СОДЕРЖАНИЕ
1.Пояснительная записка 2
2. Цели и задачи 4
3.Учебно-тематический план первого года обучения 9
4. Содержание программы первого года обучения 9
5. Учебно-тематический план второго года обучения 11
6. Содержание программы второго года обучения 11
9. Методическое обеспечение программы 13
10. Информационное обеспечение программы. Список литературы 16
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
В последнее десятилетие значительно увеличился интерес к образовательной робототехнике. Робототехника представляет учащимся технологии 21 века, способствует развитию их коммуникативных способностей, развивает навыки взаимодействия, самостоятельности при принятии решений, раскрывает их творческий потенциал. На настоящий момент, существует достаточное количество образовательных технологий, которые способствуют развитию критического мышления и умения решать задачи, однако, в образовательных средах, вдохновляющих к новаторству через науку, технологию, математику, способствующих творчеству, умению анализировать ситуацию, применить теоретические познания для решения проблем реального мира, сегодня наблюдается определенный дефицит.
Наиболее перспективный путь в этом направлении – это робототехника, позволяющая в разных формах проведения занятий знакомить детей с наукой. Робототехника, которая является эффективным методом для изучения важных областей науки, технологии, конструирования, математики и входит в новую международную парадигму: STEM-образование (Science, Technology, Engineering, Mathmatics).
При разработке программы автор руководствовался следующими нормативными документами:
Конвенция о правах ребёнка;
Федеральный закон от 29.12.2012 273-ФЗ (ред. от 23.07.2013) «Об образовании в Российской Федерации»;
Порядок организации и осуществления образовательной деятельности по дополнительным общеобразовательным программам (Приказ Министерства образования и науки Российской Федерации № 1008 от 29 августа 2013 г.);
СанПиН 2.4.4.3.3172-14 «Санитарно-эпидемиологические требования к устройству, содержанию и организации режима работы образовательных организаций дополнительного образования детей (утверждено Постановлением Главного государственного санитарного врача Российской Федерации от 4 июля 2014 г. г. Москва);
Устав Г(О)БОУ ДОД «Центр развития творчества детей и юношества»;
Образовательная программа Г(О)БОУ ДОД «Центр развития творчества детей и юношества» на 2015-2016г.г.;
Календарный учебный график Г(О)БОУ ДОД «Центр развития творчества детей и юношества»на 2015-2016 учебный год;
Положение о структуре, порядке разработки и утверждения дополнительных общеразвивающих программ Г(О)БОУ ДОД «Центр развития творчества детей и юношества»;
Положение о формах, периодичности и порядке текущего контроля успеваемости и промежуточной аттестации учащихся Г(О)БОУ ДОД «Центр развития творчества детей и юношества»;
Концепция развития дополнительного образования от 4 сентября 2014 г. № 1726-р.
Актуальность программы:
Развитие робототехники обусловлено социальным заказом общества. По данным Международной федерации робототехники, прогнозируется резкое увеличение оборота отрасли. Нас ежедневно знакомят с новыми роботизированными устройствами в домашнем секторе, в медицине, в общественном секторе и на производстве. Это инвестиции в будущие рабочие места. Сейчас в России наблюдается острая нехватка инженерных кадров, а это серьезная проблема, тормозящая развитие экономики страны. Необходимо вернуть интерес детей и подростков к научно-техническому творчеству. Полученные на занятиях знания становятся для учащихся необходимой теоретической и практической основой их дальнейшего участия в техническом творчестве, выборе будущей профессии, в определении жизненного пути. Овладев же навыками творчества сегодня, они, в дальнейшем, сумеют применить их с нужным эффектом в своей жизни. Данная программа помогает раскрыть творческий потенциал учащихся, определить его резервные возможности, осознать свою личность в окружающем мире, способствует формированию стремления стать конструктором, технологом, исследователем, изобретателем.
