Краткосрочная дополнительная общеразвивающая программа технической направленности «Основы проектной деятельности в робототехнике»

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

КАЛУЖСКОЙ ОБЛАСТИ

Муниципальное общеобразовательное учреждение

"Ферзиковская средняя общеобразовательная школа"

муниципального района «Ферзиковский район»

КРАТКОСРОЧНАЯ ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ОБЩЕРАЗВИВАЮЩАЯ ПРОГРАММА ТЕХНИЧЕСКОЙ НАПРАВЛЕННОСТИ

«Основы проектной деятельности в робототехнике»

Возраст детей – 7-12 лет

Срок реализации – 16 учебных часов

Автор программы:

Касьянова Евгения Николаевна

педагог дополнительного образования

Ферзиково 2023

1. Комплекс основных характеристик программы

1.1. Пояснительная записка

Данная программа является краткосрочной дополнительной, общеобразовательной, общеразвивающей, технической направленности, очной формы обучения, для детей 7-12 лет, и реализуется на ознакомительном уровне в течение 16 учебных часов. Программа реализовывается с детьми различного уровня знаний в области робототехники. Содержание программы направлено как на усовершенствование знаний по робототехнике, так и на изучение ее основ с нуля, с возможностью применять полученные знания, навыки и умения в других предметных областях.

Образовательная деятельность творческого объединения связана с побуждением детей к изобретательской деятельности с возможностью самостоятельно усваивать знания и умения, самосовершенствоваться, саморазвиваться и самостоятельно организовывать свою деятельность в условиях системы дополнительного образования в разных видах технической деятельности: изобретательство, моделирование, программирование.

Любой объект, окружающий в жизни ребенка – предмет творческой проектно-конструкторской деятельности предыдущих поколений. Будь это хоть школьный автобус, на котором он приезжает в школу или компьютер, на котором он создает свою первую программу. При этом, любой из объектов прошел определенную цепочку модернизации и совершенствования во времени в соответствии с современными реалиями. И современный мир бросает все больше вызовов по поиску новых приемов, методов и идей для решения поставленных задач. А у детей полет фантазии бесконечен. Их пытливость ума и свежий взгляд на привычные вещи генерируют актуальные идеи по совершенствованию окружающих объектов, имеющих шанс к воплощению в дальнейшем. Но им не хватает достаточной базы знаний и умений для реализации своих задумок. Поэтому, ребенку очень важно научиться самостоятельно вести проектную деятельность и уметь пройти путь от идеи до реальной модели.

Проектная деятельность в робототехнике позволяет детям не только проявить свои способности в процессе проектирования при создании ранее не существовавших общественно-полезных объектов или при модернизации и доведении до идеала уже существующих объектов. Но и получить полезные навыки, знания и умения в результате проектно-конструкторской деятельности, которые помогают в самостоятельной деятельности, умении её планировать и реализовывать с получением реального практического результата.

Данная программа разработана на основе собственного педагогического опыта, как руководителя творческого объединения «Робототехника».

Направленность программы: техническая

Вид программы:

- по степени авторства - авторская

- по уровню сложности – стартовая

Язык реализации программы: русский

Перечень нормативных документов:

Данная программа разработана в соответствии со следующими документами:

Законом РФ «Об образовании в Российской Федерации» (№ 273-фз от 29.12.2012 г.);

Федеральный закон от 31 июля 2020 г. N 304-ФЗ «О внесении изменений в Федеральный закон «Об образовании в Российской Федерации» по вопросам воспитания обучающихся»;

Порядок организации и осуществления образовательной деятельности по дополнительным общеобразовательным программам (Приказ Минпросвещения России от 27.07.22 № 629) (далее - Порядок Приказа Минпросвещения № 629;

Постановлением Главного государственного санитарного врача РФ от 28.09.2020 № 28 «Об утверждении СП 2.4.4.3648-20 «Санитарно-эпидемиологические требования к организациям воспитания и обучения, отдыха и оздоровления детей и молодежи»;

Концепцией развития дополнительного образования детей (распоряжение Правительства РФ от 32 марта 2022, № 678 - р);

Целевой моделью развития региональных систем дополнительного образования детей (приказ Минпросвещения России от 03.09.2019 г. № 467);

Методическими рекомендациями по проектированию дополнительных общеразвивающих программ (Письмо Минобрнауки РФ от 18.11.2015 №09-3242 «О направлении рекомендаций»).

