Ожидаемые результаты и способы их проверки
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
В настоящее время автоматизация достигла такого уровня, при котором технические объекты выполняют не только функции по обработке материальных предметов, но и начинают выполнять обслуживание и планирование. Человекоподобные роботы уже выполняют функции секретарей и гидов. Робототехника уже выделена в отдельную отрасль.
Робототехника - это проектирование, конструирование и программирование всевозможных интеллектуальных механизмов - роботов, имеющих модульную структуру и обладающих мощными микропроцессорами.
Сегодня человечество практически вплотную подошло к тому моменту, когда роботы будут использоваться во всех сферах жизнедеятельности. Также изучение робототехники возможно в курсе математики (реализация основных математических операций, конструирование роботов), технологии (конструирование роботов, как по стандартным сборкам, так и произвольно), физики (сборка деталей конструктора, необходимых для движения робота-шасси).
Lego позволяет обучающимся:
совместно обучаться в рамках одной бригады;
распределять обязанности в своей бригаде;
проявлять повышенное внимание культуре и этике общения;
проявлять творческий подход к решению поставленной задачи;
создавать модели реальных объектов и процессов;
видеть реальный результат своей работы.
Программа «Первый шаг в робототехнику» относится к спортивнотехнической направленности.
Актуальность предлагаемой образовательной программы заключается в том, что в настоящее время владение компьютерными технологиями рассматривается как важнейший компонент образования, играющий значимую роль в решении приоритетных задач образования – в формировании целостного мировоззрения, системно-информационной картины мира, учебных и коммуникативных навыков.Обучающиеся получат представление о самобытности и оригинальности применения робототехники как вида искусства, как объектов для исследований.
Новизна программы в том, что она не только прививает навыки и умение работать с графическими программами, но и способствует формированию информационной, технической и эстетической культуры. Эта программа не даёт ребёнку “уйти в виртуальный мир”, учит видеть красоту и привлекательность реального мира.
ЦЕЛЬ ПРОГРАММЫ
- создание условий научить обучающихся основам робототехники, программирования. Развитие творческих способностей в процессе конструирования.
ЗАДАЧИ ПРОГРАММЫ
Обучающие:
- познакомить обучающихся со спецификой работы над различными видами моделей роботов на простых примерах (Лего-роботов);
- научить различным технологиям создания роботов, механизмов;
- научить добиваться высокого качества изготовленных моделей (добротность, надежность, привлекательность);
- научить составлять программы для роботов различной сложности;
- формировать творческой личности установкой на активное самообразование.
Развивающие:
- развивать мыслительные операции: анализ, синтез, обобщения, сравнения, конкретизация; алгоритмическое и логическое мышление, внимание, фантазию;
-развить у обучающихся элементы изобретательности, технического мышления и творческой инициативы;
-развить глазомер, творческую смекалку, быстроту реакции;
-ориентировать обучающихся на использование новейших технологий и методов организации практической деятельности в сфере моделирования;
-развить способности программировать;
-приобретение навыков коллективного труда;
Воспитательные:
-сформировать качества творческой личности с активной жизненной позицией;
-ранняя ориентация на инновационные технологии и методы организация практической деятельности в сферах общей кибернетики и роботостроения;
-воспитывать ценностное отношение к предмету информатика, взаимоуважение друг к другу, эстетический вкус, бережное отношение к оборудованию и технике, дисциплинированность.
Отличительные особенности
Знания, полученные при изучении программы «Первый шаг в робототехнику», полезны для обучающихся. LegoMindstorms EV3, при собирании разнообразных элементов в цельную конструкцию, помогают развивать у детей креативное мышление, фантазию, воображение и моторику. Для учащихся конструкторы Lego представляют большие возможности для поисковой и экспериментально-исследовательской деятельности, благодаря его технологии, а именно: разнообразие деталей (большое количество деталей – кирпичики, кубики, овальные формы, столбики, колеса, панели, горки и т. д.), своеобразие креплений (крепление происходит почти без физических усилий, но достаточно прочно).
Возраст детей. Программа «Первый шаг в робототехнику» рассчитана для детей от 10 до 16 лет. Программа может корректироваться в процессе работы с учетом возможностей материально-технической базы, возрастных особенностей обучающихся, их способностей усваивать материал.
Занятия проводятся в группах, сочетая принцип группового обучения с индивидуальным подходом. Условия набора детей в группу: принимаются все желающие. Наполняемость в группах составляет: первый год обучения – 12 - 15 человек; второй год обучения – 12 - 15 человек; третий год обучения – 12 - 15 человек.
Сроки реализации. Программа рассчитана на 3 года обучения.
