Дополнительная общеобразовательная общеразвивающая программа технической направленности «Автотранспортное проектирование»

УПРАВЛЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ ЛИПЕЦКОЙ ОБЛАСТИ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБЛАСТНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

«ЕЛЕЦКИЙ КОЛЛЕДЖ ЭКОНОМИКИ, ПРОМЫШЛЕННОСТИ И ОТРАСЛЕВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ»

ДЕТСКИЙ ТЕХНОПАРК «КВАНТОРИУМ»

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ОБЩЕРАЗВИВЮЩАЯ ПРОГРАММА
ТЕХНИЧЕСКОЙ НАПРАВЛЕННОСТИ

«Автотранспортное проектирование»

Елец 2023 г.

Дополнительная общеобразовательная общеразвивающая программа технической направленности «Автоквантум. Углубленный модуль» предназначена для реализации в Детском технопарке «Кванториум»

Организация-разработчик: ГОБПОУ «Елецкий колледж экономики, промышленности и отраслевых технологий»

Разработчик:

педагог дополнительного образования – Хлопачев Валентин Евгеньевич

Возраст обучающихся: 10-18 лет.

Срок реализации: 72 ч.

Пояснительная записка

1.1Направленность программы

Программа «Автотранспортное проектирование» реализуется на базе Детского технопарка «Кванториум» ГОБПОУ «Елецкий колледж экономики, промышленности и отраслевых технологий» в рамках подготовки учащихся в к самостоятельной деятельности в области инфраструктуры транспортных систем, автомобилестроения, а так же эксплуатации и изготовления моделей и технических устройств.

Направленность программы – техническая.

Настоящая дополнительная общеобразовательная общеразвивающая программа разработана в соответствии с:

- Федеральным Законом Российской Федерации от 29.12.2012 г. №273 «Об образовании в Российской Федерации»;

- Приказом Министерства просвещения России от 9.11.2018 №196 «Об утверждении порядка организации и осуществления образовательной деятельности по дополнительным общеобразовательным программам»;

- Концепцией развития дополнительного образования детей от 4 сентября 2014 г. № l726-p;

- Постановлением Главного государственного санитарного врача Российской Федерации от 04.07.2017 №14 «Об утверждении СанПиН 2.4.4.3172-14 «Санитарно-эпидемиологические требования к устройству, содержанию и организации режима работы образовательных организаций дополнительного образования детей»;

- рекомендациями ФГАУ «Фонд новых форм развития образования» (для программ направления «Автоквантум»);

- Уставом ГОБПОУ «Елецкий колледж экономики, промышленности и отраслевых технологий»;

- Положением о структурном подразделении детский технопарк «Кванториум» ГОБПОУ «ЕКЭПиОТ».

- другие нормативно-правовые акты, регулирующие образовательный процесс в сети детских технопарков.

1.2 Актуальность программы

Образовательная программа «Автотранспортное проектирование» познакомит обучающихся с механикой и конструкционными особенностями автомобилей и современной техники. Рассматривается возможный транспорт будущего и весь комплекс глобальных проблем, которые необходимо решать будущим профессионалам. Это проблемы экологии, энергоэффективности, автономности и безопасности движения. Помимо этого программа включает в себя освоение базовых подходов к конструированию и программированию робототехники для изучения логики, принципов работы беспилотных транспортных средств и других сопутствующих технических устройств.

Траектория программы «Автотранспортное проектирование» ориентирована на развитие навыков поиска и реализации будущих профессиональных знаний и умений детей, реализацию их личного потенциала и умения работать в коллективе для достижения поставленных целей.

При этом следует учитывать, что программы дополнительного образования детей должны быть направлены на:

–создание условий для формирования инженерно-технического мышления у современных школьников;

– развитие естественного интереса к познанию;

– выстраивание личной и командной истории успеха;

– приобщение детей к общечеловеческим ценностям;

– профилактику асоциального поведения;

– создание условий для социального, культурного и профессионального самоопределения, творческой самореализации личности ребенка, и интеграции в систему мировой и отечественной культур;

– интеллектуальное и духовное развития личности ребенка;

– укрепление психического и физического здоровья;

– взаимодействие педагога дополнительного образования с семьей.

