Дополнительная общеобразовательная общеразвивающая программа технической направленности «Робототехника»

Раздел № 1 «Комплекс основных характеристик программы»

1.1.Пояснительная записка

Программа кружка «Робототехника» на основе платформы LEGOMINDSTORMSEducationEV3. Направленность - техническая. Программа предполагает участие детей разных возрастов (8--11 лет) и с разным уровнем знаний.

О
дной из важных проблем является 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 обучающихся 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. На занятиях по техническому твор­честву обучающиеся 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 LEGOEV3 обучающиеся 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 и задачи программы

Цель:

Развитие интереса школьников к технике и техническому творчеству.

Задачи:

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 обучающихся работать в группах.

Для реализации программы используются образовательные конструкторы фирмыLego, конструкторLEGOMINDSTORMSEducationEV3. Он пред­ставляет собой набор конструктивных деталей, позволяющих собрать много­численные варианты механизмов, набор датчиков, двигатели и микрокомпь­ютер EV3, который управляет всей построенной конструкцией.C конструк­торомLEGOMINDSTORMSEducationEV3 идет необходимое программное обеспечение.

LEGOEV3 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.

1.3.Содержание программы

Введение (4 ч.)

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

Конструирование (77 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 (60ч.)

Визуальные языки программирования Разделы программы, уровни сложности. Знакомство с контроллером. Инфракрасный передатчик. Пере­дача программы. Запуск программы. Команды визуального языка про­граммирования. Изучение Окна инструментов. Изображение команд в про­грамме и на схеме робота 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. Датчик касания (Знакомство с командами: жди нажато, жди отжато, количество нажатий). Датчик освещенности (Датчик осве­щенности. Влияние предметов разного цвета на показания датчика осве­щенности. Знакомство с командами: жди темнее, жди светлее).

Проектная деятельность в группах (63ч.)

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.

Учебно-тематический план предмета, курса по робототехнике.

1.4. Планируемые результаты

Личностные

Обучающиеся получат возможность для формирования

внимательности, настойчивости, целеустремленности, умения преодолевать трудности;

ответственного отношения к учению, готовности и способности к саморазвитию и самообразованию на основе мотивации к обучению и познанию, уважительного отношения к труду;

коммуникативной компетентности в общении и сотрудничестве со сверстниками, детьми старшего и младшего возраста, взрослыми в процессе образовательной, учебно-исследовательской, творческой деятельности.

Метапредметные

Обучающиеся получат возможность научиться

конструировать по условиям, образцу, чертежу, схеме и самостоятельно строить схему;

программировать по условиям, образцу, чертежу, схеме и самостоятельно;

ориентироваться в своей системе знаний: отличать новое от неизвестного;

перерабатывать полученную информацию: делать выводы в результате совместной работы группы, сравнить и группировать предметы и их образы.

излагать мысли в четкой логической последовательности, отстаивать вою точку зрения, анализировать ситуацию и самостоятельно находить ответы на вопросы путем логических рассуждений;

определять и формировать цель деятельности на занятии с помощью учителя.

работать над проектом в команде, эффективно распределять обязанности;

рассказывать о постройке.

Предметные

Обучающиеся научатся

определять, различать и называть детали конструктора;

определять и называть виды конструкций;

использовать в моделях различные способы соединение деталей (неподвижное и подвижное);

последовательно собирать конструкции;

создавать алгоритмические действия;

начальному программированию;

простейшим основам механики;

технике безопасности при работе в кабинете робототехники.

Обучающиеся получат возможность научиться

реализовывать творческий замысел самостоятельно или в коллективной деятельности;

участвовать в конкурсах, соревнованиях и олимпиадах по робототехнике.

Раздел 2. «Комплекс организационно-педагогических условий»

2.1. Календарный учебный график

предмета, курса по робототехнике

.2.2. Условия реализации 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 данный курс даст возможность школьникам закрепить и применить на практике полученные знания по таким дисциплинам, как математика, физика, информатика, технология. 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.

При ознакомлении с правилами выполнения технических и экономических расчетов при проектировании устройств и практическом использовании тех или иных технических решений школьники знакомятся с особенностями практического применения математики. Осваивая приемы проектирования и конструирования, ребята приобретают опыт создания реальных и виртуальных демонстрационных моделей.

Подведение итогов работы проходит в форме общественной презентации (выставка, состязание, конкурс, конференция ит.д.).

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. C конструктором LEGO MINDSTORMS Education EV3идет необходимое программное обеспечение.

2.3. Формы аттестации

1. Проверочные работы

2. Практические занятия

3. 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. 

