МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ УПРАВЛЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ СЕРГИЕВО-ПОСАДСКОГО МУНИЦИПАЛЬНОГО РАЙОНА  МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ  УЧРЕЖДЕНИЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

ЦЕНТР ДЕТСКОГО (юношеского)  ТЕХНИЧЕСКОГО ТВОРЧЕСТВА  “ЮНОСТЬ”

Адрес: Россия, 141300, Московская область, г. Сергиев Посад, проезд Новозагорский, д. 3А  тел: (496) 540-49-38 e-mail: unostcdtt@mail.ru

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ОБЩЕРАЗВИВАЮЩАЯ ПРОГРАММА

технической направленности творческого объединения

«Занимательная робототехника»

Возраст обучающихся: 14-18 лет

Срок реализации программы: 1 год (108 ч.)

Составитель: Летунов Илья Анатольевич,

педагог дополнительного образования

г. Сергиев Посад

2023

Оглавление

Целевой раздел: «Комплекс основных характеристик дополнительной общеобразовательной программы»        3

1.1. Пояснительная записка        3

Актуальность        6

Адресат программы        7

Объем и срок освоения программы        7

Режим занятий        8

Форма обучения        8

Особенности организации образовательного процесса        8

1.2 Цели и задачи программы        9

Задачи программы        10

1.3 Планируемые результаты        11

Ожидаемые индивидуальные результаты от реализации программы:        12

1.4 Формы аттестации        16

1.5 Оценочные материалы        17

Содержательный раздел. Содержание программы        18

Учебный план        18

Содержание учебного плана        19

Учебно-календарный план        23

Организационный раздел. «Комплекс организационно-педагогических условий реализации дополнительной общеобразовательной программы»        24

1. Условия реализации программы        24

Алгоритм учебного занятия        27

1.1 Методические материалы        28

1.2 Список литературы для преподавателя        33

1.3 Список литературы для учащихся        34

Приложение        35

Компьютерное тестирование по работе с ПК        35

Тестирование по дисциплине «Схемотехника» стартовый уровень. Тест № 1        36

Тестирование по дисциплине «Схемотехника» стартовый уровень. Тест № 2        37

Тестирование по дисциплине «Программирование» базовый уровень. Тест № 1        38

1. Целевой раздел: «Комплекс основных характеристик дополнительной общеобразовательной программы»

1. 1.1. Пояснительная записка

        Предмет образовательной робототехники — это комплекс, состоящий из  методики и практики хода образовательной деятельности по настоящему направлению.

        Объект образовательной робототехники  - это создание и применение роботов, других средств робототехники и основанных на них технических систем автоматики и комплексов исследовательского и практического назначения.

        Робототехника - это проектирование и конструирование разных автоматических механизмов и устройств — мобильных роботов, автоматов, имеющих модульную структуру и оснащёнными специальными микроконтроллерами.

        Для создания компьютерной программы, по которой будет действовать робот или другое автоматическое устройство используется язык программирования, который может быть совместим совместимый с Scratch, Arduino/C и C++, JavaScript или Python.

        Образовательная программа по спортивной робототехнике это один из интереснейших способов изучения компьютерных технологий и конструирования. Во время занятий учащиеся научаться проектировать, создавать и программировать  роботов и другие автоматы. Командная и индивидуальная работа над практическими заданиями способствует глубокому изучению современных роботов и автоматов, а визуальная программная среда позволит легко и эффективно изучить алгоритмизацию процессов и программирование.

        В распоряжении обучающихся предоставлены образовательные наборы на базе ARDUINO, оснащённые специальными микроконтроллерами, позволяющими создавать программируемые модели роботов и различные автоматические устройства. С их помощью обучаемый может запрограммировать робота на выполнение требуемых функций.

        Дополнительным преимуществом изучения спортивной робототехники является создание команды единомышленников и её участие в конкурсах и олимпиадах по робототехнике, что значительно усиливает мотивацию обучающихся к получению знаний.

        Образовательная программа  по робототехнике  имеет техническую направленность, так как в наше время компьютеризации и автоматизации учащимся освоить решение исследовательских и прикладных задач с помощью роботов или автоматов, которые учащийся сам может спроектировать и воплотить его в реальном проекте.

        Дополнительная общеразвивающая программа технической направленности «Занимательная робототехника» разработана с учётом современных требований и основных законодательных и нормативных актов Российской Федерации и Московской области. Перечень нормативно-правовых документов, регламентирующих образовательную деятельность педагога:

1. Декларация прав ребенка;
2. Конвенция ООН «О правах ребенка»;
3. Конституция Российской Федерации;
4. Концепция развития дополнительного образования детей в Российской Федерации до 2030 года;
5. Методические рекомендации по разработке дополнительных общеразвивающих программ  в Московской области (от кафедры дополнительного образования и сопровождения детства ГБОУ ВО МО «Академия социального управления» с учетом методических рекомендации, разработанных Министерством образования и науки Российской Федерации);
6. Письмо Минобрнауки РФ от 11.12.2006 № 06-1844 «О примерных требованиях к программам дополнительного образования детей»;
7. Постановление Правительства РФ от 04.10.2000 г. № 751 «Национальная доктрина образования в РФ на период до 2025 г.»;
8. Приказ Министерства просвещения РФ от 27 июля 2022 г. N 629 «Об утверждении Порядка организации и осуществления образовательной деятельности по дополнительным общеобразовательным программам»;
9. Санитарно-эпидемиологические требования к организациям воспитания и обучения, отдыха и оздоровления детей и молодежи, СП 2.4.3648-20  от 28 сентября 2020
10. Указ Президента РФ от 07.05.2012 г. №599 «О мерах по реализации государственной политики в области образования и науки»;
11. Устав МБУ ДО ЦДТТ «Юность»;
12. Федеральный закон от 24.07.1998 г. № 124-ФЗ «Об основных гарантиях прав ребенка в Российской Федерации»;
13. Федеральный закон от 29.12.2012 г. №273-ФЗ (ред. от 07.10.2022 г.) «Об образовании в Российской Федерации».

        Программа «Занимательная робототехника» технической направленности ориентирована на реализацию интересов детей в сфере конструирования, моделирования, развитие их информационной и технологической культуры.         Программа направлена на формирование познавательной мотивации, приобретение опыта продуктивной творческой деятельности и совместной работы. Программа разработана с опорой на общие педагогические принципы: актуальности, системности, последовательности, преемственности, индивидуальности, коллективности, связи теории с практикой, конкретности (учёта возрастных особенностей), направленности (выделение главного, существенного в образовательной работе), наглядности, доступности и результативности.

        Содержание программы выстроено таким образом, чтобы помочь учащемуся постепенно, шаг за шагом раскрыть в себе творческие возможности и самореализоваться в современном мире.

        В процессе конструирования и программирования мобильных роботов, учащиеся получат дополнительные знания в области физики, химии, электроники, механики и информатики, что, в конечном итоге, изменит картину восприятия учащимися технических дисциплин, переводя их из разряда умозрительных в разряд прикладных.

        Очевидно, что основные принципы конструирования простейших механических систем и алгоритмы их автоматического функционирования под управлением программируемых контроллеров послужат хорошей почвой для последующего освоения более сложного теоретического материала на занятиях. Занятия по программе «Занимательная робототехника» позволяют заложить фундамент для подготовки будущих специалистов нового поколения, способных к совершению инновационного прорыва в современной науке и технике.

        Согласно «Концепции развития дополнительного образования детей до 2030 года» утверждённой распоряжением Правительства РФ от 31.03.2022 г. № 678-р содержание дополнительной общеразвивающей программы ориентировано на:

• создание необходимых условий для личностного развития учащихся, позитивной социализации и профессионального самоопределения;
• удовлетворение индивидуальных потребностей учащихся в интеллектуальном, техническим, нравственном развитии;
• формирование и развитие творческих способностей учащихся, выявление, развитие и поддержка талантливых детей;
• обеспечение духовно-нравственного, гражданского, патриотического и трудового воспитания учащихся;
• формирование культуры командной работы, солидарности и коммуницирования;
• формирование культуры безопасного образа жизни, укрепления здоровья учащихся.

        Дополнительная общеразвивающая программа «Занимательная робототехника» обладает целым рядом уникальных возможностей для распознавания, развития общих и творческих способностей, личностное самоопределение и самореализацию для обогащения внутреннего мира учащихся. Программа способствует зарождению интереса у учащихся к техническому творчеству и развитию их творческой активности. Программа содействует популяризации научного мышления. В основу программы положена идея развития познавательной и творческой сфер учащихся, их способности образно (а иногда, и нестандартно) мыслить и практически воспроизводить свой замысел средствами конструирования.

2. Актуальность

        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 2014–2020 годы и на перспективу до 2025 года».  Важным условием успешной подготовки инженерно-технических кадров в рамках обозначенной стратегии развития является внедрение инженерно-технического образования в систему воспитания школьников и даже дошкольников. Развитие образовательной робототехники в России сегодня идёт в двух направлениях: в рамках общей и дополнительной системы образования. Образовательная робототехника позволяет вовлечь в процесс технического творчества детей, начиная с младшего школьного возраста, даёт возможность учащимся создавать инновации своими руками, и заложить основы успешного освоения профессии инженера в будущем.

        В педагогической целесообразности данной программы не приходиться сомневаться, так как дети и подростки научатся объединять реальный мир с абстрактным.

        В настоящее время в образовании применяют различные образовательные решения на базе Arduino, одними из которых являются конструкторы Амперка. Работа с образовательными решениями Амперка позволяет учащимся в форме научно-исследовательской игры изучить основы механики, физики, электроники и программирования. Разработка, сборка и построение алгоритма поведения робота или автомата позволяет учащимся самостоятельно освоить целый набор знаний из разных областей, в том числе робототехники, электроники, механики, программирования, что способствует повышению интереса к быстроразвивающейся науке робототехники.

3. Адресат программы

        Возраст детей, участвующих в реализации настоящей общеразвивающей программы от 14 до 18 лет. Программа «Занимательная робототехника» разработана с учётом возрастных особенностей учащихся младшего школьного возраста и подростков.

        Главное психологическое приобретение юности — это открытие своего внутреннего мира, внутреннее «Я». Главным измерением времени в самосознании является будущее, к которому он (она) себя готовит. Ведущая деятельность в этом возрасте — учебно-профессиональная, в процессе которой формируются такие новообразования, как мировоззрение, профессиональные интересы, самосознание, мечта и идеалы.

        Психическое развитие личности в юношеском возрасте тесно связано с обучением, трудовой деятельностью и усложнением общения со взрослыми. В связи с началом трудовой деятельности отношения между личностью и обществом значительно углубляются, что приводит к наиболее четкому пониманию своего места в жизни.

        Главная особенность юношеского возраста это        осознание        собственной индивидуальности, неповторимости и непохожести на других. Как следствие этого осознания, может возникнуть внутренняя напряженность, порождающая чувство одиночества. Это чувство усиливает потребность в общении и одновременно повышает его избирательность. В качестве главных новообразований в юношеском возрасте педагог И.С. Кон называет открытие личностью своего внутреннего мира и рост потребности в достижении духовной близости с другим человеком. Поэтому нас не должно удивлять, что старшеклассники выдвигают на первый план в образе идеального учителя качества, определяющие эмоциональный контакт с учениками, а уровень его знаний ставят на второе место.

4. Объем и срок освоения программы

        Общеразвивающая программа «Занимательная робототехника» разработана на 1 год обучения.

        Группа комплектуются из детей 14-18 лет. Комплектование происходит по желанию детей и заявлению родителей (законных представителей).         Программа предусматривает изучение необходимых теоретических сведений по выполнению практических заданий.

5. Режим занятий

Занятия в группе планируются следующим образом:

Формируется группа учащихся в количестве 10 человек. Занятия проводятся 2 раза в неделю по 2 учебных часа.