Содержание данной программы построено таким образом, что учащиеся под руководством педагога смогут не только создавать роботов посредством конструкторов (на основе наборов LEGO EDUCATION 9580 WEDO и LEGOEDUCATION 9585, РЕСУРСНЫЙ НАБОР WEDO, LEGO EDUCATION 9686, LEGO MINDSTORMSEV3, контроллера ARDUINO), следуя предлагаемым пошаговым инструкциям, но и, проводя эксперименты, узнавать новое об окружающем их мире, доказывать выдвинутые гипотезы.
Педагогическая целесообразность программы объясняется соответствием новым стандартам обучения, которые обладают отличительной особенностью: ориентацией на результаты образования, которые рассматриваются на основе системно-деятельностного подхода. Такую стратегию обучения и помогает реализовать образовательная среда Lego, которая учит самостоятельно мыслить, находить и решать проблемы, привлекая для этого знания из разных областей, уметь прогнозировать результаты и возможные последствия разных вариантов решения. Данная программа предлагает использование образовательных конструкторов Lego и аппаратно-программного обеспечения как инструмента для обучения детей конструированию, моделированию и компьютерному управлению.Данная программа знакомит учащихся с инновационными технологиями в области робототехники, помогает ребёнку адаптироваться в образовательной и социальной средах.
Отличительной особенностью данной программы является интеграция проверенных методик освоения базовых понятий робототехники с помощью конструкторов LEGOи, набирающей все большую популярность, технологией микроконтроллера ARDUINO.
Работа с образовательными конструкторами LEGO позволяет учащимся в форме познавательной игры узнать многие важные идеи и развить необходимые в дальнейшей жизни навыки. При построении модели затрагивается множествопроблем из разных областей знания – от теории механики до психологии, – что является вполне естественным.
Работа с микроконтроллером ARDUINO позволяет учащимся понять принципы работы реальных производственных робототехнических устройств. Это позволяет на последнем годе обучения провести профориентационную работу совместно с предприятиями социальными-партнерами.
Очень важным представляется тренировка работы в коллективе и развитие самостоятельного технического творчества.Изучая простые механизмы, ребята учатся работать руками (развитие мелких и точных движений), развивают элементарное конструкторское мышление, фантазию, изучают принципы работы многих механизмов.
Новизна программызаключается в задании различных акцентов при формировании научно-технического потенциала учащегося в течении 3 лет обучения.
1 год обучения направлен на актуализацию опорных знаний в области математики, физики и механики применимо к реальным устройствам и механизмам.
2 год обучения предполагает использование знаний, умений и навыков учащихся при сборке сложных роботизированных механизмов. Занятия позволяют в игровой форме изучить основы программирования, наладки и эксплуатации робототехнических устройств. 2 полугодие посвящено научно-исследовательской деятельности, научно-техническому творчеству и подготовки к спортивным соревнованиям в области робототехники.
3 год обучения направлен на освоение приближенного к реальным образцам микроконтроллера ARDUINO и созданию на его основе аутентичных авторских проектов учащихся.
Авторское воплощение замысла в автоматизированные модели и проекты особенно важно для учащихся, у которых наиболее выражена исследовательская (творческая) деятельность.
Программа творческого объединения «Робототехника» рассчитана на 3 года обучения. Возраст учащихся, участвующих в реализации данной дополнительной общеразвивающей программы от 13 до 16 лет. В коллектив могут быть приняты все желающие, не имеющие противопоказаний по здоровью.Занятия 1 года обучения проходят 2 раза в неделю по 2 часа, занятия 2,3 года обучения проводятся 2 раза в неделю по 3 часа.
ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ.
Цель: сформировать личность учащегося, способного самостоятельно ставить учебные цели, проектировать пути их реализации, техническое и программное решение, реализовать свою идею в виде модели, способной к функционированию, контролировать и оценивать свои достижения, работать с разными источниками информации, оценивать их и на этой основе формулировать собственное мнение, суждение, оценку. То есть основная цель - формирование ключевых компетентностей учащихся.
