ПРОГРАММА объединения робототехнического творчества «Феникс»
рабочая программа (5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 класс)

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

ЯМАЛО-НЕНЕЦКИЙ АВТОНОМНЫЙ ОКРУГ

ПУРОВСКИЙ РАЙОН

МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

«СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА № 2»

г. ТАРКО-САЛЕ ПУРОВСКОГО РАЙОНА

629850   Россия, ЯНАО, Пуровский р-он, г. Тарко-Сале, ул. Республики 43,

тел. \ факс 8 (34997) 2-15-34 e-mail: tarko-sale_2@mail.ru

                                                                                                                                                   «Утверждаю»

                                                                                                                                                                                      Директор МБОУ «СОШ № 2»

                                                                                                                                                                                    г. Тарко - Сале Пуровского района

                                                                                                                                                                                     ________________ И.В.Бархатова                                                                                 

                                                                                  Приказ № ______от «____»  _________2019 г.                  

ПРОГРАММА

объединения робототехнического творчества

 «Феникс»

Направление: Техническое

Возраст воспитанников: 11-17 лет

Сроки реализации программы: 3 года

Учитель: Мартинович Сергей Юрьевич

«Согласовано»                                                                                                                                          Рассмотрено на заседании МО

Зам. директора по                                                                                                                        педагогов воспитывающей деятельности  

образовательному процессу                                                                                                           руководитель МО__________ /Богатыренко С.В./

  __________ /Шихмирзаева Н.Б../                                                                                             Протокол №___  от «_____» ____________ 2019г

 2020-2021 учебный год

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Лего-педагогика - одна из самых известных и распространенных ныне педагогических систем, широко использующая трехмерные модели реального мира и предметноигровую среду обучения и развития ребенка. Наборы LEGO зарекомендовали себя во всем мире как образовательные продукты, удовлетворяющие самым высоким требованиям гигиеничности, эстетики, прочности и долговечности. В силу своей педагогической универсальности они оказываются наиболее предпочтительными наглядными пособиями и развивающими игрушками. Сегодня Лего-педагогика становится крайне актуальной для российского образования. В соответствии с требованиями ФГОС, образовательная робототехника (Лего-педагогика) позволяет реализовать системно - деятельностный подход к обучению, ориентированный на результат образования. Деятельность выступает как внешнее условие развития у ребенка познавательных процессов. Образовательная робототехника позволяет создать условия, провоцирующие детское действие. В процессе активной работы по конструированию, исследованию, постановке вопросов и совместному творчеству не только существенно улучшаются «традиционные» результаты, но и открывается много дополнительных интересных возможностей.

Данная программа разработана для обучения детей основам конструирования и моделирования роботов при помощи программируемых конструкторов Лего. Программа предполагает минимальный уровень знаний операционной системы Windows. Основные приемы и средства, используемые при работе с детьми: индивидуальная, групповая работа, проектно-исследовательская и соревновательная деятельность. 

На одну группу в неделю приходится 5 академических часов. Часовая нагрузка 175 часов.

ЦЕЛЬ ПРОГРАММЫ: Развитие навыков конструирования и моделирования, логического, абстрактного и творческого мышления обучающихся через создание роботов при помощи программируемых конструкторов Лего.

ЗАДАЧИ ПРОГРАММЫ:

• обучение ребят основам конструирования и программирования;

-  обучение работе на компьютере в средах программирования LEGO MINDSTORMS EV3 с программным обеспечением MINDSTORMS.

•  и закрепление приобретенных навыков;
• развитие памяти, внимательности, логического мышления, информационной культуры;
• формирование познавательного интереса, операционного мышления, направленного на выбор оптимальных решений;
• обучение решению творческих нестандартных ситуаций на практике при конструировании и моделировании объектов окружающего мира;
• развитие креативности (нестандартного творческого подхода к делу);
• развитие коммуникативных способностей учащихся, умения работать в группе, умения аргументировано представлять свои проекты, отстаивать свою точку зрения.

ОСОБЕННОСТЬ программы состоит в интеграции курса информатики, физики, технологии и окружающего мира. Теория и практика тесно взаимосвязаны. В случае если ученик при поступлении на курс уже имеет базовые навыки он может быть принят на 2 и 3 год обучения. 

Образовательная программа по робототехнике «Мир Лего» научно-технической направленности. В наше время робототехники и компьютеризации - ребенку необходимо учиться решать задачи с помощью автоматов, которые он сам может спроектировать, защищать свое решение и воплотить его в реальной модели, непосредственно сконструировать и запрограммировать.