1.3 Отличительные особенности и новизна программы

Отличительные особенности данной образовательной программы заключаются в том, что обучающиеся при знакомстве с теоретической частью, подкрепляют полученные знания практикой. Процесс обучения представлен через кейсы и мастер-классы при выполнении которых дети создают различные артефакты и модели. Таким образом, во время обучения происходит три уровня реализации знаний: поиск информации, анализ информационного материала и практическая реализация новых знаний через выполнение практических заданий и проектов в условиях ряда ограничений. На занятиях применяются современные методы и технологии обучения, цифровые инструменты для коммуникации, визуализации, геймификации, а так же для сопровождения проектной деятельности. Для практических работ используются наборы Lego Education, Lego Mindsorms, Horizon, Эвольвектор, наглядные стенды узлов и механизмов автомобилей.

Стремительное развитие технологий, появление все более сложных технических устройств, ставит задачу подготовки подрастающего поколения к активной полноценной жизни в условиях технологически развитого общества.

По этой причине в программе упор делается на изучение современных транспортных средств, технологий производства, а так же проектирование и конструирование действующих технических объектов и механизмов. Отдельная часть посвящена электронике и робототехнике, поскольку в автомобилях будущего они являются неотъемлемой частью.

1.4 Возраст обучающихся, участвующих в освоении программы

В реализации данной программы участвуют обучающиеся 12-18 лет.

1.5 Объем и срок освоение программы, режим занятий

Срок реализации программы – 18 недель (2 раза в неделю по 2 академических часа) 72 часа. Продолжительность занятия – 45 минут. Между занятиями предусмотрен перерыв 10 минут.

1.6 Форма обучения

Форма обучения– очная. Число человек в группе - 15. Разделение на учебные группы происходит исходя из возраста учащихся, с учетом их интересов и базовых навыков, для выявления которых проводится стартовое собеседование перед началом обучения. Сформированные таким образом группы имеют постоянный состав, но для решения некоторых задач могут объединяться друг с другом, а также с группами, обучающимися по любым иным программам в рамках Детского технопарка «Кванториум» (по предварительному согласованию).

1.7 Цели и задачи программы

Цели программы: получение дополнительных знаний по конструкционным особенностям современных автомобилей и беспилотных транспортных средств. Закрепление практических навыков по 3D-моделированию, работе с робототехникой и электронными устройствами, с ручным инструментом и технологическим оборудованием. Знакомство с имитационным моделированием и созданием моделей - цифровых двойников для оптимизации дорожного и пешеходного движения.

Задачи программы:

3. Календарный учебный график

4. Учебно-тематический план

5. СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОГО ПЛАНА

1. Имитационное моделирование (10 часов)

Кейс №1 Огранизация дорожного движения. (4 часа)

Теория: Инструктаж по технике безопасности. Организация рабочего места. Введение в имитационное моделировение. Знакомство с программой AnyLogic и с библиотекой «Дорожное движение».

Практика: с помощью модуля «Библиотека дорожного движения» необходимо создать имитационную модель участка дорожной сети. Обучающимся потребуется самостоятельно разместить светофорные объекты, чтобы дорожная сеть заработала.

Кейс №2 Организация пешеходного движения (2 часа)

Теория: Изучение библиотеки «Пешеходное движение» программы для имитационного моделирования AnyLogic.

Практика: с помощью модуля «Библиотека пешеходного движения» необходимо создать имитационную модель станции метро.

Кейс №3 Организация работы склада. (4 часа)

Теория: Изучение библиотеки «Моделирование процессов» программы для имитационного моделирования AnyLogic, а так же принципов работы складских помещений и логистики грузов.

Практика: с помощью модуля «Библиотека моделирования процессов» необходимо создать и оптимизировать имитационную модель складского помещения.

2. 3-D моделирование узлов и механизмов (16 часов)

Кейс №4 Техническое моделирование (4 часа)

Теория: Знакомство программой для 3D моделирования Fusion 360.Загрузка и установка программы, интерфейс и основные функции.

