Программа дополнительного образования «Робототехника LEGO Mindstorms Education EV3»

Управление образованием администрации

Красноармейского муниципального округа

 

Муниципальное казенное учреждение дополнительного

образования «Дом детского творчества» с.Новопокровка

Красноармейского муниципального округа Приморского края

 

 

 

 

 

 

 

 

Дополнительная общеобразовательная общеразвивающая программа

Технической направленности

«РобототехникаLEGO Mindstorms Education EV3»

 

Возраст обучающихся: 10– 17лет

Срок реализации: 3года

 

 

 

 

 

 

 

Марченко Татьяна Викторовна,

педагог дополнительного образования

 

 

 

 

с.Новопокровка

2024 год

Раздел 1. Основные характеристики программы

1.1 Пояснительная записка

Программа «Робототехника» имеет техническую направленность, дает объем технических знаний, которыми вполне может овладеть современный школьник, ориентированный на научно-техническое направление дальнейшего образования и сферу профессиональной деятельности. Программа ориентирована в первую очередь на ребят, желающих основательно изучить сферу применения роботизированных технологий и получить практические навыки в конструировании и программировании робототехнических устройств. Программа рассчитана на разный контингент учащихся и разработана с учетом современных требований.

Актуальность программы - существует множество важных проблем, на которые никто не хочет обращать внимания, до тех пор, пока ситуация не становится катастрофической. Одной из таких проблем в России являются: её недостаточная обеспеченность инженерными кадрами и низкий статус инженерного образования. Интенсивное использование роботов в быту, на производстве и поле боя требует, чтобы пользователи обладали современными знаниями в области управления роботами, что позволит развивать новые, умные, безопасные и более продвинутые автоматизированные системы. Необходимо прививать интерес учащихся к области робототехники и автоматизированных систем.

Направленность программы: техническая

Уровень освоения–базовый

Отличительной особенностью программы–Робототехника – одна из бурно развивающихся областей науки: роботы работают на заводах, берут на себя самую тяжёлую и опасную работу в космосе, помогают военным и спасателям, пожарным и врачам. Образовательная робототехника – сравнительно новая технология обучения, позволяющая вовлечь в процесс инженерного творчества детей, начиная со среднего школьного возраста. Она позволяет обнаруживать и развивать навыки учащихся в таких направлениях как искусственный интеллект, программирование и других.

Программа объединения «Робототехника» тесно переплетается со школьными дисциплинами «Информатика», «Физика» и «Математика».

Адресат программы–программа рассчитана на учащихся в возрасте от 9 до 17 лет, проявляющих интерес к вычислительной технике, конструированию и уже имеющие определенные знания и умения в компьютерном обеспечении.

В группах могут заниматься дети разного возраста и разного уровня творческого развития. Состав первого года формируется из учащихся в возрасте от 9 лет. Группы на второй год обучения формируются из учащихся, прошедших курс первого года обучения. Кроме того, могут быть зачислены и вновь пришедшие учащиеся, показавшие соответствующие навыки и умения методом наблюдения и контрольных заданий.

В группах количество детей до 5 человек. Предусмотрено также индивидуальное обучение.

Распределение учащихся по группам, производится в соответствии с их уровнем творческого развития, подготовленности, объемом знаний и с учетом желания самих детей.

Объем и срок освоения программы - Данная программа рассчитана на два года обучения.

Объем программы стартового уровня – 144 часа. Первый год обучения – 72 часа;

Второй год обучения – 72 часа.

Объем программы базового уровня – 288 часов.

Первый год обучения – 144 часа;

Второй год обучения – 144 часа.

Индивидуальное обучение строится из возможностей и способностей учащегося (учащихся).

Формы и методы обучения–очная.

Форма занятий – индивидуальная; групповая; фронтальная. Информация преподносится в виде рассказа, беседы, демонстрации мультимедийных презентаций, видеороликов, а потом ребята на практике выполняют определенные задания. Конструируют роботов, пишут для них программы. Результатом их деятельности могут быть соревнования между собой в сложности выполнения команд роботами, программировании, научно-исследовательских проектах и работах по данной теме.

На занятиях используются комплекты Lego Mindstorms EV3 и Ресурсный набор LEGO Mindstorms Education EV3, визуальная среда программирования для обучения робототехнике LEGO MINDSTORMS Education и LEGO MINDSTORMS EV3 Home Edition.