АКТУАЛЬНОСТЬ и НОВИЗНА данной программы заключается в том, что в настоящий момент в России развиваются нано технологии, электроника, механика и программирование, созревает благодатная почва для развития компьютерных технологий и робототехники.

В педагогической целесообразности этой темы не приходиться сомневаться, т.к. дети научатся объединять реальный мир с виртуальным. В процессе конструирования и программирования кроме этого дети получат дополнительное образование в области физики, механики, электроники и информатики.

МЕТОДЫ ОБУЧЕНИЯ И ВОСПИТАНИЯ

На занятиях используются различные формы организации образовательного процесса:

• фронтальные (беседа, лекция, проверочная работа);
• групповые (олимпиады, конкурсы, соревнования);
• индивидуальные (инструктаж, разбор ошибок, индивидуальная сборка робототехнических средств).

Для предъявления учебной информации используются следующие методы:

• наглядные;
• словесные;
• практические.

Для стимулирования учебно-позновательной деятельности применяются методы:

• соревнования;
• поощрение и порицание.

Для контроля и самоконтроля за эффективностью обучения применяются методы:

• предварительные (анкетирование, диагностика, наблюдение, опрос);
• текущие (наблюдение, ведение таблицы результатов);
• тематические (билеты, тесты);
• итоговые (соревнования).

В учебном процессе, наряду с компьютерными технологиями, оптимально сочетаются следующие традиционные и инновационные методы:

• словесный (объяснения, рассказ, беседа);
• наглядный (демонстрация схем, готовых моделей, рисунков, наблюдение);
• практический (упражнения);
• частично - поисковый и исследовательский методы обучения (основанные на побуждении обучающихся к самостоятельной творческой деятельности);
• проблемный метод (например, «Каким способом можно увеличить скорость робота, если в программе стоит максимальная мощность?» или «Напишите программу для робота, используя данные пиктограммы (педагог показывает на доске). Что будет делать ваш робот?»);
• упражнения - решение задач;
• игровой;
• мозговой штурм - метод обучения, направленный на развитие креативных способностей по поиску и порождению новых идей, а также их анализу и синтезу. Мозговой штурм предполагает запрет на любую критику на стадии генерации идей, когда основной акцент делается скорее на количество идей, чем на их качество. После стадии первоначальной генерации предложенные воспитанниками идеи могут быть сгруппированы, оценены, отложены для дальнейшего их изучения или отобраны как возможное решение рассматриваемой проблемы;
• креативный метод (развитие исследовательских умений, аналитических и креативных способностей, всю деятельность осуществляет воспитанник, осуществляя процесс исследования и получая новый результат).
• «Снежный ком» - метод обучения межличностному общению в малых и больших группах, развитие коммуникативных умений и способностей. Методика: индивидуальная работа - работа в парах - работа в малых группах;
• контроля, самоконтроля и рефлексии - использование промежуточных соревнований, конкурсов, опросов и впоследствии, самоанализ и коррекция деятельности.

ФОРМЫ ЗАНЯТИЙ.

В основном, каждое занятие включает в себя практический блок (воспитанники под руководством педагога приобретают навыки проектно-исследовательской и практической работы) и результативный блок. Результативный блок позволяет проанализировать деятельность детей, подвести итоги, оценить полученные результаты учебно-воспитательной работы. Результаты обучения отражаются в моделях обучающихся, выполненных в классе с помощью конструктора. При оценке роботов, обращается внимание на полноту использования технических приёмов и возможных эффектов, аккуратность выполнения и оригинальность модели.

ОСНОВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И СОДЕРЖАНИЕ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

Теоретические занятия по изучению робототехники строятся следующим образом:

• заполняется журнал присутствующих на занятиях обучаемых;
• объявляется тема занятий;
• раздаются материалы для самостоятельной работы и повторения материала или указывается где можно взять этот материал;
• теоретический материал преподаватель дает обучаемым, помимо вербального, классического метода преподавания, при помощи различных современных технологий в образовании (аудио, видео лекции, экранные видео лекции, презентации, интернет, электронные учебники);
• проверка полученных знаний осуществляется при помощи тестирования обучаемых.

Практические занятия проводятся следующим образом:

• преподаватель показывает конечный результат занятия, т е. заранее готовит (собирает робота или его часть) практическую работу;
• далее преподаватель показывает, используя различные варианты, последовательность сборки узлов робота;

Техника безопасности.