Актуальность программы. Государственная политика в современном образовании диктует необходимость перехода от пассивного усвоения школьниками новых знаний к активным действиям, способствующих раскрытию творческого потенциала обучающегося. Наиболее эффективным методом для решения этой задачи является организация проектной деятельности, которая позволяет и осуществление самостоятельного поиска информации по заданной или интересующей теме, и открытие новых знаний, и практическое применение полученных знаний. Актуальность изучения основ проектной деятельности по данной программе строится на развитии познавательного интереса, навыков самостоятельной познавательной деятельности и умений ориентироваться в информационном пространстве, а также на развитии критического, системного и творческого мышления у младших школьников, уровень освоения которых в значительной мере предопределяет успешность всего последующего обучения. Главным результатом изучения основ проектной деятельности в робототехнике является то, что знания и умения, приобретенные в ходе разработки проекта, становятся личным достижением учащихся, в виде сформированных ууд.

Новизна программы заключается в использовании в образовательном процессе разработки обучающимися цифрового представления готовой работы, используемого как итоговый контроль выполнения программных требований, средство повышения познавательной активности обучающихся и прием активного взаимодействия с родителями с целью вовлечения их в образовательный процесс.

Педагогическая целесообразность. При организации учебного процесса используется комплекс методов, направленных на постепенное изучение основ проектной деятельности, которые позволяют учитывать особенности психологического развития обучающихся, составлять дифференцированные по сложности и объему задания с учетом индивидуальных способностей, а также, при необходимости, составлять индивидуальные учебные планы, исходя из интересов и способностей обучающихся.

Адресат программы – обучающиеся в возрасте от 7 до 12 лет

Состав группы, особенности набора: разновозрастные группы с постоянным составом. Набор в группы осуществляется без предварительного отбора по заявлению обучающихся.

Объем программы: 16 учебных часов

Срок освоения программы: 4 месяца

Режим занятий: 1 раз в неделю по 1 часа, с перерывом 5 минут.

Форма обучения: очная. Программа может быть реализована в очно-заочной форме и дистанционно с помощью интернет-ресурсов.

Форма организации обучения: групповая

Формы проведения занятий: комбинированные

Процесс обучения направлен на постепенное изучение основ проектной деятельности в робототехнике. Обучающийся последовательно изучает основы робототехники, этапы проектной работы и правила оформления и защиты проекта.

Самостоятельная работа над проектом в поиске ответов и решений активизирует творческое воображение и способствует креативному мышлению. В процессе создания творческой работы ребята расширяют свой кругозор, а также совершают для себя открытия в различных областях науки и техники.

Знания, полученные по основам проектной деятельности в робототехнике способствуют формированию проектных умений обучающихся, как одного из главных условий развития их индивидуальности. Самостоятельная работа над модернизацией объектов и комбинирование готовых решений для создания абсолютно нового объекта, подходящего под заданные условия раскрывают в учащихся способности к поиску неординарных решений и умению обоснованного выбора.

Для создания положительной мотивации к обучению предусматривается использование материала из различных областей в понятной и доступной форме в виде наглядных пособий (чертежей, схем, видео и фотоматериалов), технических средств обучения и дидактического материала.

Итоговый контроль выполнения программных требований осуществляется защитой проектной работы.

1.2 Цель и задачи программы

Цель программы – обучить основам робототехники, самостоятельному планированию, организации и управлению, а также систематизации знаний по основам ведения проектной деятельности.

Основные задачи программы:

Воспитательные:

способствовать формированию саморазвития, самоорганизации и самообучению у учащихся;

способствовать формированию мотивации успеха и достижений, творческой самореализации на основе организации проектной деятельности;

создать условия для формирования умений искать и преобразовывать необходимую информацию на основе различных информационных технологий (графических - текст, рисунок, схема; информационно-коммуникативных и т.д.);

содействовать учащимся в воспитании командного духа, команды, где каждый ребёнок умеет сотрудничать со сверстниками и взрослыми;

сформировать у учащихся адекватное отношение к командной работе, без стремления к соперничеству;

воспитывать культуру поведения, взаимоотношений с людьми и окружающим миром.