Данная программа решает следующие основные задачи:
Образовательные:
познакомить с историей развития и передовыми направлениями робототехники;
познакомить с основным элементами конструкторамиLego и способами их соединения;
познакомить с основами программирования в компьютерной среде EV3;
научить читать элементарные схемы, а также собирать модели по предложенным схемам и инструкциям; научить устанавливать причинно-следственные связи: решение логических задач;
познакомить с устройством микроконтроллера ARDUINO и существующими периферийными устройствами к нему;
научить создавать аутентичные детали роботов с помощью 3D-принтера;
научить проводить экспериментальные исследования с оценкой (измерением) влияния отдельных факторов, а также научить анализировать результаты и находить новые решения: создание проектов;
формировать представление о правилах безопасного поведения при работе с электротехникой, инструментами, необходимыми при конструировании робототехнических моделей;
формирование профессиональной ориентации учащихся.
Развивающие:
мотивировать к изучению наук естественнонаучного цикла: физики, информатики (программирование и автоматизированные системы управления) и математики;
ориентировать на инновационные технологии и методы организация практической деятельности в сферах общей кибернетики и роботостроения;
развивать образное мышление, конструкторские способности учащихся;
развивать умение довести решение задачи от проекта до работающей модели;
развивать продуктивную конструкторскую деятельность: обеспечить освоение учащихся основных приёмов сборки и программирования робототехнических средств;
развивать умение постановки технической задачи, собирать и изучать нужную информацию, находить конкретное решение задачи и осуществлять свой творческий замысел.
Воспитательные:
привить трудолюбие, аккуратность, самостоятельность, ответственность, активность, стремление к достижению высоких результатов;
формировать навыки сотрудничества: работа в коллективе, в команде, малой группе (в паре);
формировать потребность в творческом и познавательном досуге;
воспитание волевых качеств личности.
В основу образовательного процесса по данной программе положены ряд принципов:
Научность. Этот принцип предопределяет сообщение учащимся только достоверных, проверенных практикой сведений, при отборе которых учитываются новейшие достижения науки и техники.
Доступность. Предусматривает соответствие объема и глубины учебного материала уровню общего развития учащихся в данный период, благодаря чему, знания и навыки могут быть сознательно и прочно усвоены.
Связь теории с практикой. Обязывает вести обучение так, чтобы обучаемые могли сознательно применять приобретенные ими знания на практике.
Воспитательный характер обучения. Процесс обучения является воспитывающим, учащийся не только приобретает знания и нарабатывает навыки, но и развивает свои способности, умственные и моральные качества.
Сознательность и активность обучения. В процессе обучения все действия, которые отрабатывает учащийся, должны быть обоснованы. Нужно учить, обучаемых, критически осмысливать, и оценивать факты, делая выводы, разрешать все сомнения с тем, чтобы процесс усвоения и наработки необходимых навыков происходили сознательно, с полной убежденностью в правильности обучения. Активность в обучении предполагает самостоятельность, которая достигается хорошей теоретической и практической подготовкой и работой педагога.
Наглядность. Объяснение техники сборки робототехнических средств на конкретных изделиях и программных продукта.
Систематичность и последовательность. Учебный материал дается по определенной системе и в логической последовательности с целью лучшего его освоения.
Прочность закрепления знаний, умений и навыков. Качество обучения зависит от того, насколько прочно закрепляются знания, умения и навыки учащихся. Не прочные знания и навыки обычно являются причинами неуверенности и ошибок. Поэтому закрепление умений и навыков должно достигаться неоднократным целенаправленным повторением и тренировкой.
Индивидуальный подход в обучении. В процессе обучения педагог исходит из индивидуальных особенностей детей и, опираясь на сильные стороны ребенка, доводит его подготовленность до уровня общих требований.
