Краткосрочная программа допобразования по робототехнике
материал

Пояснительная записка

Развитие робототехники в настоящее время включено в перечень приоритетных направлений технологического развития в сфере информационных технологий, которые определены Правительством в рамках «Стратегии развития отрасли информационных технологий в РФ на 2014 – 2025 года». Важным условием успешной подготовки инженерно-технических кадров в рамках обозначенной стратегии является привлечение детей и подростков к инженерно-техническому образованию. 

Развитие образовательной робототехники в России сегодня идет в двух направлениях: в рамках общего и дополнительного образования. Образовательная робототехника позволяет вовлечь в процесс технического творчества детей, начиная с младшего школьного возраста, дает возможность обучающимся создавать инновации своими руками и заложить основы успешного освоения профессии инженера в будущем. В настоящее время в образовании применяют различные робототехнические комплексы, которые позволяют обучающимся в форме игры исследовать основы механики, физики и программирования. Разработка, сборка и построение алгоритмов поведения модели позволяют обучающимся самостоятельно освоить целый набор знаний из разных областей, в том числе электроники, механики, программирования. Это способствует повышению интереса к техническим наукам и инженерному творчеству.

Программа «Робототехника» имеет техническую направленность и разработана для организации занятости   учащихся в летнее время на  пришкольном  лагере дневного пребывания. Необходимым условием организации  полноценного отдыха  является вовлечение в  досуговую летнюю деятельность, поэтому программа направлена на развитие исследовательских, прикладных, конструкторских способностей обучающихся в области технического творчества.

1. Новизна Программы заключается в том, что знакомство обучающихся с основами робототехники происходит в занимательной форме. Кроме того, программа полностью построена с упором на практику, т. е. сборку моделей на каждом занятии.
2. Актуальность программы обусловлена стремительным развитием нанотехнологий, электроники, механики и программирования, что создает благоприятные условия для быстрого внедрения компьютерных технологий и робототехники в повседневную жизнь.
3. Педагогическая целесообразность программы заключается в том, что занятия робототехникой дают необычайно сильный толчок к развитию обучающихся, формированию интеллекта, наблюдательности, умения анализировать, рассуждать, доказывать, проявлять творческий подход в решении поставленной задачи.
4. Отличительная особенность программы состоит в том, что она является мощным образовательным инструментом, позволяющим дать обучающимся навыки по проектированию, созданию и программированию роботов. Программа помогает раскрыть творческий потенциал обучающихся, формирует необходимую теоретическую и практическую основу их дальнейшего участия в техническом творчестве.
5. Адресат программы
6. Дополнительная общеразвивающая программа «Робототехника» предназначена для организации досуга детей во время летнего оздоровления на пришкольном лагере в возрасте от 7 до 11 лет. Занятия по программе проводятся с объединением детей разного возраста. Учащиеся набираются по желанию.
7. Объём и срок программы
8. Реализация программы рассчитана на время пребывания детей в пришкольном лагере. Объем программы 3 часа в неделю (9 часов). Учащиеся проходят курс конструирования, построения механизмов с электромотором.
9. Формы обучения
10. Форма обучения – очная, групповая.
11. Форма проведения занятий – аудиторные: практическое занятие, соревнование, защита проекта. 
12. Уровень дополнительной общеобразовательной общеразвивающей программы
13. Уровень программы – начальный уровень (для детей 7-11 лет). Освоение программного материала данного уровня предполагает получение получение обучающимися первоначальных знаний в области робототехники. Данная программа знакомит обучающихся с базовыми понятиями конструирования, моделирования и программирования.
14. Особенности организации образовательного процесса
15.  Программы рассчитана на время пребывания детей в пришкольном лагере. Организация образовательного процесса очная. Возраст учащихся 7- 11 лет. Группы разновозрастные. Для реализации задач используются следующие формы организации детей: групповые, индивидуальные. Продолжительность занятий  - 45 минут.
16. Цель программы – сформировать интерес к техническим видам творчества, развить конструктивное модульное логическое мышление обучающихся средствами робототехники во время летнего пребывания детей в пришкольном лагере.

