Рабочая программа по курсу «Основы робототехники»

для учащихся 2 классов

                                                                               Составитель:
                                                                               учитель начальных классов

                                                               Косякова Марина Николаевна

Основы робототехники

Статус документа

Рабочая программа начального общего образования по курсу внеурочной деятельности «Основы робототехники» (2 класс) составлена на основе образовательной программы начального общего образования Муниципального общеобразовательного учреждения средней общеобразовательной школы № 4 города Сердобска в соответствии с Федеральными государственными образовательными стандартами начального общего образования.

Пояснительная записка

Характерная черта нашей жизни – нарастание темпа изменений. Мы живем в мире, который совсем не похож на тот, в котором мы родились. И темп изменений продолжает нарастать.

Сегодняшним школьникам предстоит

•         работать по профессиям, которых пока нет,

•         использовать технологии, которые еще не созданы,

•         решать задачи, о которых мы можем лишь догадываться. 

Школьное образование должно соответствовать целям опережающего развития. Для этого в школе должно быть обеспечено изучение не только достижений прошлого, но и технологий, которые пригодятся в будущем. Таким требованиям отвечает робототехника.

Технологии образовательной робототехники способствуют эффективному овладению обучающимися универсальными учебными действиями, так как объединяют разные способы деятельности при решении конкретной задачи. Использование конструкторов значительно повышает мотивацию к изучению отдельных образовательных предметов на ступени основного общего образования, способствует развитию коллективного мышления и самоконтроля. Работа с образовательными конструкторами Перворобот Lego WeDo позволяет школьникам в форме познавательной игры узнать многие важные идеи и развить необходимые в дальнейшей жизни навыки. При построении модели затрагивается множество проблем из разных областей знания – от теории механики до психологии, – что является вполне естественным.
Работая с этим конструктором индивидуально, парами, или в командах, учащиеся 7 – 11 лет могут учиться, создавая и программируя модели, проводя исследования, и обсуждая идеи, возникающие во время работы с этими моделями.

Комплект заданий конструктора Перворобот Lego WeDo позволяет учащимся работать в качестве юных исследователей, инженеров, предоставляя им инструкции, инструментарий и задания для моделей. Данный конструктор позволяет строить модели роботов, программировать действия («поведение») изделия.

Работа с конструктором как нельзя лучше способствует формированию универсальных учебных действий (УУД), что является основным направлением нового ФГОС начального образования. Вся работа с новым для детей конструктором может быть организована как одно большое исследование, когда дети, получив коробочку с набором деталей, начинают исследовать её содержимое, пробуют создавать первые подвижные механизмы, учатся программировать их движение, замечают зависимость скорости и направления движения от диаметра зубчатых колёс и их соединений, предлагают способы изменения движения, испытываю свои идеи. Важно организовать занятия с конструктором так, чтобы дети сами открывали новые законы , каждый раз удивлялись новому открытию и радовались тому, что это они сами изобрели в процессе сборки модели используют приём проговаривания для регуляции своего действия: «беру…, ставлю…,». Осуществляют контроль и самоконтроль, ведь каждый раз они вынуждены сличать свои действия с инструкционной картой, а испытывая модель, проверяют, добились ли желаемого результата. Ищут ошибки, исправляют, добиваясь поставленной цели.

Большие возможности робототехника открывает для развития коммуникативных УУД. Дети, работая в парах или группах, учатся договариваться и сотрудничать, представлять свои проекты перед слушателями, задавать вопросы и отвечать на них, передавать свои знания новичкам.

Внедрение конструктора Перворобот Lego во внеурочную деятельность младших школьников помогает решить не только проблему занятости детей, а также способствует многостороннему развитию личности ребенка.

Цель программы: создание условий для формирования у учащихся теоретических знаний и практических навыков в области начального технического конструирования и основ программирования, развитие научно-технического и творческого потенциала личности ребенка, формирование ранней профориентации.

Задачи программы

Обучающие:

формирование умения к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей ее достижения, умения осуществлять целенаправленный поиск информации;

изучение основ механики;

изучение основ проектирования и конструирования в ходе построения моделей из деталей конструктора;

изучение основ алгоритмизации и программирования в ходе разработки алгоритма поведения робота/модели;

реализация межпредметных связей с информатикой и математикой

Развивающие:

формирование культуры мышления, развитие умения аргументированно и ясно строить устную и письменную речь в ходе составления технического паспорта модели;

развитие умения применять методы моделирования и экспериментального исследования;

развитие творческой инициативы и самостоятельности в поиске решения;

развитие мелкой моторики;

развитие логического мышления;

Воспитательные:

развитие умения работать в команде, умения подчинять личные интересы общей цели;

воспитание настойчивости в достижении поставленной цели, трудолюбия, ответственности, дисциплинированности, внимательности, аккуратности.

