Дополнительная образовательная программа кружка робототехники «ИнтелЛЕГО»

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Программа разработана как самостоятельная дисциплина, являющаяся образовательным компонентом общего среднего образования. Вместе с тем, выражая общие идеи формализации, она пронизывает содержание многих других предметов и, следовательно, становится дисциплиной обобщающего, методологического плана. Основное назначение курса "Робототехники" состоит в выполнении социального заказа современного общества, направленного на подготовку подрастающего поколения к полноценной работе в условиях глобальной информатизации всех сторон общественной жизни.

Робототехника является одним из важнейших направлений научно - технического прогресса, в котором проблемы механики и новых технологий соприкасаются с проблемами искусственного интеллекта.

За последние годы успехи в робототехнике и автоматизированных системах изменили личную и деловую сферы нашей жизни. Роботы широко используются в транспорте, в исследованиях Земли и космоса, в хирургии, в военной промышленности, при проведении лабораторных исследований, в сфере безопасности, в массовом производстве промышленных товаров и товаров народного потребления. Многие устройства, принимающие решения на основе полученных от сенсоров данных, тоже можно считать роботами — таковы, например, лифты, без которых уже немыслима наша жизнь.

Содержание и структура курса «Робототехника» направлены на формирование устойчивых представлений о робототехнических устройствах как едином изделии определенного функционального назначения и с определенными техническими характеристиками.

Общая характеристика учебного курса

Программа рассчитана на 35 часов и адаптирована под конструктор Mindstorms EV3.

Цель образовательной программы «Лего-конструирование и робототехника» заключается в том, чтобы перевести уровень общения ребят с техникой «на ты», научить ребят грамотно выразить свою идею, спроектировать ее техническое и программное решение, реализовать ее в виде модели, способной к функционированию.

Конструктор Лего предоставляет ученикам возможность приобретать важные знания, умения и навыки в процессе создания, программирования и тестирования роботов. «Мозгом» робота Lego Mindstorms Education является микрокомпьютер Lego EV3, делающий робота программируемым, интеллектуальным, способным принимать решения. Для связи между компьютером и EV3 можно использовать также беспроводное соединение Bluetooth. На EV3 имеется три выходных порта для подключения электромоторов или ламп, помеченные буквами А, В и С. С помощью функции EV3 Program (Программы EV3) можно осуществлять прямое программирование блока EV3 без обращения к компьютеру. Датчики получают информацию от микрокомпьютера EV3.

Конструктор Лего и программное обеспечение к нему предоставляет прекрасную возможность учиться ребенку на собственном опыте. Такие знания вызывают у детей желание двигаться по пути открытий и исследований, а любой признанный и оцененный успех добавляет уверенности в себе. Обучение происходит особенно успешно, когда ребенок вовлечен в процесс создания значимого и осмысленного продукта, который представляет для него интерес.Важно, что при этом ребенок сам строит свои знания, а учитель лишь консультирует его.

В окружающем нас мире очень много роботов: от лифта в вашем доме до производства автомобилей, они повсюду. Конструктор Mindstorms EV3 приглашает ребят войти в увлекательный мир роботов, погрузиться в сложную среду информационных технологий.

Программное обеспечение отличается дружественным интерфейсом, позволяющим ребенку постепенно превращаться из новичка в опытного пользователя. Каждый урок - новая тема или новый проект. Модели собираются либо по технологическим картам, либо в силу фантазии детей. По мере освоения проектов проводятся соревнования роботов, созданных группами.

В конце года в творческой лаборатории группы демонстрируют возможности своих роботов.

Можно выделить следующие этапы обучения:

І этап – начальное конструирование и моделирование. Очень полезный этап, дети действуют согласно своим представлениям, и пусть они «изобретают велосипед», это их велосипед, и хорошо бы, чтобы каждый его изобрел.

На этом этапе ребята еще мало что знают из возможностей использования разных методов усовершенствования моделей, они строят так, как их видят. Задача учителя – показать, что существуют способы, позволяющие сделать модели, аналогичные детским, но быстрее, мощнее. В каждом ребенке сидит дух спортсмена, и у него возникает вопрос: «Как сделать, чтобы победила моя модель?»

Вот здесь можно начинать следующий этап.

ІІ этап – обучение. На этом этапе ребята собирают модели по схемам, стараются понять принцип соединений, чтобы в последующем использовать. В схемах представлены очень грамотные решения, которые неплохо бы даже заучить. Модели получаются одинаковые, но творчество детей позволяет отойти от стандартных моделей и при создании программ внести изменения, поэтому соревнования должны сопровождаться обсуждением изменений, внесенных детьми. Дети составляют программы и защищают свои модели. Повторений в защитах быть не должно.

ІІІ этап – сложное конструирование. Узнав много нового на этапе обучения, ребята получают возможность применить свои знания и создавать сложные проекты.

Круг возможностей их моделей очень расширяется. Вот теперь уместны соревнования и выводы по итогам соревнований – какая модель сильнее и почему. Насколько механизмы, изобретенные человечеством, облегчают нам жизнь.

Цели курса: формирование информационно-коммуникативной компетентности
учащихся, обучение методам использования современного учебного робототехнического
конструктора и средств информационных коммуникационных технологий; воспитание
многогранно развитой личности, грамотно использующей современные
робототехнические и компьютерные технологии для решения различных учебных,
бытовых и творческих задач; развитие информационной культуры школьников

Основные задачи:

• Знакомство со средой программирования EV3;

• Усвоение основ программирования, получить умения составления алгоритмов;

• сформировать умения строить модели по схемам;

• получить практические навыки конструктивного воображения при разработке индивидуальных или совместных проектов;

• проектирование технического, программного решения идеи, и ее реализации в виде функционирующей модели;

• развитие умения ориентироваться в пространстве;

• Умение использовать системы регистрации сигналов датчиков, понимание принципов обратной связи;

• Проектирование роботов и программирование их действий;

• Через создание собственных проектов прослеживать пользу применения роботов в реальной жизни;

• Расширение области знаний о профессиях;

• Умение учеников работать в группах.