6. Форма обучения

        Программой предусмотрена очная форма обучения (Федеральный Закон «Об образовании в Российской Федерации» от 29.12.2012 № 273-ФЗ (глава 2, ст.17, п. 2).

7. Особенности организации образовательного процесса

        Программа рассчитана на групповые занятия в техническом объединении. Состав групп в объединении постоянный, разновозрастной.

        В основе предлагаемой программы лежит принцип доверительного сотрудничества, который рассматривает становление подобных отношений как показатель успешности и завершённости дополнительной образовательной деятельности, развивающей личность подростка. За основу реализации программы взят личностно-ориентированный подход, в центре внимания, которого стоит личность учащегося, стремящаяся к реализации своих высоких творческих, технических возможностей и удовлетворению своих познавательных запросов.

        Подростки 14-18 лет. Подростковый  возраст относится к числу критических периодов жизни детей, связанных с кардинальными преобразованиями в сфере сознания, деятельности и системы взаимоотношений. Пластичность мозга позволяет подростку быстро усваивать новую информацию и иметь более гибкий склад ума, открытый новому опыту и знаниям.

        Основные изменения, происходящие с младшими подростками, касаются: (описаны Д.Б. Элькониным и Т.В. Драгуновой):

• учебной деятельности, которая приобретает смысл как деятельность по саморазвитию и самосовершенствованию;
• сферы общения с товарищами, которое становится «особой формой жизни подростка» и выступает как деятельность по установлению близких отношений в коллективе;
• взросления как новообразования младшего подросткового периода – специфической формы самосознания, социального по своей природе и проявляющегося в «чувстве взрослости»;
• овладения этическими нормами поведения, специфика которого связана с понятием качеств «хорошего товарища», оцениваемых в отношении себя самого. Это также указывает на новый этап в становлении самосознания подростков. В этом возрасте, в процессе межличностного взаимодействия младших подростков со сверстниками и значимыми взрослыми происходит рефлексивный оборот на себя;
• стремление экспериментировать, используя свои возможности – едва ли не самая яркая характеристика младших подростков;
• Склонность к фантазированию, к некритическому планированию своего будущего – также отличительная особенность этого возраста.

8. 1.2 Цели и задачи программы

        Создание условий для формирования у учащихся теоретических знаний и практических навыков в технических видах творчества, развитие конструктивного мышления средствами робототехники, раскрытие научно-технического и творческого потенциала личности учащегося, формирование ранней профориентации.

        Отличительная особенность настоящей Программы заключается в возможности саморазвития через реализацию себя в выбранном направлении деятельности, возможность сориентировать учащегося в социокультурной среде и создать условия для его творческой и технической самореализации.

        Также, настоящую программу от уже существующих отличают применение различных форм и методов обучения, как традиционных, так и инновационных. Например, широко применяется метод «творческого поиска» и «проблемного обучения».

        Руководствуясь Инструктивным письмом Министерства образования Московской области от 26.08.2013 № 10825 – 13 в/07 «Об изучении правил дорожного движения в образовательных учреждениях Московской области» в программе запланированы и проводятся профилактические беседы, игры, викторины по правилам дорожного движения, что является неотъемлемой составляющей творческой активности и продуктивности детской деятельности.

        Очень важной особенностью настоящей Программы представляется возможность работы в коллективе, а также развитие самостоятельного технического творчества. Изучая простые схемы и механизмы, учащиеся учатся работать руками (развитие мелких и точных движений), развивают элементарное конструкторское мышление, фантазию, изучают принципы работы базовых механизмов. Преподавание курса предполагает использование компьютеров и специальных интерфейсных устройств совместно с образовательными наборами.

9. Задачи программы

обучающие:

• ознакомление с основами техники безопасности в техническом объединении;
• ознакомление с комплектами образовательных наборов на базе Arduino;
• ознакомление с основами конструирования;
• ознакомление с основами программирования;
• получение навыков работы с модулями, датчиками и двигателями;
• получение навыков алгоритмирования;
• развитие навыков решения базовых задач робототехники.

развивающие:

• развитие коммуникативной компетенции: навыков сотрудничества в коллективе, малой группе, участия в беседе, обсуждении;
• развитие социально-трудовой компетенции: воспитание трудолюбия, самостоятельности, умения доводить начатое дело до конца;
• формирование и развитие информационной компетенции: навыков работы с различными источниками информации, умения самостоятельно искать, извлекать и отбирать необходимую для решения учебных задач информацию.
• развитие конструкторских и инженерных навыков;
• развитие логического и абстрактного мышления;
• развитие пространственного воображения.

воспитательные:

• развитие коммуникативной компетенции: навыков сотрудничества в коллективе, малой группе, участия в беседе, обсуждении;
• развитие социально-трудовой компетенции: воспитание трудолюбия, самостоятельности, умения доводить начатое дело до конца;
• формирование и развитие информационной компетенции: навыков работы с различными источниками информации, умения самостоятельно искать, извлекать и отбирать необходимую для решения учебных задач информацию;
• воспитать нравственные, эстетические и ценные личностные качества: коллективизм, ответственность, трудолюбие, честность, аккуратность, солидарность, патриотизм, чувство гражданского долга, культуру труда, уважение к людям труда, культуру поведения и стремление к победе:
• воспитать интерес к науке и технике;
• вовлечение учащихся в соревновательную и игровую деятельность;
• воспитание творческой активности.

10. 1.3 Планируемые результаты

К концу обучения учащиеся должны знать:

• правила безопасной работы в объединении и ПДД для пешеходов;
• основные компоненты и модули образовательных наборов;
• основы работы с ПК, устройство ПК;
• основы проектирования на ПК;
• как использовать созданные электронные устройства;
• как самостоятельно решать технические задачи в процессе проектирования и создания электронных устройств (планирование предстоящих действий, самоконтроль, применять полученные знания, приёмы и опыт конструирования с использованием специальных элементов, и других объектов и т.д.);
• принцип работы простых электронных устройств;
• принципиальные схемы для различных электронных устройств;
• как изменять принципиальные схемы при необходимости;
• назначение используемых контрольно-измерительных инструментов и  лабораторных приборов;
• как демонстрировать технические возможности электронных устройств.

К концу обучения учащиеся должны уметь:

• самостоятельно решать технические задачи в процессе конструирования роботов (планирование предстоящих действий, самоконтроль, применять полученные знания, приёмы и опыт конструирования с использованием специальных элементов и т.д.);
• создавать действующие модели электронных устройств на основе образовательных наборов;
• создавать собственные электронные устройства;
• корректировать принципиальные схемы при необходимости.
• использовать контрольно-измерительные приборы в процессе творческой деятельности;
• использовать ручной инструмент и лабораторный блок питания;
• использовать компьютерное программное обеспечение в процессе работы над творческими проектами. Компьютерную среду (операционную систему), включающую в себя программу Fritzing, SimulIDE и среду сквозного проектирования KiCAD EDA.

Ожидаемые результаты по итогам реализации дополнительной общеразвивающей программы:

• участие в культурно-массовых и творческих мероприятиях;
• участие в районных, областных, международных конкурсах и выставках технического творчества.

1. Ожидаемые индивидуальные результаты от реализации программы:

Личностные:

• формирование уважительного отношения к иному мнению; развитие навыков сотрудничества с взрослыми и сверстниками в разных социальных ситуациях, умения не создавать конфликтов и находить выходы из спорных ситуаций:

знать: культурные способы выражения и отстаивания своего мнения, правила ведения диалога;

уметь: работать индивидуально, в паре/группе, распределять обязанности в ходе проектирования и программирования модели;

владеть: навыками сотрудничества со взрослыми и сверстниками, навыками по совместной работе, коммуникации и презентации в ходе коллективной работы над проектом.

Метапредметные:

• освоение способов решения проблем творческого и поискового характера;

знать: этапы проектирования и разработки модели, источники получения информации, необходимой для решения поставленной задачи;

уметь: применять знания основ механики и алгоритмизации в творческой и проектной деятельности;

владеть: навыками проектирования и программирования собственных моделей/роботов с применением творческого подхода.

• формирование умения понимать причины успеха/неуспеха учебной деятельности и способности конструктивно действовать даже в ситуациях неуспеха:

знать: способы отладки и тестирования разработанной модели/робота;

уметь: анализировать модель, выявлять недостатки в её конструкции и программе и устранять их;

владеть: навыками поиска и исправления ошибок в ходе разработки, составления технического паспорта, проектирования и программирования собственных моделей.

• использование знаково-символических средств представления информации для создания моделей изучаемых объектов и процессов, схем решения учебных и практических задач:

знать: способы составления технического паспорта модели, способы записи алгоритма, способы разработки программы в среде программирования Arduino IDE;

уметь: уметь читать технологическую карту модели, принципиальную схему, алгоритмическую запись и составлять технический паспорт модели, разрабатывать и записывать программу средствами среды программирования Arduino IDE;

владеть: навыками начального технического проектирования.

• активное использование речевых средств и средств информационных и коммуникационных технологий для решения коммуникативных и познавательных задач:

знать: способы описания модели, в том числе способ записи технического паспорта модели;

уметь: составлять технический паспорт модели, подготавливать творческие проекты и представлять их в том числе с использованием современных технических средств;

владеть: навыками использования речевых средств и средств информационных и коммуникационных технологий для описания и представления разработанной модели.

• использование различных способов поиска (в справочных источниках и открытом учебном информационном пространстве сети Интернет), сбора, обработки, анализа, организации, передачи и интерпретации информации в соответствии с коммуникативными и познавательными задачами и технологиями учебного предмета; в том числе умение вводить текст с помощью клавиатуры, фиксировать (записывать) в цифровой форме измеряемые величины и анализировать изображения, звуки, готовить своё выступление и выступать с аудио, видео и графическим сопровождением; соблюдать нормы информационной избирательности, этики и этикета:

знать: основные способы поиска, сбора, обработки, анализа, организации, передачи и интерпретации информации в ходе технического творчества и проектной деятельности;

уметь: готовить своё выступление и выступать с аудио, видео и графическим сопровождением в ходе представления своей модели;

владеть: навыками работы с разными источниками информации, подготовки творческих проектов к выставкам.

• овладение логическими действиями сравнения, анализа, синтеза, обобщения, классификации по различным признакам, установления аналогий и причинно-следственных связей, построения рассуждений, отнесения к известным понятиям:

знать: элементы и базовые конструкции модели, этапы и способы построения и программирования модели;

уметь: составлять технический паспорт модели, осуществлять анализ и сравнение моделей, выявлять сходства и различия в конструкции и поведении разных моделей;

владеть: навыками установления причинно-следственных связей, анализа результатов и поиска новых решений в ходе тестирования работы модели.

• определение общей цели и путей её достижения; умение договариваться о распределении функций и ролей в совместной деятельности; осуществлять взаимный контроль в совместной деятельности, адекватно оценивать собственное поведение и поведение окружающих:

знать: основные этапы и принципы совместной работы над проектом, способы распределения функций и ролей в совместной деятельности;

уметь: адаптироваться в коллективе и выполнять свою часть работы в общем ритме, налаживать конструктивный диалог с другими участниками группы, аргументировано убеждать в правильности предлагаемого решения, признавать свои ошибки и принимать чужую точку зрения в ходе групповой работы над совместным проектом;

владеть: навыками совместной проектной деятельности, навыками организация мозговых штурмов для поиска новых решений.

Предметные:

• использование приобретённых знаний и умений для творческого решения несложных конструкторских, инженерно-конструкторских, технологических и организационных задач; приобретение первоначальных представлений о компьютерной грамотности:

знать: основные элементы образовательных наборов, технические особенности различных моделей, сооружений и механизмов; компьютерную среду, включающую в себя графический язык программирования;

уметь: использовать приобретённые знания для творческого решения несложных конструкторских задач в ходе коллективной работы над проектом на заданную тему;

владеть: навыками создания и программирования действующих моделей/роботов на основе образовательных наборов, навыками модификации программы, демонстрации технических возможностей моделей/роботов.

