Оглавление
Пояснительная записка ................................................................................................. 2
Планируемые результаты ............................................................................................10
Календарный учебный график ....................................................................................13
Учебный план...............................................................................................................13
Содержание программы ..............................................................................................13
Календарно-тематическое планирование ...................................................................21
Организационно-педагогические условия ..................................................................25
Формы аттестации и оценочные материалы...............................................................27
1. Пояснительная записка
Робототехника - это проектирование и конструирование всевозможных
интеллектуальных механизмов - роботов, имеющих модульную структуру и
обладающих мощными микропроцессорами.
Возникнув на основе кибернетики и механики, робототехника, в свою очередь,
породила новые направления развития и самих этих наук. В кибернетике это связано,
прежде всего, с интеллектуальным направлением и бионикой как источником новых,
заимствованных у живой природы идей, а в механике - с многостепенными
механизмами типа манипуляторов.
Актуальность программы. Ориентация на результаты образования, которые
рассматриваются на основе системно-деятельностного подхода, является важнейшей
отличительной особенностью стандартов нового поколения.
Процессы обучения и воспитания развиваются у учащихся в случае наличия
деятельностной формы способствующей формированию тех или иных типов
деятельности.
Деятельность выступает как внешнее условие развития у ребенка
познавательных процессов.
Для развития ребенка необходимо организовать его деятельность,
организующую условия, провоцирующих детское действие. Такая стратегия обучения
легко реализовывается в образовательной среде LEGO, которая объединяет в себе
специально скомпонованные для занятий в группе комплекты LEGO, тщательно
продуманную систему заданий для учащихся и четко сформулированную
образовательную концепцию.
Межпредметные занятия опираются на естественный интерес к разработке и
постройке различных деталей.
Работа с образовательными конструкторами LEGO позволяет учащимся в
форме познавательной игры узнать многие важные идеи и развить необходимые в
дальнейшей жизни навыки.
Очень важным представляется тренировка работы в коллективе и развитие
самостоятельного технического творчества. Простота в построении модели в
сочетании с большими конструктивными возможностями конструктора позволяют
учащимся в конце занятия увидеть сделанную своими руками модель, которая
выполняет поставленную ими же самими задачу. Изучая простые механизмы,
учащиеся учатся работать руками (развитие мелких и точных движений), развивают
элементарное конструкторское мышление, фантазию, изучают принципы работы
многих механизмов.
Компьютер используется как средство управления моделью; его использование
направлено на составление управляющих алгоритмов для собранных моделей.
Учащиеся получают представление об особенностях составления программ
управления, автоматизации механизмов, моделировании работы систем. Учащиеся
научатся грамотно выражать свою идею, проектировать ее техническое и
программное решение, реализовать ее в виде модели, способной к
функционированию.
Отличительные особенности программы
Реализация программы осуществляется с использованием методических
пособий, специально разработанных фирмой "LEGO" для преподавания технического
конструирования на основе своих конструкторов. Настоящий курс предлагает
использование образовательных конструкторов Lego Mindstorms EV3, как
инструмента для обучения учащихся конструированию, моделированию и
компьютерному управлению на уроках робототехники. Простота в построении
модели в сочетании с большими конструктивными возможностями конструктора
позволяют детям в конце занятия увидеть сделанную своими руками модель, которая
выполняет поставленную ими же самими задачу. При построении модели
затрагивается множество проблем из разных областей знания - от теории механики до
психологии.
Курс предполагает использование компьютеров совместно с конструкторами.
Важно отметить, что компьютер используется как средство управления моделью; его
использование направлено на составление управляющих алгоритмов для собранных
моделей. Учащиеся получают представление об особенностях составления программ
управления, автоматизации механизмов, моделировании работы систем.
Методические особенности реализации программы предполагают сочетание
возможности развития индивидуальных творческих способностей и формирование
умений взаимодействовать в коллективе, работать в группе.
В качестве платформы для создания роботов используется конструктор
LegoMindstorms EV3. На занятиях по робототехнике осуществляется работа с
конструкторами серии LEGO Mindstorms. Для создания программы, по которой будет
действовать модель, используется специальный язык программирования для EV3.
Конструктор LEGO Mindstorms позволяет учащимся в форме познавательной
игры узнать многие важные идеи и развить необходимые в дальнейшей жизни
навыки. Lego-робот поможет в рамках изучения данной темы понять основы
робототехники, наглядно реализовать сложные алгоритмы, рассмотреть вопросы,
связанные с автоматизацией производственных процессов и процессов управления.
Робот рассматривается в рамках концепции исполнителя, которая используется в
курсе информатики при изучении программирования. Однако в отличие от
множества традиционных учебных исполнителей, которые помогают учащимся
разобраться в довольно сложной теме, Lego-роботы действуют в реальном мире, что
не только увеличивает мотивационную составляющую изучаемого материала, но
вносит в него исследовательский компонент.
Занятия по программе формируют специальные технические умения,
развивают аккуратность, усидчивость, организованность, нацеленность на результат.
Работает LegoMindstorms на базе компьютерного контроллера EV3, который
представляет собой двойной микропроцессор, Flash-памяти в каждом из которых
более 256 кбайт, Bluetooth-модуль, USB-интерфейс, а также экран из жидких
кристаллов, блок батареек, громкоговоритель, порты датчиков и сервоприводов.