Задачи образовательной программы:

Обучающие:

• дать комплекс теоретических знаний об особенностях конструктивных свойствах и материалов робототехнического набора;
• познакомить обучающихся с понятием программы и принципом программного управления технической системой;
• научить применять механизмы и простейшие технические системы;

Развивающие:

• развивать пространственное мышление и творческое воображение
• развивать конструкторские навыки;
• развить умение довести решения задачи до рабочей модели;
• развивать навыки коллективной деятельности и групповой работы.

Воспитательные:

• воспитывать бережное отношение к окружающему миру
• сформировать навыки коллективной работы.

Задачи курса по формированию УУД

Личностные результаты

• сформированность познавательных интересов, интеллектуальных и творческих способностей учащихся;
• самостоятельность в приобретении новых знаний и практических умений;
• мотивация образовательной деятельности школьников на основе личностно ориентированного подхода;
• формирование ценностных отношений друг к другу, учителю, авторам открытий и изобретений, результатам обучения.

Метапредметные результаты  

• овладение навыками самостоятельного приобретения новых знаний, организации учебной деятельности, постановки целей, планирования, самоконтроля и оценки результатов своей деятельности, умениями предвидеть возможные результаты своих действий;
• понимание различий между исходными фактами и гипотезами для их объяснения, теоретическими моделями и реальными объектами, овладение универсальными учебными действиями на примерах гипотез для объяснения известных фактов и экспериментальной проверки выдвигаемых гипотез, разработки теоретических моделей процессов или явлений;
• приобретение опыта самостоятельного поиска, анализа и отбора информации с использованием новых информационных технологий для решения познавательных задач;
• формирование умений работать в группе.

1. Предметные результаты:

1. знает:

• названия и приемы соединения основных видов деталей;
• виды подвижных соединений и принципы работы простейших механизмов;
•  последовательность изготовления простых моделей;

1. умеет:

• читать схемы
•  организовать рабочее место и поддерживать порядок во время работы;
• под руководством педагога проводить анализ модели, планировать последовательность ее изготовления и осуществлять контроль результата практической работы по образцу, технологической карте или рисунку;
•  работать индивидуально, парами и в группе;
• соблюдать правила безопасности при работе с конструктором;
• классифицировать детали по различным признакам.

Учебно – тематический план

Содержание программы

Простейшие механизмы (6 часов)

Вводное занятие. Знакомство с конструктором

Мир робототехники

Теория: Введение в науку о роботах. Основные виды роботов, их применение. Направления развития робототехники. Новейшие достижения науки и техники в смежных областях. Правила организации рабочего места. Техника безопасности.

Знакомство с конструктором. Название деталей

Теория: Название деталей конструктора, варианты соединения деталей друг с другом.

Практика: Разбор деталей базового набора технического конструктора.

Сборка простейших схем и моделей
Знакомство с комплектацией робототехнического конструктора

Теория: Принцип работы коммутатора, двигателя, их назначение при создании роботов.

Практика: Создание конструкции с использованием коммутатора и двигателя. Подвижная конструкция.

 Виды передач и их взаимодействие

Гоночная машина

Теория: История гонок. Правила Соревнований

Практика: Сборка модели гоночной машины, проведение соревнований между группами.

Силовая машина. Преодоление препятствий

Теория: Понятие силовой машины. Преодоление препятствий.

Практика: Сборка модели силовой машины, проведение соревнований между группами.

Угловая передача. Мельница

Теория: Изучение видов мельниц. Принципы работы сооружений.

Практика: Создание проекта мельница. Защита проекта.

 Виды механизмов

Крокодил

Теория: Среда обитания крокодилов, доклады учащихся о крокодилах.

Практика: Сборка модели «Голодный аллигатор».