• овладение основами логического и алгоритмического мышления, пространственного воображения и математической речи, измерения, пересчёта, прикидки и оценки, наглядного представления данных и процессов, записи и выполнения алгоритмов;

знать: конструктивные особенности модели, технические способы описания конструкции модели, этапы разработки и конструирования модели;

уметь: выстраивать гипотезу и сопоставлять с полученным результатом, составлять технический паспорт модели, логически правильно и технически грамотно описывать поведение своей модели, интерпретировать двухмерные и трёхмерные иллюстрации моделей, осуществлять измерения, в том числе измерять время в секундах с точностью до десятых долей, измерять расстояние, упорядочивать информацию в списке или таблице, модифицировать модель путём изменения конструкции или создания обратной связи при помощи датчиков;

владеть: навыками проведения научного эксперимента, навыками начального технического конструирования, навыками составления программ.

2. 1.4 Формы аттестации

        Предусматриваются различные формы подведения итогов реализации образовательной программы: выставка, соревнование, внутригрупповой конкурс, презентация проектов учащихся, тестирование.

• Стартовая:

опрос учащихся о правилах поведения при работе с компьютером;

•      Промежуточная:

проект – это самостоятельная индивидуальная или групповая деятельность учащихся, рассматриваемая как промежуточная или итоговая работа по данному курсу, включающая в себя разработку технологической карты, составление технического паспорта, сборку и презентацию собственной модели на заданную тему;

•     Итоговая:

Итоговые работы могут быть представлены на выставке технического творчества, что даёт возможность учащимся оценить значимость своей деятельности, услышать и проанализировать отзывы со стороны сверстников и взрослых. Каждый проект осуществляется под руководством педагога, который оказывает помощь в определении темы и разработке структуры проекта, даёт рекомендации по подготовке, выбору средств проектирования, обсуждает этапы его реализации. Роль педагога сводится к оказанию методической помощи, а каждый учащийся учится работать самостоятельно, получать новые знания и использовать уже имеющиеся, творчески подходить к выполнению заданий и представлять свои работы.

Формы отслеживания и фиксации образовательных результатов:

• Зачёт
• журнал посещаемости
• Творческая работа
• Тестирование
• Протоколы конкурсов, выставок
• Сертификаты, грамоты, дипломы
• Перечень готовых работ
• Портфолио

Формы предъявления и демонстрации образовательных результатов:

• Выставки
• демонстрация моделей
• открытое занятие
• защита творческих работ

1. 1.5 Оценочные материалы

        Результативность усвоения программы отслеживается путём диагностических тестов развития учащихся (Приложение №1)

2. Содержательный раздел. Содержание программы

1. Учебный план

2. Содержание учебного плана

Тема 1. Беседа о ПДД. Техника безопасности и правила поведения (1 ч.)

Теория: Правила перехода в местах остановок маршрутных транспортных средств. Анализ причин, способствующих возникновению дорожно-транспортных происшествий с участием детей-пешеходов. Безопасность в каникулы.

Тема 2. Знакомство с командной строкой. Интерпретатор Bash и система контроля версий Git (4 ч.)

Теория: Терминал и командный интерпретатор Bash. Принцип работы CLI. Git — история и назначение.

Практика: Приёмы работы в Терминале, Bash, основные операции с файлами и каталогами. Git — философия и принципы работы. Основные операции.

Тема 3. Знакомство с платформой Arduino (4 ч.)

Теория: Техника безопасности. История платформы Arduino. Устройство. Основы работы.   Демонстрация работы Arduino. Просмотр видео с разными проектами на Arduino. Базовая структура программы для Arduino. Обзор и назначение основных встроенных процедур языка программирования Arduino. Цифровой и аналоговый сигнал. Управление режимами.

Практика: Основы проектирования и изготовления электронных устройств на базе Ардуино. Среда программирования Arduino IDE Создание простых программ и загрузка их в микроконтроллер. Навыки работы со средой программирования: выбор платы и порта, загрузка скетча. OUTPUT/INPUT. Исправление ошибок компиляции и загрузки.

Тема 4. Монитор порта, получение и обработка данных с Arduino (4 ч.)

Теория: Знакомство с последовательным интерфейсом.

Практика: Создание простых программ с демонстрация возможностей Монитора порта и плоттера последовательного соединения в среде программирования Arduino IDE. Двусторонний обмен данными с ПК на примере текстового диалога.

Тема 5. АЦП и ШИМ (4 ч.)

Теория: Обзор видов электрических сигналов. Назначение аналогового цифрового преобразователя на плате Arduino. Назначение и устройство ШИМ.

Практика: Вывод в монитор порта аналогового и цифрового сигнала с платы Arduino. Сравнение сигналов. Управление яркостью светодиода и скоростью вращения двигателя постоянного тока.

Тема 6. Типы данных и переменные. Операторы. Основные алгоритмические конструкции (12 ч.)

Теория: Знакомство с данными и их типами. Основные типы данных: int, bool, char, float, double. Основные операторы: арифметические, сравнения, логические, условные. Алгоритмы, операторы управления потоком выполнения программ и их схематическая запись (блок-схемы): следование, развилка (полная и неполная), ветвление, циклы (параметрический, постусловие, предусловие). Инкремент (прединкремент, постинкремент).

Практика: Создание простых программ. Практическая запись программных конструкций с применением операторов. Алгоритмизация.

Тема 7. Вывод данных на ЖК — дисплей TM1637 с I2C (8 ч.)

Теория: Назначение дисплеев. Устройство и подключение жидкокристаллического дисплея 1602. Применение библиотеки Arduino LiquidCristal.

Практика: Подключение и настройка жидкокристаллического дисплея 1602. Вывод на дисплей текста, специальных символов и простой анимации. Создание меню для 2-х строчного дисплея и простой игры.

Тема 8. Беседа о ПДД (1 ч.)

Теория: Правила перехода в местах остановок маршрутных транспортных средств. Анализ причин, способствующих возникновению дорожно-транспортных происшествий с участием детей-пешеходов. Безопасность в каникулы.

Тема 9. Моторы и сервоприводы (4 ч.)

Теория: Устройство и назначение электродвигателя постоянного тока. Устройство и назначение шагового мотора. Устройство и назначение сервопривода. Шаговый двигатель.

Практика: Подключение dc-мотора, шагового двигателя, сервопривода,  подключение шагового двигателя к плате Arduino, программирование.

Тема 10. Беспроводные модули RF 433, BT, NRF24L01 (8 ч.)

Теория: Назначение, обзор и принцип работы BT, RF 433, NRF24L01 - модулей.

Практика: Подключение, настройка и программирование BT, RF 433, NRF24L01 - модулей. Полевые испытания дальности приёма-передачи.

Тема 11. 8х8 LED матрица,  датчик t, датчик движения, датчик отражения, датчик влажности, ультразвуковой сонар (12 ч.)

Теория: Назначение, обзор и принцип работы 8х8 LED матрицы,  датчика t, датчика движения, датчика отражения, датчика влажности, датчик света, ультразвукового сонара.

Практика: Подключение, настройка и программирование 8х8 LED матрицы,  датчика t, датчика движения, датчика отражения, датчика влажности, ультразвукового сонара. Создание простых программ для метеостанции и странции-радара.

Тема 12. Беседа о ПДД. Техника безопасности и правила поведения (1 ч.)

Теория: Правила перехода в местах остановок маршрутных транспортных средств. Анализ причин, способствующих возникновению дорожно-транспортных происшествий с участием детей-пешеходов. Безопасность в каникулы.

Тема 13. Учебный проект «Ночной светильник» (1 ч.)

Теория: Назначение и алгоритм работы ночного светильника.

Практика: Сборка и отладка проекта на макетной плате.

Тема 14. Учебный проект «Будильник» (2 ч.)

Теория: Назначение и устройство модуля.

Практика: Сборка и отладка проекта на макетной плате.

Тема 15. Учебный проект — программирование на аппаратно-программном модуле(8 ч.)

Теория: Назначение и устройство аппаратно-программного модуля.

Практика: Сборка и отладка проекта на макетной плате. Испытания.

Тема 16. Учебный проект «Колёсный мобильный робот»  (8 ч.)

Теория: Назначение и устройство мобильного робота.

Практика: Сборка и отладка проекта на макетной плате. Испытания. Тренировка для участия в соревнованиях.

Тема 17. Основы 3D-моделирования на компьютере. FreeCad. Печать на 3D принтере. Мерительный инструмент (12 ч.)

Теория: Назначение и устройство мобильного робота.

Практика: Сборка и отладка проекта на макетной плате. Испытания. Испытания. Подготовка роботов к участию в соревнованиях.

Тема 18. Учебный проект «Бионический манипулятор» (12 ч.)

Теория: Назначение и устройство манипулятора в виде кисти человеческой руки.

Практика: Сборка и отладка проекта.

Тема 19. Заключительная конференция с защитой проектов (2 ч.)

Теория: Доклады с демонстрацией проектов..

3. Учебно-календарный план

к дополнительной общеразвивающей  программе  «Занимательная робототехника» на 2023 - 2024 учебный год

3. Организационный раздел. «Комплекс организационно-педагогических условий реализации дополнительной общеобразовательной программы»

4. 1. Условия реализации программы

1. Материально-техническое обеспечение

        Для реализации программы созданы необходимые и специальные условия, соответствующие нормам «Об утверждении санитарных правил СП 2.4.3648-20 "Санитарно-эпидемиологические требования к организациям воспитания и обучения, отдыха и оздоровления детей и молодежи"

СП 2.4.3648-20 Санитарно-эпидемиологические требования к организациям воспитания и обучения, отдыха и оздоровления детей и молодежи» от 28 сентября 2020.

        Компьютерный класс - это светлое и просторное помещение. В нём есть достаточное дневное и вечернее освещение, которое легко проветрить. Эстетическое оформление кабинета, чистота и порядок, правильно организованные рабочие места имеют большое воспитательное значение. Всё это дисциплинирует учащихся, способствует повышению культуры их труда и творческой активности.

        Учебное оборудование кабинета включает комплект мебели, инструменты и приспособления, необходимые для организации занятий, хранения и показа наглядных пособий.  Учебная мебель промаркирована. В кабинете есть маркерная доска, на которой выполняются графические работы и поясняющие уточнения. В кабинете имеются компьютеры для работы с программным обеспечением.        Оборудование и материалы, необходимые для реализации образовательной программы:

1. ПК: LCD-монитор 22" с HDMI, мини-пк к нему. >= AMD Ryzen 5 5500U, 16Gb RAM, SSD 256 Gb, Radeon Graphics 2 Gb. WiFi, no OS. — 12 шт.. + клавиатуры и мыши и коврики;
2. Наушники с микрофоном компьютерные — 12 шт.;
3. Аудио и видео гарнитура (веб-камера и наушники с микрофоном) для одного PC (компьютер преподавателя);
4. Ноутбук, экран 15", AMD Ryzen 5, 8 Gb RAM, SSD 256 Gb., Radeon Graphics, no OS - 2 шт.;
5. Интерактивная доска или большой телевизор (>= 50");
6. Многокональный лабораторный блок питания — 3 шт.;
7. Роутер WiFi;
8. Осциллограф цифровой;
9. Лазерный МФУ;
10. Удлинители USB — 15 шт.
11. HDMI- кабель;
12. Паяльная станция с термофеном, с аксессуарами (пинцет, насос, губки, припой, термоусадка, флюс, 3-рука, держатель плат) — 5 шт.;
13. Дымоуловитель 5 шт.;
14. 3D принтер;
15. Фрезеровальный станок ЧПУ c набором режещих инструментов;
16. Термоклеящий пистолет - 3 шт;
17. Ручной рычажный резак типа «гильотина»;
18. Настольный сверлильный станок;
19. Аппарат точечной сварки для аккумуляторов;
20. Универсальное зарядное устройство для аккумуляторов;
21. Шуруповёрт универсальный;
22. Штангельциркуль — 5 шт.;
23. Монтажные инструменты (наборы отвёрток и бокорезов);
24. Кулер для воды;
25. Диспенсер для одной пачки сложенных полотенец;
26. Электронный микроскоп;
27. Тренировочные поля для соревнований (Кегель ринг, Биатлон, Лабиринт, Робофутбол) — 3 шт.;
28. Мультиметр цифровой — 6 шт.
29. Лампа настольная светодиодная — 12 шт.
30. Сейф;
31. Органайзеры для хранения деталей и инструментов;
32. Мебель.