Место курса «Основы робототехники» в учебном плане

В учебном плане Муниципального общеобразовательного учреждения средней общеобразовательной школы № 4 города Сердобска во втором классе на изучение данного курса отводится 34 часа в год из расчёта 1 часа в неделю.

Структура программы
Программа состоит из трех основных разделов:

«Учусь конструировать»

«Учусь программировать»

«Учусь создавать»

Каждый раздел соответствует определенному этапу в развитии учащихся. 

На этапе «Учусь конструировать» обучающиеся:

знакомятся с различными видами соединения деталей;

знакомятся с принципами работы простейших механизмов и примерами их использования в простейших моделях; 

вырабатывают умение читать технологическую карту заданной модели;

вырабатывают умение для готовой модели составлять технический паспорт, включающий в себя описание работы механизма;

взаимодействовать в команде;

знакомятся с понятием программы и принципом программного управления моделью.

На этом этапе учащиеся приобретают необходимые знания, умения,

навыки по основам конструирования,  развивают навыки общения и взаимодействия в паре.

На этапе «Учусь программировать» полученные ранее знания, умения, навыки закрепляются и расширяются, повышается сложность конструируемых моделей за счет сочетания нескольких видов механизмов и усложняется поведение модели. Основное внимание уделяется разработке и модификации основного  алгоритма управления моделью.

На этом этапе обучения:

учащиеся сочетают в одной модели сразу несколько изученных простейших механизмов; исследуют, какое влияние на поведение модели оказывает изменение ее конструкции: заменяют детали, проводят расчеты, измерения, оценки возможностей модели;

происходит закрепление навыков чтения и составления технического паспорта и технологической карты, включающие в себя описание работы механизма;

учащиеся знакомятся с основами алгоритмизации, изучают способы реализации основных алгоритмических конструкций в среде программирования Lego .

На этапе «Учусь создавать» упор делается на развитие технического творчества учащихся посредством проектирования и создания учащимися собственных моделей, участия в выставках творческих проектов.  При разработке проектов у школьников формируются следующие умения:

умение составлять технологическую карту своей модели;

умение продумать модель поведения робота, составить алгоритм и реализовать его в среде программирования Lego ;

умение анализировать модель, выявлять недостатки в ее конструкции и программе и устранять их;

умение искать перспективы развития и практического применения модели.

Вышеперечисленные этапы соответствуют концентрическому способу изложения материала, который предполагает периодическое возвращение учащихся к одному и тому же учебному материалу для все более детального и глубокого его освоения.

Содержание программы

I РАЗДЕЛ. «Учусь конструировать»

Тема 1. Введение. Мотор и ось.

Знакомство с конструктором Lego, правилами организации рабочего места. Техника безопасности. Знакомство со средой программирования, с основными этапами разработки модели. Знакомство с понятиями мотор и ось, исследование основных функций и параметров работы мотора, заполнение таблицы. Выработка навыка поворота изображений и подсоединения мотора к Lego -коммутатору. Разработка простейшей модели с использованием мотора – модель «Обезьяна на турнике». Знакомство с понятиями технологической карты.

Тема 2. Зубчатые колеса.

Знакомство с элементом модели зубчатые колеса, понятиями ведущего и ведомого зубчатых колес. Изучение видов соединения мотора и зубчатых колес. Знакомство и исследование элементов модели промежуточное зубчатое колесо, понижающая зубчатая передача и повышающая зубчатая передача, их сравнение, заполнение таблицы. Разработка модели «Умная вертушка» (без использования датчика расстояния).

Тема 3. Коронное зубчатое колесо.

Знакомство с элементом модели коронное зубчатое колесо. Сравнение коронного зубчатого колеса с зубчатыми колесами. Разработка модели «Рычащий лев» (без использования датчиков).

Тема 4. Шкивы и ремни.

Знакомство с элементом модели шкивы и ремни, изучение понятий ведущий шкив и ведомый шкив. Знакомство с элементом модели перекрестная переменная передача. Сравнение ременной передачи и зубчатых колес, сравнений простой ременной передачи и перекрестной передачи. Исследование вариантов конструирования ременной передачи для снижения скорости, увеличения скорости. Прогнозирование результатов различных испытаний. Разработка модели «Голодный аллигатор» (без использования датчиков).