Именно в EV3 заложен огромный потенциал возможностей конструктора
LegoMindstorms. Память контроллера содержит программы, которые можно
самостоятельно загружать с компьютера. Информацию с компьютера можно
передавать как при помощи кабеля USB, так и используя Bluetooth. Кроме того,
используя Bluetooth можно осуществлять управление роботом при помощи
мобильного телефона. Для этого потребуется всего лишь установить специальное
java-приложение.
Адресат программы: учащиеся в возрасте 10-15 лет, проявляющие интерес к
устройству машин, механизмов, конструированию простейших технических и
электронных самоделок. Набор детей в группы на обучение осуществляется в 7
зависимости от возраста и уровня обучения по робототехнике. Группа постоянного
состава занимается в течение учебного года.
Возрастные особенности
Личностные характеристики. Потенциальные учащиеся объединения должны
проявлять интерес к робототехнике, современным направлениям развития
технического творчества. По темпераменту, характеру, способностям учащиеся могут
быть разнообразными.
Потенциальные роли в программе: учащиеся, более старшие и опытные могут
выступать в качестве наставников и консультантов для младших, делиться с ними
опытом, принимать участие в конкурсах и мастер-классах.
Медико-психолого-педагогические характеристики.
У детей 9 - 10 лет происходит функциональное совершенствование мозга развивается аналитико-синтетическая функция коры. Характерная особенность детей
этого возрастного периода - ярко выраженная эмоциональность восприятия. В
первую очередь дети воспринимают те объекты, которые вызывают
непосредственный эмоциональный отклик, эмоциональное отношение. Наглядное,
яркое, живое воспринимается лучше, отчётливее. У детей этого возраста более
развита наглядно-образная память, чем словесно-логическая. Дети быстрее
запоминают и прочнее сохраняют в памяти конкретные сведения, события, лица,
предметы, факты, чем определения, описания, объяснения. Лучше запоминается всё
яркое, вызывающее эмоциональный отклик.
У детей 10 - 15 лет формируются мотивы самосознания, взглядов, убеждений,
мировоззрений. Значимой особенностью мышления подростка является его
критичность. У ребенка, который всегда и со всем соглашался, появляется свое
мнение, которое он демонстрирует как можно чаще, заявляя о себе.
Средний
школьный возраст — самый благоприятный для творческого развития. В этом
возрасте учащимся нравится решать проблемные ситуации, находить сходство и
различие, определять причину и следствие. Ребятам интересны мероприятия, в ходе
которых можно выражать свое мнение и 8 суждение, самому решать проблему,
участвовать в дискуссии, отстаивать и доказывать свою правоту.
Число учащихся в группе: 7 - 12 человек
Направленность программы: техническая
Срок реализации программы: 2 года
Режим занятий: 1 раз в неделю по 2 часу,
Объем Программы: 68 часов.
Программа является разноуровневой.
«Стартовый уровень» (1 год обучения) предполагает использование и
реализацию общедоступных и универсальных форм организации материала,
минимальную
сложность
предлагаемого
для
освоения
содержания
общеразвивающей программы. Обучение направлено на формирование у ребёнка
общих представлений о мире технике, устройстве конструкций, механизмов,
изучении основных комплексов базовых технологий, применяемых при создании
роботизированных систем и формирует положительную мотивацию к техническому
творчеству.
Формы обучения
Виды занятий
Формы
подведения
результатов обучения
Индивидуальная Г
рупповая Фронтальная
Беседа
Практическое занятие
Выставка работ
«Базовый уровень» (2 год обучения) предполагает использование и
реализацию таких форм организации материала, которые допускают освоение
специализированных знаний в робототехнике, гарантированно обеспечивают
трансляцию общей и целостной картины в рамках содержательно-тематического
направления общеразвивающей программы - изучение основ теории простых
механизмов, алгоритмизации и программирования, способствует формированию
навыка проведения исследования явлений и выявления простейших
закономерностей. ________________________________________________________
Формы обучения
Виды занятий
Формы
подведения
результатов обучения
Беседа
Выставка работ
Индивидуальная Г
Практическое занятие
рупповая Фронтальная
Форма обучения: очная Формы учебной деятельности:
практическое занятие; занятие с творческим заданием; занятие - мастерская;
занятие - соревнование; выставка.
Основными принципами обучения являются:
1. Научность. Этот принцип предопределяет сообщение обучаемым только
достоверных, проверенных практикой сведений, при отборе которых учитываются
новейшие достижения науки и техники.
2. Доступность. Предусматривает соответствие объема и глубины учебного
материала уровню общего развития учащихся в данный период, благодаря чему,
знания и навыки могут быть сознательно и прочно усвоены.
3. Связь теории с практикой. Обязывает вести обучение так, чтобы
обучаемые могли сознательно применять приобретенные ими знания на практике.
4. Воспитательный характер обучения. Процесс обучения является
воспитывающим, ученик не только приобретает знания и нарабатывает навыки, но и
развивает свои способности, умственные и моральные качества.
5. Сознательность и активность обучения. В процессе обучения все действия,
которые отрабатывает учащийся, должны быть обоснованы. Нужно учить
критически осмысливать, и оценивать факты, делая выводы, разрешать все сомнения
с тем, чтобы процесс усвоения и наработки необходимых навыков происходили
сознательно, с полной убежденностью в правильности обучения. Активность в
обучении предполагает самостоятельность, которая достигается хорошей
теоретической и практической подготовкой и работой педагога.