2. Дидактические материалы:

Дидактическое обеспечение программы располагает широким набором материалов и включает:

• инструкции по сборке (в бумажном и электронном виде);
• книги для учителя (в бумажном и электронном виде);
• набор плакатов по теме «Контроллер Ардуино. Структура и и устройство»;
• презентации по темам: «Роботы в нашей жизни». «Управление электричеством. Законы электричества», «Цифровые индикаторы. Семисегментный индикатор», «Транзистор – управляющий элемент схемы»;
• экранные видео лекции, видео ролики;
• информационные материалы на сайте, посвящённом данной дополнительной образовательной программе.

3. Информационное обеспечение программы:

- видео, фото-источники, журналы и литература по технической направленности;

- материалы, предоставленные Интернет-источниками в режиме реального времени.

5. Алгоритм учебного занятия

6. 1.1 Методические материалы

        Весь образовательный процесс в объединении носит развивающий характер, т. е.  направлен на развитие природных задатков учащихся, реализацию их интересов и способностей. Выбор методов обучения определяется с учётом возможностей каждого члена детско-подросткового коллектива, возрастных и психофизиологических особенностей детей и подростков; с учётом направления образовательной деятельности, возможностей материально-технической базы, занятий и др. Основным методом проведения занятий является практическая работа по изготовлению различных технических работ. Этот метод активно применяется на всех этапах обучения. Основной целью практической работы является применение теоретических знаний, учащихся в трудовой деятельности.

Среди других методов активно используются:

• словесно – наглядный: педагог предлагает учащимся образец, который они рассматривают, анализируют и работают над его изготовлением;
• проблемно-поисковый: учащиеся самостоятельно решают творческие замыслы;
• игровой: педагог предлагает учащимся различные игровые методики, которые развивают коммуникативную, творческую деятельность членов детского коллектива.

Методы воспитания:

• беседы с учащимися по разным темам программы;
• соревнования (различные конкурсные и игровые программы), викторины;
• убеждения, поощрения и др.

Основными формами организации образовательного процесса являются:

• Групповая:

ориентирует учащихся на создание «творческих пар», которые выполняют более сложные работы. Групповая форма позволяет ощутить помощь со стороны друг друга, учитывает возможности каждого, ориентирована на скорость и качество работы. Групповая форма организации деятельности в конечном итоге приводит к разделению труда в «творческой паре». Здесь оттачиваются и совершенствуются уже конкретные профессиональные приёмы, которые первоначально у обучающихся получались быстрее и (или) качественнее.

• Фронтальная:

предполагает подачу учебного материала всему коллективу учащихся детей через беседу или лекцию. Фронтальная форма способна создать коллектив единомышленников, способных воспринимать информацию и работать творчески вместе.

• Индивидуальная:

предполагает самостоятельную работу  учащихся, оказание помощи и консультации каждому из них со стороны педагога. Это позволяет, не уменьшая активности ребёнка, содействовать выработке стремления и навыков самостоятельного творчества по принципу «не подражай, а твори».         Индивидуальная форма формирует и оттачивает личностные качества учащегося, а именно: трудолюбие, усидчивость, аккуратность, точность и чёткость исполнения. Данная организационная форма позволяет готовить учащихся к участию в выставках и конкурсах, стимулируют интерес к обучению нетрадиционные занятия в виде игры, конкурсов – выставок и др. Обучаясь и воспитываясь в благоприятной среде, подросток получает всё необходимое для полноценного развития и воспитания.

        Большое воспитательное значение имеет подведение итогов работы, анализ и оценка её. Часто используемая форма оценки – это организованный просмотр выполненных работ, где учащиеся сравнивают изделия, дают свою оценку и пожелания. Такие коллективные просмотры и анализ работ приучают детей справедливо и объективно оценивать свою работу и работы других учащихся, радоваться не только своей, но и общей удаче.

Настоящая программа способствует через обучение и воспитание расширению кругозора, развитию конструирования в техническом мастерстве с учётом современных условий жизни.

        С целью более полного вовлечения учащихся в учебный процесс использую разнообразные формы занятия: игра, конкурс, презентация, мастер-класс.

Для проведения успешных занятий используются различные технологии:

• проблемного обучения – учащиеся самостоятельно находят пути решения той или иной задачи, поставленной педагогом, используя свой опыт, творческую;
• дифференцированного обучения – используется метод индивидуального обучения;
• личностно-ориентированного обучения – через самообразование происходит развитие индивидуальных способностей;
• развивающего обучения – учащиеся вовлекаются в различные виды деятельности;
• игрового обучения – через игровые ситуации, используемые педагогом, происходит закрепление пройденного материала (различные конкурсы, викторины и т.д.);
• здоровьесберегающие технологии - проведение физкультурных минуток, пальчиковой гимнастики во время занятий, а также беседы по правилам дорожного движения, «Минуток безопасности» перед уходом учащихся домой.

Педагогические принципы, на которых построено обучение:

• систематичность - принцип систематичности реализуется через структуру программы, а также в логике построения каждого конкретного занятия. В программе подбор тем обеспечивает целостную систему знаний в области начальной робототехники, включающую в себя знания из областей основ механики, физики и программирования. Последовательность же расположения тем программы обуславливается логикой преемственного наращивания количества и качества знаний о принципах построения и программирования управляемых моделей на основе знаний об элементах и базовых конструкциях модели, этапах и способах сборки.
• гуманистическая направленность педагогического процесса - программа разработана с учётом одного из приоритетных направлений развития в сфере информационных технологий и возрастающей потребности общества в высококвалифицированных специалистах инженерных специальностей, и реализует начальную профориентацию учащихся.
• связь педагогического процесса с жизнью и практикой - обучение по программе базируется на принципе практического обучения: центральное место отводится разработке автоматизированных устройств на базе образовательных наборов Arduino и подразумевает сначала обдумывание, а затем создание.
• сознательность и активность учащихся в обучении - принцип реализуется в программе через целенаправленное активное восприятие знаний в области конструирования и программирования, их самостоятельное осмысление, творческую переработку и применение.
• прочность закрепления знаний, умений и навыков - качество обучения зависит от того, насколько прочно закрепляются знания. Закрепление умений и навыков по конструированию и программированию моделей достигается неоднократным целенаправленным повторением и тренировкой в ходе анализа конструкции моделей, составления технического паспорта, продумывания возможных модификаций исходных моделей и разработки собственных.
• наглядность обучения - объяснение техники сборки робототехнических средств проводится на конкретных изделиях и программных продуктах: к каждому из заданий комплекта прилагается презентация, чтобы проиллюстрировать занятие, заинтересовать учеников, побудить их к обсуждению темы занятия.
• принцип проблемности обучения - в ходе обучения перед учащимися ставятся задачи различной степени сложности, результатом решения которых является работающий механизм/управляемая модель, что способствует развитию у учащихся таких качеств как индивидуальность, инициативность, критичность, самостоятельность, а также ведёт к повышению уровня интеллектуальной, мотивационной и других сфер.
• принцип воспитания личности - в процессе обучения, учащиеся не только приобретает знания и нарабатывает навыки, но и развивают свои способности, умственные и моральные качества, такие как, умение работать в команде, умение подчинять личные интересы общей цели, настойчивость в достижении поставленной цели, трудолюбие, ответственность, дисциплинированность, внимательность, аккуратность и др.
• принцип индивидуального подхода в обучении - реализуется в возможности каждого учащегося работать в своём режиме за счёт большой вариативности исходных заданий и уровня их сложности, при подборе которых педагог исходит из индивидуальных особенностей учащихся.

7. 1.2 Список литературы для преподавателя

1. Скворень Р.А. Электроника шаг за шагом. М.: Горячая линия — Телеком. 2001.
2. Государство заинтересовано в развитии робототехники [Электронный ресурс] – http://www.iksmedia.ru/news/5079059-Gosudarstvo-zainteresovano-v-razvit.html
3. Момот М.В. Мобильные роботы на базе Arduino. СПб.:Петербург, 2018.
4. Применение программируемых устройств с робототехническими функциями в учебном процессе / Я. А. Ваграменко, О. А. Шестопалова, Г. Ю. Яламов // Педагогическая информатика. – 2015. – № 2. – С. 16–28.
5. Робототехника в образовании / В. Н. Халамов. — Всерос. уч.-метод. центр образоват. робототехники. — 2013. — 24 с.
6. Платт Ч. Электроника для начинающих. Пер.с английского. СПб.: 2017.
7. Федеральный государственный образовательный стандарт начального общего образования(1-4кл.) [Электронный ресурс] – http://xn--80abucjiibhv9a.xn--p1ai/%D0%B4%D0%BE%D0%BA%D1%83%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D1%82%D1%8B/922

8. 1.3 Список литературы для учащихся

1. Электроника шаг за шагом. Издание 4 дополненное. Сворень Р.А. Москва 2001
2. Электроника для начинающих. Издание 2. Платт Чарлз. БВХ-Петербург 2017
3. Электроника для начинающих. Аливерти Паоло. Бомбора, Москва 2019
4. Изучаем Arduino. Блум Джереми. БВХ-Петербург 2016
5. Электроника. Мобильные роботы на базе Arduino. 2-е издание. Момот Михаил. БВХ-Петербург 2018.
6. Pro GIT. Scott Chacon and Ben Straub. V2.1.82.
7. Код. Тайный язык информатики - Чарльз Петцольд. >= Ред. 2019 года

4. Приложение

Приложение №1

9. Компьютерное тестирование по работе с ПК

10. Тестирование по дисциплине «Схемотехника» стартовый уровень.                             Тест  № 1

1. Из каких обязательных составляющих состоит любая электрическая цепь?

2. Электрон имеет:

3.  К закону Ома относится формула:

4. Стекло это:

5. Выберите правильный вариант:

6. Выберите правильный вариант:

11. Тестирование по дисциплине «Схемотехника» стартовый уровень.       Тест  № 2

1. Формулировка закона Ома:

2. Проводники, полупроводники и диэлектрики:

3.  Во всей последовательной цепи течёт :

4. Определите УГО элемента

5. Какой тип соединения показан на рисунке?

12. Тестирование по дисциплине «Программирование» базовый уровень. Тест  № 1

1. Чему равно r  ?

bool r; int a = 5, b = 7;

r = a > b;

2. Чему равен sum ?

int sum = 5, val = 3;

sum += val;

3.  Для компилятора C++ имена Sum и sum:

4. Одним из основных числовых типов C++ является int, который:

5. Какие два выражения верны для переменных C++ :

6. Какой результат будет получен, если выполнить этот код:

int a = 0;

int b = a++;

7. Какой логический оператор должен быть в следующем коде? Чтобы стало b  = 1000:

int a = 23, b = 4;

if(a > 21 ___ b > 500) {

  b = 1000;

}

8. Может ли тип данных с плавающей точкой хранить отрицательные числа?