Обучающиеся в первый день занятий проходят инструктаж по правилам техники безопасности и расписываются в журнале.

Педагог на каждом занятии напоминает обучаемым об основных правилах соблюдения техники безопасности.

ПРОГНОЗИРУЕМЫЙ РЕЗУЛЬТАТ

По окончанию курса обучения учащиеся должны ЗНАТЬ:

• теоретические основы создания робототехнических устройств;
• элементную базу при помощи которой собирается устройство;
• порядок взаимодействия механических узлов робота с электронными и оптическими устройствами;
• порядок создания алгоритма программы действия робототехнических средств;
• правила техники безопасности при работе с инструментом и электрическими приборами.

УМЕТЬ:

• проводить сборку робототехнических средств с применением LEGO конструкторов;
• создавать программы для робототехнических средств при помощи специализированных визуальных конструкторов.    

МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОГРАММЫ.

1. Компьютерный класс - на момент программирования робототехнических средств, программирования контроллеров конструкторов, настройки самих конструкторов, отладки программ, проверка совместной работоспособности программного продукта и модулей конструкторов LEGO.
2. Наборы конструкторов:

- LEGO MINDSTORMS EV3- 8шт;

- Ресурсный набор - 8шт;

• программное обеспечением MINDSTORMS;
• поля для проведения соревнования роботов -1 шт.;
• зарядное устройство для конструктора - 8 шт;

-  ящики для хранения конструкторов.

3. АРМ учителя (компьютер, проектор, сканер)

Методическое обеспечение дополнительной образовательной программы

Обеспечение программы предусматривает наличие следующих методических видов продукции:

электронные учебники;

• экранные видео лекции, Screencast (экранное видео - записываются скриншоты (статические кадры экрана) в динамике);
• видео ролики;
• информационные материалы на сайте, посвященном данной дополнительной образовательной программе;

мультимедийные интерактивные домашние работы, выдаваемые обучающимся на занятии.

По результатам работ всей группы будет создаваться мультимедийное интерактивное издание, которое можно будет использовать не только в качестве отчетности о проделанной работе, но и как учебный материал для следующих групп обучающихся.

УЧЕБНО-ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН

1 год обучения

1. Введение. Роботы. 

Инструктаж по ТБ. Цели и задачи курса. Что такое роботы. Ролики, фотографии и мультимедиа. Рассказ о соревнованиях роботов: Робофест, Смотр технического творчества, фестиваль мобильных роботов, олимпиады роботов. Спортивная робототехника. В т.ч. - бои роботов (неразрушающие), футбол, гонки. Конструкторы и «самодельные» роботы.

2. Робототехника

Информация о имеющихся конструкторах компании ЛЕГО, их функциональном назначении и отличии, демонстрация имеющихся у нас наборов. Знакомство с конструктором. Создание первого проекта. Работа над ошибками.  

3. Автомобили

Изучение траектории поворотов робота. Учимся программировать сервомоторы для поворота.

4. Роботы и экология

Изучение экологических проблем. Рассмотрение возможности использовать роботов для их решения.

5. Имитация

Изучаем работу с экраном и динамиком микроконтроллера. Учимся их программировать. Делаем проект: Эмоциональный робот.

6. Первый отечественный робот

Первый робот в нашей стране.

7        ) Имитация        Роботы-симуляторы

Алгоритм и композиция. Свойства алгоритма. Система команд исполнителя. Проект «Выпускник».

8        ) Звуковые имитации        

Звуковой редактор и конвертер. Проект «Послание». Проект «Пароль и отзыв».

9        ) Космические исследования        

Космонавтика. Роботы в космосе. Проект «Первый cпутник». Проект «Живой груз». Исследования Луны. Проект «Первый лунный марафон». Гравитационный манёвр. Проект «Обратная сторона Луны».

10) Искусственный интеллект        

Тест Тьюринга и премия Лёбнера. Искусственный интеллект. Интеллектуальные роботы. Справочные системы. Исполнительное устройство. Проект «Первые исследования»

11) Концепт-кары
Что такое концепт-кар. Проект «Шоу должно продолжаться»

12) Моторы для роботов        

Сервомотор. Тахометр. Проект «Тахометр».