6. Наглядность. Объяснение техники сборки робототехнических средств на
конкретных изделиях и программных продукта. Для наглядности применяются
существующие видео материалы, а также материалы своего изготовления.
7. Систематичность и последовательность. Учебный материал дается по
определенной системе и в логической последовательности с целью лучшего его
освоения. Как правило, этот принцип предусматривает изучение предмета от
простого к сложному.
8. Прочность закрепления знаний, умений и владений. Качество обучения
зависит от того, насколько прочно закрепляются знания, умения и владения
учащихся. Не прочные знания и навыки обычно являются причинами неуверенности
и ошибок. Поэтому закрепление умений и навыков должно достигаться
неоднократным целенаправленным повторением и тренировкой.
9. Индивидуальный подход в обучении. В процессе обучения педагог исходит
из индивидуальных особенностей детей (уравновешенный, неуравновешенный, с
хорошей памятью или не очень, с устойчивым вниманием или рассеянный, с хорошей
или замедленной реакцией, и т.д.) и опираясь на сильные стороны ребенка, доводит
его подготовленность до уровня общих требований.
На занятиях используются различные формы организации образовательного
процесса:
фронтальные (беседа, лекция);
групповые (творческие работы, соревнования);
индивидуальные (инструктаж, разбор ошибок, индивидуальная сборка
робототехнических средств).
Для предъявления учебной информации используются следующие методы:
наглядные;
словесные;
практические.
Для стимулирования учебно-познавательной деятельности применяются
методы:
соревнования;
поощрение и порицание.
Для контроля и самоконтроля за эффективностью обучения применяются
методы:
текущие (наблюдение);
итоговые (соревнования, защита творческих работ).
Цели и задачи программы 1
год обучения (стартовый уровень)
Цель: обучение основам робототехники в процессе проектирования,
моделирования, конструирования и программирования на конструкторе LEGO
MINDSTORMS EV3.
Задачи:
Обучающие:
- знакомство с базовой системой понятий информатики, окружающего мира,
физики;
Развивающие:
- создание условий для развития способностей к формализации, сравнению,
обобщению, синтезу полученной информации с имеющимися у обучающихся
знаниями;
- формирование алгоритмического мышления;
Воспитательные:
- развитие основ коммуникативных отношений внутри проектных групп и в
коллективе в целом;
2 год обучения (базовый уровень)
Цель: развитие исследовательских, инженерных и проектных компетенций
через моделирование и конструирование научно-технических объектов в
робототехнике.
Задачи:
Обучающие:
расширение общих представлений о применении средств робототехники в
современном мире;
Развивающие:
- формирование умения самостоятельно решать поставленную задачу;
- развитие логического и технического мышления обучающихся;
- развитие речи обучающихся в процессе анализа проделанной работы.
Воспитательные:
- воспитание этики групповой работы, отношений делового сотрудничества,
взаимоуважения;
Цель программы: развитие исследовательских, инженерных и проектных
компетенций через моделирование и конструирование научнотехнических объектов в
робототехнике.
Задачи программы:
- формирование у обучающихся ценностных ориентаций через интерес к
робототехнике;
- усвоение знаний в области робототехники;
- формирование технологических навыков конструирования;
- развитие самостоятельности в учебно-познавательной деятельности;
- развитие творческих способностей, воображения, фантазии;
- ознакомление с технологиями изготовления технических объектов, со
специальными приёмами ручных работ;
- расширение ассоциативных возможностей мышления;
- формирование коммуникативной культуры, внимания, уважения к людям;
- развитие способности к самореализации, целеустремленности;
- воспитание творческого подхода при получении новых знаний.
2. Планируемые результаты
год обучения (стартовый уровень)
Метапредметные:
- владение информационным моделированием как основным методом
приобретения знаний: умение преобразовывать объект из чувственной формы в
пространственно-графическую или знаково-символическую модель;
способность и готовность к общению и сотрудничеству со сверстниками и
взрослыми в процессе образовательной, общественно-полезной, учебноисследовательской, творческой деятельности.
Личностные результаты:
- способность увязать учебное содержание с собственным жизненным
опытом, понять значимость подготовки в области лего-конструирования и
робототехники в условиях развивающегося общества
- готовность к повышению своего образовательного уровня.
Предметные:
- проявление технического мышления, познавательной деятельности,
1
творческой инициативы, самостоятельности;
- использование имеющегося технического обеспечения для решения
поставленных задач;
- способность творчески решать технические задачи;
- способность продуктивно использовать техническую литературу для поиска
сложных решений.
2 год обучения (базовый уровень)
Метапредметные:
- владение основами самоконтроля, самооценки, принятия решений и
осуществления осознанного выбора в учебной и познавательной деятельности;
- самостоятельное создание алгоритмов деятельности при решении проблем
творческого и поискового характера.
Личностные результаты:
- способность и готовность к принятию ценностей здорового образа жизни за
счет знания основных гигиенических, эргономических и технических условий
безопасной эксплуатации средств лего- конструирования и робототехники.