Обучающие:

освоение основ робототехники;

теоретическое освоение основ проектной деятельности;

обучить планированию процесса работы с проектом с момента появления идеи или задания и до создания готового продукта;

формирование умения применять знания и навыки, полученные при изучении других предметов: математики, информатики, технологии;

формировать умения собирать, анализировать и систематизировать информацию;

формирование навыков самостоятельной оценки проекта и поиска пути его усовершенствования.

Развивающие:

содействовать развитию у учащихся конструкторских, инженерных и вычислительных навыков и творческого мышления;

развить у учащихся умение самостоятельно определять цель, для которой должна быть обработана и передана информация;

способствовать развитию умения исследовать проблемы путём моделирования, измерения, создания и регулирования программ;

формировать творческий подход к решению поставленных задач, а также представление о том, что многие задачи имеют несколько решений;

создать условия для развития умения излагать мысли в чёткой логической последовательности, отстаивать свою точку зрения, анализировать ситуацию и самостоятельно находить ответы на вопросы путём логических рассуждений;

развивать умение работать над проектом в команде, эффективно распределять обязанности;

содействовать самовыражению и самореализации учащихся в творчестве посредством практической деятельности.

1.3. Содержание программы

УЧЕБНО - ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН

I. Вводное занятие. Техника безопасности.

Теоретический раздел.

Знакомство обучающихся с целями и задачами программы: история робототехники, знакомство с понятием проект, его целями и задачами. Инструктаж по технике безопасности.

II. Знакомство с конструктором LEGO Mindstorms EV3.

2.1. Сборка простых моделей. (3 ч.)

Теоретический раздел.

Простые соединения в LEGO Mindstorms EV3. Работа с инструкциями.

Практический раздел.

Создание простейших роботов из простых соединений по инструкции.

2.2. Составление простых программ. (2 ч.)

Теоретический раздел.

Знакомство с интерфейсом программы LEGO Mindstorms. Изучение основной палитры.

Практический раздел.

Создание простейшей программы движения вперед-назад для ранее собранного робота.

2.3. Изучение различных движений робота. (2 ч.)

Теоретический раздел.

Знакомство с блоком движения, его параметрами, способами ускорения и торможения движения. Движение по кривой, по сторонам многоугольника.

Практический раздел.

Исследование параметров движения для программирования различных видов поворота: плавный поворот, поворот на месте, поворот на заданный параметр.

III. Проект. Этапы создания проекта. Оформление проекта.

3.1. Структурные составляющие проекта и их основные характеристики. (2 ч.)

Теоретический раздел.

Знакомство со структурой проекта, постановкой практической задачи самостоятельной разработки проекта. Определение актуальности проекта. Анализ проблемной ситуации. Проблематизация, как средство выявления актуальной потребности и постановки практической задачи. Методики проектирования. Способы сбора материала и работа с ним для формирования проекта. Оформление проектной работы.

Практический раздел.

Самостоятельная разработка темы будущего проекта. Проблематизация.

3.2. Разработка и реализация проекта. (4 ч.)

Практический раздел.

Самостоятельная разработка и реализация полнофункционального образца. Оценка степени достижения целей проекта.

3.3. Финализация проекта. Защита проекта. (2 ч.)

Теоретический раздел.

Этапы подготовки к защите проекта. Планирование выступления на защите.

Практический раздел.

Защита проектной работы.

1.4. Прогнозируемые результаты:

Обучающийся будет знать:

основы робототехники;

основы проектной работы;

основные правила оформления проекта.

Обучающийся будет уметь:

проводить сборку робототехнических средств, с применением LEGO конструкторов;

создавать программы для робототехнических средств;

уметь довести решение поставленной задачи до готового проекта;

уметь самостоятельно конструировать свои знания и применять их на практике;

уметь ориентироваться в информационном пространстве;

уметь критически мыслить

уметь излагать мысли в чёткой логической последовательности, отстаивать свою точку зрения, анализировать ситуацию и самостоятельно находить ответы на вопросы путём логических рассуждений.

2. Комплекс организационно – педагогических условий

2.1. Календарный учебный график

2.2 Условия реализации программы

Материально - техническая база образовательного учреждения соответствует санитарным и противопожарным нормам, нормам охраны труда.