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ УПРАВЛЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ СЕРГИЕВО-ПОСАДСКОГО МУНИЦИПАЛЬНОГО РАЙОНА  МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ  УЧРЕЖДЕНИЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

ЦЕНТР ДЕТСКОГО (юношеского)  ТЕХНИЧЕСКОГО ТВОРЧЕСТВА  “ЮНОСТЬ”

Адрес: Россия, 141300, Московская область, г. Сергиев Посад, проезд Новозагорский, д. 3А  тел: (496) 540-49-38 e-mail: unostcdtt@mail.ru

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ОБЩЕРАЗВИВАЮЩАЯ ПРОГРАММА

технической направленности творческого объединения

«Занимательная робототехника»

Возраст обучающихся: 14-18 лет

Срок реализации программы: 1 год (108 ч.)

Составитель: Летунов Илья Анатольевич,

педагог дополнительного образования

г. Сергиев Посад

2023

Оглавление

Целевой раздел: «Комплекс основных характеристик дополнительной общеобразовательной программы»        3

1.1. Пояснительная записка        3

Актуальность        6

Адресат программы        7

Объем и срок освоения программы        7

Режим занятий        8

Форма обучения        8

Особенности организации образовательного процесса        8

1.2 Цели и задачи программы        9

Задачи программы        10

1.3 Планируемые результаты        11

Ожидаемые индивидуальные результаты от реализации программы:        12

1.4 Формы аттестации        16

1.5 Оценочные материалы        17

Содержательный раздел. Содержание программы        18

Учебный план        18

Содержание учебного плана        19

Учебно-календарный план        23

Организационный раздел. «Комплекс организационно-педагогических условий реализации дополнительной общеобразовательной программы»        24

1. Условия реализации программы        24

Алгоритм учебного занятия        27

1.1 Методические материалы        28

1.2 Список литературы для преподавателя        33

1.3 Список литературы для учащихся        34

Приложение        35

Компьютерное тестирование по работе с ПК        35

Тестирование по дисциплине «Схемотехника» стартовый уровень. Тест № 1        36

Тестирование по дисциплине «Схемотехника» стартовый уровень. Тест № 2        37

Тестирование по дисциплине «Программирование» базовый уровень. Тест № 1        38

1. Целевой раздел: «Комплекс основных характеристик дополнительной общеобразовательной программы»

1. 1.1. Пояснительная записка

        Предмет образовательной робототехники — это комплекс, состоящий из  методики и практики хода образовательной деятельности по настоящему направлению.

        Объект образовательной робототехники  - это создание и применение роботов, других средств робототехники и основанных на них технических систем автоматики и комплексов исследовательского и практического назначения.

        Робототехника - это проектирование и конструирование разных автоматических механизмов и устройств — мобильных роботов, автоматов, имеющих модульную структуру и оснащёнными специальными микроконтроллерами.

        Для создания компьютерной программы, по которой будет действовать робот или другое автоматическое устройство используется язык программирования, который может быть совместим совместимый с Scratch, Arduino/C и C++, JavaScript или Python.

        Образовательная программа по спортивной робототехнике это один из интереснейших способов изучения компьютерных технологий и конструирования. Во время занятий учащиеся научаться проектировать, создавать и программировать  роботов и другие автоматы. Командная и индивидуальная работа над практическими заданиями способствует глубокому изучению современных роботов и автоматов, а визуальная программная среда позволит легко и эффективно изучить алгоритмизацию процессов и программирование.

        В распоряжении обучающихся предоставлены образовательные наборы на базе ARDUINO, оснащённые специальными микроконтроллерами, позволяющими создавать программируемые модели роботов и различные автоматические устройства. С их помощью обучаемый может запрограммировать робота на выполнение требуемых функций.

        Дополнительным преимуществом изучения спортивной робототехники является создание команды единомышленников и её участие в конкурсах и олимпиадах по робототехнике, что значительно усиливает мотивацию обучающихся к получению знаний.

        Образовательная программа  по робототехнике  имеет техническую направленность, так как в наше время компьютеризации и автоматизации учащимся освоить решение исследовательских и прикладных задач с помощью роботов или автоматов, которые учащийся сам может спроектировать и воплотить его в реальном проекте.

        Дополнительная общеразвивающая программа технической направленности «Занимательная робототехника» разработана с учётом современных требований и основных законодательных и нормативных актов Российской Федерации и Московской области. Перечень нормативно-правовых документов, регламентирующих образовательную деятельность педагога:

1. Декларация прав ребенка;
2. Конвенция ООН «О правах ребенка»;
3. Конституция Российской Федерации;
4. Концепция развития дополнительного образования детей в Российской Федерации до 2030 года;
5. Методические рекомендации по разработке дополнительных общеразвивающих программ  в Московской области (от кафедры дополнительного образования и сопровождения детства ГБОУ ВО МО «Академия социального управления» с учетом методических рекомендации, разработанных Министерством образования и науки Российской Федерации);
6. Письмо Минобрнауки РФ от 11.12.2006 № 06-1844 «О примерных требованиях к программам дополнительного образования детей»;
7. Постановление Правительства РФ от 04.10.2000 г. № 751 «Национальная доктрина образования в РФ на период до 2025 г.»;
8. Приказ Министерства просвещения РФ от 27 июля 2022 г. N 629 «Об утверждении Порядка организации и осуществления образовательной деятельности по дополнительным общеобразовательным программам»;
9. Санитарно-эпидемиологические требования к организациям воспитания и обучения, отдыха и оздоровления детей и молодежи, СП 2.4.3648-20  от 28 сентября 2020
10. Указ Президента РФ от 07.05.2012 г. №599 «О мерах по реализации государственной политики в области образования и науки»;
11. Устав МБУ ДО ЦДТТ «Юность»;
12. Федеральный закон от 24.07.1998 г. № 124-ФЗ «Об основных гарантиях прав ребенка в Российской Федерации»;
13. Федеральный закон от 29.12.2012 г. №273-ФЗ (ред. от 07.10.2022 г.) «Об образовании в Российской Федерации».

        Программа «Занимательная робототехника» технической направленности ориентирована на реализацию интересов детей в сфере конструирования, моделирования, развитие их информационной и технологической культуры.         Программа направлена на формирование познавательной мотивации, приобретение опыта продуктивной творческой деятельности и совместной работы. Программа разработана с опорой на общие педагогические принципы: актуальности, системности, последовательности, преемственности, индивидуальности, коллективности, связи теории с практикой, конкретности (учёта возрастных особенностей), направленности (выделение главного, существенного в образовательной работе), наглядности, доступности и результативности.

        Содержание программы выстроено таким образом, чтобы помочь учащемуся постепенно, шаг за шагом раскрыть в себе творческие возможности и самореализоваться в современном мире.

        В процессе конструирования и программирования мобильных роботов, учащиеся получат дополнительные знания в области физики, химии, электроники, механики и информатики, что, в конечном итоге, изменит картину восприятия учащимися технических дисциплин, переводя их из разряда умозрительных в разряд прикладных.

        Очевидно, что основные принципы конструирования простейших механических систем и алгоритмы их автоматического функционирования под управлением программируемых контроллеров послужат хорошей почвой для последующего освоения более сложного теоретического материала на занятиях. Занятия по программе «Занимательная робототехника» позволяют заложить фундамент для подготовки будущих специалистов нового поколения, способных к совершению инновационного прорыва в современной науке и технике.

        Согласно «Концепции развития дополнительного образования детей до 2030 года» утверждённой распоряжением Правительства РФ от 31.03.2022 г. № 678-р содержание дополнительной общеразвивающей программы ориентировано на:

• создание необходимых условий для личностного развития учащихся, позитивной социализации и профессионального самоопределения;
• удовлетворение индивидуальных потребностей учащихся в интеллектуальном, техническим, нравственном развитии;
• формирование и развитие творческих способностей учащихся, выявление, развитие и поддержка талантливых детей;
• обеспечение духовно-нравственного, гражданского, патриотического и трудового воспитания учащихся;
• формирование культуры командной работы, солидарности и коммуницирования;
• формирование культуры безопасного образа жизни, укрепления здоровья учащихся.

        Дополнительная общеразвивающая программа «Занимательная робототехника» обладает целым рядом уникальных возможностей для распознавания, развития общих и творческих способностей, личностное самоопределение и самореализацию для обогащения внутреннего мира учащихся. Программа способствует зарождению интереса у учащихся к техническому творчеству и развитию их творческой активности. Программа содействует популяризации научного мышления. В основу программы положена идея развития познавательной и творческой сфер учащихся, их способности образно (а иногда, и нестандартно) мыслить и практически воспроизводить свой замысел средствами конструирования.

2. Актуальность

        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 2014–2020 годы и на перспективу до 2025 года».  Важным условием успешной подготовки инженерно-технических кадров в рамках обозначенной стратегии развития является внедрение инженерно-технического образования в систему воспитания школьников и даже дошкольников. Развитие образовательной робототехники в России сегодня идёт в двух направлениях: в рамках общей и дополнительной системы образования. Образовательная робототехника позволяет вовлечь в процесс технического творчества детей, начиная с младшего школьного возраста, даёт возможность учащимся создавать инновации своими руками, и заложить основы успешного освоения профессии инженера в будущем.

        В педагогической целесообразности данной программы не приходиться сомневаться, так как дети и подростки научатся объединять реальный мир с абстрактным.

        В настоящее время в образовании применяют различные образовательные решения на базе Arduino, одними из которых являются конструкторы Амперка. Работа с образовательными решениями Амперка позволяет учащимся в форме научно-исследовательской игры изучить основы механики, физики, электроники и программирования. Разработка, сборка и построение алгоритма поведения робота или автомата позволяет учащимся самостоятельно освоить целый набор знаний из разных областей, в том числе робототехники, электроники, механики, программирования, что способствует повышению интереса к быстроразвивающейся науке робототехники.

3. Адресат программы

        Возраст детей, участвующих в реализации настоящей общеразвивающей программы от 14 до 18 лет. Программа «Занимательная робототехника» разработана с учётом возрастных особенностей учащихся младшего школьного возраста и подростков.

        Главное психологическое приобретение юности — это открытие своего внутреннего мира, внутреннее «Я». Главным измерением времени в самосознании является будущее, к которому он (она) себя готовит. Ведущая деятельность в этом возрасте — учебно-профессиональная, в процессе которой формируются такие новообразования, как мировоззрение, профессиональные интересы, самосознание, мечта и идеалы.

        Психическое развитие личности в юношеском возрасте тесно связано с обучением, трудовой деятельностью и усложнением общения со взрослыми. В связи с началом трудовой деятельности отношения между личностью и обществом значительно углубляются, что приводит к наиболее четкому пониманию своего места в жизни.

        Главная особенность юношеского возраста это        осознание        собственной индивидуальности, неповторимости и непохожести на других. Как следствие этого осознания, может возникнуть внутренняя напряженность, порождающая чувство одиночества. Это чувство усиливает потребность в общении и одновременно повышает его избирательность. В качестве главных новообразований в юношеском возрасте педагог И.С. Кон называет открытие личностью своего внутреннего мира и рост потребности в достижении духовной близости с другим человеком. Поэтому нас не должно удивлять, что старшеклассники выдвигают на первый план в образе идеального учителя качества, определяющие эмоциональный контакт с учениками, а уровень его знаний ставят на второе место.

4. Объем и срок освоения программы

        Общеразвивающая программа «Занимательная робототехника» разработана на 1 год обучения.

        Группа комплектуются из детей 14-18 лет. Комплектование происходит по желанию детей и заявлению родителей (законных представителей).         Программа предусматривает изучение необходимых теоретических сведений по выполнению практических заданий.

5. Режим занятий

Занятия в группе планируются следующим образом:

Формируется группа учащихся в количестве 10 человек. Занятия проводятся 2 раза в неделю по 2 учебных часа.