Предметные:
- способность самостоятельно планировать пути достижения поставленных
целей;
- готовность выбора наиболее эффективных способов решения задач в
зависимости от конкретных условий;
- самостоятельное создание алгоритмов деятельности при решении проблем
творческого и поискового характера;
- готовность и способность создания новых моделей, систем;
- способность создания практически значимых объектов;
По итогам окончания второго года:
Способность самостоятельно планировать пути достижения поставленных
целей;
Готовность выбора наиболее эффективных способов решения задач в
зависимости от конкретных условий;
Самостоятельное создание алгоритмов деятельности при решении проблем
творческого и поискового характера;
Готовность и способность создания новых моделей, систем;
Способность создания практически значимых объектов;
3. Учебный план
(68 учебных недель, 1 час в неделю)
№
1
Наименование модуля
«Я конструирую»
Количество Общее
часов по
количество
годам
часов
обучения
1
год
2
год
11
9
20
2
«Я программирую»
5
16
21
3
«Я создаю»
18
9
27
4. Содержание программы
1-й год обучения
Раздел 1 «Я конструирую» - 11 часов
Тема 1. Введение. Мотор и ось.
Знакомство с конструктором LEGO, правилами организации рабочего места.
Техника безопасности. Знакомство со средой программирования, с основными
этапами разработки модели. Знакомство с понятиями мотор и ось, исследование
основных функций и параметров работы мотора, заполнение таблицы. Выработка
навыка поворота изображений и подсоединения мотора к LEGO-коммутатору.
Разработка простейшей модели с использованием мотора - модель «Обезьяна на
турнике». Знакомство с понятиями технологической карты модели и технического
паспорта модели.
Тема 2. Зубчатые колеса.
Знакомство с элементом модели зубчатые колеса, понятиями ведущего и
ведомого зубчатых колес. Изучение видов соединения мотора и зубчатых колес.
Знакомство и исследование элементов модели промежуточное зубчатое колесо,
понижающая зубчатая передача и повышающая зубчатая передача, их сравнение,
заполнение таблицы. Разработка модели «Умная вертушка» (без использования
датчика расстояния). Заполнение технического паспорта модели.
Тема 3. Коронное зубчатое колесо.
Знакомство с элементом модели коронное зубчатое колесо. Сравнение
коронного зубчатого колеса с зубчатыми колесами. Разработка модели «Рычащий
лев» (без использования датчиков). Заполнение технического паспорта модели.
Тема 4. Шкивы и ремни.
Знакомство с элементом модели шкивы и ремни, изучение понятий ведущий
шкив и ведомый шкив. Знакомство с элементом модели перекрестная переменная
передача. Сравнение ременной передачи и зубчатых колес, сравнений простой
ременной передачи и перекрестной передачи. Исследование вариантов
конструирования ременной передачи для снижение скорости, увеличение скорости.
Прогнозирование результатов различных испытаний. Разработка модели «Голодный
аллигатор» (без использования датчиков). Заполнение технического паспорта модели.
Тема 5. Червячная зубчатая передача.
Знакомство с элементом модели червячная зубчатая передача, исследование
механизма, выявление функций червячного колеса. Прогнозирование результатов
различных испытаний. Сравнение элементов модели червячная зубчатая передача и
зубчатые колеса, ременная передача, коронное зубчатое колесо.
Тема 6. Кулачковый механизм.
Знакомство с элементом модели кулачок (кулачковый механизм), выявление
особенностей кулачкового механизма. Прогнозирование результатов различных
испытаний. Способы применения кулачковых механизмов в разных моделях:
разработка моделей «Обезьянка- барабанщица», организация оркестра обезьянбарабанщиц, изучение возможности записи звука. Закрепление умения использования
кулачкового механизма в ходе разработки моделей «Трамбовщик» и «Качелька».
Заполнение технических паспортов моделей.
Тема 7. Датчик расстояния.
Знакомство с понятием датчика. Изучение датчика расстояния, выполнение
измерений в стандартных единицах измерения, исследование чувствительности
датчика расстояния. Модификация уже собранных моделей с использованием
датчика расстояния, изменение поведения модели. Разработка моделей «Г олодный
аллигатор» и «Умная вертушка» с использованием датчика расстояния, сравнение
моделей. Соревнование роботов «Кто дольше». Дополнение технических паспортов
моделей.
Тема 8. Датчик наклона.
Знакомство с датчиком наклона. Исследование основных характеристик
датчика наклона, выполнение измерений в стандартных единицах измерения,
заполнение таблицы. Разработка моделей с использованием датчика наклона:
«Самолет», «Умный дом: автоматическая штора». Заполнение технических паспортов
моделей.
II РАЗДЕЛ. «Я программирую» - 5 часов
В ходе изучения тем раздела «Я программирую» полученные знания, умения,
навыки закрепляются и расширяются, повышается сложность
конструируемых моделей за счет сочетания нескольких видов механизмов и
усложняется поведение модели. Основное внимание уделяется разработке и
модификации основного алгоритма управления моделью.
Тема 1. Алгоритм.
Знакомство с понятием алгоритма, изучение основных свойств алгоритма.
Знакомство с понятием исполнителя. Изучение блок-схемы как способа записи
алгоритма. Знакомство с понятием линейного алгоритма, с понятием команды, анализ
составленных ранее алгоритмов поведения моделей, их сравнение.
