Ожидаемые результаты и способы их проверки

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

 

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. Человекоподобные роботы уже выполняют функции секретарей и гидов. Робототехника уже выделена в отдельную отрасль.

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. Также изучение робототехники возможно в курсе математики (реализация основных математических операций, конструирование роботов), технологии (конструирование роботов, как по стандартным сборкам, так и произвольно), физики (сборка деталей конструктора, необходимых для движения робота-шасси).

Lego позволяет обучающимся:

совместно обучаться в рамках одной бригады;

распределять обязанности в своей бригаде;

проявлять повышенное внимание культуре и этике общения;

проявлять творческий подход к решению поставленной задачи;

создавать модели реальных объектов и процессов;

видеть реальный результат своей работы.

Программа «Первый шаг в робототехнику» относится к спортивнотехнической направленности.

Актуальность предлагаемой образовательной программы заключается в том, что в настоящее время владение компьютерными технологиями рассматривается как важнейший компонент образования, играющий значимую роль в решении приоритетных задач образования – в формировании целостного мировоззрения, системно-информационной картины мира, учебных и коммуникативных навыков.Обучающиеся получат представление о самобытности и оригинальности применения робототехники как вида искусства, как объектов для исследований.

Новизна программы в том, что она не только прививает навыки и умение работать с графическими программами, но и способствует формированию информационной, технической и эстетической культуры. Эта программа не даёт ребёнку “уйти в виртуальный мир”, учит видеть красоту и привлекательность реального мира.

ЦЕЛЬ ПРОГРАММЫ

- создание условий научить обучающихся основам робототехники, программирования. Развитие творческих способностей в процессе конструирования.

ЗАДАЧИ ПРОГРАММЫ

Обучающие:

- познакомить обучающихся со спецификой работы над различными видами моделей роботов на простых примерах (Лего-роботов);

- научить различным технологиям создания роботов, механизмов;

- научить добиваться высокого качества изготовленных моделей (добротность, надежность, привлекательность);

- научить составлять программы для роботов различной сложности;

- формировать творческой личности установкой на активное самообразование.

Развивающие:

- развивать мыслительные операции: анализ, синтез, обобщения, сравнения, конкретизация; алгоритмическое и логическое мышление, внимание, фантазию;

-развить у обучающихся элементы изобретательности, технического мышления и творческой инициативы;

-развить глазомер, творческую смекалку, быстроту реакции;

-ориентировать обучающихся на использование новейших технологий и методов организации практической деятельности в сфере моделирования;

-развить способности программировать;

-приобретение навыков коллективного труда;

Воспитательные:

-сформировать качества творческой личности с активной жизненной позицией;

-ранняя ориентация на инновационные технологии и методы организация практической деятельности в сферах общей кибернетики и роботостроения;

-воспитывать ценностное отношение к предмету информатика, взаимоуважение друг к другу, эстетический вкус, бережное отношение к оборудованию и технике, дисциплинированность.

 

Отличительные особенности

Знания, полученные при изучении программы «Первый шаг в робототехнику», полезны для обучающихся. LegoMindstorms EV3, при собирании разнообразных элементов в цельную конструкцию, помогают развивать у детей креативное мышление, фантазию, воображение и моторику. Для учащихся конструкторы Lego представляют большие возможности для поисковой и экспериментально-исследовательской деятельности, благодаря его технологии, а именно: разнообразие деталей (большое количество деталей – кирпичики, кубики, овальные формы, столбики, колеса, панели, горки и т. д.), своеобразие креплений (крепление происходит почти без физических усилий, но достаточно прочно).

Возраст детей. Программа «Первый шаг в робототехнику» рассчитана для детей от 10 до 16 лет. Программа может корректироваться в процессе работы с учетом возможностей материально-технической базы, возрастных особенностей обучающихся, их способностей усваивать материал.

Занятия проводятся в группах, сочетая принцип группового обучения с индивидуальным подходом. Условия набора детей в группу: принимаются все желающие. Наполняемость в группах составляет: первый год обучения – 12 - 15 человек; второй год обучения – 12 - 15 человек; третий год обучения – 12 - 15 человек.

Сроки реализации. Программа рассчитана на 3 года обучения.

