать нужные скорости, но удобнее освоить тригонометрические вычисления, чтобы точно и быстро рассчитывать сложные параметры.

3. Статические и динамические нагрузки

Лучший способ почувствовать разницу между статическими и динамическими нагрузками — самостоятельно построить робота. Одно дело возвести неподвижное здание, и совсем другое — соорудить движущийся механизм с постоянно изменяющимися центром тяжести и точками приложения силы. Процессорный блок EV3 достаточно тяжел, чтобы предъявлять вполне взрослые требования к качеству опорных конструкций.

4. Алгоритм

Человек способен делать несколько вещей одновременно или по крайней мере хаотично переключаться между ними — читать учебник, играя в компьютерную игру и болтая с другом по телефону. Программирование роботов учит мыслить структурно, выявляя причинно-следственные связи и расставляя приоритеты. Понимание циклов, переключателей, условных операторов и многозадачности пригодится не только в технических профессиях, но и в экономике, менеджменте, праве.

5. Сжатие и растяжение

Знание о том, какие материалы работают на сжатие, а какие на растяжение, лежит в основе архитектуры и сопромата. Благодаря им некоторые мосты и здания выглядят так, будто законы физики писаны не для них. Работая с LEGO, будущий конструктор усваивает эти принципы интуитивно: без учета сжатия и растяжения невозможно построить ни одной мало-мальски прочной модели.

6. Мощность, сила и скорость

В наборе LEGO Mindstorms всего три электродвигателя, однако построенные из него роботы могут передвигаться с разной скоростью, поднимать предметы тяжелее собственного веса или бросать легкие снаряды. Экспериментируя с LEGO, ребенок узнает, насколько широк диапазон сил и скоростей, которых можно добиться с помощью шестерен, шкивов, блоков и рычагов.

7. Крепеж и прочность

Далеко не каждый взрослый понимает, что из одного и того же количества кирпичей можно построить как шаткий, так и прочный дом — все зависит от того, кладешь ли кирпичи строго друг над другом или с перекрытием. Создавая большие конструкции из LEGO, будущий инженер учится располагать точки крепления максимально эффективным и экономным способом.

8. Обратная связь

Чтобы запрограммировать сложное поведение робота, нужно изучить, как именно его сенсоры реагируют на окружающую среду. Скажем, чтобы научить машину ехать по черной линии, необходимо выяснить, какое значение датчик света выдает на черном и какое на белом цвете. Блок управления Mindstorms позволяет напрямую передавать информацию с датчиков в компьютер и обрабатывать их в виде графиков и осцилограмм. Регистрация показаний с датчиков освещенности, температуры, влажности и т. д. поможет в изучении физики, химии и биологии.

9. Модернизация

Постройка робота — это всегда исследовательский процесс. Первые, да и последующие испытания практически всегда показывают, что в конструкции необходимо что-то изменить. Но разбирать робота целиком, а затем проектировать и собирать заново — не лучшее решение. Важно научиться находить способ внести минимальные изменения в уже существующую конструкцию, чтобы она соответствовала новым требованиям.

10. Биомеханика

Некоторые модели из набора LEGO Education изображают животных и помогают лучше понять природу. Ребенок может разобраться, каким образом ползает змея или какие нагрузки испытывает скелет слона при ходьбе, построив их из конструктора. Эти знания пригодятся в жизни: опытные инженеры знают, что у природы всегда есть чему поучиться.

Описание оборудования

Lego MindstormsEducationEV3 CoreSet 45544 Основной набор

Базовый набор оптимизирован для использования в классе и содержит все необходимое для обучения с помощью технологий LEGO® MINDSTORMS®. Он позволяет ученикам конструировать, программировать и тестировать их решения, используя настоящие технологии робототехники.

В новом конструкторе есть всё, что нужно — моторы, сенсоры, программируемый компьютерный блок, кабели, пульт управления и огромное количество деталей TECHNIC. Вы сможете построить роботов, которые могут ходить, разговаривать, ездить и делать всё, что вы им прикажете. Постройте своего робота, а потом запрограммируйте его при помощи интуитивно понятного программного обеспечения, компьютерного блока

Lego Mindstorms Education EV3 Expansion Set 45560 Расширенныйнабор

Это набор содержит множество дополнительных элементов и является идеальным дополнением для Базового набора EV3.В набор входят множество специальных элементов, например, шестерни, большие поворотные элементы, элементы для персонализации роботов и другие уникальные строительные элементы. Этот набор позволит ученикам построить более сложных и функциональных роботов. В тоже же время - это отличный набор запасных частей. Набор идеален для работы в классах, для внешкольного обучения или для соревнований по робототехнике. Набор поставляется в большой и удобной пластиковой коробке.

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/357064-dopolnitelnaja-obscheobrazovatelnaja-obschera