Режим занятий:
- для обучающихся1 года обучения наполняемость группы 12 - 15 человек - 2 раза в неделю по 2 часа итого 144 часа;
- для обучающихся 2 года обучения наполняемость группы 12 -15 человек - 3 раза в неделю по 2 часа итого 216 часов;
- для обучающихся 3 года обучения наполняемость группы 12-15 человек – 3 раза в неделю по 2 часа итого 216 часов;
Данная программа носит практико-ориентированный характер: большая часть учебного времени затрачивается на сборки моделей роботов и их программирование. Элементы игры, которые присутствуют в первоначальном знакомстве и мотивируют ребенка, очень естественно подводят его к познанию сложных фундаментальных основ взрослого конструирования и программирования. Основной принцип организации занятий: придумать, построить, запрограммировать, поразмышлять, продолжить. Занятия основаны на практическом выходе, при котором обучающийся активно вовлечен в свой собственный учебный процесс. Вместо простого запоминания чужих работ и достижений, обучающийся сталкиваются с задачами, которые побуждают их использовать свое воображение, навык решения проблем и работа в команде. Таким образом, организация занятий с использованием учебных оборудований Ардуинои LegoMindstorms EV3 является высокоэффективным средством обучения и воспитания обучающихся.Планируется обязательное участие обучающихся в выставках.
УЧЕБНО-ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН 1 ГОД ОБУЧЕНИЯ
| № Раздела | Тема занятий | Количество часов | ||
| всего | теория | практика | ||
| Вводное занятие. Техника безопасности в компьютерном классе. Инструктаж по ТБ. Основы работы с LegoMindstorms EV3 и Ардуино. | ||||
| Среда конструирования - знакомство с деталямиконструктора. | ||||
| Программа.Дисплей. Использование дисплея.Создание анимации. | ||||
| Конструирование. | ||||
| Программирование. | ||||
| Сборка простейшего робота, поинструкции.Программное обеспечение LegoMindstorms EV3и Ардуино. Создание простейшей программы. | ||||
| Концепт – кары. Моторы для роботов. Кольцевые автогонки. Сервопривод. Тахометр. | ||||
| Компьютерное моделирование. Модели и моделирование. Цифровой дизайнер. Пропорция. Метод пропорции. Проекты. | ||||
| Проектная деятельность в группах. | ||||
| Итоговое занятие. Выставка работ обучающихся. | ||||
| Итого |
СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММЫ 1 ГОД ОБУЧЕНИЯ
Создание анимации.
Теория (2ч.):Знакомство с запуском программы, ее интерфейсом.Команды, палитры инструментов.Подключение.Визуальные языки программирования.Разделы программы, уровни сложности. Передача и запуск программы. Окно инструментов. Изображение команд в программе и на схеме.
Практика (8ч.):Дисплей. Использование дисплея.Создание анимации. Виртуальное инатурное моделирование технических объектов.
Тема 4. Конструирование.
Теория (4ч.):Правила работы с конструктором LegoMindstorms EV3и Ардуино. Основные детали. Спецификация. Кнопки управления. Сбор непрограммируемых моделей. Передача и запуск программы.
Практика (8ч.):Составление простейшей программы по шаблону. Параметры мотора и лампочки. Изучение влияния параметров на работу модели. Знакомство с датчиками. Датчики и их параметры: Датчик касания; Инфракрасный передатчик; Датчик освещенности. Модель «Выключатель света». Сборка модели. Разработка и сбор собственных моделей. Демонстрация моделей.
Тема 5. Программирование.
Теория(4ч.):Визуальные языки программирования. Уровни сложности. Работа в среде программирования Ардуино. Знакомство со средой программирования Mindstorms EV3. Передача и запуск программ. Окно инструментов. Изображение команд в программе и на схеме. Работа с пиктограммами, соединение команд. Знакомство с командами: запусти мотор вперед; включи лампочку; жди; запусти мотор назад; стоп Составления программы по шаблону. Составление программ на различные траектория движения.
Практика (8ч.):Сборка модели с использованием мотора. Составление программ с использование датчика касания. Составление программ с использование ультразвукового датчика. Составление программ с использование датчика освещенности. Составление программ с использование датчика звука Сборка модели с использование лампочки. Линейная и циклическая программа. Составление программы с использованием параметров, зацикливание программы. Условие, условный переход. Сбор разных моделей. Составление программы с использованием нескольких датчиков.
УЧЕБНО-ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН 2 ГОД ОБУЧЕНИЯ
| № Раздела | Тема занятия | Количество часов | ||
| всего | теория | практика | ||
| Вводное занятие. Инструктаж по технике безопасности. Правила поведения в кабинете при работе с компьютерами и конструкторами. | ||||
| Введение в робототехнику. Конструкторы компанииLEGO. Информация о имеющихся конструкторах компании LEGO. Их функциональные назначения и отличия. Демонстрация имеющихся наборов. | ||||
| Знакомимся с набором Mindstorms EV3. Теоретическое сравнение конструкторов типа Ардуино и Mindstorms EV3. | ||||
| Конструирование и программирование творческого робота. Изучение среды управления и программирования. | ||||
| Проектная деятельность в группах. Разработка творческих проектов. Сборка и исследование моделей роботов на выбор. Интернет - материалы. Соревнования | ||||
| Работа в средах программирования LegoMindstorms EV3. Сборка и исследование моделей роботов на выбор. | ||||
| Передовые направления в робототехнике XXI века.Компьютерное моделирование. | ||||
| Показательные выступления. Итоговое занятие. | ||||
| Итого |
СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММЫ 2 ГОД ОБУЧЕНИЯ
Тема 1: Введение.