Режим занятий:

- для обучающихся1 года обучения наполняемость группы 12 - 15 человек - 2 раза в неделю по 2 часа итого 144 часа;

- для обучающихся 2 года обучения наполняемость группы 12 -15 человек - 3 раза в неделю по 2 часа итого 216 часов;

- для обучающихся 3 года обучения наполняемость группы 12-15 человек – 3 раза в неделю по 2 часа итого 216 часов;

Данная программа носит практико-ориентированный характер: большая часть учебного времени затрачивается на сборки моделей роботов и их программирование. Элементы игры, которые присутствуют в первоначальном знакомстве и мотивируют ребенка, очень естественно подводят его к познанию сложных фундаментальных основ взрослого конструирования и программирования. Основной принцип организации занятий: придумать, построить, запрограммировать, поразмышлять, продолжить. Занятия основаны на практическом выходе, при котором обучающийся активно вовлечен в свой собственный учебный процесс. Вместо простого запоминания чужих работ и достижений, обучающийся сталкиваются с задачами, которые побуждают их использовать свое воображение, навык решения проблем и работа в команде. Таким образом, организация занятий с использованием учебных оборудований Ардуинои LegoMindstorms EV3 является высокоэффективным средством обучения и воспитания обучающихся.Планируется обязательное участие обучающихся в выставках.

 

УЧЕБНО-ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН 1 ГОД ОБУЧЕНИЯ

№ Раздела	Тема занятий	Количество часов
всего	теория	практика
	Вводное занятие. Техника безопасности в компьютерном классе. Инструктаж по ТБ. Основы работы с LegoMindstorms EV3 и Ардуино.
	Среда конструирования - знакомство с деталямиконструктора.
	Программа.Дисплей. Использование дисплея.Создание анимации.
	Конструирование.
	Программирование.
	Сборка простейшего робота, поинструкции.Программное обеспечение LegoMindstorms EV3и Ардуино. Создание простейшей программы.
	Концепт – кары. Моторы для роботов. Кольцевые автогонки. Сервопривод. Тахометр.
	Компьютерное моделирование. Модели и моделирование. Цифровой дизайнер. Пропорция. Метод пропорции. Проекты.
	Проектная деятельность в группах.
	Итоговое занятие. Выставка работ обучающихся.
	Итого

СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММЫ 1 ГОД ОБУЧЕНИЯ

Создание анимации.

Теория (2ч.): Знакомство с запуском программы, ее интерфейсом.Команды, палитры инструментов.Подключение.Визуальные языки программирования.Разделы программы, уровни сложности. Передача и запуск программы. Окно инструментов. Изображение команд в программе и на схеме.

Практика (8ч.): Дисплей. Использование дисплея.Создание анимации. Виртуальное инатурное моделирование технических объектов.

Тема 4. Конструирование.

Теория (4ч.): Правила работы с конструктором LegoMindstorms EV3и Ардуино. Основные детали. Спецификация. Кнопки управления. Сбор непрограммируемых моделей. Передача и запуск программы.

Практика (8ч.): Составление простейшей программы по шаблону. Параметры мотора и лампочки. Изучение влияния параметров на работу модели. Знакомство с датчиками. Датчики и их параметры: Датчик касания; Инфракрасный передатчик; Датчик освещенности. Модель «Выключатель света». Сборка модели. Разработка и сбор собственных моделей. Демонстрация моделей.

Тема 5. Программирование.

Теория(4ч.): Визуальные языки программирования. Уровни сложности. Работа в среде программирования Ардуино. Знакомство со средой программирования Min dstorms EV3. Передача и запуск программ. Окно инструментов. Изображение команд в программе и на схеме. Работа с пиктограммами, соединение команд. Знакомство с командами: запусти мотор вперед; включи лампочку; жди; запусти мотор назад; стоп Составления программы по шаблону. Составление программ на различные траектория движения.

Практика (8ч.): Сборка модели с использованием мотора. Составление программ с использование датчика касания. Составление программ с использование ультразвукового датчика. Составление программ с использование датчика освещенности. Составление программ с использование датчика звука Сборка модели с использование лампочки. Линейная и циклическая программа. Составление программы с использованием параметров, зацикливание программы. Условие, условный переход. Сбор разных моделей. Составление программы с использованием нескольких датчиков.