Для реализации программы необходимо небольшое, хорошо освещенное помещение со столами.

Материально техническое обеспечение:

Для реализации данной программы предоставлены:

● кабинет на 15 учебных мест;

● Комплект робототехнический для самостоятельной сборки Lego MINDSTORM EV3 – 6 шт.;

● Ноутбук (ПК) для программирования – 5 шт.;

● Манипулятор типа мышь – 5 шт. ;

● Сетевой фильтр – 1шт.;

● Проектор портативный – 1шт.;

● Доска магнитно-маркерная – 1 шт.;

● Колонки для компьютера – 2 шт.;

● Офисное программное обеспечение – 1шт.

Кадровое обеспечение: педагоги, имеющие среднее и высшее специальное образование, имеющие опыт работы с детским коллективом, обладающие знаниями и практическими умениями, стремящиеся к профессиональному росту. И другие специалисты имеющие опыт работы с детьми в сфере робототехники.

Информационное обеспечение: дидактические и учебные материалы.

2.3 Формы аттестации (контроля)

Входное индивидуальное анкетирование – для выявления стартовых возможностей, индивидуальных особенностей учащихся, их интересов, творческих способностей и ожиданий от посещения творческого объединения на первых занятиях для возможной корректировки тематик занятий - с целью включения в программу интересов детей (первоначальная диагностика).

Открытое устное анкетирование групп – для контроля уровня интереса к изучаемой тематике, для выявления предпочтений по форме организации учебного процесса при введении в практику новых методов и приемов, для определения уровня владения саморефлексией у учащихся при работе над выполнением задания (текущая диагностика) - с целью дальнейшей работы по формированию универсальных учебных действий, учета интересов учащихся и проведения в будущем занятий по форме организации и тематике наиболее подходящей данной группе детей.

Индивидуальный устный опрос-интервью – контроль самостоятельности выполнения работы, готовности к защите выполненного задания и глубины понимания темы при выполнении творческих итоговых работ по теме – с целью корректировки работы над контрольной работой, для дальнейшей работы по устранению пробелов в знаниях (итоговая диагностика).

Групповой устный опрос – диагностика и мониторинг эффективности включенных в образовательный процесс методов и приемов. А также с целью выявить полученные знания; проследить логику изложения материала; контроля умения использовать новые знания для описания и объяснения процессов, событий, действий – при практических заданий по новой теме с целью установления глубины понимания темы; для мониторинга презентационных навыков, выражения и доказательства своей точки зрения или опровержения неверного мнения – при подготовке к защите проекта с целью корректировки дальнейшей работы по формированию ууд (текущая диагностика).

Активное наблюдение – активное соучастие в деятельности группы при выполнении творческого задания с целью выявления возникающих сложностей, поддержки познавательной деятельности и контроля выполнения правил работы в команде – с целью мониторинга сформированности ууд (текущая диагностика).

Повсеместное пассивное наблюдение, проводимое на каждом занятии – определение личных и учебных достижений у учащихся, выявление действительных интересов к формам организации работы у детей, их предпочтения к вариантам работы, определение отношений в группах, выявление внутри детского коллектива микрогрупп и их направленность, а также неформальных лидеров, установления морального и физического состояния обучающихся - с целью дальнейшего применения необходимых мер (текущая диагностика).

Взаимопроверка выполненных работ - контроль результатов деятельности учеников и качества усвоенного ими учебного материала при выполнении творческих заданий – с целью устранения пробелов в знаниях (текущая диагностика).

Групповое блиц обсуждение творческих работ - диагностика эмоциональных связей в коллективе, взаимных симпатий между членами группы, межличностных и межгрупповых отношений при публичной демонстрации готовых работ - с целью их дальнейшей корректировки (текущая диагностика).

Индивидуальные беседы – с целью диагностики текущей обстановки в коллективе при возникновении спорных, конфликтов для разрешения сложившейся ситуаций (текущая диагностика).

Творческие задания на решение проблемных задач – мониторинг усвоения материала, установление уровня понимания алгоритма работы над решением проблемных задач и умений использования его на практике, выявление возникающих сложностей при использовании алгоритма - с целью дальнейшей работы по формированию ууд (текущая диагностика).