ПРОГНОЗИРУЕМЫЙ РЕЗУЛЬТАТ
По окончанию курса обучения учащиеся должны
знать:
правила безопасной работы;
основные соединения деталей конструктора LEGO;
основные алгоритмические конструкции и уметь использовать их для построения алгоритмов;
знать основные типы данных и формы их представления для обработки на компьютере;
конструктивные особенности различных роботов, сооружений и механизмов;
компьютерную среду, включающую в себя графический язык программирования;
виды подвижных и неподвижных соединений в конструкторе;
основные приемы конструирования роботов;
особенности языка программирования EV3;
устройство и принцип работы микроконтроллера ARDUINO;
интерфейсы подключения к ARDUINO исполнительных механизмов и датчиков;
основы программирования микроконтроллеров ARDUINO;
принцип разработки 3D-моделей и их создание с помощью 3D-принтера;
самостоятельно решать технические задачи в процессе конструирования роботов (планирование предстоящих действий, самоконтроль, применять полученные знания, приемы и опыт конструирования с использованием специальных элементов, и других объектов и т.д.);
корректировать программы при необходимости.
уметь:
принимать или намечать образовательную цель, ее конечный результат;
проводить сборку робототехнических средств, с применением LEGO конструкторов;
выдвигать идеи в технологии «мозгового штурма» и обсуждать их;
создавать действующие модели роботов отвечающих потребностям конкретной задачи;
использовать в конструировании ременную и зубчатую передачи;
с помощью датчиков управлять роботами;
создавать программы на компьютере для различных роботов;
создавать программы для микроконтроллера ARDUINO;
подключать исполнительные механизмы и датчики к контроллеру ARDUINO;
уметь записывать на языке программирования EV3 алгоритм решения учебной задачи и отлаживать ее;
уметь записывать на языке программирования ARDUINOалгоритм решения учебной задачи и отлаживать ее;
планировать, тестировать и оценивать работу сделанных ими роботов;
объяснять сущность алгоритма, его основных свойств, иллюстрировать их на конкретных примерах алгоритмов;
определять возможность применения исполнителя для решения конкретной задачи по системе его команд;
практические навыки:
поиск, сбор и обработка информации в Интернет-сети;
подготовка презентационного материала по индивидуальному проекту;
составление текста устного доклада;
подготовка текстового материала согласно требованиям оформления
авторефератам.
УЧЕБНО-ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН ПЕРВОГО ГОДА ОБУЧЕНИЯ.
№
п/п
|
Наименование тем
|
Количество часов
|
всего
|
теория
|
практика
|
1.
|
Вводное занятие
|
2
|
2
|
-
|
2.
|
Устройство, сборка и программирование простейших механизмов (на основе наборов LEGO EDUCATION 9580 WEDO и LEGOEDUCATION 9585 РЕСУРСНЫЙ НАБОР WEDO)
|
44
|
12
|
32
|
3.
|
Технология и физика (на основе набора LEGO EDUCATION 9686)
|
56
|
16
|
40
|
4.
|
Технология и физика. Пневматические приводы (на основе набора LEGO Education 9686)
|
28
|
6
|
22
|
5.
|
Возобновляемые источники энергии
|
12
|
4
|
8
|
6.
|
Итоговое занятие
|
2
|
2
|
-
|
|
ВСЕГО
|
144
|
42
|
102
|
СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММЫ ПЕРВОГО ГОДА ОБУЧЕНИЯ
Тема 1. Вводное занятие – 2 часа (2 теорет.).
Цели и задачи курса. Что такое роботы. Ролики, фотографии и мультимедиа. Рассказ о направлениях: научно-исследовательская деятельность, научно-техническое творчество, спортивная робототехника. Конструкторы и «самодельные» роботы.
Тема 2. Устройство, сборка и программирование простейших механизмов – 44 часа (12 теорет., 32 практ.).
Знакомство с деталями наборов LEGO EDUCATION 9580 WEDO и LEGO EDUCATION 9585 РЕСУРСНЫЙ НАБОР WEDO.
Понятие «программа», «алгоритм». Понятие «среда программирования», «логические блоки». Показ написания простейшей программы для робота.
Практическая работа. Сборка и программирование моделей:
- «Танцующие птицы»;
- «Обезьянка-барабанщица»;
- «Нападающий»;
- «Вратарь»;
- «Умная вертушка»;
- «Спасение самолета»;
- «Спасение от великана»;
- «Порхающая птица»;
- «Голодный аллигатор».