6. Форма обучения

        Программой предусмотрена очная форма обучения (Федеральный Закон «Об образовании в Российской Федерации» от 29.12.2012 № 273-ФЗ (глава 2, ст.17, п. 2).

7. Особенности организации образовательного процесса

        Программа рассчитана на групповые занятия в техническом объединении. Состав групп в объединении постоянный, разновозрастной.

        В основе предлагаемой программы лежит принцип доверительного сотрудничества, который рассматривает становление подобных отношений как показатель успешности и завершённости дополнительной образовательной деятельности, развивающей личность подростка. За основу реализации программы взят личностно-ориентированный подход, в центре внимания, которого стоит личность учащегося, стремящаяся к реализации своих высоких творческих, технических возможностей и удовлетворению своих познавательных запросов.

        Подростки 14-18 лет. Подростковый  возраст относится к числу критических периодов жизни детей, связанных с кардинальными преобразованиями в сфере сознания, деятельности и системы взаимоотношений. Пластичность мозга позволяет подростку быстро усваивать новую информацию и иметь более гибкий склад ума, открытый новому опыту и знаниям.

        Основные изменения, происходящие с младшими подростками, касаются: (описаны Д.Б. Элькониным и Т.В. Драгуновой):

• учебной деятельности, которая приобретает смысл как деятельность по саморазвитию и самосовершенствованию;
• сферы общения с товарищами, которое становится «особой формой жизни подростка» и выступает как деятельность по установлению близких отношений в коллективе;
• взросления как новообразования младшего подросткового периода – специфической формы самосознания, социального по своей природе и проявляющегося в «чувстве взрослости»;
• овладения этическими нормами поведения, специфика которого связана с понятием качеств «хорошего товарища», оцениваемых в отношении себя самого. Это также указывает на новый этап в становлении самосознания подростков. В этом возрасте, в процессе межличностного взаимодействия младших подростков со сверстниками и значимыми взрослыми происходит рефлексивный оборот на себя;
• стремление экспериментировать, используя свои возможности – едва ли не самая яркая характеристика младших подростков;
• Склонность к фантазированию, к некритическому планированию своего будущего – также отличительная особенность этого возраста.

8. 1.2 Цели и задачи программы

        Создание условий для формирования у учащихся теоретических знаний и практических навыков в технических видах творчества, развитие конструктивного мышления средствами робототехники, раскрытие научно-технического и творческого потенциала личности учащегося, формирование ранней профориентации.

        Отличительная особенность настоящей Программы заключается в возможности саморазвития через реализацию себя в выбранном направлении деятельности, возможность сориентировать учащегося в социокультурной среде и создать условия для его творческой и технической самореализации.

        Также, настоящую программу от уже существующих отличают применение различных форм и методов обучения, как традиционных, так и инновационных. Например, широко применяется метод «творческого поиска» и «проблемного обучения».

        Руководствуясь Инструктивным письмом Министерства образования Московской области от 26.08.2013 № 10825 – 13 в/07 «Об изучении правил дорожного движения в образовательных учреждениях Московской области» в программе запланированы и проводятся профилактические беседы, игры, викторины по правилам дорожного движения, что является неотъемлемой составляющей творческой активности и продуктивности детской деятельности.

        Очень важной особенностью настоящей Программы представляется возможность работы в коллективе, а также развитие самостоятельного технического творчества. Изучая простые схемы и механизмы, учащиеся учатся работать руками (развитие мелких и точных движений), развивают элементарное конструкторское мышление, фантазию, изучают принципы работы базовых механизмов. Преподавание курса предполагает использование компьютеров и специальных интерфейсных устройств совместно с образовательными наборами.

9. Задачи программы

обучающие:

• ознакомление с основами техники безопасности в техническом объединении;
• ознакомление с комплектами образовательных наборов на базе Arduino;
• ознакомление с основами конструирования;
• ознакомление с основами программирования;
• получение навыков работы с модулями, датчиками и двигателями;
• получение навыков алгоритмирования;
• развитие навыков решения базовых задач робототехники.

развивающие:

• развитие коммуникативной компетенции: навыков сотрудничества в коллективе, малой группе, участия в беседе, обсуждении;
• развитие социально-трудовой компетенции: воспитание трудолюбия, самостоятельности, умения доводить начатое дело до конца;
• формирование и развитие информационной компетенции: навыков работы с различными источниками информации, умения самостоятельно искать, извлекать и отбирать необходимую для решения учебных задач информацию.
• развитие конструкторских и инженерных навыков;
• развитие логического и абстрактного мышления;
• развитие пространственного воображения.

воспитательные:

• развитие коммуникативной компетенции: навыков сотрудничества в коллективе, малой группе, участия в беседе, обсуждении;
• развитие социально-трудовой компетенции: воспитание трудолюбия, самостоятельности, умения доводить начатое дело до конца;
• формирование и развитие информационной компетенции: навыков работы с различными источниками информации, умения самостоятельно искать, извлекать и отбирать необходимую для решения учебных задач информацию;
• воспитать нравственные, эстетические и ценные личностные качества: коллективизм, ответственность, трудолюбие, честность, аккуратность, солидарность, патриотизм, чувство гражданского долга, культуру труда, уважение к людям труда, культуру поведения и стремление к победе:
• воспитать интерес к науке и технике;
• вовлечение учащихся в соревновательную и игровую деятельность;
• воспитание творческой активности.

10. 1.3 Планируемые результаты

К концу обучения учащиеся должны знать:

• правила безопасной работы в объединении и ПДД для пешеходов;
• основные компоненты и модули образовательных наборов;
• основы работы с ПК, устройство ПК;
• основы проектирования на ПК;
• как использовать созданные электронные устройства;
• как самостоятельно решать технические задачи в процессе проектирования и создания электронных устройств (планирование предстоящих действий, самоконтроль, применять полученные знания, приёмы и опыт конструирования с использованием специальных элементов, и других объектов и т.д.);
• принцип работы простых электронных устройств;
• принципиальные схемы для различных электронных устройств;
• как изменять принципиальные схемы при необходимости;
• назначение используемых контрольно-измерительных инструментов и  лабораторных приборов;
• как демонстрировать технические возможности электронных устройств.

К концу обучения учащиеся должны уметь:

• самостоятельно решать технические задачи в процессе конструирования роботов (планирование предстоящих действий, самоконтроль, применять полученные знания, приёмы и опыт конструирования с использованием специальных элементов и т.д.);
• создавать действующие модели электронных устройств на основе образовательных наборов;
• создавать собственные электронные устройства;
• корректировать принципиальные схемы при необходимости.
• использовать контрольно-измерительные приборы в процессе творческой деятельности;
• использовать ручной инструмент и лабораторный блок питания;
• использовать компьютерное программное обеспечение в процессе работы над творческими проектами. Компьютерную среду (операционную систему), включающую в себя программу Fritzing, SimulIDE и среду сквозного проектирования KiCAD EDA.

Ожидаемые результаты по итогам реализации дополнительной общеразвивающей программы:

• участие в культурно-массовых и творческих мероприятиях;
• участие в районных, областных, международных конкурсах и выставках технического творчества.

1. Ожидаемые индивидуальные результаты от реализации программы:

Личностные:

• формирование уважительного отношения к иному мнению; развитие навыков сотрудничества с взрослыми и сверстниками в разных социальных ситуациях, умения не создавать конфликтов и находить выходы из спорных ситуаций:

знать: культурные способы выражения и отстаивания своего мнения, правила ведения диалога;

уметь: работать индивидуально, в паре/группе, распределять обязанности в ходе проектирования и программирования модели;

владеть: навыками сотрудничества со взрослыми и сверстниками, навыками по совместной работе, коммуникации и презентации в ходе коллективной работы над проектом.

Метапредметные:

• освоение способов решения проблем творческого и поискового характера;

знать: этапы проектирования и разработки модели, источники получения информации, необходимой для решения поставленной задачи;

уметь: применять знания основ механики и алгоритмизации в творческой и проектной деятельности;

владеть: навыками проектирования и программирования собственных моделей/роботов с применением творческого подхода.

• формирование умения понимать причины успеха/неуспеха учебной деятельности и способности конструктивно действовать даже в ситуациях неуспеха:

знать: способы отладки и тестирования разработанной модели/робота;

уметь: анализировать модель, выявлять недостатки в её конструкции и программе и устранять их;

владеть: навыками поиска и исправления ошибок в ходе разработки, составления технического паспорта, проектирования и программирования собственных моделей.

• использование знаково-символических средств представления информации для создания моделей изучаемых объектов и процессов, схем решения учебных и практических задач:

знать: способы составления технического паспорта модели, способы записи алгоритма, способы разработки программы в среде программирования Arduino IDE;

уметь: уметь читать технологическую карту модели, принципиальную схему, алгоритмическую запись и составлять технический паспорт модели, разрабатывать и записывать программу средствами среды программирования Arduino IDE;

владеть: навыками начального технического проектирования.

• активное использование речевых средств и средств информационных и коммуникационных технологий для решения коммуникативных и познавательных задач:

знать: способы описания модели, в том числе способ записи технического паспорта модели;

уметь: составлять технический паспорт модели, подготавливать творческие проекты и представлять их в том числе с использованием современных технических средств;

владеть: навыками использования речевых средств и средств информационных и коммуникационных технологий для описания и представления разработанной модели.

• использование различных способов поиска (в справочных источниках и открытом учебном информационном пространстве сети Интернет), сбора, обработки, анализа, организации, передачи и интерпретации информации в соответствии с коммуникативными и познавательными задачами и технологиями учебного предмета; в том числе умение вводить текст с помощью клавиатуры, фиксировать (записывать) в цифровой форме измеряемые величины и анализировать изображения, звуки, готовить своё выступление и выступать с аудио, видео и графическим сопровождением; соблюдать нормы информационной избирательности, этики и этикета:

знать: основные способы поиска, сбора, обработки, анализа, организации, передачи и интерпретации информации в ходе технического творчества и проектной деятельности;

уметь: готовить своё выступление и выступать с аудио, видео и графическим сопровождением в ходе представления своей модели;

владеть: навыками работы с разными источниками информации, подготовки творческих проектов к выставкам.

• овладение логическими действиями сравнения, анализа, синтеза, обобщения, классификации по различным признакам, установления аналогий и причинно-следственных связей, построения рассуждений, отнесения к известным понятиям:

знать: элементы и базовые конструкции модели, этапы и способы построения и программирования модели;

уметь: составлять технический паспорт модели, осуществлять анализ и сравнение моделей, выявлять сходства и различия в конструкции и поведении разных моделей;

владеть: навыками установления причинно-следственных связей, анализа результатов и поиска новых решений в ходе тестирования работы модели.

• определение общей цели и путей её достижения; умение договариваться о распределении функций и ролей в совместной деятельности; осуществлять взаимный контроль в совместной деятельности, адекватно оценивать собственное поведение и поведение окружающих:

знать: основные этапы и принципы совместной работы над проектом, способы распределения функций и ролей в совместной деятельности;

уметь: адаптироваться в коллективе и выполнять свою часть работы в общем ритме, налаживать конструктивный диалог с другими участниками группы, аргументировано убеждать в правильности предлагаемого решения, признавать свои ошибки и принимать чужую точку зрения в ходе групповой работы над совместным проектом;

владеть: навыками совместной проектной деятельности, навыками организация мозговых штурмов для поиска новых решений.

Предметные:

• использование приобретённых знаний и умений для творческого решения несложных конструкторских, инженерно-конструкторских, технологических и организационных задач; приобретение первоначальных представлений о компьютерной грамотности:

знать: основные элементы образовательных наборов, технические особенности различных моделей, сооружений и механизмов; компьютерную среду, включающую в себя графический язык программирования;

уметь: использовать приобретённые знания для творческого решения несложных конструкторских задач в ходе коллективной работы над проектом на заданную тему;

владеть: навыками создания и программирования действующих моделей/роботов на основе образовательных наборов, навыками модификации программы, демонстрации технических возможностей моделей/роботов.

