Дополнительная общеразвивающая программа «Введение в робототехнику» (4–8 классы)

Муниципальное бюджетное образовательное учреждение

дополнительного образования

«Бокситогорский центр дополнительного образования»

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ОБЩЕРАЗВИВАЮЩАЯ ПРОГРАММА

«Введение в робототехнику»

(программа рассчитана на детей от 10 до 15 лет)

Срок реализации: 21 день

Автор-составитель:

Хончева О.В., методист

Бокситогорск

2016

Паспорт программы

 

 

Пояснительная записка

Дополнительная общеразвивающая программа «Введение в робототехнику» разработана в соответствии с документами:

Конвенция ООН о правах ребенка.

Конституция РФ.

Федеральным законом от 29 декабря 2012 года № 273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации» (ст. 75, п. 4. 273-ФЗ);

Федеральная целевая программа развития образования на период до 2015 года.

Указ Президента Российской Федерации «О Национальной стратегии действий в интересах детей на 2012 - 2017 годы».

Приказом Министерства образования и науки Российской Федерации от 29 августа 2013 года № 1008 «Об утверждении Порядка организации и осуществления образовательной деятельности по дополнительным общеобразовательным программам»;

Государственная программа Российской Федерации «Развитие образования» на 2013-2020 годы.

Концепция развития дополнительного образования детей в РФ.

Положением о детском оздоровительном лагере (приложение к Постановлению Всесоюзного Центрального Совета Профессиональных Союзов от 11 мая 1990 г. № 7-21).

Приказом Министерства образования РФ от 13.07.2001 г. № 2688 «Об утверждении порядка проведения смен профильных лагерей, лагерей с дневным пребыванием, лагерей труда и отдыха».

СанПиН 2.4.4.2599-10 «Гигиенические требования к устройству, содержанию и организации режима работы в оздоровительных учреждениях с дневным пребыванием детей в период каникул (утверждены постановлением Главного государственного санитарного врача РФ от 19.04. 2010 г. № 25).

Письмом Министерства образования и науки Российской Федерации от 11 декабря 2006 г. N 06-1844 «О примерных требованиях к программам дополнительного образования детей» (в период разработки новых федеральных требований);

Услуги детям в учреждениях отдыха и оздоровления. ГОСТ Р 52887-2007.

Примерными требованиями к программам дополнительного образования детей (Письмо Департамента молодежной политики, воспитания и социальной поддержки детей Минобрнауки России от 11.12.2006 г. №01844).

Методическими рекомендациями по развитию дополнительного образования детей в общеобразовательных учреждениях (Письмо Минобразования России от 11.06.2002 г. №30-51-433/16).

- СанПин 2.2.2/2.4.1340-03 «Гигиенические требования к персональным электронно-вычислительным машинам и организация работ»

Дополнительная общеразвивающая программа «Введение в робототехнику» является ознакомительной программой. При её разработке была использована модифицированная программа «Робототехника», реализуемая в МБОУ ДО «БЦДО» и авторская программа О. Г. Копытова «Основы робототехники. Конструктор LEGOMindstormsNXT».

Направленность дополнительной общеразвивающей программы - техническая. Она направлена на привлечение воспитанников к современным технологиям конструирования, программирования и использования роботизированных устройств.

По продолжительности программа является краткосрочной - реализуется в течение лагерной смены.

Актуальность программы

В связи с активным внедрением новых технологий в жизнь общества постоянно увеличивается потребность в высококвалифицированных специалистах. В ряде ВУЗов присутствуют специальности, связанные с робототехникой, но в большинстве случаев не происходит предварительной ориентации школьников на возможность продолжения учебы в данном направлении. Многие абитуриенты стремятся попасть на специальности, связанные с информационными технологиями, не предполагая о всех возможностях этой области. Между тем, игры в роботы, конструирование и изобретательство присущи подавляющему большинству современных детей. Таким образом, появилась возможность и назрела необходимость в непрерывном образовании в сфере робототехники.

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.

Робототехника поощряет детей мыслить творчески, анализировать ситуацию и применять критическое мышление для решения реальных проблем. Работа в команде и сотрудничество укрепляет коллектив, а соперничество на соревнованиях дает стимул к обучению. Возможность делать и исправлять ошибки в работе самостоятельно заставляет детей находить решения без потери уважения среди сверстников.

Во время «игры» с роботами процесс усвоения знаний идет быстрее. Робототехника приучает детей смотреть на проблемы шире и решать их в комплексе. Созданная модель всегда находит аналог в реальном мире. Задачи, которые дети ставят роботу, предельно конкретны, но в процессе создания машины обнаруживаются ранее непредсказуемые свойства аппарата или открываются новые возможности его использования.

