Пояснительная записка
Аннотация программы
Концепция модернизации российского образования определяет цели общего образования как ориентацию образования не только на усвоение обучающимися определенной суммы знаний, но и на развитие его личности, его познавательных и созидательных способностей. Необходимость полного цикла образования в школьном возрасте обусловлена новыми требованиями к образованности человека, в полной мере заявившими о себе на рубеже веков. Современный образовательный процесс должен быть направлен не только на передачу определенных знаний, умений и навыков, но и на разноплановое развитие ребенка, раскрытие его творческих возможностей, способностей, таких качеств личности как инициативность, самодеятельность, фантазия, самобытность, то есть всего того, что относится к индивидуальности человека.
Данная образовательная программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС начального общего образования и основного общего образования. Обучающийся должен овладеть универсальными учебными действиями, способностью их использовать в учебной, познавательной и социальной практике, уметь самостоятельно планировать и осуществлять учебную деятельность, создавать, применять и преобразовывать знаки и символы, использовать ИКТ.
Прежде всего занятия по образовательной программе "Введение в робототехнику" позволяют выявить учащихся, склонных к естественным наукам, технике или прикладным исследованиям, вовлекают их в такую учебно-познавательную деятельность уже в начальной школе и развивают их способности на следующих этапах дополнительного образования. Технологии 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. В настоящее время автоматизация достигла такого уровня, при котором технические объекты выполняют не только функции по обработке материальных предметов, но и начинают выполнять обслуживание и планирование.
Робототехника - это проектирование, конструирование и программирование всевозможных интеллектуальных механизмов - роботов, имеющих модульную структуру и обладающих мощными микропроцессорами. Сегодня человечество практически вплотную подошло к тому моменту, когда роботы будут использоваться во всех сферах жизнедеятельности.
Актуальность и педагогическая целесообразность определяется востребованностью развития данного направления деятельности современным обществом.
Программа дополнительного образования «Введение в робототехнику» удовлетворяет творческим, познавательным потребностям заказчиков: детей, педагогов и родителей. Досуговые потребности, обусловленные стремлением к содержательной организации свободного времени реализуются в практической деятельности учащихся.
Образовательная программа включает в себя изучение ряда направлений в области конструирования и моделирования, программирования и решения различных технических задач.
Программа рассчитана на 2 этапа обучения и дает объем технических и естественнонаучных компетенций, которыми вполне может овладеть современный ребенок, ориентированный на научно-техническое и/или технологическое 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.
Интенсивное проникновение робототехнических устройств практически во все сферы деятельности человека – новый этап в развитии общества. Очевидно, что он требует своевременного образования, обеспечивающего базу для естественного и осмысленного использования соответствующих устройств и технологий, профессиональной ориентации и обеспечения непрерывного образовательного процесса. Фактически программа призвана решить две взаимосвязанные задачи: профессиональная ориентация ребят в технически сложной сфере робототехники и формирование адекватного способа мышления. Педагогическая целесообразность заключается не только в развитии технических способностей и возможностей средствами конструктивно-технологического подхода, гармонизации отношений ребенка и окружающего мира, но и в развитии созидательных способностей, устойчивого противостояния любым негативным социальным и социотехническим проявлениям.
В основе предлагаемой программы лежит идея использования в обучении собственной активности учащихся. Концепция данной программы - теория развивающего обучения в канве критического мышления. В основе сознательного акта учения в системе развивающего обучения лежит способность к продуктивному творческому воображению и мышлению. Более того, без высокого уровня развитие этих процессов вообще невозможно ни успешное обучение, ни самообучение. Именно они определяют развитие творческого потенциала человека. Готовность к творчеству формируется на основе таких качеств как внимание и наблюдательность, воображение и фантазия, смелость и находчивость, умение ориентироваться в окружающем мире, произвольная память и др. Использование программы позволяет стимулировать способность детей к образному и свободному восприятию окружающего мира (людей, природы, культурных ценностей), его анализу и конструктивному синтезу.
Новизна программы заключается определяется гибкостью по отношению к платформам реализуемых робототехнических устройств. Практически все программы дополнительного и профессионального образования ориентированы на одну платформу. Это обусловлено в равной степени финансовыми, временными, кадровыми и программными ограничениями (в каждом случае в своем соотношении).
Например, широко рекламируемые в последнее время программы, построенные на базе Lego-роботов, обеспечивают базовое образование начинающих заниматься робототехникой, но предельно ограничены по широте реализации возможностями конструктора, предназначенного для детей дошкольного и младшего школьного возраста. Программы профессионального образования – очень широки в обзорной части, но в практической части подобны игольному ушку и крайне далеки от свободы творчества.