УЧЕБНО-ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН 2 ГОД ОБУЧЕНИЯ

№ Раздела	Тема занятия	Количество часов
всего	теория	практика
	Вводное занятие. Инструктаж по технике безопасности. Правила поведения в кабинете при работе с компьютерами и конструкторами.
	Введение в робототехнику. Конструкторы компанииLEGO. Информация о имеющихся конструкторах компании LEGO. Их функциональные назначения и отличия. Демонстрация имеющихся наборов.
	Знакомимся с набором Min dstorms EV3. Теоретическое сравнение конструкторов типа Ардуино и Min dstorms EV3.
	Конструирование и программирование творческого робота. Изучение среды управления и программирования.
	Проектная деятельность в группах. Разработка творческих проектов. Сборка и исследование моделей роботов на выбор. Интернет - материалы. Соревнования
	Работа в средах программирования LegoMindstorms EV3. Сборка и исследование моделей роботов на выбор.
	Передовые направления в робототехнике XXI века.Компьютерное моделирование.
	Показательные выступления. Итоговое занятие.
	Итого

СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММЫ 2 ГОД ОБУЧЕНИЯ

Тема 1: Введение.

Теория (2ч.): Правила поведения и ТБ в кабинете и при работе с конструкторами.

УЧЕБНО-ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН 3 ГОД ОБУЧЕНИЯ

№ Раздела	Тема занятия	Количество часов
всего	теория	практика
	Вводное занятие. Техника безопасности в компьютерном классе. Материалы и инструменты. Инструктаж по ТБ.
	Робототехника. Образовательные роботы. Правила работы с наборами, деталями конструктора Лего.Характеристики робота LegoMindstorms EV3. Создание первого проекта.
	Программирование робота в среде EV3.
	Основные виды соревнований и элементы заданий.
	Конструирование и программирование. Изучение среды управления и программирования.
	Проектная деятельность в группах. Конструирование и программирование робота: сборка и программирование моделей для соревнований
	Передовые направления в робототехнике XXI века. Интернет материалы. Обзор образовательных сайтов по робототехнике.
	Повторение изученного в течении учебного года. Итоговое занятие. Выставка творческих работ обучающихся.
	Итого:

СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММЫ 3 ГОД ОБУЧЕНИЯ

Тема 1: Введение.

Теория (2ч.): Правила поведения и ТБ в кабинете информатики при работе с наборами, деталями, моделями конструктора Лего.

Тема 2: Характеристики робота LegoMindstorms EV3.

Теория (4ч.): Характеристики робота LegoMindstorms EV3.

Практика (5ч.): Сборка робота.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1.Дистанционный курс «Конструирование и робототехника» -

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

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

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

5.Программное обеспечение LEGO Education NXT v.2.1.;

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

7. Чехлова А. В., Якушкин П. А.«Конструкторы LEGO DAKTA в курсеинформационных технологий. Введение в робототехнику». - М.: ИНТ, 2001 г.

Интернет ресурсы

http://lego.rkc-74.ru/

http://www.lego.com/education/

http://www.wroboto.org/

http ://www.roboclub.ru РобоКлуб. Практическая робототехника.

http ://www.robot.ru Портал Robot.Ru Робототехника и Образование.

http://learning.9151394.ru

Сайт Министерства образования и науки Российской Федерации/Федеральные государственные образовательные стандарты: http://mon.gov.ru/pro/fgos/

Сайт Института новых технологий/ ПервоРобот LEGO WeDo: http://www.int- edu.ru/object.php?m1=3&m2=62&id=1002

http://www.openclass.ru/wiki-pages/123792

www.uni-altai.ru/info/journal/vesnik/3365-nomer-1-2010.html

http://confer.cschool.perm.ru/tezis/Ershov.doc

http://www.openclass.ru/wiki-pages/123792

http://pedagogical_dictionary.academic.ru

http://learning.9151394.ru/course/view.php?id=17

 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

 

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. Человекоподобные роботы уже выполняют функции секретарей и гидов. Робототехника уже выделена в отдельную отрасль.

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. Также изучение робототехники возможно в курсе математики (реализация основных математических операций, конструирование роботов), технологии (конструирование роботов, как по стандартным сборкам, так и произвольно), физики (сборка деталей конструктора, необходимых для движения робота-шасси).

Lego позволяет обучающимся:

совместно обучаться в рамках одной бригады;

распределять обязанности в своей бригаде;

проявлять повышенное внимание культуре и этике общения;

проявлять творческий подход к решению поставленной задачи;

создавать модели реальных объектов и процессов;

видеть реальный результат своей работы.

Программа «Первый шаг в робототехнику» относится к спортивнотехнической направленности.

Актуальность предлагаемой образовательной программы заключается в том, что в настоящее время владение компьютерными технологиями рассматривается как важнейший компонент образования, играющий значимую роль в решении приоритетных задач образования – в формировании целостного мировоззрения, системно-информационной картины мира, учебных и коммуникативных навыков.Обучающиеся получат представление о самобытности и оригинальности применения робототехники как вида искусства, как объектов для исследований.