Практика: создание типовых моделей по чертежам.

Кейс №5 Создание чертежей по моделям (4 часа)

Теория: Изучение построения динамических моделей в редакторе 3D моделирования Fusion 360. Экспорт модели как чертеж.

Практика: создание динамических моделей, создание чертежей по моделям.

Кейс №6 Сборка и рендер узла/механизма (8 часов)

Теория: Знакомство с возможностями реализации узлом и механизмов автомобиля в программе для 3D моделирования Fusion 360

Практика: реализация типовой 3D модели узла/механизма автомобиля.

3. Программирование микрокопьютеров робомобилей (16 часов)

Кейс №7 Машинное зрение (2 часа)

Теория: Знакомство с понятием нейросети и машинного зрения.

Практика: работа с нейросетью знаков дорожного движения и разметки.

Кейс №8 Микрокопьютер как мозг робомобиля (2 часа)

Теория: Изучение работы микрокопьютера Raspberry Pi. Подключение датчиков, моторов и сопуствующей электроники.

Практика: создание схемы подключения датчиков и моторов к микрокопьютеру.

Кейс №9 Скрипты и работа электроники (4 часа)

Теория: Знакомство с языком программирования Python и способами его запуска на Raspberry Pi. Управление датчиками и моторами с помощью скриптов.

Практика: создание собственных скриптов управления на языке программирования Python.

Кейс №10 Создаем свой робомобиль (8 часов)

Практика: установка датчиков и моторов на модель авто для создания собственного робомобиля. Запуск и отладка скриптов управления.

4. Автотранспортное проектирование,

соревнования и конкурсы (30 часов)

Кейс№11 Подготовка и участие в соревнованиях, конкурсах (6 часов)

Теория: изучение положения текущих соревнований, конкурсов. Разбор пробных заданий, а так же заданий прошлых лет. Рассмотрение возможностей доработки ранее созданных моделей.

Практика: подготовка и участие в актуальных соревнованиях и конкурсах.

Кейс №12 Реализация конкурсного проекта (22 часа)

Практика: планирование и формулировка элементов проекта. Работа над проектом по индивидуальной траектории в сопровождении наставника.

Формы аттестации/контроля: практическая работа.

Итоговая аттестация (2 часа)

Практика: итоговая подготовка и защита проектов.

Формы аттестации/контроля: защита проектов.

Методическое обеспечение программы

Формы работы:

-теоритическое занятие;

-практическое занятие;

-занятие-соревнование;

-лабораторная работа;

-Workshop (рабочая мастерская - групповая работа, где все участники

активны и самостоятельны).

Виды учебной деятельности:

-просмотр и обсуждение учебных фильмов, презентаций, роликов;

- проведение занятий с использованием обучающих программ и видеоигр;

-проведение исследовательских экспериментов;

-выполнение практических работ;

-публичное выступление.

Оборудование:

- интерактивная доска;

- ноутбуки;

- лабораторный стенд для изучения геометрии передней оси автомобиля;

- разрезная модель автоматическай коробки передач легкового переднеприводного автомобиля;

- разрезная модель заднего моста с тормозными механизмами и фрагментом карданной передачи;

- магнитно-маркерная доска с комплектом тематических магнитов для изучения правил дорожного движения;

- учебные наборы LegoEducation, Lego пневматика, наборы для сборки моделей с дистанционным управлением, для обучения и построения моделей механизмов и машин;

- учебные роботехнические наборы конструкторов LegoMindstorms;

- учебные роботехнические наборы конструкторов Эвольвектор;

- наборы альтернативных источников энергии с автомобильной платформой;

- измерительные приборы;

- слесарные инструменты;

- инструменты для сервиса и пр.;

- различные расходные материалы.