Данная программа позволяет построить интегрированный курс, сопряженный со смежными направлениями, напрямую выводящий на свободное манипулирование конструкционными и электронными компонентами. Встраиваясь в единую линию, заданную целью проектирования, компоненты приобретают технологический характер, фактически становятся конструктором, позволяющим иметь больше степеней свободы творчества
Данная образовательная программа имеет научно-техническую направленность с элементами естественно-научных элементов.
Основная цель образовательной программы - Создание условий для знакомства обучающихся с законами реального мира, применения теоретических знаний на практике, развития наблюдательности, мышления, сообразительности, креативности.
Задачи:
ознакомить учащихся с комплексом базовых технологий, применяемых при создании роботов;
расширить знания о науке и технике как способе рационально-практического освоения окружающего мира;
реализовать межпредметные связи с математикой, физикой, биологией, географией и др.;
сформировать у воспитанников навыки инженерного мышления, конструирования, программирования и эффективного использования кибернетических систем;
предоставить возможность для развития мелкой моторики, внимательности, аккуратности и изобретательности;
предоставить возможность для развития креативного мышления и пространственного воображения учащихся;
сформировать устойчивый интерес к робототехнике, способность воспринимать их исторические и общекультурные особенности;
воспитывать уважительное отношение к труду;
предоставить возможность для участия в играх, конкурсах и состязаниях роботов в качестве закрепления изучаемого материала и в целях мотивации обучения;
сформировать у учащихся стремления к получению качественного законченного результата;
стимулировать находчивость, изобретательность и поисковую творческую деятельность учащихся, и ориентирование на решение интересных и практически важных комплексных задач в области программирования;
сформировать навыки проектного мышления, работы в команде;
оказать содействие в конструировании роботов на базе микропроцессора NXT;
ознакомить со средой программирования LEGO Mindstorms Edu NXT (язык NXT-G) и с виртуальной средой 3D моделирования Lego Digital Designer.
Отличительной особенностью реализация программы осуществляется с использованием методических пособий, специально разработанных фирмой "LEGO" для преподавания технического конструирования на основе своих конструкторов.
Настоящая программа дополнительного образования предлагает использование образовательных конструкторов Lego Mindstorms NXT как инструмента для обучения школьников конструированию, моделированию и компьютерному управлению.
Простота в построении модели в сочетании с большими конструктивными возможностями конструктора позволяют детям в конце занятия увидеть сделанную своими руками модель, которая выполняет поставленную ими же самими задачу. При построении модели затрагивается множество проблем из разных областей знания – от теории механики до психологии.
Образовательная программа предполагает использование компьютеров совместно с конструкторами. Важно отметить, что компьютер используется как средство управления моделью; его использование направлено на составление управляющих алгоритмов для собранных моделей. Учащиеся получают представление об особенностях составления программ управления, автоматизации механизмов, моделировании работы систем. Методические особенности реализации программы предполагают сочетание возможности развития индивидуальных творческих способностей и формирование умений взаимодействовать в коллективе, работать в группе.
Организационные условия реализации программы
Программа предназначена для детей в возрасте 9-12 лет и рассчитана на 2 года обучения - по 144 часов.
Периодичность проведения занятий: 4 часа в неделю.
Продолжительность одного занятия - 2 часа (каждый час по 40 мин., 10 мин. перерыв).
Формы организации учебно-воспитательного процесса: индивидуальная и групповая.
Реализация данной программы организована в рамках дополнительного образования детей.
Данная программа рекомендуется для использования в практической деятельности преподавателям курса робототехники и всем заинтересованным лицам.
Методические условия реализации программы
Занятия проводятся в специально оборудованном кабинете. На занятиях осуществляется работа с конструкторами серии Lego Mindstorms NXT. Для создания программы, по которой будет действовать модель, используется специальный язык программирования Lego Mindstorms Edu NXT. Конструктор Lego
Mindstorms позволяет обучающимся в форме познавательной игры узнать многие важные идеи и развить необходимые в дальнейшей жизни навыки. Lego-робот поможет в рамках изучения данной темы понять основы робототехники, наглядно реализовать сложные алгоритмы, рассмотреть вопросы, связанные с автоматизацией производственных процессов и процессов управления. Робот рассматривается в рамках концепции исполнителя, которая используется в курсе информатики при изучении программирования. Однако в отличие от множества традиционных учебных исполнителей, которые помогают обучающимся разобраться в довольно сложной теме, Lego-роботы действуют в реальном мире, что не только увеличивает мотивационную составляющую изучаемого материала, но вносит в него исследовательский компонент.
Занятия по программе формируют специальные технические умения, развивают аккуратность, усидчивость, организованность, нацеленность на результат. Работает Lego Mindstorms на базе компьютерного контроллера NXT, который представляет собой двойной микропроцессор, Flash-памяти в каждом из которых более 256 кбайт, Bluetooth-модуль, USB-интерфейс, а также экран из жидких кристаллов, блок батареек, громкоговоритель, порты датчиков и сервоприводов.