Новизна программы в том, что она не только прививает навыки и умение работать с графическими программами, но и способствует формированию информационной, технической и эстетической культуры. Эта программа не даёт ребёнку “уйти в виртуальный мир”, учит видеть красоту и привлекательность реального мира.

ЦЕЛЬ ПРОГРАММЫ

- создание условий научить обучающихся основам робототехники, программирования. Развитие творческих способностей в процессе конструирования.

ЗАДАЧИ ПРОГРАММЫ

Обучающие:

- познакомить обучающихся со спецификой работы над различными видами моделей роботов на простых примерах (Лего-роботов);

- научить различным технологиям создания роботов, механизмов;

- научить добиваться высокого качества изготовленных моделей (добротность, надежность, привлекательность);

- научить составлять программы для роботов различной сложности;

- формировать творческой личности установкой на активное самообразование.

Развивающие:

- развивать мыслительные операции: анализ, синтез, обобщения, сравнения, конкретизация; алгоритмическое и логическое мышление, внимание, фантазию;

-развить у обучающихся элементы изобретательности, технического мышления и творческой инициативы;

-развить глазомер, творческую смекалку, быстроту реакции;

-ориентировать обучающихся на использование новейших технологий и методов организации практической деятельности в сфере моделирования;

-развить способности программировать;

-приобретение навыков коллективного труда;

Воспитательные:

-сформировать качества творческой личности с активной жизненной позицией;

-ранняя ориентация на инновационные технологии и методы организация практической деятельности в сферах общей кибернетики и роботостроения;

-воспитывать ценностное отношение к предмету информатика, взаимоуважение друг к другу, эстетический вкус, бережное отношение к оборудованию и технике, дисциплинированность.

 

Отличительные особенности

Знания, полученные при изучении программы «Первый шаг в робототехнику», полезны для обучающихся. LegoMindstorms EV3, при собирании разнообразных элементов в цельную конструкцию, помогают развивать у детей креативное мышление, фантазию, воображение и моторику. Для учащихся конструкторы Lego представляют большие возможности для поисковой и экспериментально-исследовательской деятельности, благодаря его технологии, а именно: разнообразие деталей (большое количество деталей – кирпичики, кубики, овальные формы, столбики, колеса, панели, горки и т. д.), своеобразие креплений (крепление происходит почти без физических усилий, но достаточно прочно).

Возраст детей. Программа «Первый шаг в робототехнику» рассчитана для детей от 10 до 16 лет. Программа может корректироваться в процессе работы с учетом возможностей материально-технической базы, возрастных особенностей обучающихся, их способностей усваивать материал.

Занятия проводятся в группах, сочетая принцип группового обучения с индивидуальным подходом. Условия набора детей в группу: принимаются все желающие. Наполняемость в группах составляет: первый год обучения – 12 - 15 человек; второй год обучения – 12 - 15 человек; третий год обучения – 12 - 15 человек.

Сроки реализации. Программа рассчитана на 3 года обучения.

Режим занятий:

- для обучающихся1 года обучения наполняемость группы 12 - 15 человек - 2 раза в неделю по 2 часа итого 144 часа;

- для обучающихся 2 года обучения наполняемость группы 12 -15 человек - 3 раза в неделю по 2 часа итого 216 часов;

- для обучающихся 3 года обучения наполняемость группы 12-15 человек – 3 раза в неделю по 2 часа итого 216 часов;

Данная программа носит практико-ориентированный характер: большая часть учебного времени затрачивается на сборки моделей роботов и их программирование. Элементы игры, которые присутствуют в первоначальном знакомстве и мотивируют ребенка, очень естественно подводят его к познанию сложных фундаментальных основ взрослого конструирования и программирования. Основной принцип организации занятий: придумать, построить, запрограммировать, поразмышлять, продолжить. Занятия основаны на практическом выходе, при котором обучающийся активно вовлечен в свой собственный учебный процесс. Вместо простого запоминания чужих работ и достижений, обучающийся сталкиваются с задачами, которые побуждают их использовать свое воображение, навык решения проблем и работа в команде. Таким образом, организация занятий с использованием учебных оборудований Ардуинои LegoMindstorms EV3 является высокоэффективным средством обучения и воспитания обучающихся.Планируется обязательное участие обучающихся в выставках.