Веселый зоопарк. Презентация проекта

Теория: Доклады о знаменитых зоопарках.

Практика: Итоговая работа «Веселый зоопарк». Сборка своих моделей.

Футбол как игровая ситуация для изучения работы системы датчиков

Футбол

Теория: Что такое футбол, правила игры.

Практика: Сборка модели «Нападающий».

Вратарь

Теория: История российского футбола.

Практика: Сборка модели «Вратарь».

Турнир. Футбольный мяч

Практика: Проведение футбольного матча со своими моделями «Футболист».

Основы программирования как система управления роботами

Арифметика

Теория: Использование арифметических блоков для решения задач.

Практика: Сборка модели «Вертолёт».

Шагающий робот

Теория: Принципы работы шагающего робота.

Практика: Сборка модели «Шагающий робот».

Сложные механизмы (2 часа)

Интегрированные робототехнические системы

        Башенный кран

Теория: Первые в мире башенный кран, использование их на практике.

Практика: Сборка модели «Башенный кран».

Мой робот

Практика: Создание своего робота. Защита проекта.

Приемы и способы конструирования технических систем

Балансирующая птица

Теория: Балансирующие механизмы.

Практика: Сборка модели

                                 Выставка творческих моделей (1 час)

Практика: Доработка робота, выставка моделей.

Планируемые результаты

Личностные результаты

 В результате освоения программы у обучающихся будут сформированы:

• познавательные интересы, интеллектуальных и творческих способностей учащихся;
• самостоятельность в приобретении новых знаний и практических умений;
• мотивация образовательной деятельности школьников на основе личностно ориентированного подхода;
• ценностные отношения друг к другу, учителю, авторам открытий и изобретений, результатам обучения.

Метапредметные результаты  

В результате освоения программы обучающиеся овладеют:

• навыками самостоятельного приобретения новых знаний, самоконтроля и оценки результатов своей деятельности, умениями предвидеть возможные результаты своих действий;
• опытам различать между исходными фактами и гипотезами для их объяснения, теоретическими моделями и реальными объектами, овладение универсальными учебными действиями на примерах гипотез для объяснения известных фактов и экспериментальной проверки выдвигаемых гипотез, разработки теоретических моделей процессов или явлений;
• опытам самостоятельного поиска, анализа и отбора информации с использованием новых информационных технологий для решения познавательных задач;
• навыками работы в группе.

1. Предметные результаты

2. будут знать:

• названия и приемы соединения основных видов деталей;
• виды подвижных соединений и принципы работы простейших механизмов;
•  последовательность изготовления простых моделей;

2. будут уметь:

• читать схемы
•  организовать рабочее место и поддерживать порядок во время работы;
• под руководством педагога проводить анализ модели, планировать последовательность ее изготовления и осуществлять контроль результата практической работы по образцу, технологической карте или рисунку;
•  работать индивидуально, парами и в группе;
• соблюдать правила безопасности при работе с конструктором;
• классифицировать детали по различным признакам.

Календарный учебный график

Условия реализации программы

Материально- техническое обеспечение программы

1. Компьютерный класс
2. Наборы конструкторов:

- программный продукт;

- поля для проведения соревнования роботов;

- ящик для хранения конструкторов;

- проектор и экран.

Информационное обеспечение

1. Видео материал (манипуляторы, роботы и т.д.)
2. Пошаговые инструкции с описанием шагов действий по сборке устройств и его программирования.
3. Диск с технологическими картами

Форма итоговой аттестации – выставка

Каждый обучающийся выполняет одну творческую работу.

Работа оценивается по следующим критериям:

• знание и грамотное использование материала;
• эстетика выполнения;
• сложность работы;
• аккуратность и качество изготовления;
• уровень самостоятельности при создании проекта/творческой работы.

1. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Для педагога

Основная литература

2. 1. Павлов Д.И., Ревякин М.Ю., Босова Л.Л. Робототехника для 2-4 классов в 4 ч. Ч 4 /// Учебное пособие – Москва: Бином. Лаборатория знаний, 2019.  

Дополнительная литература

1. Андреев, Д. В. Повышение мотивации к изучению программирования у младших школьников в рамках курса робототехники /Д. В. Андреев, Е. В. Метелкин //Педагогическая информатика. -2015. -№1. -С.40-49;

2. Вегнер, К. А. Внедрение основ робототехники в современной школе //Вестник Новгородского государственного университета им. Ярослава Мудрого. -2013. -№ 74 (Том 2). -С.17-19;

3. Датчик положения [Текст]. - (Азбука робототехники) // Юный техник. - 2013. - № 10. - С. 68-73;

4. Лукьянович, А. К. Формирование регулятивных УУД у младших школьников в рамках внеурочного курса "Образовательная робототехника" / А. К. Лукьянович // Начальная школа Плюс До и После. - 2013. - № 2. - С. 61- 66. - Библиогр.: с. 66 (2 назв.). - Библиогр.: с. 66 (2 назв.);

5. Злаказов А.С. Уроки Лего-конструирования в школе: методическое пособие / А.С. Злаказов, А.Г. Горшков, С.Г. Шевалдина. – М: БИНОМ. Лаборатория знаний. – 2015. – 120 с;

6. Образовательная робототехника в начальной школе: учебно-методич. пособие / В.Н. Халамов (рук.) [и др.]. – Челябинск: Взгляд, 2016. – 152 с;

7. Образовательная робототехника во внеурочной деятельности: учебно- методическое пособие / В.Н. Халамов (рук.) [и др.]. – Челябинск: Взгляд, 2017. – 96 с;

8. Казанцев А.С. Возможности подвижной игры в подготовке мышления детей к освоению программирования на занятиях робототехникой [Текст] / А.С. Казанцев, С.В. Шиповская // Педагогическое мастерство и педагогические технологии: материалы IX Междунар. науч.–практ. конф. (Чебоксары, 2 сент. 2018 г.) / редкол. О. Н. Широков [и др.]. Чебоксары: ЦНС «Интерактив плюс», 2018. № 3 (9). С. 120–123. ISSN 2411-9679.

3. Для учащихся

Основная литература

1. Павлов Д.И., Ревякин М.Ю., Босова Л.Л. Робототехника для 2-4 классов в 4 ч. Ч 4 / Москва: Бином. Лаборатория знаний // Учебное пособие 2019;

Дополнительная литература

     1. Гейтс У. Механическое будущее // в мире науки. Информационные технологии. 2007, № 5;

     2. Зайцева Н.Н., Зубова Т.А., Копытова О.Г., Подкорытова С.Ю., под рук В.Н. Халамова Образовательная робототехника в начальной школе: учебно-методическое пособие [Электронное пособие]. – Режим доступа: свободный http://xn----8sbhby8arey.xn--p1ai/index.php/2012-07-07-02-11-23/posobiya;

     3. Комарова Л. Г. «Строим из LEGO» (моделирование логических отношений и объектов реального мира средствами конструктора LEGO). — М.; «ЛИНКА — ПРЕСС», 2015;

     4. Филиппов С.А., Робототехника для детей и родителей. СПб: Наука, 2010.

3. Интернет ресурсы:

1. Для педагога

1.        http://www.legoengineering.com/;

2.        http://www.mindstorms.su;

3.        http://www.gruppa-prolif.ru/content/view/23/44/;

4.        http://robotics.ru/.

2. Для детей

1.        http://moodle.uni-altai.ru/mod/forum/discuss.php?d=17;

2.        http://ar.rise-tech.com/Home/Introduction;

3.        http://www.prorobot.ru/lego/robototehnika_v_shkole_6-8_klass.php;

4.        http://www.prorobot.ru/lego.php;

5.        http://robotor.ru.