Тема 3. Технология и физика (на основе набора LEGO EDUCATION 9686)– 56 часов (16 теорт., 40 практ.).
Знакомство с деталями набора LEGO EDUCATION 9686 «Технология и физика». Изучение основ механики, пневматики и электричества.
Определение понятий «машина», «механизм», «лабораторный опыт», «постановка эксперимента».
Принципы действия простых механизмов. Рычаги. Виды рычагов. Использование шестерен. Виды зубчатых передач Виды ременных передач. Тележки. История колеса. Одномоторная тележка. Полноприводная тележка. Тележка с автономным управлением. Тележка с изменением передаточного отношения. Проведение опытов с тележкой с изменением передаточного отношения.
Практическая работа. Сборка модели «Шагающий робот», «Маятник Капицы».
Шкивы. Область применения. Башенные краны.
Часовые механизмы. Область применения. Маятниковые часы.
Проведение конкурса «Автомобиль будущего».
Тема 4.Технология и физика. Пневматические приводы (на основе набора LEGO Education 9686)– 28 часов (6 теорет., 22 практ.).
Знакомство с деталями набора LEGO EDUCATION 9641 «Пневматика». Техника безопасности при работе с конструктором. Изучение основ пневматики. Определение понятий «давление», «сообщающиеся сосуды», «компрессор», «рисивер», «пневмоцилиндр».
Практическая работа Сборка моделей «Рычажный подъемник», «Пневматический захват», «Штамповочный пресс», «Манипулятор «рука».
Тема 5. Возобновляемые источники энергии – 12 часов (4 теорет., практ.).
Знакомство с деталями набора LEGO EDUCATION 9688 «Возобновляемые источники энергии». Техника безопасности при работе с конструктором.
Изучение основ электричества. Определение понятий «энергия», «электрический ток», «сила тока», «напряжение», «генератор электрической энергии».
Практическая работа. Сборка моделей «Ветрогенератор», «Солнечная батарея». Анализ эффективности генерации электрической энергии в зависимости от внешних условий.
Тема 6 – Итоговое занятие – 2 часа (2 теорет.).
Рефлексия полученных знаний. Подведение итогов выступления на конкурсах и соревнованиях. Обсуждение летних заданий и тем следующего учебного года.
УЧЕБНО-ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН ВТОРОГО ГОДА ОБУЧЕНИЯ.
№
п/п
|
Наименование тем
|
Количество часов
|
всего
|
теория
|
практика
|
1.
|
Вводное занятие
|
3
|
3
|
-
|
2.
|
Устройство и сборка робототехнических устройств (на основе наборов LEGO MINDSTORMSEV3)
|
14
|
6
|
8
|
3.
|
Основы программирования контроллера EV3
|
50
|
10
|
40
|
4.
|
Создание и программирование стандартных моделей роботов
|
28
|
10
|
18
|
5.
|
Самостоятельная проектная деятельность в группах на свободную тему
|
78
|
28
|
50
|
6.
|
Подготовка к состязаниям роботов
|
40
|
8
|
32
|
7.
|
Итоговое занятие
|
3
|
-
|
3
|
|
ВСЕГО
|
216
|
65
|
151
|
|
|
|
|
|
СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММЫ ВТОРОГО ГОДА ОБУЧЕНИЯ
Тема 1. Вводное занятие – 3 часа (3 теорет.).
Цели и задачи курса. Что такое контроллер ЕV3. Ролики, фотографии и мультимедиа. Рассказ о составе роботизированных систем. Классификация исполнительных механизмов, датчиков. Особенности программирования контроллера.
Тема 2. Устройство и сборка робототехнических устройств – 14 часов (6 теорет., 8 практ.).
Знакомство с деталями набора LEGO MINDSTORMS EV3. Техника безопасности при работе с конструктором. Определение понятий «робот», «робототехника», «контроллер», «датчик», «шаговый двигатель».