Программа курса рассчитана на начальный уровень подготовки – отсутствие навыков работы с LEGO – конструкторами, но желательно, чтобы ребенок имел навыки работы на персональном компьютере.

Цель программы

Создание условий для интеллектуального, творческого развития с применением образовательной робототехники и информационных технологий в летний период в условиях городского лагеря.

Задачи программы

Образовательные

Ознакомить воспитанников с комплексом базовых технологий, применяемых при создании роботов;

Научить решать обучающихся ряд кибернетических задач, результатом каждой из которых будет работающий механизм или робот с автономным управлением.

Развивающие

Развивать у воспитанников инженерное мышление, навыки конструирования, программирования и эффективного использования кибернетических систем;

Развивать мелкую моторику, внимательность, аккуратность и изобретательность;

Развивать креативность мышления и пространственное воображение воспитанников;

Принимать участие в играх, конкурсах и состязаниях роботов в качестве закрепления изучаемого материала и в целях мотивации обучения.

Воспитательные

Повышать мотивации обучающихся к изобретательству и созданию собственных роботизированных систем.

Формировать у воспитанников стремление к получению качественного законченного результата;

Формировать навыки проектного мышления, работы в команде.

В результате реализации программы будут формироваться личностные, регулятивные, познавательные и коммуникативные универсальные учебные действия.

Соотношение этих групп УУД с группами планируемых результатов и задачами программы представлено в таблице ниже:

Отличительной особенностью данной программы является то, что она адаптирована к условиям одной смены городского лагеря. Предполагается творческое использование программы педагогом: он может сам, с учетом времени, выделенного для занятий, а также возрастных особенностей и развития детей, выбрать определенный объем информации.

Форма проведения занятий: аудиторные занятия

Форма организации деятельности: работа в парах, групповая

Формы аудиторных занятий (учебное занятие, практическое занятие)

Форма обучения: очная

Режим занятий: 5 раз в неделю по 1 часу (21 час в месяц)

Сроки реализации программы: 21 день.

Формы подведения итогов реализации программы: микросоревнование, соревнование.

Возраст детей, участвующих в реализации программы - 10 – 15 лет.

Условия реализации программы

Материально-техническое обеспечение: Для реализации программы в кабинете должно иметься следующее оборудование: набор для изучения робототехники LEGO Mindstorms – 12 шт.; персональный компьютер – 12 шт.; мультимедиа проектор – 1 шт.

Принципы отбора информации

Безусловная безопасность всех мероприятий;

Принцип индивидуализации и дифференциации обучения;

Принцип максимального разнообразия предоставленных возможностей для развития личности;

Достаточное количество оборудования и материалов для организации занятий в объединении;

Четкое распределение обязанностей и времени между всеми участниками занятий;

Моделирование и создание ситуации успеха при общении воспитанников;

Ежедневная рефлексия с возможностью для каждого участника лагеря высказать свое мнение.

Материально-технические условия

Помещение для занятий – компьютерный класс - 42,8 м2 (15 компьютеров.)

Оборудование, инвентарь: доска (белая) – 1

Технические средства обучения: проектор – 1; ноутбук – 1; LEGO MINDSTORMS® EducationBaseSet ПервоРобот NXT Базовый набор – 12; Набор средний ресурсный LEGO MINDSTORMS – 3; поля для соревнований Hello, Robot! – 3; глобальная сеть Интернет - 12 ПК; программное обеспечение – на 10 ПК

информационное обеспечение (сайты с инструкциями сборки и программирования, форумами, уроками по робототехнике):