13) Компьютерное моделирование        

Модели и моделирование. Цифровой дизайнер. Проект «Первая 3D-модель»

14) Пропорция

Метод пропорции. Проект «Пчеловод». Первая проверка

15) «Всё есть число»        

Итерации. Магия чисел. Проект «Счастливая восьмёрка».

16) Вспомогательные алгоритмы

Вложенные циклы. Вспомогательные алгоритмы. Проект «Правильный тахометр».

17) Органы чувств робота

Чувственное познание. Робот познаёт мир. Датчик звука. Проект «На старт, внимание, марш!». Проект «Инстинкт самосохранения». «Автоответчик». Проект «Робот-кукушка». Проект «Визуализируем громкость звука».

18) Всё в мире относительно        

Как измерить звук. Проценты от числа. Проект «Измеритель уровня шума». Конкатенация.

19) Безопасность дорожного движения        

Первая проблема. Датчик цвета и яркости. «Дневной автомобиль». Потребительские свойства товара. Альтернатива. Проект «Безопасный автомобиль». «Трёхскоростное авто». «Ночная молния». Проект «Авто на краю».

20) Фотометрия        

Один люкс. Опять «попугаи». Проект «Режим дня». Проект «Измеритель освещённости».

21) Нажми на кнопку!        

Тактильные ощущения. Способы использования датчиков. Проект «Система автоматического контроля дверей». Проект «Перерыв 15 минут». Проект «Кто не работает — тот не ест!»

Второй год обучения

22) Системы перевода        

Язык «человек — компьютер». Практическая работа «Компьютерные переводчики». Практическая работа «Технический перевод».

23) Кодирование        

Азбука Морзе. Проект «Телеграф». Практическая работа «Кодируем и декодируем». работа «Борьба с ошибками при передаче».

24) Мир в цвете        

Цвет для робота. Проект «Робот определяет цвета». Проект «Меняем освещённость».

25) Мир звука        

Частота звука. Проект «Симфония звука».

26) Роботы в лесополосе        

Защитные лесонасаждения. Проект «Лесовосстановительная рубка». Проект «Ажурные насаждения».

27) Число «Пи»        

Диаметр и длина окружности. Практическая работа «Не верь глазам своим». Эксперимент «Ищем взаимосвязь величин». Немного истории. Проект «Робот-калькулятор».

28) Измеряем расстояние        

Курвиметр и одометр. Математическая модель одометра. Проект «Одометр». Модель курвиметра.

29) Время        

Секунда. Таймер. Проект «Секундомеры».

30) Система спортивного хронометража        

Проект «Стартовая калитка». Минуты, секунды, миллисекунды. Мой блок с параметром. Проект «Самый простой хронограф».

31)Скорость        

Проект «Измеряем скорость». Скорость равномерного движения. Скорость неравномерного движения. Проект «Спидометр». Зависимость скорости от мощности мотора.

32) Где черпать вдохновение        

Бионика. Датчик ультразвука. Проект «Дальномер». Проект «Робот-прилипала». «Соблюдение дистанции». «Охранная система».

33) Изобретательство        

Терменвокс. Проект «Умный дом».

34)Система подсчёта посетителей        

Подсчёт посетителей. Переменные. Проект «Считаем посетителей». Проект «Счастливый покупатель». Проект «Проход через турникет».

35) Парковка в городе        

Плотность автомобильного парка. Проблема парковки в мегаполисе. Проект «Парковка». Оптимизация. Опыт — сын ошибок трудных

36) Сложные проекты         

Как работать над проектом. Проект «Система газ — тормоз».

37) Проекты, проекты, проекты        

Реализуем и оформляем проект». Проект «Робот на КПП». Проект «Робот-уборщик». Проект «Цветовая система управления».

Третий год обучения

38) Программный продукт        

Требования к программам. Практическая работа «Свойства   математических действий». Практическая работа «Вспомогательная переменная». Практическая работа «Сравни — и узнаешь истину». Проект «Управление электромобилем».

39) Механические передачи        

Зубчатые передачи. Исследование «Передаточные отношения». Практическая работа «Спидометр для робота с коробкой переключения передач». Проект «Мгновенная скорость».

40) Импровизация        

Импровизация и робот. Исследование «Случайное число». Проект «Игра в кости». «Конкурс танцев». «Робот, говорящий выпавшее число».

41) Персональные сети

Cybiko. Практическая работа «РАN или пропал». Проект «Экипаж лунохода».

42) Ручное управление          

Системы управления. Практическая работа «Замкнутая и разомкнутая системы управления». Проект «Геймпад».