Творческие задания на установление взаимосвязей с жизненным опытом – диагностика индивидуальных особенностей творческой личности ребенка, анализ творческого мышления и его продуктов, мониторинг умений самоанализа жизненного опыта - с целью выявления необходимости проведения мероприятий для повышения интереса к техническому творчеству и активации познавательной активности , а также включение в образовательный процесс методов по развитию творческого и критического мышления (текущая диагностика).

Творческие проекты как итоговая работа по пройденным темам для определения уровня: усвоения материала, развития творческого, критического мышления, сформированности умений и навыков - с целью проведения аттестации учащихся (итоговая диагностика).

Самостоятельные работы – для оценки творческих способностей учащихся, уровня сформированности ууд, а также мониторинга навыков самостоятельности, самообучения и самоанализа – с целью проведения работ по улучшению образовательного процесса (итоговая диагностика по теме/разделу).

Публичная защита творческих проектов – с целью установления уровня знаний, диагностики коммуникационных умений и навыков, а также навыков работы в команде - с целью проведения аттестации учащихся (итоговая диагностика – критерии оценивания см. в приложении).

Данная краткосрочная программа не предусматривает выдачу документа об обучении.

2.4. Методическое обеспечение

Учебно-воспитательный процесс направлен на развитие природных задатков детей, на реализацию их интересов и способностей. Каждое занятие обеспечивает развитие личности ребенка. При планировании и проведении занятий применяется личностно-ориентированная технология обучения, в центре внимания которой неповторимая личность, стремящаяся к реализации своих возможностей, а также системно-деятельностный метод обучения.

Данная программа допускает творческий, импровизированный подход со стороны детей и педагога того, что касается возможной замены порядка раздела, введения дополнительного материала, методики проведения занятий. Руководствуясь данной программой, педагог имеет возможность увеличить или уменьшить объем и степень технической сложности материала в зависимости от состава группы и конкретных условий работы.

Занятия необходимо проводить в понятной и доступной форме в виде наглядных пособий (чертежей, схем, видео и фотоматериалов), технических средств обучения и дидактического материала.

При разборе новых тем, педагогу необходимо руководствоваться принципом постепенности и последовательности обучения, когда теоретический материал неразрывно связан с практическими занятиями, и являться их логическим продолжением. Педагогу следует стимулировать любые проявления творческой инициативы и импровизации учащихся, с целью создания ситуаций успеха и поддержания мотива интереса к занятиям. От этого во многом будет зависеть успеваемость и заинтересованность обучающихся.

Приемы и методы организации занятий:

I Методы организации и осуществления занятий

1. Перцептивный акцент:

а) словесные методы (рассказ, беседа, инструктаж, чтение справочной литературы, дискуссии);

б) наглядные методы (демонстрации мультимедийных презентаций, фотографии, чертежей и схем);

в) практические методы (упражнения, проблемные задачи).

2. Гностический аспект:

а) иллюстративно-объяснительные методы;

б) репродуктивные методы;

в) проблемные методы (методы проблемного изложения) - дается часть готового знания;

г) эвристические (частично-поисковые) большая возможность выбора вариантов;

д) исследовательские – дети сами открывают и исследуют знания.

3. Логический аспект:

а) индуктивные методы, дедуктивные методы;

б) конкретные и абстрактные методы, синтез и анализ, сравнение, обобщение, абстрагирование, классификация, систематизация, т.е. методы как мыслительные операции..

II Методы стимулирования и мотивации деятельности

Методы стимулирования мотива интереса к занятиям: познавательные задачи, учебные дискуссии, опора на неожиданность, создание ситуации новизны, ситуации гарантированного успеха и т.д.

Методы стимулирования мотивов долга, сознательности, ответственности, настойчивости: убеждение, требование, приучение, упражнение, поощрение.

2.5. Список литературы

Список литературы для педагогов:

Боголюбов А.Н., Никитин Д.А. Популярно о робототехнике. - Киев: Наук. Думка, 1989. - 200 с.

Белиовская Л.Г., Белиовский А.Е. Программируем микрокомпьютер EV3 в LabVIEW. – М.: ДМК, 2010, 278 стр.;

Дистанционный курс «Конструирование и робототехника»

Золоторева А.Г. Конспекты занятий по техническому творчеству в соответсвии с Программой дополнительного образования по Legoконструированию «Робостарт» (на основе образовательного констурктора Lego Education WeDo 2.0) / учебное пособие/- 2018 -300с.