1. • http://www.prorobot.ru/lego.php

     www.ignatiev.hdd1.ru/informatika/lego.htm

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

     http://www.wroboto.org/

     http://www.roboclub.ru/

     http://robosport.ru/

     http://lego.rkc-74.ru/

     http://legoclab.pbwiki.com/

     http://www.int-edu.ru/

     http://learning.9151394.ru/course/view.php?id=17

     http://do.rkc-74.ru/course/view.php?id=13

     http://robotclubchel.blogspot.com/

     http://legomet.blogspot.com/

     http://httpwwwbloggercomprofile179964.blogspot.com/

     http://wroboto.ru

     http://edugalaxy.intel.ru/?portalid=14

Учебно-тематический план

Методическое обеспечение

Основная форма проведения занятий: педагог ставит новую техническую задачу, решение которой ищется совместно. При необходимости, выполняется эскиз конструкции. Если для решения требуется программирование, учащиеся самостоятельно составляют программы на компьютерах (возможно по предложенной преподавателем схеме). Далее учащиеся работают в группах по 2 человека, ассистент преподавателя (один из учеников) раздает конструкторы с контроллерами и дополнительными устройствами. Проверив наличие основных деталей, учащиеся приступают к созданию роботов. При необходимости преподаватель раздает учебные карточки со всеми этапами сборки (или выводит изображение этапов на большой экран с помощью проектора). Программа загружается учащимися из компьютера в контроллер готовой модели робота, и проводятся испытания на специально приготовленных полях. При необходимости производится модификация программы и конструкции. На этом этапе возможно разделение ролей на конструктора и программиста. По выполнении задания учащиеся делают выводы о наиболее эффективных механизмах и программных ходах, приводящих к решению проблемы. Удавшиеся модели снимаются на фото и видео. На заключительной стадии полностью разбираются модели роботов и укомплектовываются конструкторы.

Содержание программы

Занятие 1. Инструктаж по ОТ, ТБ и ППБ в компьютерном классе и учреждении. Введение в робототехнику.

Теория. Знакомство с группой, с программой, целью и задачами. Инструктаж по технике безопасности. Рассказ о развитии робототехники в мировом сообществе и в частности в России. Что такое роботы. Ролики, фотографии и мультимедиа. Рассказ о соревнованиях роботов: Евробот, фестиваль мобильных роботов, олимпиады роботов.

Практика. Опрос.

Занятие 2. Знакомство с набором LEGO Midstorms NXT.

Теория. Знакомимся с набором LEGO Midstorms NXT, с конструктивными особенностями различных моделей, сооружений и механизмов;

Практика. Учить включать и выключать микроконтроллер; подключать двигатели и различные датчики с последующим тестирование конструкции робота.

Занятие 3. Программирование экрана и звуков.

Теория. Познакомить с инструментами для вывода звуковых файлов и нот.

Практика. Освоить инструменты для вывода звуковых файлов и нот - в конце занятия роботы должны синхронно исполнить несложную мелодию.

Занятие 4. Датчик касания и датчик громкости звука.

Теория. Познакомить с датчиком касания и датчиком громкости звука.

Практика. Установить на роботов датчики касания и расстояния и запрограммировать их.

Занятие 5. Датчик расстояния, датчик освещенности и цвета.

Теория. Познакомить с датчиками расстояния и освещенности света.

Практика. Задавать направление движения робота с помощью цветных карточек, научить реагировать на поверхности, по разному отражающие свет.

Занятие 6. Робот «Пятиминутка».

Теория. Познакомить с конструкцией, сборкой, программированием и тестированием робота «Пятиминутка».

Практика. Собрать базовую модель по технологической карте. Составить простую программу для модели, используя встроенные возможности NXT.

Занятия 7, 8. Изучение среды управления и программирования. Робот «Линейный ползун».

Теория. Научить сконструировать и программировать робота со световым датчиком. Модернизируем собранного на предыдущем уроке робота «Пятиминутку» и получаем «Линейного ползуна».

Практика. Собрать модель по технологической карте. Составить простую программу для модели, используя встроенные возможности NXT. Протестировать их, выявить сильные и слабые стороны программ, отрегулировать параметры, при которых программы работают без ошибок.

Занятия 9, 10. Трёхколёсный робот без датчиков.

Теория. Познакомить с конструкцией, сборкой, программированием и тестированием трёхколёсного робота с двумя серводвигателями.

Практика. Собрать модель по технологической карте. Составить простую программу для модели, используя встроенные возможности NXT.

Занятие 11. Робот «Бот-внедорожник».

Теория. Познакомить с конструкцией, сборкой, программированием и тестированием робота «Бот-внедорожник».

Практика. Собрать и запрограммировать Бот-внедорожник, используя датчик касания по инструкционным картам. Создать  программу средней сложности, которая позволит роботу реагировать на событие нажатия датчика.

Занятия 12, 13. Гусеничный робот.

Теория. Познакомить с конструкцией, сборкой, программированием и тестированием гусеничного робота.

Практика. Научиться собирать робота на гусеницах. Запомнить конструкцию. Анализ плюсов и минусов конструкции. Научиться управлять роботом с сотового телефона или с компьютера.

Занятие 14. «Робот - сумоист».

Теория. Познакомить с конструкцией самого простого робота - сумоиста, управление им с помощью нетбука.

Практика. Собрать робота для соревнований по технологической карте. Составить простую программу для модели, используя встроенные возможности NXT.

Занятие 15. Соревнование роботов - сумоистов.

Теория. Составление алгоритма работы.

Практика. Собрать модель по памяти. Составить простую программу для модели. Состязание роботов. Не разбираем конструкцию робота победителя.