Особенность организации образовательного процесса данной программы заключаются в том, что она является одним из механизмов формирования творческой личности, дает навыки овладения начального технического конструирования, развития мелкой моторики, изучения понятий конструкции и ее основных свойств (жесткости, прочности, устойчивости), навыки взаимодействия в группе.

Режим, периодичность и продолжительность занятий

Для групп первого и второго годов обучения предусмотрены занятия:

стартового уровня- 1 раз в неделю по 2 часа или 2 раза в неделю по 1 часу (занятие имеет продолжительность 45 минут, для детей до 10 лет - 30 минут, с перерывом 10 минут);

базового уровня-2 раза в неделю по 2 часа (занятие имеет продолжительность 45 минут, для детей до 10 лет - 30 минут, с перерывом 10 минут).В каникулярное время программа реализуется в рамках тематических про- грамм, проектов.

По данной программе в летний период может быть организована работа с обучающимися, которые проходят подготовку для участия в массовых мероприятиях, работают над индивидуальными или командными проектами, а также проявляют особый интерес к выбранному виду деятельности.

 

1.2. Цель и задачи программы

Цель программы - обучение основам робототехники.

Задачи программы

Обучающие:

Стимулировать мотивацию учащихся к получению знаний, помогать формировать творческую личность ребёнка.

Прививать навыки программирования через разработку программ в визуальной среде программирования, развивать алгоритмическое мышление.

Развивающая:

Способствовать развитию интереса к технике, конструированию, программированию, высоким технологиям, формировать навыки коллективного труда.

Воспитывающая:

- Воспитывать ответственность, дисциплину, коммуникативные способности.

Реализация программы стартового уровня предполагает использование и реализацию общедоступных и универсальных форм организации материала, минимальную сложность предлагаемого для освоения содержания программы.

Реализация программы базового уровня предполагает использование и реализацию таких форм организации материала, которые допускают освоение специализированных знаний и языка, гарантированно обеспечивают трансляцию общей и целостной картины в рамках содержательно-тематического направления программы.

Каждый учащийся имеет право на стартовый доступ к любому из представленных уровней, пройдя процедуру оценки изначальной готовности, где определяется та или иная степень готовности к освоению определенного уровня программы.

Индивидуальное обучение зависит от уровня подготовленности и полученных ранее знаний, умений и навыков, психологических особенностей и возможностей учащихся. Реализация плана индивидуального обучения нацелена на работу со способными и одаренными детьми в выбранном виде деятельности, проявляющими высокий уровень самостоятельности и творчества, или с ребятами, которым необходим индивидуальный подход, упрощенное преподавание материала, больше времени на его осмысление. Разрабатывается индивидуальный план работы.

1.3. Содержание программы

УЧЕБНЫЙПЛАН

Стартовый уровень

 

УЧЕБНЫЙ ПЛАН

базовый уровень

 

 

УЧЕБНЫЙ ПЛАН

индивидуальное обучение стартовый уровень

 

УЧЕБНЫЙ ПЛАН

индивидуальное обучение базовый уровень

 

 

 

 

 

1.4 Планируемые результаты

Стартового уровня

первого года обучения

Учащиеся должны знать:

определения понятий: датчик, интерфейс, алгоритм ит.п.;

технологию EV3;

правила безопасной работы;

основные компоненты конструкторов ЛЕГО;

конструктивные особенности различных моделей, сооружений и механизмов;

компьютерную среду, включающую в себя графический язык программирования;

виды подвижных и неподвижных соединений в конструкторе;

основные приемы конструирования роботов;

как передавать программы в EV3;

как использовать созданные программы;

основные виды конструкций, соединение деталей;

последовательность изготовления конструкций, простейших моделей роботов.

Учащиеся должны уметь:

создавать автономных роботов;

пользоваться различными датчиками;

программировать и запускать простейшие программы;

программировать робота при помощи компьютера EV3;

пользоваться Bluetooth для обмена программами между компьютером и EV3, а также для использования беспроводного соединения с роботом;

работать с дополнительной литературой, с журналами, с каталогами, в интернете (изучать и обрабатывать информацию);

самостоятельно решать технические задачи в процессе конструирования роботов;

создавать действующие модели роботов на основе конструктора ЛЕГО; создавать программы на компьютере на основе компьютерной программы MINDSTORMS Education и LEGO MINDSTORMS EV3 HomeEdition;

передавать (загружать) программы в EV3;

корректировать программы при необходимости.

 

Стартового уровня

второго года обучения

Учащиеся должны знать:

приемы и опыт конструирования с использованием специальных элементов, и других объектов ит.д.