Знакомство с элементами конструктора:
конструкционные материалы;
колеса;
дифференциал;
соединительные элементы.
Знакомство с электронными компонентами и их использование:
модуль EV3 с батарейным блоком;
датчики: ультразвуковой (датчик расстояния), касания, звука – микрофон, освещенности;
соединительные кабели разной длины для подключения датчиков и сервоприводов к NXT и USB – кабели для подключения NXT к компьютеру.
Практическая работа. Сборка штатной модели роботизированной тележки и изучение основ программирования с помощью интерфейса контроллера EV3.
Тема 3.Основы программирования контроллера EV3– 50 часов (40 теорет., 10 практ.).
Знакомство со средой программирования LEGO® MINDSTORMS® Education EV3. Определение понятий «проект», «программа проекта», «интерфейс подключения», «память контроллера».
Изучение правил формирования структуры хранения разрабатываемых программ. Изучение понятий «цикл», «ветвление», «режим ожидания».
Практическая работа. Составление блок-схем стандартных алгоритмов для управления роботом.
Изучение программных блоков:
блоки действий;
блоки выполнения программ;
блоки датчиков;
блоки операций над данными;
блоки модернизации.
Написание и отладка программ по ранее составленным алгоритмам.
Тема 4.Создание и программирование стандартных моделей роботов – 78 часов (28 теорет., 50 практ.).
Сборка и изучение программ моделей:
робот GRIPP3R для поднятия грузов;
принтер баннеров (BANNER PRINT3R);
электрическая гитара (EL3CTRIC GUITAR);
робот погрузчик(Bobcat®);
робот-помощник для перемещения по линиям разного цвета при помощи датчика освещенности (EV3MEG).
Тема 5. Самостоятельная проектная деятельность в группах на свободную тему – 78 часов (10 теорет., 18 практ.).
Работа в Интернете. Поиск информации о Лего-соревнованиях, описаниях моделей, технологии сборки и программирования Лего-роботов.
Обсуждение актуальных областей применения роботов в производстве и обычной жизни. Утверждение тем самостоятельной работы.
Практическая работа. Сборка своих моделей.
Анализ умений программирования робота.
Проведение выставок и защит выполненных работ.
Тема 6.Подготовка к состязаниям роботов– 40 часов (8 теорет., 32 практ.).
Работа в Интернете. Изучение правил основных видов спортивных соревнований:
траектория-первый шаг;
траектория-алгоритм;
кегельринг-первый шаг;
кегельринг-квадро;
сумо-маневрирование;
сумо-шагающие роботы;
лабиринт;
кратеры.
Практическая работа.Сборка, настройка индивидуальных моделей спортивных роботов. Создание 3D-модели собранного робота. Проведение внутренних отборочных соревнований.
Анализ достоинств и недостатков собранных моделей. Подготовка команды для выступления на соревнованиях различного уровня.
Тема 7.Итоговое занятие– 3 часа (3 теорет.).
Рефлексия полученных знаний. Подведение итогов выступления на конкурсах и соревнованиях. Обсуждение летних заданий и тем следующего учебного года.
УЧЕБНО-ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН ТРЕТЬЕГО ГОДА ОБУЧЕНИЯ.
№
п/п
|
Наименование тем
|
Количество часов
|
всего
|
теория
|
практика
|
1.
|
Вводное занятие
|
3
|
3
|
-
|
2.
|
Основы программирования контроллера ARDUINO
|
43
|
12
|
31
|
3.
|
Исполнительные устройства для контроллера ARDUINO. Интерфейсы подключения
|
17
|
6
|
11
|
4.
|
Датчики для контроллера ARDUINO Интерфейсы подключения
|
17
|
6
|
11
|
5.
|
Создание и программирование стандартных моделей роботов
|
17
|
6
|
11
|
6.
|
Самостоятельная проектная деятельность в группах на свободную тему
|
76
|
20
|
56
|
7.
|
Подготовка к состязаниям роботов
|
40
|
8
|
32
|
8.
|
Итоговое занятие
|
3
|
3
|
-
|
|
ВСЕГО
|
216
|
64
|
152
|
СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММЫ ТРЕТЬЕГО ГОДА ОБУЧЕНИЯ
Тема 1. Вводное занятие – 3 часа (3 теорет.).