43) Промышленные роботы          

Роботы в промышленности. Проект «Движемся зигзагом». Проект «Плавное движение по линии». Проект «Движемся прямо». Проект «Используем два датчика цвета». Проект «Гараж будущего». Проект «Используем четыре датчика». Проект «Складской робот».

44) Автоматический транспорт

Персональный автоматический транспорт. Проект «Кольцевой маршрут». Проект «Инверсия».

45) Автоматическое управление        

 Теория автоматического управления. Проект «Держи планку» (с использованием пропорционального регулятора). Проект «Робот, будь принципиальным!» (с использованием двух П-регуляторов). Проект «Секретная служба» (с использованием П-регулятора и датчика ультразвука). «Поехали на регуляторе» (с использованием П-регулятора и датчика цвета).

46) Законы регулирования          

Пропорциональный закон. Интегральный закон. Исследование работы интегрального регулятора. Дифференциальный закон. Исследование работы дифференциального регулятора. Линейные регуляторы. Практическая работа «Композиции линейных регуляторов». Нелинейные регуляторы. Исследование работы кубического регулятора. Проект «Идеи новых регуляторов». Пропорционально-интегрально-дифференциальный регулятор. Проект «Соблюдай дистанцию» (с использованием ПИД-регулятора и УЗ-датчика расстояния). Проект «Вдоль чёрной линии» (с использованием ПИД-регулятора и одного или двух датчиков цвета).

47) Профессия — инженер

        Данные, информация, знания. Инженерная специальность. Проект «Сушилка для рук». Проект «Светофор». Практическая работа «Секундомер для учителя физкультуры». Практическая работа «Стартовая система». «Приборная панель». Исследование работы лифта. Практическая работа «Стиральная машина». Практическая работа «Регулятор температуры». Проект «Послушный домашний помощник». «Валли». Практическая работа «Робот-газонокосильщик». Проект «Робот-футболист». Практическая работа «Робот-погрузчик». Практическая работа «Чертёжная машина». Проект «Сбор космического мусора»

Литература для педагога

1.Белиовская Л.Г., Белиовский А.Е. Программируем микрокомпьютер NXT в Lab VIEW. -М.: ДМК, 2010, 278 стр.;

2.В. А. Козлова, Робототехника в образовании [электронный Дистанционный курс «Конструирование и робототехника» -

3.ЛЕГО-лаборатория (Control Lab)Справочное пособие, - М.: ИНТ, 1998, 150 стр.

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

5.Образовательная робототехника во внеурочной деятельности: учебно-методическое пособие / [Владислав Николаевич Халамов (рук.) и др.]. - Челябинск: Взгляд, 2011. - 96 с.: ил.

6.ПервоРобот NXT 2.0: Руководство пользователя. - Институт новых технологий;

7.Приказ Министерства образования и науки Российкой Федерации «Минобрнауки России» от29.08.2013 №1008 г.Москва и об утверждении порядка организации и осуществления образовательной деятельности по дополнительным общеобразовательным программ.

8.Применение учебного оборудования. Видеоматериалы. - М.: ПКГ «РОС», 2012;

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

10.Рекомендации по развитию направления «Образовательная робототехника». - Российская ассоциация образовательной робототехники, 2012.

11.РОБОТОТЕХНИКА. Издательство МГТУ. С.А. Бортников «Информационные устройства робототехнических систем»

12.Рыкова Е. A. LEGO-Лаборатория (LEGO Control Lab). Учебно-методическое пособие. -СПб, 2001, 59 стр.

13.Современные технологии в образовательном процессе. Сборник статей. - Челябинск: РК

14.Федеральный закон от 29.12.12 год № 273 ФЗ «Об образовании в Российской Федерации».

15.Филиппов С.А. Робототехника для детей и родителей. C-Пб, «Наука», 2011г.

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

Рекомендуемая ресурсы Интернет для детей и родителей

1. http://www.robotrf.ru

2. http://do.rkc-74.ru - Портал Челябинского регионального центра дистанционного образования.

3. http://learning. 9151394. ru/course/view.php? id—2

4.http://www.mindstorms.su/

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

6.http: //www. 1 e go. com/education/

7.http://www.wroboto.org/

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

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

10.http:/Лearning.9151394.ru

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

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

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

14.www. uni-altai. ru/info/j ournal/vesnik/3365-nomer-1-2010. html

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

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

17.http://pedagogical dictionary.academic.ru