Именно в NXT заложен огромный потенциал возможностей конструктора Lego Mindstorms. Память контроллера содержит программы, которые можно самостоятельно загружать с компьютера. Информацию с компьютера можно передавать как при помощи кабеля USB, так и используя Bluetooth. Кроме того, используя Bluetooth можно осуществлять управление роботом при помощи мобильного телефона. Для этого потребуется всего лишь установить специальное java-приложение.
Программа реализует различные формы работы детей на занятии: фронтальную, индивидуальную и групповую. Первая предполагает совместные действия всех учащихся под руководством педагога. Вторая - самостоятельную работу каждого ученика. Организация групповой работы предполагается для подготовки к соревнованиям по робототехники и реализации проектов. Также формы работы, используемые на занятиях:
беседа;
ролевая игра;
познавательная игра;
викторина;
творческое моделирование;
проект.
Методы, используемые при реализации программы: в обучении:
практический (работа с образовательными конструкторами Lego MindStorms, и аппаратно-программного обеспечения;
наглядный (фото и видеоматериалы по робототехнике, распечатки рабочих окон компьютерных программ);
словесный (инструктажи, беседы, разъяснения);
инновационные методы (поисково-исследовательский, проектный, игровой);
работа с литературой (изучение специальной литературы, чертежей);
знакомство с Интернет-ресурсами, связанными с робототехникой.
В программе применяются приемы: мозгового штурма, создание проблемной ситуации, построение алгоритма и составления программы и т.д.
Современные педагогические технологии в сочетании с современными информационными технологиями могут существенно повысить эффективность образовательного процесса, решить стоящие перед педагогом задачи воспитания всесторонне развитой, творчески свободной личности.
Организация занятий
Курс «Робототехника» условно разделен на несколько частей:
основы алгоритмизации;
основы автоматического управления с помощью программных сред.
Способы проверки знаний обучающихся:
педагогическое наблюдение, опрос, тестирование, самостоятельная работа, анализ творческих работ, участие в конкурсах, соревнованиях и др. мероприятиях.
Формы подведения итогов:
Презентация творческих работ, защита проектов, соревнования, игры роботов, выставки.
Критериями выполнения программы служат:
знания, умения и навыки обучающихся, массовость и активность участия обучающихся в мероприятиях данной направленности.
Условия реализации программы:
обязательное посещение занятий, дополняемых разнообразными формами внеклассной работы с обучающимися.
привлечение родителей и специалистов образовательного учреждения.
соблюдение санитарно-гигиенических и иных правил безопасности при организации внеурочной работы с детьми в соответствии с планом.
максимальное использование наглядности, технических средств и тренировочного оборудования при организации мероприятий по формированию навыков робототехники.
Санитарно-гигиенические требования
Занятия проводятся в кабинете, соответствующем требованиям ТБ, пожарной безопасности, санитарным нормам. Кабинет должен иметь хорошее освещение и периодически проветриваться. В наличии должна быть аптечка с медикаментами для оказания первой медицинской помощи.
Материально-техническое оснащение
Для организации деятельности необходимо иметь конструкторы Lego Mindstorms Edu NXT, среду программирования LEGO Mindstorms Edu NXT (язык NXT-G) и виртуальную среду 3D моделирования Lego Digital Designer, персональные компьютеры или переносные компьютеры, проектор.
Кадровое обеспечение
Педагог, работающий по данной программе должен знать основы программирования или иметь высшее техническое образование
Примерные условные обозначения:
Учебное занятие изучения и первичного закрепления новых знаний - УИПЗ
Учебное занятие закрепления знаний и способов деятельности - УЗД
Учебное занятие комплексного применения знаний и способов деятельности - УКПД
Учебное занятие обобщения и систематизации знаний и способов деятельности - УОЗД
Учебное занятие по проверке, оценке, коррекции знаний и способов деятельности – УПОК
Компьютерная среда Lego Digital Designer - LDD
Учебно-тематический план
1-й год обучения
№
|
Тема
|
Количество часов
|
Всего
|
Теория
|
Практика
|
1
|
Вводное занятие
|
2
|
2
|
0
|
2
|
Основы конструирования
|
24
|
8
|
16
|
3
|
Моторные механизмы
|
18
|
6
|
12
|
4
|
Трехмерное моделирование
|
16
|
4
|
12
|
5
|
Введение в робототехнику
|
30
|
10
|
20
|
6
|
Проектная деятельность
|
14
|
4
|
10
|
7
|
Основы управления роботом
|
26
|
6
|
20
|
8
|
Комплексное применение знаний по построению конструкций, механизмов.
|
14
|
0
|
14
|
Всего
|
144
|
40
|
104
|
|