Цели и задачи курса. Что такое контроллер ЕV3. Ролики, фотографии и мультимедиа. Рассказ о составе роботизированных систем. Классификация исполнительных механизмов, датчиков. Особенности программирования контроллера.
Тема 2. Основы программирования контроллера ARDUINO– 43 часа (12 теорет., 31 практ.).
Знакомство со средой программирования ARDUINO.
Определение понятий «языки программирование высокого уровня», «объектно-ориентированное программирование», «интерфейс подключения», «память микроконтроллера.
Изучение правил формирования структуры хранения разрабатываемых программ.
Практическая работа. Составление блок-схем стандартных алгоритмов для освоения функций микроконтроллера.
Изучение синтаксиса команд и написание программ по ранее составленным блок-схемам.
Отладка программ.
Тема 3.Исполнительные устройства для контроллера ARDUINO. Интерфейсы подключения – 17 часов (6 теорет., 11 практ.).
Знакомство с платами расширения для микроконтроллера ARDUINO:
Ethernet модуль;
модуль драйвера двигателей;
WI-FI модуль;
USB HostShield;
Bluetooth модуль;
модуль движкового потенциометра.
Знакомство с конструкцией и способами подключения исполнительных устройств:
силовые двигатели;
шаговые двигатели;
серводвигатели;
дисплеи.
Знакомство с электронными компонентами и их использование:;
датчики: ультразвуковой (датчик расстояния), касания, звука - микрофон, освещенности;
соединительные кабели разной длины для подключения датчиков и двигателей к ARDUINO и USB - кабели для подключения ARDUINO к компьютеру.
Практическая работа. Сборка стандартных моделей изучение особенностей подключения периферийных устройств.
Тема 4. Датчики для контроллера ARDUINO. Интерфейсы подключения – 17 часов (6 теорет., 11 практ.).
Знакомство с электронными компонентами и их использование:;
датчики: ультразвуковой (датчик расстояния), касания, звука - микрофон, освещенности;
символьный дисплей;
внешняя клавиатура, считыватель кодированных карт;
соединительные кабели разной длины для подключения датчиков и двигателей к ARDUINO и USB - кабели для подключения ARDUINO к компьютеру.
Практическая работа. Сборка стандартных моделей изучение особенностей подключения периферийных устройств.
Тема 5. Создание и программирование стандартных моделей роботов – 17 часов (6 теорет., 11 практ.).
Сборка и изучение программ моделей:
робот следования по траектории;
робот манипулятор;
сигнализация с завком для двери;
светодиодная «бегущая строка»;
управление закрылками самолета.
Тема 6. Самостоятельная проектная деятельность в группах на свободную тему – 76 часов (20 теорет., 56 практ.).
Работа в Интернете. Поиск информации о проектах ARDUINO, описаниях моделей, технологии сборки и программирования.
Обсуждение актуальных областей применения роботов в производстве и обычной жизни. Утверждение тем самостоятельной работы.
Практическая работа. Сборка своих моделей.
Анализ умений программирования робота.
Проведение выставок и защит выполненных работ.
Тема 7.Подготовка к состязаниям роботов– 40 часов (8 теорет., 32 практ.).
Работа в Интернете. Изучение положений и правил основных робототехнических мероприятий:
Всероссийский форум научной молодежи «Шаг в будущее»;
Всероссийская выставка научно-технического творчества обучающихся «Юные техники – будущее инновационной России»;
Всероссийская конференция «Юные техники и изобретатели»;
Международный конкурс научно-технического творчества учащихся Союзного государства «Таланты XXI-века»;
Всероссийский конкурс по робототехнике и интеллектуальным системам среди обучающихся;
Национальный чемпионат JuniorSkills в компетенции "Мобильная робототехника" в рамках национального чемпионата по профессиональному мастерству по стандартам WorldSkills;
открытый межрегиональный конкурс CreativityRobot.