Тема 2. Блок "Цикл".
Знакомство с понятием цикла. Варианты организации цикла в среде
программирования LEGO. Изображение команд в программе и на схеме. Сравнение
работы блока Цикл со Входом и без него. Разработка модели «Карусель», разработка
и модификация алгоритмов управляющих поведением модели. Заполнение
технического паспорта модели.
Тема 3. Блок "Прибавить к экрану".
Знакомство с блоком «Прибавить к экрану», обсуждение возможных вариантов
применения. Разработка программы «Плейлист». Модификация модели «Карусель» с
изменение мощности мотора и применением блока «прибавить к экрану».
Тема 4. Блок "Вычесть из Экрана".
Знакомство с блоком «Вычесть из экрана», обсуждение возможных вариантов
применения. Разработка модели «Ракета». Заполнение технического паспорта модели.
Тема 5. Блок "Начать при получении письма".
Знакомство с блоками «Отправить сообщение» и «Начать при получении
письма», исследование допустимых вариантов сообщений, прогнозирование
результатов различных испытаний, обсуждение возможных вариантов применения
этих блоков. Разработка модели «Кодовый замок». Заполнение технического
паспорта модели.
III РАЗДЕЛ. «Я создаю» - 18 часов
В ходе изучения тем раздела «Я создаю» упор делается на развитие
технического творчества учащихся посредством проектирования и создания
учащимися собственных моделей, участия в выставках творческих проектов.
Тема 1. Разработка модели «Танцующие птицы».
Обсуждение элементов модели, конструирование, разработка и запись
управляющего алгоритма, заполнение технического паспорта модели.
Тема 2. Свободная сборка.
Составление собственной модели, составление технологической карты и
технического паспорта модели. Разработка одного или нескольких вариантов
управляющего алгоритма. Демонстрация и защита модели. Сравнение моделей.
Подведение итогов.
Тема 3. Творческая работа «Порхающая птица».
Обсуждение элементов модели, конструирование, разработка и запись
управляющего алгоритма, заполнение технического паспорта модели. Развитие
модели: создание отчета, презентации, придумывание сюжета для
представления модели, создание и программирование модели с более сложным
поведением.
Тема 4. Творческая работа «Футбол».
Обсуждение элементов модели, конструирование, разработка и запись
управляющего
алгоритма,
заполнение
технического
паспорта
модели
«Нападающий». Обсуждение элементов модели, конструирование, разработка и
запись управляющего алгоритма, заполнение технического паспорта модели
«Вратарь». Рефлексия (измерения, расчеты, оценка возможностей модели).
Организация футбольного турнира - соревнования в сборке моделей
«Нападающий» и «Болельщики», конструирование, разработка и запись
управляющего алгоритма, заполнение технического паспорта модели «Ликующие
болельщики». Подведение итогов.
Тема 5. Творческая работа «Непотопляемый парусник».
Обсуждение элементов модели, конструирование, разработка и запись
управляющего
алгоритма,
заполнение
технического
паспорта
модели
«Непотопляемый парусник». Развитие модели: создание отчета, презентации,
придумывание сюжета для представления модели, создание и программирование
модели с более сложным поведением.
Тема 6. Творческая работа «Спасение от великана».
Обсуждение элементов модели, конструирование, разработка и запись
управляющего алгоритма, заполнение технического паспорта модели «Спасение от
великана», придумывание сюжета для представления модели (на примере сказки
Перро «Мальчик с пальчик»).
Тема 7. Творческая работа «Дом».
Обсуждение элементов модели, конструирование, разработка и запись
управляющего алгоритма, заполнение технического паспорта моделей «Дом»,
«Машина». Знакомство с понятием маркировка. Разработка и программирование
моделей с использованием двух и более моторов. Придумывание сюжета, создание
презентации для представления комбинированной модели «Дом» и «Машина».
Тема 8. Маркировка: разработка модели «Машина с двумя моторами».
Повторение
понятия
маркировка,
обсуждение
элементов
модели,
конструирование, разработка и запись управляющего алгоритма, заполнение
технического паспорта модели «Машина с двумя моторами».
Тема 9. Разработка модели «Кран».
Обсуждение элементов модели, конструирование, разработка и запись
управляющего алгоритма, заполнение технического паспорта модели «Кран»,
сравнение управляющих алгоритмов.
Тема 10. Разработка модели «Колесо обозрения».
Обсуждение элементов модели, конструирование, разработка и запись
управляющего алгоритма, заполнение технического паспорта модели «Колесо
обозрения»
Тема 11. Творческая работа «Парк аттракционов».
Составление собственной модели, составление технологической карты и
технического паспорта модели. Разработка одного или нескольких вариантов
управляющего алгоритма. Демонстрация и защита модели. Сравнение моделей.
Подведение итогов.
Тема 12. Конкурс конструкторских идей.
Создание и программирование собственных механизмов и моделей с помощью
набора LEGO, составление технологической карты и технического паспорта модели,
демонстрация и защита модели. Сравнение моделей. Подведение итогов.
2 год обучения
Раздел 1 «Я конструирую» - 9часов
Тема 1. Введение.
Рассказ о развитии робототехники в мировом сообществе и в частности в
России. Показ видео роликов о роботах и роботостроении. Правила техники
безопасности.