последовательность изготовления сложных конструкций;

простейшие основы робототехники;

виды конструкций, соединение сложных деталей;

последовательность изготовления сложных конструкций;

целостное представление о мире техники;

как реализовать свой творческий замысел;

алгоритм создания исследовательской работы.

Учащиеся должны уметь:

демонстрировать технические возможности роботов;

излагать логически правильно действие своей модели(проекта);

создавать стандартные модели роботов по образцу и написать для них программы;

разрабатывать творческие модели

ПЛАНИРУЕМЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

базового уровня

первого года обучения

Учащиеся должны знать:

определения понятий: датчик, интерфейс, алгоритм и т.п.;

технологию EV3;

правила безопасной работы;

основные компоненты конструкторов ЛЕГО;

конструктивные особенности различных моделей, сооружений и механизмов;

компьютерную среду, включающую в себя графический язык программирования;

виды подвижных и неподвижных соединений в конструкторе;

основные приемы конструирования роботов;

как передавать программы в EV3;

как использовать созданные программы;

основные виды конструкций, соединение деталей;

последовательность изготовления конструкций, простейших моделей роботов.

Учащиеся должны уметь:

создавать автономных роботов;

пользоваться различными датчиками;

программировать и запускать простейшие программы;

программировать робота при помощи компьютера и EV3;

пользоваться Bluetooth для обмена программами между компьютером и EV3, а также для использования беспроводного соединения с роботом;

работать с дополнительной литературой, с журналами, с каталогами, в интернете (изучать и обрабатывать информацию);

самостоятельно решать технические задачи в процессе конструирования роботов;

создавать действующие модели роботов на основе конструктора ЛЕГО; создавать программы на компьютере на основе компьютерной программы MINDSTORMS Education и LEGO MINDSTORMS EV3 HomeEdition;

передавать (загружать) программы в EV3;

корректировать программы при необходимости.

 

ПЛАНИРУЕМЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

базового уровня

второго года обучения

Учащиеся должны знать:

приемы и опыт конструирования с использованием специальных элементов, и других объектов и т.д.

последовательность изготовления сложных конструкций;

простейшие основы робототехники;

виды конструкций, соединение сложных деталей;

последовательность изготовления сложных конструкций;

целостное представление о мире техники;

как реализовать свой творческий замысел;

алгоритм создания исследовательской работы.

Учащиеся должны уметь:

демонстрировать технические возможности роботов;

излагать логически правильно действие своей модели(проекта);

создавать стандартные модели роботов по образцу и написать для них программы;

разрабатывать творческие модели.

 

ПЛАНИРУЕМЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

индивидуального обучения

первого года обучения

Учащиеся должны знать:

определения понятий: датчик, интерфейс, алгоритм ит.п.;

технологию EV3;

правила безопасной работы;

основные компоненты конструкторов ЛЕГО;

конструктивные особенности различных моделей, сооружений и механизмов;

компьютерную среду, включающую в себя графический язык программирования;

виды подвижных и неподвижных соединений в конструкторе;

основные приемы конструирования роботов;

как передавать программы в EV3;

как использовать созданные программы;

основные виды конструкций, соединение деталей;

последовательность изготовления конструкций, простейших моделей роботов.

Учащиеся должны уметь:

создавать автономных роботов;

пользоваться различными датчиками;

программировать и запускать простейшие программы;

программировать робота при помощи компьютера и EV3;

пользоваться Bluetooth для обмена программами между компьютером и EV3, а также для использования беспроводного соединения с роботом;

работать с дополнительной литературой, с журналами, с каталогами, в интернете (изучать и обрабатывать информацию);

самостоятельно решать технические задачи в процессе конструирования роботов;

создавать действующие модели роботов на основе конструктора ЛЕГО; создавать программы на компьютере на основе компьютерной программы MINDSTORMS Education и LEGO MINDSTORMS EV3 HomeEdition;

передавать (загружать) программы в EV3;

корректировать программы при необходимости.

 

ПЛАНИРУЕМЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

индивидуального обучения

второго года обучения

Учащиеся должны знать:

приемы и опыт конструирования с использованием специальных элементов, и других объектов ит.д.

последовательность изготовления сложных конструкций;

простейшие основы робототехники;

виды конструкций, соединение сложных деталей;

последовательность изготовления сложных конструкций;

целостное представление о мире техники;

как реализовать свой творческий замысел;

алгоритм создания исследовательской работы.