Тема 5. Червячная зубчатая передача.

Знакомство с элементом модели  червячная зубчатая передача, исследование механизма, выявление функций червячного колеса. Прогнозирование результатов различных испытаний. Сравнение элементов модели червячная зубчатая передача и зубчатые колеса, ременная передача, коронное зубчатое колесо.

Тема 6. Кулачковый механизм.

Знакомство с элементом модели кулачок (кулачковый механизм), выявление особенностей кулачкового механизма. Прогнозирование результатов различных испытаний. Способы применения кулачковых механизмов в разных моделях: разработка моделей «Обезьянка-барабанщица», организация оркестра обезьян-барабанщиц.

Тема 7. Датчик расстояния.

Знакомство с понятием датчика. Изучение датчика расстояния, выполнение измерений в стандартных единицах измерения, исследование чувствительности датчика расстояния. Модификация уже собранных моделей с использованием датчика расстояния, изменение поведения модели. Разработка моделей «Голодный аллигатор» и «Умная вертушка» с использованием датчика расстояния, сравнение моделей.

Тема 8. Датчик наклона.

Знакомство с датчиком наклона. Исследование основных характеристик датчика наклона, выполнение измерений в стандартных единицах измерения, заполнение таблицы. Разработка модели с использованием датчика наклона: «Самолет».

II РАЗДЕЛ. «Учусь программировать»

Тема 1. Алгоритм.

Знакомство с понятием алгоритма, изучение основных свойств алгоритма. Знакомство с понятием исполнителя. Изучение блок-схемы как способа записи алгоритма. Знакомство с понятием линейного алгоритма, с понятием команды, анализ составленных ранее алгоритмов поведения моделей, их сравнение. 

Тема 2. Блок "Цикл".

Знакомство с понятием цикла. Варианты организации цикла в среде программирования Lego. Изображение команд в программе и на схеме. Сравнение работы блока Цикл со Входом и без него. Разработка модели «Карусель», разработка и модификация алгоритмов управляющих поведением модели.

Тема 3. Блок "Прибавить к экрану".

Знакомство с блоком «Прибавить к экрану», обсуждение возможных вариантов применения. Разработка программы «Плейлист». Модификация модели «Карусель» с изменение мощности мотора и применением блока «прибавить к экрану».

Тема 4. Блок "Вычесть из Экрана".

Знакомство с блоком «Вычесть из экрана», обсуждение возможных вариантов применения. Разработка модели «Ракета».

III РАЗДЕЛ. «Учусь создавать».  

Тема 1. Разработка модели «Танцующие птицы».

Обсуждение элементов модели, конструирование, разработка и запись управляющего алгоритма.

Тема 2. Свободная сборка.

Составление собственной модели, составление технологической карты модели. Разработка одного или нескольких вариантов управляющего алгоритма. Демонстрация и защита модели. Сравнение моделей. Подведение итогов. 

Тема 3. Творческая работа «Порхающая птица».

Обсуждение элементов модели, конструирование, разработка и запись управляющего алгоритма.

Тема 4. Творческая работа «Непотопляемый парусник».

Обсуждение элементов модели, конструирование, разработка и запись управляющего алгоритма, модели «Непотопляемый парусник». Развитие модели: создание отчета, презентации, придумывание сюжета для представления модели, создание и программирование модели с более сложным поведением.

Тема 5. Творческая работа «Спасение от великана».

Обсуждение элементов модели, конструирование, разработка и запись управляющего алгоритма, модели «Спасение от великана».

Тема 6. Творческая работа «Дом».

Обсуждение элементов модели, конструирование, разработка и запись управляющего алгоритма, паспорта моделей «Дом», «Машина». Знакомство с понятием маркировка. Разработка и программирование моделей с использованием двух и более моторов.

Тема 8. Разработка модели «Кран».

Обсуждение элементов модели, конструирование, разработка и запись управляющего алгоритма, паспорта модели «Кран», сравнение управляющих алгоритмов.

Тема 9. Разработка модели «Колесо обозрения».

Обсуждение элементов модели, конструирование, разработка и запись управляющего алгоритма, модели «Колесо обозрения»

Тема 10. Творческая работа «Парк аттракционов».

Составление собственной модели, составление технологической карты модели. Разработка одного или нескольких вариантов управляющего алгоритма. Демонстрация и защита модели. Сравнение моделей. Подведение итогов.

Тема 12. Конкурс конструкторских идей.