• овладение основами логического и алгоритмического мышления, пространственного воображения и математической речи, измерения, пересчёта, прикидки и оценки, наглядного представления данных и процессов, записи и выполнения алгоритмов;

знать: конструктивные особенности модели, технические способы описания конструкции модели, этапы разработки и конструирования модели;

уметь: выстраивать гипотезу и сопоставлять с полученным результатом, составлять технический паспорт модели, логически правильно и технически грамотно описывать поведение своей модели, интерпретировать двухмерные и трёхмерные иллюстрации моделей, осуществлять измерения, в том числе измерять время в секундах с точностью до десятых долей, измерять расстояние, упорядочивать информацию в списке или таблице, модифицировать модель путём изменения конструкции или создания обратной связи при помощи датчиков;

владеть: навыками проведения научного эксперимента, навыками начального технического конструирования, навыками составления программ.

2. 1.4 Формы аттестации

        Предусматриваются различные формы подведения итогов реализации образовательной программы: выставка, соревнование, внутригрупповой конкурс, презентация проектов учащихся, тестирование.

• Стартовая:

опрос учащихся о правилах поведения при работе с компьютером;

•      Промежуточная:

проект – это самостоятельная индивидуальная или групповая деятельность учащихся, рассматриваемая как промежуточная или итоговая работа по данному курсу, включающая в себя разработку технологической карты, составление технического паспорта, сборку и презентацию собственной модели на заданную тему;

•     Итоговая:

Итоговые работы могут быть представлены на выставке технического творчества, что даёт возможность учащимся оценить значимость своей деятельности, услышать и проанализировать отзывы со стороны сверстников и взрослых. Каждый проект осуществляется под руководством педагога, который оказывает помощь в определении темы и разработке структуры проекта, даёт рекомендации по подготовке, выбору средств проектирования, обсуждает этапы его реализации. Роль педагога сводится к оказанию методической помощи, а каждый учащийся учится работать самостоятельно, получать новые знания и использовать уже имеющиеся, творчески подходить к выполнению заданий и представлять свои работы.

Формы отслеживания и фиксации образовательных результатов:

• Зачёт
• журнал посещаемости
• Творческая работа
• Тестирование
• Протоколы конкурсов, выставок
• Сертификаты, грамоты, дипломы
• Перечень готовых работ
• Портфолио

Формы предъявления и демонстрации образовательных результатов:

• Выставки
• демонстрация моделей
• открытое занятие
• защита творческих работ

1. 1.5 Оценочные материалы

        Результативность усвоения программы отслеживается путём диагностических тестов развития учащихся (Приложение №1)

2. Содержательный раздел. Содержание программы

1. Учебный план

2. Содержание учебного плана

Тема 1. Беседа о ПДД. Техника безопасности и правила поведения (1 ч.)

Теория: Правила перехода в местах остановок маршрутных транспортных средств. Анализ причин, способствующих возникновению дорожно-транспортных происшествий с участием детей-пешеходов. Безопасность в каникулы.

Тема 2. Знакомство с командной строкой. Интерпретатор Bash и система контроля версий Git (4 ч.)

Теория: Терминал и командный интерпретатор Bash. Принцип работы CLI. Git — история и назначение.

Практика: Приёмы работы в Терминале, Bash, основные операции с файлами и каталогами. Git — философия и принципы работы. Основные операции.

Тема 3. Знакомство с платформой Arduino (4 ч.)

Теория: Техника безопасности. История платформы Arduino. Устройство. Основы работы.   Демонстрация работы Arduino. Просмотр видео с разными проектами на Arduino. Базовая структура программы для Arduino. Обзор и назначение основных встроенных процедур языка программирования Arduino. Цифровой и аналоговый сигнал. Управление режимами.

Практика: Основы проектирования и изготовления электронных устройств на базе Ардуино. Среда программирования Arduino IDE Создание простых программ и загрузка их в микроконтроллер. Навыки работы со средой программирования: выбор платы и порта, загрузка скетча. OUTPUT/INPUT. Исправление ошибок компиляции и загрузки.

Тема 4. Монитор порта, получение и обработка данных с Arduino (4 ч.)

Теория: Знакомство с последовательным интерфейсом.

Практика: Создание простых программ с демонстрация возможностей Монитора порта и плоттера последовательного соединения в среде программирования Arduino IDE. Двусторонний обмен данными с ПК на примере текстового диалога.

Тема 5. АЦП и ШИМ (4 ч.)

Теория: Обзор видов электрических сигналов. Назначение аналогового цифрового преобразователя на плате Arduino. Назначение и устройство ШИМ.

Практика: Вывод в монитор порта аналогового и цифрового сигнала с платы Arduino. Сравнение сигналов. Управление яркостью светодиода и скоростью вращения двигателя постоянного тока.

Тема 6. Типы данных и переменные. Операторы. Основные алгоритмические конструкции (12 ч.)

Теория: Знакомство с данными и их типами. Основные типы данных: int, bool, char, float, double. Основные операторы: арифметические, сравнения, логические, условные. Алгоритмы, операторы управления потоком выполнения программ и их схематическая запись (блок-схемы): следование, развилка (полная и неполная), ветвление, циклы (параметрический, постусловие, предусловие). Инкремент (прединкремент, постинкремент).

Практика: Создание простых программ. Практическая запись программных конструкций с применением операторов. Алгоритмизация.

Тема 7. Вывод данных на ЖК — дисплей TM1637 с I2C (8 ч.)

Теория: Назначение дисплеев. Устройство и подключение жидкокристаллического дисплея 1602. Применение библиотеки Arduino LiquidCristal.

Практика: Подключение и настройка жидкокристаллического дисплея 1602. Вывод на дисплей текста, специальных символов и простой анимации. Создание меню для 2-х строчного дисплея и простой игры.

Тема 8. Беседа о ПДД (1 ч.)

Теория: Правила перехода в местах остановок маршрутных транспортных средств. Анализ причин, способствующих возникновению дорожно-транспортных происшествий с участием детей-пешеходов. Безопасность в каникулы.

Тема 9. Моторы и сервоприводы (4 ч.)

Теория: Устройство и назначение электродвигателя постоянного тока. Устройство и назначение шагового мотора. Устройство и назначение сервопривода. Шаговый двигатель.

Практика: Подключение dc-мотора, шагового двигателя, сервопривода,  подключение шагового двигателя к плате Arduino, программирование.

Тема 10. Беспроводные модули RF 433, BT, NRF24L01 (8 ч.)

Теория: Назначение, обзор и принцип работы BT, RF 433, NRF24L01 - модулей.

Практика: Подключение, настройка и программирование BT, RF 433, NRF24L01 - модулей. Полевые испытания дальности приёма-передачи.

Тема 11. 8х8 LED матрица,  датчик t, датчик движения, датчик отражения, датчик влажности, ультразвуковой сонар (12 ч.)

Теория: Назначение, обзор и принцип работы 8х8 LED матрицы,  датчика t, датчика движения, датчика отражения, датчика влажности, датчик света, ультразвукового сонара.

Практика: Подключение, настройка и программирование 8х8 LED матрицы,  датчика t, датчика движения, датчика отражения, датчика влажности, ультразвукового сонара. Создание простых программ для метеостанции и странции-радара.

Тема 12. Беседа о ПДД. Техника безопасности и правила поведения (1 ч.)

Теория: Правила перехода в местах остановок маршрутных транспортных средств. Анализ причин, способствующих возникновению дорожно-транспортных происшествий с участием детей-пешеходов. Безопасность в каникулы.

Тема 13. Учебный проект «Ночной светильник» (1 ч.)

Теория: Назначение и алгоритм работы ночного светильника.

Практика: Сборка и отладка проекта на макетной плате.

Тема 14. Учебный проект «Будильник» (2 ч.)

Теория: Назначение и устройство модуля.

Практика: Сборка и отладка проекта на макетной плате.

Тема 15. Учебный проект — программирование на аппаратно-программном модуле(8 ч.)

Теория: Назначение и устройство аппаратно-программного модуля.

Практика: Сборка и отладка проекта на макетной плате. Испытания.

Тема 16. Учебный проект «Колёсный мобильный робот»  (8 ч.)

Теория: Назначение и устройство мобильного робота.

Практика: Сборка и отладка проекта на макетной плате. Испытания. Тренировка для участия в соревнованиях.

Тема 17. Основы 3D-моделирования на компьютере. FreeCad. Печать на 3D принтере. Мерительный инструмент (12 ч.)

Теория: Назначение и устройство мобильного робота.

Практика: Сборка и отладка проекта на макетной плате. Испытания. Испытания. Подготовка роботов к участию в соревнованиях.

Тема 18. Учебный проект «Бионический манипулятор» (12 ч.)

Теория: Назначение и устройство манипулятора в виде кисти человеческой руки.

Практика: Сборка и отладка проекта.

Тема 19. Заключительная конференция с защитой проектов (2 ч.)

Теория: Доклады с демонстрацией проектов..

3. Учебно-календарный план

к дополнительной общеразвивающей  программе  «Занимательная робототехника» на 2023 - 2024 учебный год

3. Организационный раздел. «Комплекс организационно-педагогических условий реализации дополнительной общеобразовательной программы»

4. 1. Условия реализации программы

1. Материально-техническое обеспечение

        Для реализации программы созданы необходимые и специальные условия, соответствующие нормам «Об утверждении санитарных правил СП 2.4.3648-20 "Санитарно-эпидемиологические требования к организациям воспитания и обучения, отдыха и оздоровления детей и молодежи"

СП 2.4.3648-20 Санитарно-эпидемиологические требования к организациям воспитания и обучения, отдыха и оздоровления детей и молодежи» от 28 сентября 2020.

        Компьютерный класс - это светлое и просторное помещение. В нём есть достаточное дневное и вечернее освещение, которое легко проветрить. Эстетическое оформление кабинета, чистота и порядок, правильно организованные рабочие места имеют большое воспитательное значение. Всё это дисциплинирует учащихся, способствует повышению культуры их труда и творческой активности.

        Учебное оборудование кабинета включает комплект мебели, инструменты и приспособления, необходимые для организации занятий, хранения и показа наглядных пособий.  Учебная мебель промаркирована. В кабинете есть маркерная доска, на которой выполняются графические работы и поясняющие уточнения. В кабинете имеются компьютеры для работы с программным обеспечением.        Оборудование и материалы, необходимые для реализации образовательной программы:

1. ПК: LCD-монитор 22" с HDMI, мини-пк к нему. >= AMD Ryzen 5 5500U, 16Gb RAM, SSD 256 Gb, Radeon Graphics 2 Gb. WiFi, no OS. — 12 шт.. + клавиатуры и мыши и коврики;
2. Наушники с микрофоном компьютерные — 12 шт.;
3. Аудио и видео гарнитура (веб-камера и наушники с микрофоном) для одного PC (компьютер преподавателя);
4. Ноутбук, экран 15", AMD Ryzen 5, 8 Gb RAM, SSD 256 Gb., Radeon Graphics, no OS - 2 шт.;
5. Интерактивная доска или большой телевизор (>= 50");
6. Многокональный лабораторный блок питания — 3 шт.;
7. Роутер WiFi;
8. Осциллограф цифровой;
9. Лазерный МФУ;
10. Удлинители USB — 15 шт.
11. HDMI- кабель;
12. Паяльная станция с термофеном, с аксессуарами (пинцет, насос, губки, припой, термоусадка, флюс, 3-рука, держатель плат) — 5 шт.;
13. Дымоуловитель 5 шт.;
14. 3D принтер;
15. Фрезеровальный станок ЧПУ c набором режещих инструментов;
16. Термоклеящий пистолет - 3 шт;
17. Ручной рычажный резак типа «гильотина»;
18. Настольный сверлильный станок;
19. Аппарат точечной сварки для аккумуляторов;
20. Универсальное зарядное устройство для аккумуляторов;
21. Шуруповёрт универсальный;
22. Штангельциркуль — 5 шт.;
23. Монтажные инструменты (наборы отвёрток и бокорезов);
24. Кулер для воды;
25. Диспенсер для одной пачки сложенных полотенец;
26. Электронный микроскоп;
27. Тренировочные поля для соревнований (Кегель ринг, Биатлон, Лабиринт, Робофутбол) — 3 шт.;
28. Мультиметр цифровой — 6 шт.
29. Лампа настольная светодиодная — 12 шт.
30. Сейф;
31. Органайзеры для хранения деталей и инструментов;
32. Мебель.