Ньютон С. Брага. Создание роботов в домашних условиях. – М.: NTPress, 2007, 345 стр.;

ЛЕГО-лаборатория (ControlLab):Справочное пособие, - М.: ИНТ, 1998, 150 стр.

Макаров И.М., Топчиев Ю.И. Робототехника: история и перспективы. - М.: Наука, Издательство МАИ, 2003. - 350 с.

ПервоРобот EV3 2.0: Руководство пользователя. – Институт новых технологий;

Применение учебного оборудования. Видеоматериалы. – М.: ПКГ «РОС», 2012;

Программное обеспечение LEGOEducationEV3v.2.1.;

Рыкова Е. А. LEGO-Лаборатория (LEGO ControlLab). Учебно-методическое пособие. – СПб, 2001, 59 стр.

Чехлова А. В., Якушкин П. А.«КонструкторыLEGODAKTA в курсе информационных технологий. Введение в робототехнику». - М.: ИНТ, 2001г.

Филиппов С.А. Робототехника для детей и родителей. С-Пб, «Наука», 2011г.

Яковлева Н.Ф. Проектная деятельность в образовательном учреждении. Учебное пособие. – М., Флинта, 2014

Янг Дж.Ф. Робототехника / Справочный материал. - Машиностроение, 2015

Список литературы для детей:

Бабич, А. В. Промышленная робототехника / А.В. Бабич. - М.: Книга по Требованию, 2018. - 263 c.

Барсуков, А. Кто есть кто в робототехнике: Ежеквартальный справочник / А. Барсуков. - М.: Книга по Требованию, 2017. - 126 c.

Барсуков, А.П. Кто есть кто в робототехнике / А.П. Барсуков. - М.: Книга по Требованию, 2015. - 128 c.

Владимир, Попов und Анна Горбенко Алгоритмические проблемы алгебры, биоинформатики и робототехники IX / Владимир Попов und Анна Горбенко. - М.: Palmarium Academic Publishing, 2019. - 372 c.

Иванов, А. А. Основы робототехники / А.А. Иванов. - М.: Форум, 2016. - 224 c.

Копосов, Д. Г. Первый шаг в робототехнику. 5-6 классы. Практикум / Д.Г. Копосов. - М.: Бином. Лаборатория знаний, 2015. - 292 c.

Копосов, Д. Г. Первый шаг в робототехнику. 5-6 классы. Рабочая тетрадь / Д.Г. Копосов. - М.: Бином. Лаборатория знаний, 2016. - 294 c.

Копосов, Д. Г. Первый шаг в робототехнику. Практикум для 5-6 классов / Д.Г. Копосов. - М.: Бином. Лаборатория знаний, 2016. - 292 c.

Копосов, Д. Г. Первый шаг в робототехнику. Рабочая тетрадь для 5-6 классов / Д.Г. Копосов. - М.: Бином. Лаборатория знаний, 2017. - 461 c.

Костров, Б.В. Искусственный интеллект и робототехника / Б.В. Костров. - М.: Диалог-Мифи, 2018- 556 c.

Крейг, Джон Введение в робототехнику. Механика и управление / Джон Крейг. - М.: Институт компьютерных исследований, 2015. - 564 c.

Макаров, И. М. Робототехника. История и перспективы / И.М. Макаров, Ю.И. Топчеев. - М.: Наука, МАИ, 2015. - 352 c.

Малинецкий, Г.Г. Робототехника, прогноз, программирование / Г.Г. Малинецкий. - М.: ЛКИ, 2018 - 549 c.

Петров, А. А. Англо-русский словарь по робототехнике / А.А. Петров, Е.К. Масловский. - Москва: Наука, 2015. - 494 c.

Попов, Владимир Алгоритмические проблемы алгебры, биоинформатики и робототехники / Владимир Попов. - М.: Palmarium Academic Publishing, 2015. - 352 c.

Приложение 1

Памятка по работе над учебным проектом

Приложение 2

Рабочий лист для работы над учебным проектом

Приложение 3

Критерии оценки для учебных проектов (в том числе для промежуточной и итоговой аттестации)