Создание и программирование собственных механизмов и моделей с помощью набораLego, составление технологической карты модели, демонстрация и защита модели. Сравнение моделей. Подведение итогов.

Основные формы и приемы работы с обучающимися

Беседа

Ролевая игра

Познавательная игра

Задание по образцу ( с использованием инструкции)

Творческое моделирование ( создание модели-рисунка)

Викторина

Проект

Планируемые результаты обучения

Личностные:

формирование уважительного отношения к иному мнению;

знать способы выражения и отстаивания своего мнения, правила ведения диалога;

уметь работать в паре, группе, распределять обязанности в ходе проектирования и программирования модели;

владеть навыками сотрудничества со взрослыми и сверстниками в ходе совместной работы над проектом.

Метапредметные:

освоение способов решения проблем творческого и поискового характера;

знать этапы проектирования и разработки модели, источники получения информации, необходимой для решения поставленной задачи;

уметь применять знания основ механики и алгоритмизации в творческой и проектной деятельности;

владеть навыками проектирования и программирования собственных моделей/роботов с применением творческого подхода;

знать способы отладки и тестирования разработанной модели/робота;

уметь анализировать модель, выявлять недостатки в ее конструкции и программе и устранять их;

владеть навыками начального технического моделирования;

знать способы описания модели;

уметь подготавливать творческие проекты и представлять их в том числе с использованием современных технических средств;

владеть навыками использования речевых средств и средств информационных и коммуникационных технологий для описания и представления разработанной модели;

знать основные способы поиска, сбора, обработки, анализа, организации, передачи и интерпретации информации в ходе технического творчества и проектной деятельности;

уметь: готовить свое выступление и выступать с аудио-, видео- и графическим сопровождением в ходе представления своей модели;

владеть: навыками работы с разными источниками информации, подготовки творческих проектов к выставкам;

знать элементы и базовые конструкции модели, этапы и способы построения и программирования модели;

знать основные этапы и принципы совместной работы над проектом, способы распределения функций и ролей в совместной деятельности;

уметь адаптироваться в коллективе и выполнять свою часть работы в общем ритме, налаживать конструктивный диалог с другими участниками группы, аргументированно убеждать в правильности предлагаемого решения, признавать свои ошибки и принимать чужую точку зрения в ходе групповой работы над совместным проектом;

владеть: навыками совместной проектной деятельности, навыками организация мозговых штурмов для поиска новых решений.

Предметные:

знать основные элементы конструктора Lego WeDo, технические особенности различных моделей, сооружений и механизмов; компьютерную среду, включающую в себя графический язык программирования;

уметь использовать приобретенные знания для творческого решения несложных конструкторских задач в ходе коллективной работы над проектом на заданную тему;

владеть: навыками создания и программирования действующих моделей/роботов на основе конструктора Lego WeDo, навыками модификации программы, демонстрации технических возможностей моделей/роботов.

владеть: навыками проведения физического эксперимента, навыками начального технического конструирования, навыками составления программ.

Формы подведения итогов реализации рабочей программы

Предусматриваются различные формы подведения итогов реализации данной программы: выставка, соревнование, внутригрупповой конкурс, презентация проектов обучающихся, участие в, соревнованиях, учебно-исследовательских конференциях.

Итоговые работы должны быть представлены на выставке технического творчества, что дает возможность учащимся оценить значимость своей деятельности, услышать и проанализировать отзывы со стороны сверстников и взрослых. Каждый проект осуществляется под руководством педагога, который оказывает помощь в определении темы и разработке структуры проекта, дает рекомендации по подготовке, выбору средств проектирования, обсуждает этапы его реализации. Роль педагога сводится к оказанию методической помощи, а каждый обучающийся учится работать самостоятельно, получать новые знания и использовать уже имеющиеся, творчески подходить к выполнению заданий и представлять свои работы.

Календарно – тематическое планирование

Учебно-методическое и материально-техническое обеспечение

1.Программное обеспечение «LEGO Education WeDo Software »

2.Инструкции по сборке (в электронном виде CD)

3.ПервоРобот LEGO® WeDo™ Книга для учителя [Электронный ресурс]

4.Программное обеспечение «LEGO Education WeDo Software

5.Федеральный государственный образовательный стандарт начального общего образования

Материально-техническое обеспечение

1.Интерактивная доска

2.Конструктор Перворобот Lego WeDo-12 шт.
3.Мультимедийный проектор
4.Моноблок учителя
5. Персональные ноутбуки – 12 шт.