Ожидаемые результаты и способы их проверки

Результатами деятельности образовательной программы должны стать:

- вовлечение обучающихся в активную творческую, научно-техническую, продуктивную деятельность;

- сформировать у обучающихся ключевые компетенции: информационно-познавательные, деятельностно -коммуникативные, социокультурные, ценностно-ориентационные и специальных компетенций в -соответствии со спецификой и содержанием реализуемых образовательных программ;

- профессиональное самоопределение обучающихся в дальнейшей жизнедеятельности;

- расширение и углубление знания в инженерно-технической области;

- расширение кругозора учащихся, активизация познавательных процессов.

Требования к результатам освоения программы:

Знать:

правила техники безопасности при работе с электроникой и робототехникой;

углубленные знания по конструкции и устройству автомобиля,

современные и перспективные альтернативные источники энергии;

виды активной и пассивной безопасности автомобиля;

углубленные знания по материаловедению и прочности материалов;

углубленные знания алгоритмики и программирования;

углубленные знания механики, проектирования и конструирования.

Уметь:

навыки проектирования, конструирования и тестирования электрических и роботизированных моделей и устройств;

навыки инженерного, аналитического и системного мышления;

навыки изобретательства;

углубленные навыки работы с электронными устройствами;

углубленные навыки по 3D-моделированию;

углубленные навыки программирования устройств;

углубленные навыки работы с ручным инструментом и технологическим оборудованием.

навыки работы в команде, а так же презентации своей работы;

навыки поиска и структурирования информации;

участвовать в соревнованиях в индивидуальном и командном зачете.

Список используемой литературы

Основные источники:

Шарипов В.М., Бирюков М.К., Дементьев Ю.В. и др. Тракторы и автомобили: учебник / Шарипов В.М., Бирюков М.К., Дементьев Ю.В. и др. – М.:

Спектр, 2010. – 351с.

Гудков В. Пассажирские автомобильные перевозки / Гудков В. - М.: Академия, 2015. – 160с.

Дополнительные источники:

Беляков В., Зезюлин Д., Макаров В. и др. Автоматические системы транспортных средств: учебник / Беляков В., Зезюлин Д., Макаров В. – М.: Форум, 2015 – 352с.

Вахламов В. К. Автомобили: Эксплуатационные свойства: Учебник для студ. высш. учеб. заведений. — М.: Академия, 2005. — 240 с.

Власов, В.М. Транспортная телематика в дорожной отрасли: учеб. пособие / - М.: МАДИ, 2013. – 80 с.

М.В. Передерий, В.Е. Романенко Единая транспортная система: учеб. пособие / ЮРГПУ(НПИ) 2015 – 96 с.

Гин А. А. ТРИЗ-педагогика / А. А. Гин -Горев А. Э. Основы теории транспортных систем: учеб. пособие / А. Э. Горев – СПб: СПбГАСУ, 2010.

Доенин В. Динамическая логистика транспортных процессов / Доенин В. – М.: Спутник+, 2010. – 246с.

Доенин В. Интеллектуальные транспортные потоки / Доенин В. – М.: Спутник+, 2007. – 306с.

Доенин В. Моделирование транспортных процессов и систем / Доенин В. – М.: Спутник+, 2012. – 288с.

Жанказиев, С.В. Интеллектуальные транспортные системы: учеб. пособие / С.В. Жанказиев. – М.: МАДИ, 2016. – 120 с.

Филлипов С.А. Робототехника для детей и родителей. / С.А. Филлипов – СПб. Наука, 2013. – 319с.

Тарапата В.В., Красных А.В., Салахова А.А. Конструируем роботов на Lego Mindstorms EV3 / - М.: Лаборатория знаний, 2018. – 63с.

Для обучающихся:

Бойков В. (ред.) Многоцелевые гусеничные и колесные машины. Эргономика и дизайн: Учебное пособие / Бойков В. – М.: Инфра-М, 2015.

Гребнев В., Поливаев О., ВорохобинА. Тракторы и автомобили. Теория и эксплуатационные свойства / Гребнев В., Поливаев О., Ворохобин А. – М.: КноРус, 2013 – 260с.

Академия Эвольвектор https://academy.evolvector.ru/electoronika/

Fusion 360 https://www.autodesk.com/products/fusion-360/

AnyLogic https://www.anylogic.ru/