2.4. Оценочные материалы
Итоговый тест по LEGO Education MINDSTORMS EV3

1. Для обмена данными между EV3 блоком и компьютером используется…

   1. WiMAX

   2. PCI порт

   3. WI-FI

   4. USB порт

2. Верным является утверждение…

   1. блок EV3 имеет 5 выходных и 4 входных порта

   2. блок EV3 имеет 5 входных и 4 выходных порта

   3. блок EV3 имеет 4 входных и 4 выходных порта

   4. блок EV3 имеет 3 выходных и 3 входных порта

3. Устройством, позволяющим роботу определить расстояние до объекта и реагировать на движение, является…

   1. Ультразвуковой датчик

   2. Датчик звука

   3. Датчик цвета

   4. Гироскоп

4. Сервомотор – это…

   1. устройство для определения цвета

   2. устройство для движения робота

1. 2. устройство для проигрывания звука

   3. устройство для хранения данных

2. К основным типам деталей LEGO MINDSTORMS относятся…

   1. шестеренки, болты, шурупы, балки

   2. балки, штифты, втулки, фиксаторы

   3. балки, втулки, шурупы, гайки

   4. штифты, шурупы, болты, пластины

3. Для подключения датчика к EV3 требуется подсоединить один конец кабеля к датчику, а другой…

   1. к одному из входных (1,2,3,4) портов EV3

   2. оставить свободным

   3. к аккумулятору

   4. к одному из выходных (A, B, C, D) портов EV3

4. Для подключения сервомотора к EV3 требуется подсоединить один конец кабеля к сервомотору, а другой…

   1. к одному из выходных (A, B, C, D) портов EV3

   2. в USB порт EV3

   3. к одному из входных (1,2,3,4) портов EV3

   4. оставить свободным

5. Блок «независимое управление моторами» управляет…

   1. двумя сервомоторами

   2. одним сервомотором

   3. одним сервомотором и одним датчиком

6. Наибольшее расстояние, на котором ультразвуковой датчик может обнаружить объект…

   1. 50 см.

   2. 100 см.

   3. 3 м.

   4. 250 см.

7. Для движения робота вперед с использованием двух сервомоторов нужно…

   1. задать положительную мощность мотора на блоке «Рулевое управление»

   2. задать отрицательную мощность мотора на блоке «Рулевое управление»

   3. задать положительную мощность мотора на блоке «Большой мотор»

   4. задать отрицательную мощность мотора на блоке «Большой мотор»

8. Для движения робота назад с использованием двух сервомоторов нужно…

   1. задать положительную мощность мотора на блоке «Рулевое управление»

   2. задать отрицательную мощность мотора на блоке «Рулевое управление»

   3. задать положительную мощность мотора на блоке «Большой мотор»

   4. задать отрицательную мощность мотора на блоке «Большой мотор»

2.5. Методические материалы

1. Азимов А. Я – робот: рассказы; Стальные пещеры: Повесть: перевод/А.Азимов. –М.:ЭКСМО,2005. –382 с.

2. Бишоп, О. Настольная книга разработчика роботов Оуэн Бишоп.Москва, МК - ресс, Корона - Век, 2010. –321с.

3. Злаказов, А. С. Уроки Лего-конструирования в школе: метод. пособие / А. С. Злаказов, Г.А. Горшков, С.Г. Шевалдина; ред. В.Н. Халамов. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2011. –120 с.

4. Корягин А. В. Образовательная робототехника (Lego WeDo). Рабочая тетрадь.

5. Корягин А.В. Образовательная робототехника (Lego WeDo). Сборник методических рекомендаций и практикумов.- М.:ДМК Пресс, 2016.-254 с.:ил.

6. Овсяницкая, Л.Ю. Пропорциональное управление роботом Lego Mindstorms EV3 / Л.Ю. Овсяницкая, Д.Н. Овсяницкий, А.Д. Овсяницкий. – М.: Издательство «Перо», 2015. – 188 с.

7. Образовательная робототехника во внеурочной учебной деятельности: учебно-метод. пособие / Л.П. Перфильева, Т.В. Трапезникова, Е.Л.Шаульская, Ю. А.Выдрина; рук. В.Н.Халамов. –Челябинск: Взгляд, 2011. –88 с.

2. Санкт-Петербургские олимпиады по кибернетике, 1999-2012 / М. С. Ананьевский и др. –Санкт-Петербург: Наука , 2012.–379 с.

3. Филиппов С. А. Робототехника для детей и родителей / С. А. Филипов. – СПб.: Наука, 2010. –195 стр.

Интернет-ресурсы и online-сервисы для реализации данной программы

1. Учебные материалы LEGO MINDSTORMS Education EV3 https://education.lego.com/ru-ru/middle-school/intro/computer-science

2. Учебные материалы LEGO Education WeDo 2.0 https://education.lego.com/ru-ru/elementary/intro/projects

3. Копосов Д.Г. Методические пособия http://metodist.lbz.ru/authors/techologia/1/

4. Филиппов С.А. Робототехника для детей и родителей. – СПб.: Наука, 2013. Онлайн учебник https://studfiles.net/preview/3602333/page:2/

5. Robot help.ru Помощь начинающим робототехникам https://robot-help.ru/lessons.html

2.6 Список литературы

1. Овсяницкая, Л.Ю. Курс программирования робота LegoMindstormsEV3 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=comcontent&view=

category&layout=blog&id=72&Itemid=159&lang=ru

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

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/465054-dopolnitelnaja-obscheobrazovatelnaja-obschera