Учащиеся должны знать:

демонстрировать технические возможности роботов;

излагать логически правильно действие своей модели(проекта);

создавать стандартные модели роботов по образцу и написать для них программы;

разрабатывать творческие модели.

 

Раздел 2. Организационно-педагогические условия

1.Материально-техническое обеспечение

- кабинет -1

- столы и стулья – 5/10

- доска школьная – 1

- ноутбук – 5

- Программное обеспечение -5

- Комплект Lego Mindstorms и визуальной среды программирования для обучения робототехнике LEGO MINDSTORMS Education.

- Комплект Lego Mindstorms EV3 и визуальной среды программирования для обучения робототехнике LEGO MINDSTORMS Education.

2.Учебно-методическое и информационное обеспечение

- Инструктивные карточки для практических проектов.

- Презентации по темам.

- Рабочая тетрадь.

- Памятки и инструкции при работе.

- Задания на развитие творчества и воображения.

- Справочные материалы.

- Пошаговые инструкции по сборке непрограммируемых роботов (технологические карты).

- Иллюстративный и информационный видеоматериал для лекционной формы занятий.

- Плакаты и иллюстрации технических конструкций и решений.

Список литературы для педагога

Аленина, Т. И. Образовательная робототехника во внеурочной деятельности младших школьников в условиях введения ФГОС НОО: пособие для учите- ля / сост.: Аленина Т. И., Енина Л. В., Колотова И. О., Сичинская Н. М., Смирнова Ю. В., Шаульская Е. Л. – Челябинский Дом печати, 2012. – 208с.

Белновская Л.Г., Белновский А.Е. «Программируем микрокомпьютер в LabVIEW», Москва,2010г.

Позднякова Ю.С. Программа элективного курса «Основыробототехники», Железногородск,2006г.

Перфирьева, Л. П., Трапезникова Т. В., Шаульская Е. Л., Выдрина Ю. А. Образовательная робототехника во внеурочной деятельности:методическое пособие / Перфирьева Л. П., Трапезникова Т. В., Шаульская Е. Л., Выдрина Ю. А. – Челябинск: Взгляд. – 2011. – 94с.

2.2 Оценочные материалы и формы аттестации

В ходе реализации программы ведется систематический учет знаний и умений учащихся. Для оценки результативности применяется входящий, текущий и итоговый контроль.

Вначале проводится входящий контроль с целью выявления у ребят склонностей, интересов, ожиданий от программы, имеющихся у них знаний, умений и опыта деятельности по данному направлению деятельности.

Текущий контроль в виде промежуточной аттестации проводится после первого года обучения для оценки степени и качества усвоения учащимися материала данной программы.

В конце изучения всей программы проводится итоговый контроль в виде итоговой аттестации с целью определения качества полученных знаний и умений. Методы диагностики: опрос, собеседование, игра, наблюдение, специально подготовленные задания, контрольные вопросы, участие в викторинах, решение кроссвордов, зачеты, выполнение творческих индивидуальных и групповых заданий, а также участие в мероприятиях разного уровня и другие на усмотрение педагога. Также отслеживается творческий рост каждого ребенка. Заполняются карточки «Учет творческого роста, результатов обучения и личностного развития

учащихся».

Результаты освоения программы определяются по трем уровням.

Критерии уровней сформированности образовательной деятельности учащихся.

Высокий уровень – учащийся освоил практически весь объем знаний и овладел практически всеми умениями и навыками, предусмотренными программой за конкретный период, специальные термины употребляет осознанно и в полном соответствии с их содержанием, работает с оборудованием самостоятельно, не испытывая особых затруднений. Выполняет практические задания с элементами творчества, работает самостоятельно, не испытывая трудностей с литературой, компьютерными источниками информации, занимается учебно-исследовательской деятельностью, умеет слушать и слышать педагога, а также выступать перед аудиторией, вести полемику, участвовать в дискуссии. Способен самостоятельно организовать рабочее место, соблюдает правила техники безопасности в течение работы, аккуратно оформляет работу. Терпелив, активен, сам себя контролирует, адекватно себя оценивает, постоянно проявляет интерес к творчеству, инициативу в делах, пытается самостоятельно уладить конфликты.