• Воспитание самостоятельности, аккуратности и внимательности в работе.

Место кружка «ИнтелЛЕГО» в учебном плане МБОУ СШ №11

Учебный план предусматривает изучение робототехники в объеме 35 часов – 1 час в неделю.

Возраст детей, участвующих в реализации данной образовательной программы: от 10 до 15 лет. Дети данного возраста способны выполнять задания по образцу, а так же после изучения блока темы выполнять творческое репродуктивное задание.

Формы проведения занятий

Предполагается индивидуальная и групповая
(коллективная) работа учащихся над заданиями и проектами. Учащиеся обучаются в
группах с постоянным составом. Набор в группы свободный. На занятиях используется
фронтальная демонстрация (с применением наглядных пособий, проекционной техники),
практическая работа, беседа, элементы лекции, учебные состязания между
обучающимися.

Общеучебные умения, навыки и способы деятельности

Программа предусматривает формирование у учащихся общеучебных умений и навыков, универсальных способов деятельности и ключевых компетенции. В этом направлении приоритетами для учебного предмета «Робототехника» являются: определение адекватных способов решения учебной задачи на основе заданных алгоритмов; комбинирование известных алгоритмов деятельности в ситуациях, не предполагающих стандартное применение одного из них; использование для решения познавательных и коммуникативных задач различных источников информации, включая энциклопедии, словари, Интернет-ресурсы и базы данных; владение умениями совместной деятельности (согласование и координация деятельности с другими ее участниками; объективное оценивание своего вклада в решение общих задач коллектива; учет особенностей различного ролевого поведения).

Lego позволяет учащимся:

• - совместно обучаться в рамках одной бригады;

• - распределять обязанности в своей бригаде;

• - проявлять повышенное внимание культуре и этике общения;

• - проявлять творческий подход к решению поставленной задачи;

• - создавать модели реальных объектов и процессов;

• - видеть реальный результат своей работы.

Ожидаемые результаты освоения программы

Знания

• общие сведения о робототехнике и сопутствующих информационных системах, правила безопасной работы с робототехническими конструкторами;

• основные этапы развития робототехники, современная робототехника, области применения роботов, расширение знаний о профессиях в области робототехники и

смежных наук;

• основы проектирования роботов и их действий, способность прослеживать пользу

применения роботов в реальной жизни через создание учебных проектов;

• правила и порядок чтения технической документации (схем, технологических карт,

инструкций);

• представление о датчиках и их сигналах, понимание принципов обратной связи;

• элементы робототехнических систем: механические, автоматические, электронные

устройства регистрации данных и управления;

• принципы связи компьютерных и микроконтроллерных систем;

• основы программирования при составлении алгоритмов средствами среды LEGO

Mindstorms EV3;

• примерный регламент соревнований роботов, как проводятся соревнования и что

необходимо для участия в них.

Умения

• использовать системы регистрации сигналов датчиков, понимание принципов

обратной связи;

• читать и создавать графические чертежи и электронные схемы;

• самостоятельно решать технические задачи, связанные с конструированием и

программированием учебных роботов;

• разрабатывать программные элементы электронных устройств, создавать алгоритмы

управления исполнительными устройствами, собирать информацию с датчиков;

• тестировать робототехнические устройства и их элементы;

• работать с научно-технической литературой, с журналами, инструкциями,

тематическими ресурсами Интернет, с видеотекой (изучать и обрабатывать

информацию по теме проекта).

• работать в группах.

• рационально организовать свое рабочее место с учетом эргономических, санитарногигиенических и эстетических требований;

• использовать полученные навыки при изучении других учебных дисциплин (физика,

математика, иностранный язык и др.)

Основное содержание (35 часов)

Поурочное планирование

Требования к материально-техническому обеспечению

Оборудование лаборатории, рабочих мест:

• компьютеризированные места по количеству обучающихся;

• компьютеризированное рабочее место преподавателя;

• комплекты конструкторов LEGO Mindstorms Ev3 (базовые наборы, расширенные наборы, дополнительные датчики, зарядные устройства)

• комплекты полей для соревнований роботов;

• комплекты инструкций и методической литературы.

Используется компьютер с лицензионным программным обеспечением, а также проекционной техникой.

Информационное обеспечение обучения

Основная литература:

1. Филиппов С.А. Робототехника для детей и их родителей. Книга для учителя. – 263с., илл.,

2. Руководство пользователя LEGO MINDSTORMS. – 64 стр., илл.

3. Комплект методических материалов «Перворобот». Институт новых технологий.

4. Овсянцкая Л.Ю. Курс программирования робота Lego Mindstorms EV3 в среде EV3. Челябинск: ИП Мякотин И.В., 2014. 204 с.

5. Белиовская Л.Г. Белиовский А.Е. Программируем микрокомпьютер в LabVIEW// М.: ДМК Пресс, 2010.

Интернет-ресурсы:

6. http://www.lego.com/education/

7. http://robotics.ru/

8. http://www.prorobot.ru/

9. http://www.prorobot.ru/lego/robototehnika_v_shkole_6-8_klass.php

10. http://www.prorobot.ru/lego.php

11. http://robotor.ru

12. http://www.wroboto.org/