 

Ожидаемые результаты и способы их проверки

К концу первого года обучения обучающийся будет

знать:

-простейших основ механики и робототехники;

-основные виды конструкций, соединение деталей;

-последовательность изготовления конструкций, простейших моделей роботов;

- технику безопасности в компьютерном классе;

уметь:

-определять, различать и называть детали конструктора;

-конструировать по условиям, заданным преподавателем, по образцу, по схеме;

-отличать новое от уже известных моделей;

-делать выводы в результате совместной работы группы;

-сравнивать и группировать модели роботов и их образы;

-излагать мысли в четкой логической последовательности, отстаивать свою точку зрения, анализировать ситуацию и самостоятельно находить ответы на вопросы путем логических рассуждений;

К концу второго года обучения обучающийся будет

знать:

- интерфейс программы LegoMindstorms EV3, настройки программного интерфейса;

- способы создания простейших программ в среде LegoMindstorms EV3;

- основные приемы работы с линейным алгоритмом;

- простейших основ механики, робототехники;

-виды конструкций (алгоритм с ветвлением, алгоритмы с применением цикла), соединение сложных деталей;

-последовательность изготовления сложных конструкций;

- технику безопасности в компьютерном классе.

уметь:

- создавать простейшие модели роботов;

- работать в среде Ардуино;

- работать в среде LegoMindstorms EV3;

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

- разработать творческие модели;

- использовать возможности графического редактора и текстового редактора для оформления проектных работ по робототехнике.

К концу третьего года обучения обучающийся будет

знать:

- простейших основ механики, робототехники;

- виды конструкций, соединение сложных деталей;

-последовательность изготовления сложных конструкций;

-целостное представление о мире техники;

-как реализовать свой творческий замысел;

- технику безопасности в компьютерном классе.

уметь:

- работать в среде Ардуино;

- работать в среде LegoMindstorms EV3;

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

- разработать творческие модели;

- основы механики, робототехники;

- виды конструкций, соединение сложных деталей;

- основы программирования в среде LegoMindstorms EV3

-целостное представление о мире техники;

- технику безопасности в компьютерном классе.

уметь:

- работать в средеАрдуино и LegoMindstorms EV3;

- создавать сложные модели роботов и разрабатывать для них программы;

- разработать творческие модели;

Формы подведения итогов: наблюдение, беседа, фронтальный опрос, тестирование, практическая работа.

Критериями выполнения программы служат:

- стабильный интерес обучающихся к техническому творчеству;

- массовость и активность участия детей в мероприятиях по данной направленности;

-результативность по итогам выставок;

- проявление самостоятельности в творческой деятельности.

Формой оценки качества знаний, умений и навыков, учитывая возраст обучающихся, являются:

- конкурсы, викторины, выставки;

- тематический (обобщающий) контроль (тестирование);

- контроль по зачетным заданиям (тестирование по всем темам), конкурс, выставка.

Диагностика результата, контроль за прохождением образовательной программы:

1. Интерес детей к моделированию роботов диагностируется путем наблюдений за ребенком на занятиях, во время выполнения практических заданий, при подготовке к конкурсам и выставкам.

2. Развитие творческих способностей диагностируется через анализ поведения ребенка на занятиях, при подготовке к соревнованиям, конкурсам и участии в них.

3. Владение ребенком теоретическим материалом оценивается во время защиты своего проекта, а также при проведении теоретического опроса обучающегося.

 

УЧЕБНО-ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН 1 ГОД ОБУЧЕНИЯ

№ Раздела	Тема занятий	Количество часов
всего	теория	практика
	Вводное занятие. Техника безопасности в компьютерном классе. Инструктаж по ТБ. Основы работы с LegoMindstorms EV3 и Ардуино.
	Среда конструирования - знакомство с деталямиконструктора.
	Программа.Дисплей. Использование дисплея.Создание анимации.
	Конструирование.
	Программирование.
	Сборка простейшего робота, поинструкции.Программное обеспечение LegoMindstorms EV3и Ардуино. Создание простейшей программы.
	Концепт – кары. Моторы для роботов. Кольцевые автогонки. Сервопривод. Тахометр.
	Компьютерное моделирование. Модели и моделирование. Цифровой дизайнер. Пропорция. Метод пропорции. Проекты.
	Проектная деятельность в группах.
	Итоговое занятие. Выставка работ обучающихся.
	Итого

СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММЫ 1 ГОД ОБУЧЕНИЯ