Практическая работа. Сборка, настройка индивидуальных моделей спортивных роботов. Проведение внутренних отборочных соревнований.
Анализ достоинств и недостатков собранных моделей. Подготовка команды для выступления на соревнованиях различного уровня.
Тема 8. Итоговое занятие– 3 часа (3 теорет.).
Рефлексия полученных знаний. Подведение итогов выступления на конкурсах и соревнованиях. Профориентационная беседа.
МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОГРАММЫ
Для реализации программы используются разнообразные формы и методы проведения занятий. Это рассказ, беседы, лекции, из которых учащиеся узнают много новой информации; практические задания для закрепления теоретических знаний и реализации собственной творческой мысли. Занятия сопровождаются использованием наглядного материала. Программно-методическое и информационное обеспечение помогают проводить занятия интересно и грамотно. Разнообразные занятия дают возможность учащимся проявить свою индивидуальность, самостоятельность, способствуют гармоничному и духовному развитию личности. Игровые приемы, внутрикружковые соревнования, тематические вопросы также помогают при творческой работе.
Основными принципами в освоении дополнительной общеразвивающей программы «Робототехника» являются: наглядность, систематичность и последовательность обучения, а также доступность.
Принцип наглядности вытекает из сущности процесса восприятия, осмысления и обобщения учащимися изучаемого материала. На отдельных этапах изучения учебного материала наглядность выполняет различные функции. Когда учащиеся изучают внешние свойства предмета, то, рассматривая предмет или его изображение, они могут сами непосредственно извлекать знания. Если же дидактической задачей является осознание связей и отношений между свойствами предмета или между предметами, формирование научных понятий, то средства наглядности служат лишь опорой для осознания этих связей, конкретизируют и иллюстрируют эти понятия.
Обучение должно быть систематичным и последовательным. Необходимо руководствоваться правилами дидактики: от близкого к далекому, от простого к сложному, от более легкого к более трудному, от известного к неизвестному. Систематичность обучения предполагает такое построение учебного процесса, в ходе которого происходит как бы связывание ранее усвоенного с новым материалом. В процессе обучения происходит знакомство с основной терминологией робототехники, механики, информатики, принципами построения различных конструкций, алгоритмов.
Учёт возрастных различий и особенностей учащихся находит выражение в принципе доступности обучения, которое должно проводиться так, чтобы изучаемый материал по содержанию и объёму был посилен учащимся. Применяемые методы обучения должны соответствовать развитию учащихся, развивать их силы и способности.
В качестве платформы для создания роботов используется конструктор LegoEV3. На занятиях по робототехнике осуществляется работа с конструкторами серии LEGOEV3, для программирования которого используется среда EV3.
Конструктор LEGOEV3 позволяет учащимся 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 учащимся 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.
Эффективность обучения по данной программе зависит от организации занятий, проводимых с применением следующих методов по способу получения знаний
- Объяснительно - иллюстративный - предъявление информации различными способами (объяснение, рассказ, беседа, инструктаж, демонстрация, работа с техническими приспособлениями для проведения опытов, и др.);
-Эвристический - метод творческой деятельности (создание творческих моделей и т.д.)
-Проблемный - постановка проблемы и самостоятельный поиск её решения учащимися;
-Программированный - набор операций, которые необходимо выполнить в ходе выполнения практических работ (форма: компьютерный практикум, проектная деятельность);
-Репродуктивный - воспроизводство знаний и способов деятельности (форма: собирание моделей и конструкций по образцу, беседа, упражнения по аналогу),
-Частично - поисковый - решение проблемных задач с помощью педагога;
-Поисковый – самостоятельное решение проблем;
-Метод проблемного изложения - постановка проблемы педагогам, решение ее самим педагогом, соучастие учащихся при решении.
|