Тема 2. История создания первых роботов. История робототехники.
Робототехника для начинающих, базовый уровень. Основы робототехники.
Понятия: датчик, интерфейс, алгоритм и т.п.
Алгоритм программы представляется по принципу LEGO. Из визуальных
блоков составляется программа. Каждый блок включает конкретное задание и его
выполнение. По такому же принципу собирается сам робот из различных
комплектующих узлов (датчик, двигатель, зубчатая передача и т.д.) узлы
связываются при помощи интерфейса (провода, разъемы, системы связи, оптику и
т.д.
Тема 3. Основы механики. Знакомство с конструкторами и деталями.
Технология NXT. О технологии EV3. Установка батарей. Главное
меню.
Сенсор цвета и цветная подсветка. Сенсор нажатия. Ультразвуковой сенсор.
Интерактивные сервомоторы. ИспользованиеBluetooth.
EV3 является «мозгом» робота MINDSTORMS. Это интеллектуальный,
управляемый компьютером элемент конструктора LEGO, позволяющий роботу
ожить и осуществлять различные действия.
Различные сенсоры необходимы для выполнения определенных действий.
Определение цвета и света. Обход препятствия. Движение по траектории и т.д.
Тема 4. Основы кинематики. Сборка первых роботов с использованием
основных законов кинематики.
Знакомство с конструктором. Твой конструктор (состав, возможности).
Основные детали (название и назначение). Датчики (назначение, единицы
измерения).
Двигатели.
МикрокомпьютерEV3.Аккумулятор
(зарядка,
использование). Как правильно разложить детали в наборе.
В конструкторе MINDSTORMSEV3 применены новейшие технологии
робототехники: современный 32 - битный программируемый микроконтроллер;
программное обеспечение, с удобным интерфейсом набазе образов и с возможностью
перетаскивания объектов, а также с поддержкой интерактивности; чувствительные
сенсоры и интерактивные сервомоторы; разъемы для беспроводного Bluetooth, WIFta USB подключений. Различные сенсоры необходимы для выполнения
определенных действий. Определение цвета и света. Обход препятствия. Движение
по траектории и т.д.
Тема 5. Основы динамики. Сборка первых роботов с использованием основных
законов динамики.
Начало работы. Включение и выключение микрокомпьютера (аккумулятор,
батареи, включение, выключение). Подключение двигателей и датчиков
(комплектные элементы, двигатели и датчики EV3). Тестирование (Tryme). Мотор.
Датчик освещенности. Датчик звука. Датчик касания. Ультразвуковой датчик.
Структура меню EV3. Снятие показаний с датчиков (view).
II РАЗДЕЛ. «Я программирую» - 16 часов
Тема 1. Изучение среды программирования. Знакомство с интерфейсом
программы. Программирование первого робота.
Программное обеспечение EVА.Требования к системе. Установка
программного обеспечения. Интерфейс программного обеспечения. Палитра
программирования. Панель настроек. Контроллер. Редактор звука. Редактор
изображения. Дистанционное управление. Структура языка программирования EV3.
Установка связи с EV3.Usb. BT .WI-FI. Загрузка программы. Запуск программы на
EV3. Память EV3: просмотр и очистка.
Тема 2. Основы механики. Сборка и программирование роботов с
использованием основных законов механики.
Первая модель. Сборка модели по технологическим картам. Составление
простой программы для модели, используя встроенные возможности EV3 (программа
из ТК + задания на понимание принципов создания программ).
Тема 3. Датчики.
Модели с датчиками. Сборка моделей и составление программ из ТК. Датчик
звука. Датчик касания. Датчик света. Подключение лампочки.
Выполнение дополнительных заданий и составление собственных программ.
Соревнования.
Проводится сборка моделей роботов и составление программ по
технологическим картам, которые находятся в комплекте с комплектующими для
сборки робота. Далее составляются собственные программы.
III РАЗДЕЛ. «Я создаю» - 9 часов
Тема 1. Сборка и программирование спортивных роботов с использованием
датчиков.
Программы. Составление простых программ по линейным и псевдолинейным
алгоритмам. Соревнования.
Учитывая, что при конструировании робота из данного набора существует
множество вариантов его изготовления и программирования, начинаем с программ
предложенных в инструкции и описании конструктора.
Тема 2. Сборка и программирование выставочных роботов.
Модели с датчиками. Составление простых программ по алгоритмам, с
использованием ветвлений и циклов»
Тема 3. Сборка и программирование авторских роботов творческой категории.
Программы. Составление авторских программ по линейным и псевдолинейным
алгоритмам. Соревнования.
Тема 4. Выставка. Демонстрация возможностей роботов.
Программы. День показательных соревнований по категориям:
Категории могут быть различными.
Категории соревнований заранее рассматриваем различные. Используем видео
материалы соревнований по конструированию роботов и повторяем их на практике.
Затем применяем все это на соревнованиях.
Тема 5. Заключительное занятие.
Заключительное занятие.
Календарно-тематическое планирование
1-й год обучения
№
п/п
Общее
кол-во
часов
Тема занятия
I РАЗДЕЛ «Я КОНСТРУИРУЮ»
1 Введение. Мотор и ось.
1
Зубчатые колеса.
1
Коронное зубчатое колесо.
1
Шкивы и ремни.
1
Червячная зубчатая передача.