2. Дидактические материалы:

Дидактическое обеспечение программы располагает широким набором материалов и включает:

• инструкции по сборке (в бумажном и электронном виде);
• книги для учителя (в бумажном и электронном виде);
• набор плакатов по теме «Контроллер Ардуино. Структура и и устройство»;
• презентации по темам: «Роботы в нашей жизни». «Управление электричеством. Законы электричества», «Цифровые индикаторы. Семисегментный индикатор», «Транзистор – управляющий элемент схемы»;
• экранные видео лекции, видео ролики;
• информационные материалы на сайте, посвящённом данной дополнительной образовательной программе.

3. Информационное обеспечение программы:

- видео, фото-источники, журналы и литература по технической направленности;

- материалы, предоставленные Интернет-источниками в режиме реального времени.

5. Алгоритм учебного занятия

6. 1.1 Методические материалы

        Весь образовательный процесс в объединении носит развивающий характер, т. е.  направлен на развитие природных задатков учащихся, реализацию их интересов и способностей. Выбор методов обучения определяется с учётом возможностей каждого члена детско-подросткового коллектива, возрастных и психофизиологических особенностей детей и подростков; с учётом направления образовательной деятельности, возможностей материально-технической базы, занятий и др. Основным методом проведения занятий является практическая работа по изготовлению различных технических работ. Этот метод активно применяется на всех этапах обучения. Основной целью практической работы является применение теоретических знаний, учащихся в трудовой деятельности.

Среди других методов активно используются:

• словесно – наглядный: педагог предлагает учащимся образец, который они рассматривают, анализируют и работают над его изготовлением;
• проблемно-поисковый: учащиеся самостоятельно решают творческие замыслы;
• игровой: педагог предлагает учащимся различные игровые методики, которые развивают коммуникативную, творческую деятельность членов детского коллектива.

Методы воспитания:

• беседы с учащимися по разным темам программы;
• соревнования (различные конкурсные и игровые программы), викторины;
• убеждения, поощрения и др.

Основными формами организации образовательного процесса являются:

• Групповая:

ориентирует учащихся на создание «творческих пар», которые выполняют более сложные работы. Групповая форма позволяет ощутить помощь со стороны друг друга, учитывает возможности каждого, ориентирована на скорость и качество работы. Групповая форма организации деятельности в конечном итоге приводит к разделению труда в «творческой паре». Здесь оттачиваются и совершенствуются уже конкретные профессиональные приёмы, которые первоначально у обучающихся получались быстрее и (или) качественнее.

• Фронтальная:

предполагает подачу учебного материала всему коллективу учащихся детей через беседу или лекцию. Фронтальная форма способна создать коллектив единомышленников, способных воспринимать информацию и работать творчески вместе.

• Индивидуальная:

предполагает самостоятельную работу  учащихся, оказание помощи и консультации каждому из них со стороны педагога. Это позволяет, не уменьшая активности ребёнка, содействовать выработке стремления и навыков самостоятельного творчества по принципу «не подражай, а твори».         Индивидуальная форма формирует и оттачивает личностные качества учащегося, а именно: трудолюбие, усидчивость, аккуратность, точность и чёткость исполнения. Данная организационная форма позволяет готовить учащихся к участию в выставках и конкурсах, стимулируют интерес к обучению нетрадиционные занятия в виде игры, конкурсов – выставок и др. Обучаясь и воспитываясь в благоприятной среде, подросток получает всё необходимое для полноценного развития и воспитания.

        Большое воспитательное значение имеет подведение итогов работы, анализ и оценка её. Часто используемая форма оценки – это организованный просмотр выполненных работ, где учащиеся сравнивают изделия, дают свою оценку и пожелания. Такие коллективные просмотры и анализ работ приучают детей справедливо и объективно оценивать свою работу и работы других учащихся, радоваться не только своей, но и общей удаче.

Настоящая программа способствует через обучение и воспитание расширению кругозора, развитию конструирования в техническом мастерстве с учётом современных условий жизни.

        С целью более полного вовлечения учащихся в учебный процесс использую разнообразные формы занятия: игра, конкурс, презентация, мастер-класс.

Для проведения успешных занятий используются различные технологии:

• проблемного обучения – учащиеся самостоятельно находят пути решения той или иной задачи, поставленной педагогом, используя свой опыт, творческую;
• дифференцированного обучения – используется метод индивидуального обучения;
• личностно-ориентированного обучения – через самообразование происходит развитие индивидуальных способностей;
• развивающего обучения – учащиеся вовлекаются в различные виды деятельности;
• игрового обучения – через игровые ситуации, используемые педагогом, происходит закрепление пройденного материала (различные конкурсы, викторины и т.д.);
• здоровьесберегающие технологии - проведение физкультурных минуток, пальчиковой гимнастики во время занятий, а также беседы по правилам дорожного движения, «Минуток безопасности» перед уходом учащихся домой.

Педагогические принципы, на которых построено обучение:

• систематичность - принцип систематичности реализуется через структуру программы, а также в логике построения каждого конкретного занятия. В программе подбор тем обеспечивает целостную систему знаний в области начальной робототехники, включающую в себя знания из областей основ механики, физики и программирования. Последовательность же расположения тем программы обуславливается логикой преемственного наращивания количества и качества знаний о принципах построения и программирования управляемых моделей на основе знаний об элементах и базовых конструкциях модели, этапах и способах сборки.
• гуманистическая направленность педагогического процесса - программа разработана с учётом одного из приоритетных направлений развития в сфере информационных технологий и возрастающей потребности общества в высококвалифицированных специалистах инженерных специальностей, и реализует начальную профориентацию учащихся.
• связь педагогического процесса с жизнью и практикой - обучение по программе базируется на принципе практического обучения: центральное место отводится разработке автоматизированных устройств на базе образовательных наборов Arduino и подразумевает сначала обдумывание, а затем создание.
• сознательность и активность учащихся в обучении - принцип реализуется в программе через целенаправленное активное восприятие знаний в области конструирования и программирования, их самостоятельное осмысление, творческую переработку и применение.
• прочность закрепления знаний, умений и навыков - качество обучения зависит от того, насколько прочно закрепляются знания. Закрепление умений и навыков по конструированию и программированию моделей достигается неоднократным целенаправленным повторением и тренировкой в ходе анализа конструкции моделей, составления технического паспорта, продумывания возможных модификаций исходных моделей и разработки собственных.
• наглядность обучения - объяснение техники сборки робототехнических средств проводится на конкретных изделиях и программных продуктах: к каждому из заданий комплекта прилагается презентация, чтобы проиллюстрировать занятие, заинтересовать учеников, побудить их к обсуждению темы занятия.
• принцип проблемности обучения - в ходе обучения перед учащимися ставятся задачи различной степени сложности, результатом решения которых является работающий механизм/управляемая модель, что способствует развитию у учащихся таких качеств как индивидуальность, инициативность, критичность, самостоятельность, а также ведёт к повышению уровня интеллектуальной, мотивационной и других сфер.
• принцип воспитания личности - в процессе обучения, учащиеся не только приобретает знания и нарабатывает навыки, но и развивают свои способности, умственные и моральные качества, такие как, умение работать в команде, умение подчинять личные интересы общей цели, настойчивость в достижении поставленной цели, трудолюбие, ответственность, дисциплинированность, внимательность, аккуратность и др.
• принцип индивидуального подхода в обучении - реализуется в возможности каждого учащегося работать в своём режиме за счёт большой вариативности исходных заданий и уровня их сложности, при подборе которых педагог исходит из индивидуальных особенностей учащихся.

7. 1.2 Список литературы для преподавателя

1. Скворень Р.А. Электроника шаг за шагом. М.: Горячая линия — Телеком. 2001.
2. Государство заинтересовано в развитии робототехники [Электронный ресурс] – http://www.iksmedia.ru/news/5079059-Gosudarstvo-zainteresovano-v-razvit.html
3. Момот М.В. Мобильные роботы на базе Arduino. СПб.:Петербург, 2018.
4. Применение программируемых устройств с робототехническими функциями в учебном процессе / Я. А. Ваграменко, О. А. Шестопалова, Г. Ю. Яламов // Педагогическая информатика. – 2015. – № 2. – С. 16–28.
5. Робототехника в образовании / В. Н. Халамов. — Всерос. уч.-метод. центр образоват. робототехники. — 2013. — 24 с.
6. Платт Ч. Электроника для начинающих. Пер.с английского. СПб.: 2017.
7. Федеральный государственный образовательный стандарт начального общего образования(1-4кл.) [Электронный ресурс] – http://xn--80abucjiibhv9a.xn--p1ai/%D0%B4%D0%BE%D0%BA%D1%83%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D1%82%D1%8B/922

8. 1.3 Список литературы для учащихся

1. Электроника шаг за шагом. Издание 4 дополненное. Сворень Р.А. Москва 2001
2. Электроника для начинающих. Издание 2. Платт Чарлз. БВХ-Петербург 2017
3. Электроника для начинающих. Аливерти Паоло. Бомбора, Москва 2019
4. Изучаем Arduino. Блум Джереми. БВХ-Петербург 2016
5. Электроника. Мобильные роботы на базе Arduino. 2-е издание. Момот Михаил. БВХ-Петербург 2018.
6. Pro GIT. Scott Chacon and Ben Straub. V2.1.82.
7. Код. Тайный язык информатики - Чарльз Петцольд. >= Ред. 2019 года

4. Приложение

Приложение №1

9. Компьютерное тестирование по работе с ПК

10. Тестирование по дисциплине «Схемотехника» стартовый уровень.                             Тест  № 1

1. Из каких обязательных составляющих состоит любая электрическая цепь?

2. Электрон имеет:

3.  К закону Ома относится формула:

4. Стекло это:

5. Выберите правильный вариант:

6. Выберите правильный вариант:

11. Тестирование по дисциплине «Схемотехника» стартовый уровень.       Тест  № 2

1. Формулировка закона Ома:

2. Проводники, полупроводники и диэлектрики:

3.  Во всей последовательной цепи течёт :

4. Определите УГО элемента

5. Какой тип соединения показан на рисунке?

12. Тестирование по дисциплине «Программирование» базовый уровень. Тест  № 1

1. Чему равно r  ?

bool r; int a = 5, b = 7;

r = a > b;

2. Чему равен sum ?

int sum = 5, val = 3;

sum += val;

3.  Для компилятора C++ имена Sum и sum:

4. Одним из основных числовых типов C++ является int, который:

5. Какие два выражения верны для переменных C++ :

6. Какой результат будет получен, если выполнить этот код:

int a = 0;

int b = a++;

7. Какой логический оператор должен быть в следующем коде? Чтобы стало b  = 1000:

int a = 23, b = 4;

if(a > 21 ___ b > 500) {

  b = 1000;

}

8. Может ли тип данных с плавающей точкой хранить отрицательные числа?