Занятие 16. Анализ конструкции победителей.

Теория. Изучить конструкции роботов.

Практика. Проанализировать конструкции роботов. Выявить достоинства, исправить ошибки. Проговарить вслух все плюсы и минусы.

Занятие 17. Сбор модели по выбору.

Теория. Составить алгоритм работы: выбрать задание, изучить технологические карты.

Практика. Самостоятельно найти и смастерить конструкцию робота, которая сможет выполнять задания: 1) передвигаться из точки А в точку Б; 2) определять цвет ячейки; 3) в зависимости от цвета ячейки выкладывать определённое количество шариков в ячейку.

Занятия 18, 19. 4-х колёсный или гусеничного робот.

Теория. Познакомить с инструкцией по сборке по робота, изучить его возможности и программы.

Практика. Выбрать одного из 9 имеющихся конструкций мультибота. Собрать робота по инструкции, загрузить программу, изучить его поведение: запускаем, наблюдаем, тестируем. Поменять программу, добиваясь изменения принципа работы робота. Поменять его конструкцию.

Занятие 20. Контрольное тестирование.

Теория. Проверить уровень знаний воспитанников.

Практика. Тест.

Занятие 21. День показательных соревнований.

Теория. Собрать любую по желанию модель.

Практика. Представить на соревнование роботов различной сложности, собранных самостоятельно, между которыми проводятся показательные соревнования в скорости, точности и так далее.

Список используемой литературы

Для педагога:

Руководство пользователя LEGO MINDSTORMS NXT 2.0, - 64 стр., илл.

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

Халамов, В.Н. Информационно-методическое письмо о встраивании робототехники в образовательный процесс [Электронный ресурс]: сайт отдела информационно-методического объединения Златоустовского городского округа – oimozlat.edusite.ru/p38aa1.html

Тур С. Н., Бокучава Т. П. Первые шаги в мире информатики. Методическое пособие для учителей 5-6 классов. – СПб.: БХВ-Петербург, 2005. – 304 с.: ил.

ПервоЛого 3.0 - методическое пособие, М. 2005г., институт новых технологий.

Лого Миры 3.0 - специальные советы, М. 2005г., институт новых технологий.

Позднякова Ю. С. Программа элективного курса «Основы робототехники» – Железногорск, 2006.

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

Журнал «Компьютерные инструменты в школе», подборка статей за 2010 г. «Основы робототехники на базе конструктора LegoMindstormsNXT».

Д. Г. Копосов. Первый шаг в робототехнику. Рабочая тетрадь для 5-6 классов. Бином. Лаборатория знаний, 2012 г.

Д. Г. Копосов Первый шаг в робототехнику. Практикум для 5-6 классов. Бином. Лаборатория знаний, 2012 г.

А. С. Злаказов, Г.А. Горшков, С. Г. Шевалдина Уроки Лего-конструирования в школе. Бином. Лаборатория знаний, 2011 г.

Интернет-ресурсы:

http://www.robotclub.ru/robot218.php

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

Дистанционный курс «Конструирование и робототехника» (Магнитогорск) – http://learning.9151394.ru/mod/resource/view.php?r=11311

 

Для воспитанников:

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

Журнал «Компьютерные инструменты в школе», подборка статей за 2010 г. «Основы робототехники на базе конструктора LegoMindstorms NXT».

Я, робот. Айзек Азимов. Серия: Библиотека приключений. М: Эксмо, 2002.

Д. Г. Копосов. Первый шаг в робототехнику. Рабочая тетрадь для 5-6 классов. Бином. Лаборатория знаний, 2012 г.

Д. Г. Копосов. Первый шаг в робототехнику. Практикум для 5-6 классов. Бином. Лаборатория знаний, 2012 г.

Приложение 1

Мониторинг результатов обучения ребенка

по дополнительной общеразвивающей программе

На основе вышеприведенного анализа заполняется диагностическая карта (оценочный лист) таблица 2.

Диагностическая карта успеваемости воспитанников объединения

Результаты деятельности каждого обучающегося по каждому из показателей суммируются для определения итогового балла. Показатель усвоения (продуктивности обучения) вычисляется по формуле:

К усв = Ф/П *100%

Где К усв- коэффициент усвоения

Ф – фактический объем знаний (набранная сумма баллов)

П – полный объем знаний (максимальная сумма баллов).

В дальнейшем можно перейти к пятибалльной системе оценки.

Коэффициент сформированности:

80-100 - «отлично»

50-79 - «хорошо»

30-49 - «удовлетворительно»

Менее 29 - «неудовлетворительно»