1
Кулачковый механизм
3
Датчик расстояния
2
Датчик наклона.
1
Всего часов по разделу
11
II РАЗДЕЛ «Я ПРОГРАММИ РУЮ»
1 Алгоритм.
1
2
3
4
5
6
7
8
2
3
4
5
Блок "Цикл".
Блок "Прибавить к экрану".
Блок "Вычесть из Экрана".
Блок
"Начать
письма".
при
получении
1
1
1
1
в том числе
теорети практи
ческие
ческие
Образовательный
набор по механике,
мехатронике и
робототехнике
1
1
1
1
1
1
1
1
Средства Центра
"Точка Роста"
2
1
1
1
1
1
1
Образовательный
конструктор для
практики
блочного
программировани
я с комплектом
датчиков
Всего часов по разделу 5
III РАЗДЕЛ «Я СОЗДАЮ»
1
Разработка
птицы».
2
3
Свободная сборка.
4
5
6
7
8
модели
«Танцующие
Творческая работа «Порхающая
птица».
Творческая работа «Футбол».
Творческая работа «Непотопляемый
парусник».
Творческая работа «Спасение от
великана».
Творческая работа «Дом».
Маркировка:
разработка модели
«Машина с двумя моторами».
9 Разработка модели «Кран».
10 Разработка
модели
«Колесо
обозрения».
11 Творческая
работа
«Парк
аттракционов».
12 Конкурс конструкторских идей.
Всего часов по разделу
ВСЕГО ЧАСОВ
2-й год обучения
№
Тема
п/п
1
1
5
2
5
2
3
2
1
1
1
1
3
1
1
1
2
3
2
3
10
5
8
4
Четырёхосевой
учебный робот манипулятор с
модульными
сменными насадками
18
34
8
34
в том числе
Общее
количе
ство
часов
теоре
тичес
кие
Средства ЦО
практи "Точка Роста”
ческие
I РАЗДЕЛ «Я КОНСТРУИРУЮ
1 Вводное занятие (в
техника безопасности)
2 История создания первых
том
числе
1
1
1
1
Образовательный
набор по механике,
мехатронике
и
робототехнике
-
роботов. История робототехники
Основы механики. Знакомство с
конструкторами и деталями.
Основы кинематики. Сборка первых
роботов с использованием основных
законов кинематики.
2
1
1
2
1
1
Основы динамики. Сборка первых
роботов с использованием основных
законов динамики.
Всего часов по разделу
II РАЗДЕЛ «Я ПРОГРАММИРУЮ»
3
1
2
1
Изучение среды программирования.
Знакомство с
интерфейсом
программы.
Программирование первого робота.
8
2
6 Образовательный
конструктор
для
практики
блочного
программирования с
комплектом датчиков
2
Основы
механики.
Сборка
и
программирование
роботов
с
использованием основных законов
механики.
Датчики.
Всего часов по разделу
III РАЗДЕЛ «Я СОЗДАЮ»
6
2
4
1
1
3
4
5
3
9 5
2
16 5
4
11
1
Сборка
и
программирование
спортивных
роботов
с
использованием датчиков.
1
1
2
Сборка
и
программирование
выставочных роботов.
1
1
Четырёхосевой
учебный робот манипулятор с
модульными
сменными
насадками
Образовательный
набор для изучения
многокомпонентных
робототехнических
систем и
манипуляционных
роботов
3
4
5
Сборка
и
программирование
авторских
роботов
творческой
категории
Выставка.
Демонстрация
возможностей роботов.
Заключительное занятие
Всего часов по разделу
9
ВСЕГО ЧАСОВ
34
3
1
2
2
-
2
2
1
1
2
7
22
12
1. Календарный учебный график
№
Основные характеристики учебного процесса
1
Количество учебных недель
68
2
Количество учебных дней
170
3
Количество часов в неделю
1
4
Начало занятий
2 сентября
5
Каникулы
6
Окончание учебного года
С 28.10– 05.11.2024
С 30.12 - 08.01.2025
С 24.03– 30.03.2025
27.05. –31.08.2025
27 мая 2025
2. Организационно-педагогические условия
Материально-техническое обеспечение программы.
1. Компьютер- на момент программирования робототехнических средств,
программирования контроллеров конструкторов, настройки самих конструкторов,
отладки программ, проверка совместной работоспособности программного продукта
и модулей конструкторов LEGO.
2. Наборы конструкторов:
Средства ЦО "Точка Роста"
- образовательныйнаборпомеханике,мехатроникеиробототехнике-1шт.
- образовательный конструктор для практики блочного
программирования с комплектом датчиков - 1 шт.
- четырёхосевойучебныйробот-манипуляторсмодульнымисменныминасадками1шт.
- образовательныйнабордляизучениямногокомпонентныхробототехнических
систем и манипуляционных роботов - 1шт.
- программный продукт - по количеству компьютеров в классе;
- поля для проведения соревнования роботов - 1 шт.;
- зарядное устройство для конструктора - 2шт.
- ящик для хранения конструкторов (по объёму).
Методическое обеспечение.
- инструкции по технике безопасности и правилам поведения;
- справочники и переводчики в электронном виде;
- информационный материал;
- технологические и инструкционные карты;
- методические разработки и планы конспектов занятий;
- методические указания и рекомендации к практическим занятиям. Наглядные
пособия
- учебные презентации по темам;
- алгоритмы, образцы, инструкции;
- схемы сборки моделей.