Средний уровень - учащийся освоил половину объема знаний и овладел половиной умений и навыков, предусмотренных программой за конкретный период, сочетает специальную терминологию с бытовой, работает с оборудованием с помощью педагога, выполняет задания на основе образца. С помощью педагога: работает с литературой, компьютерными источниками информации, занимается учебно- исследовательской деятельностью, готовит выступление перед аудиторией, ведет полемику, участвует в дискуссии с наводящими вопросами, организует рабочее место. Соблюдает правила техники безопасности в течение не всего рабочего времени, старается аккуратно оформлять работу, но не всегда получается. Терпения хватает больше, чем на половину занятия. Инициатива к творчеству иногда бывает от самого ребенка. Периодически себя контролирует, проявляет интерес к занятиям, но самооценка заниженная. Старается избегать конфликтов, не участвовать в них.

Низкий уровень - учащийся освоил менее половины объема знаний и овладел менее половины умений и навыков, чем предусмотрено программой за конкретный период, избегает употребления специальных терминов, испытывает серьезные затруднения в работе с оборудованием, в состоянии выполнить лишь простейшие практические задания педагога. Испытывает серьезные затруднения при: работе с литературой, компьютерными источниками информации, занятиях учебно- исследовательской деятельностью. Не умеет выступать перед аудиторией, вести полемику, участвовать в дискуссии, самостоятельно организовать рабочее место. Плохо соблюдает правила техники безопасности, неаккуратен в оформлении работы. Терпения хватает меньше, чем на половину занятия. Неинициативен, постоянно находится под контролем. Слабо проявляет интерес к занятиям, но самооценка завышенная. Периодически провоцирует конфликты. Избегает участия в общих делах.

 

2.3 Методические материалы

Электронные ресурсы

- Кружок робототехники, [электронный ресурс]//http://lego.rkc- 74.ru/index.php/-lego-

- В.А. Козлова, Робототехника в образовании[электронный ресурс]//http://lego.rkc-74.ru/index.php/2009-04-03-08-35-17, Пермь, 2011г.

Учебно-методические пособия

1.Автоматизированные устройства. ПервоРобот. Книга для учителя. К книге прилагается компакт-диск с видеофильмами, открывающими занятия по теме. LEGO Group, перевод ИНТ, - 134 с.,илл.

2.Рогов Ю.В. Робототехника для детей и их родителей: уч.-метод. пособие / Ю.В. Рогов. – Челябинск, 2012. – 72 с.:ил.

3.Индустрия развлечений. ПервоРобот. Книга для учителя и сборник проектов. LEGO Group, перевод ИНТ, - 87 с.,илл.

4.Технология и информатика: проекты и задания. ПервоРобот. Книга для учителя. -М.:ИНТ. - 80с.

5.Технология и физика. Книга для учителя. LEGO Educational/ Перевод на русский.

6.Энергия, работа, мощность. Книга для учителя. LEGO Group, переводИНТ,-63 с.

Интернет – ресурсы

Официальный сайт Программы «Робототехника» //http://www.russianrobotics.ru

2.Полная информация о Всероссийском МолодежномРобототехническом Фестивалеhttp://robofest2013.ru/

3.Полная информация о проекте FIRST и его программах (наанглийском языке) www.usfirst.org/

4.Журнал «Информатика» Издательского дома «Первое сентября» http://inf.1september.ru

5.Сайт Методической службы к УМК-БИНОМ http://metodist.lbz.ru/iumk/

 

2.4 Календарный учебный график

 

Календарный учебный график - это составная часть образовательной программы, являющейся комплексом основных характеристик образования, и определяет количество учебных недель и количество учебных дней, дата начала и окончания учебных периодов.

 

 

Список литературы

1.Аленина, Т. И. Образовательная робототехника во внеурочной деятельности младших школьников в условиях введения ФГОС НОО: пособие для учителя / сост.: Аленина Т. И., Енина Л. В., Колотова И. О., Сичинская Н. М., Смирнова Ю. В., Шаульская Е. Л. – Челябинский Дом печати, 2012. – 208с.

2.Белновская Л.Г., Белновский А.Е. «Программируем микрокомпьютер в LabVIEW», Москва,2010г.

3.Позднякова Ю.С. Программа элективного курса «Основы робототехники», Железногородск,2006г.

4.Перфирьева, Л. П., Трапезникова Т. В., Шаульская Е. Л., Выдрина Ю. А. Образовательная робототехника во внеурочной деятельности: методическое пособие / Перфирьева Л. П., Трапезникова Т. В., Шаульская Е. Л., Выдрина Ю. А. – Челябинск: Взгляд. – 2011. – 94с.