Раздаточный материал
- технологические карты;
- задания для практической и самостоятельной работы;
- бланки анкет;
- бланки диагностических и творческих заданий;
- материалы для проведения конкурсных мероприятий.
Ежегодно составляются справки по кадровому обеспечению, обеспеченности
учебными изданиями и электронными ресурсами, материально - техническому
обеспечению, безопасным и специальным условиям реализации программ для
основных и дополнительных образовательных программ, которые являются
неотъемлемой частью настоящей образовательной программы. Информация по
лицензионным условиям размещается в специальном разделе «Сведения об
образовательных организациях». Условия для реализации дополнительных
образовательных программ на внебюджетной основе создаются только за счет
средств, полученных от деятельности, приносящей доход.
7. Формы аттестации и оценочные материалы
Главным результатом реализации Программы является создание каждым
ребенком своего оригинального продукта, а главным критерием оценки ученика
является не столько его талантливость, сколько его способность трудиться,
способность упорно добиваться достижения нужного результата. В связи с этим
применяется безотметочное обучение с использованием таких приемов поощрения,
как устное поощрение и ориентирование на успех.
При оценивании достижений планируемых результатов используется:
- накопительная система оценивания (портфолио), характеризующая
динамику индивидуальных образовательных достижений;
- рефлексия и самооценка.
Текущий контроль усвоения материала осуществляется по результатам
выполнения практических заданий. Преобладающей формой текущего контроля
выступает проверка работоспособности робота: выяснение технической задачи,
определение путей решения технической задачи.
Контроль осуществляется в таких формах как: практическая работа,
самостоятельная разработка моделей, соревнования между группами, презентация
(самопрезентация) творческих проектов обучающихся, выставка детских работ.
Форма аттестации учащихся по данной программе - итоговая проектная
работа. Творческие проекты могут быть как индивидуальными, так и групповыми.
Разработка каждого проекта реализуется в форме выполнения конструирования и
программирования модели робота для решения предложенной задачи.
Итоговые работы обязательно презентуются и выставляются для демонстрации
- это дает возможность ребенку увидеть значимость своей деятельности и получить
оценку работы как со стороны сверстников, так и со стороны взрослых. Каждый
проект осуществляется под руководством педагога, который оказывает помощь в
определении темы и разработке структуры проекта, дает рекомендации по
подготовке, выбору средств проектирования, обсуждает этапы его реализации. Роль
педагога сводится к оказанию методической помощи, а каждый обучающийся учится
работать самостоятельно, получает новые знания и использует уже имеющиеся,
творчески подходит к выполнению задания и представлению своей работы.
Запланированы участия в конкурсах, результаты которых также являются
оценочной единицей.
Программой предусмотрен также мониторинг освоения результатов работы по
таким показателям как развитие личных качеств обучающихся, развитие социально
значимых качеств личности, уровень общего развития и уровень развития
коммуникативных способностей.
Формами и методами отслеживания является: педагогическое наблюдение,
анализ самостоятельных и творческих работ, беседы с детьми, отзывы родителей.
Примерные темы практических заданий для текущего контроля
1. Спроектируйте и постройте автономного робота, который движется по
правильному многоугольнику и измеряет расстояние и скорость.
2. Спроектируйте и постройте автономного робота, который может
передвигаться:
- на расстояние 1 м;
- используя хотя бы один мотор;
- используя для передвижения колеса;
а также может отображать на экране пройденное им расстояние
3. Спроектируйте и постройте автономного робота, который может
перемещаться и вычислять среднюю скорость, а также может отображать на экране
свою среднюю скорость.
4. Спроектируйте и постройте автономного робота, который может
передвигаться:
- на расстояние не менее 30 см;
- используя хотя бы один мотор;
- не используя для передвижения колеса.
5. Спроектируйте, постройте и запрограммируйте робота, который может
двигаться вверх по как можно более крутому уклону.
6. Спроектируйте, постройте и запрограммируйте робота, который может
передвигаться по траектории, которая образует повторяемую геометрическую фигуру
(например, треугольник или квадрат).
7. Спроектируйте и постройте более умного робота, который реагирует на
окружающую обстановку. Запрограммируйте его для использования датчиков цвета,
касания, и ультразвукового датчика для восприятия различных данных.
8. Спроектируйте, постройте и робота, который может воспринимать
окружающую среду и реагировать следующим образом: - издавать звук; - отображать
что-либо на экране модуля EV3.
9. Спроектируйте, постройте и запрограммируйте роботизированное
существо, которое может: - чувствовать окружающую обстановку; - реагировать
движением.
10. Спроектируйте, постройте и запрограммируйте робота, который может: воспринимать условия света и темноты в окружающей обстановке; - реагировать на
каждое условие различным поведением.
Презентация группового проекта
Процесс выполнения итоговой работы завершается процедурой презентации
действующего робота. Презентация сопровождается демонстрацией действующей
модели робота и представляет собой устное сообщение (на 5 -7 мин.), включающее в
себя следующую информацию: - тема и обоснование актуальности проекта; - цель и
задачи проектирования; - этапы и краткая характеристика деятельности на каждом из
этапов.