Теория (2ч.):Правила поведения и ТБ в кабинете и при работе с конструкторами.
УЧЕБНО-ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН 3 ГОД ОБУЧЕНИЯ
| № Раздела | Тема занятия | Количество часов | ||
| всего | теория | практика | ||
| Вводное занятие. Техника безопасности в компьютерном классе. Материалы и инструменты. Инструктаж по ТБ. | ||||
| Робототехника. Образовательные роботы. Правила работы с наборами, деталями конструктора Лего.Характеристики робота LegoMindstorms EV3. Создание первого проекта. | ||||
| Программирование робота в среде EV3. | ||||
| Основные виды соревнований и элементы заданий. | ||||
| Конструирование и программирование. Изучение среды управления и программирования. | ||||
| Проектная деятельность в группах. Конструирование и программирование робота: сборка и программирование моделей для соревнований | ||||
| Передовые направления в робототехнике XXI века. Интернет материалы. Обзор образовательных сайтов по робототехнике. | ||||
| Повторение изученного в течении учебного года. Итоговое занятие. Выставка творческих работ обучающихся. | ||||
| Итого: |
СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММЫ 3 ГОД ОБУЧЕНИЯ
Тема 1: Введение.
Теория (2ч.):Правила поведения и ТБ в кабинете информатики при работе с наборами, деталями, моделями конструктора Лего.
Тема 2: Характеристики робота LegoMindstorms EV3.
Теория (4ч.):Характеристики робота LegoMindstorms EV3.
Практика (5ч.):Сборка робота.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1.Дистанционный курс «Конструирование и робототехника» -
2.ЛЕГО-лаборатория (ControlLab):Справочное пособие, - М.: ИНТ, 1998, 150 стр.
3.Ньютон С. Брага. Создание роботов в домашних условиях. – М.: NT Press, 2007, 345 стр.;
4.Применение учебного оборудования. Видеоматериалы. – М.: ПКГ «РОС», 2012;
5.Программное обеспечение LEGO Education NXT v.2.1.;
6.Рыкова Е. А. LEGO-Лаборатория (LEGO ControlLab). Учебно-методическое пособие. – СПб, 2001, 59 стр.
7. Чехлова А. В., Якушкин П. А.«Конструкторы LEGO DAKTA в курсеинформационных технологий. Введение в робототехнику». - М.: ИНТ, 2001 г.
Интернет ресурсы
http://lego.rkc-74.ru/
http://www.lego.com/education/
http://www.wroboto.org/
http://www.roboclub.ru РобоКлуб. Практическая робототехника.
http://www.robot.ru Портал Robot.Ru Робототехника и Образование.
http://learning.9151394.ru
Сайт Министерства образования и науки Российской Федерации/Федеральные государственные образовательные стандарты: http://mon.gov.ru/pro/fgos/
Сайт Института новых технологий/ ПервоРобот LEGO WeDo: http://www.int- edu.ru/object.php?m1=3&m2=62&id=1002
http://www.openclass.ru/wiki-pages/123792
www.uni-altai.ru/info/journal/vesnik/3365-nomer-1-2010.html
http://confer.cschool.perm.ru/tezis/Ershov.doc
http://www.openclass.ru/wiki-pages/123792
http://pedagogical_dictionary.academic.ru
http://learning.9151394.ru/course/view.php?id=17
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
В настоящее время автоматизация достигла такого уровня, при котором технические объекты выполняют не только функции по обработке материальных предметов, но и начинают выполнять обслуживание и планирование. Человекоподобные роботы уже выполняют функции секретарей и гидов. Робототехника уже выделена в отдельную отрасль.
Робототехника - это проектирование, конструирование и программирование всевозможных интеллектуальных механизмов - роботов, имеющих модульную структуру и обладающих мощными микропроцессорами.
Сегодня человечество практически вплотную подошло к тому моменту, когда роботы будут использоваться во всех сферах жизнедеятельности. Также изучение робототехники возможно в курсе математики (реализация основных математических операций, конструирование роботов), технологии (конструирование роботов, как по стандартным сборкам, так и произвольно), физики (сборка деталей конструктора, необходимых для движения робота-шасси).
Lego позволяет обучающимся:
совместно обучаться в рамках одной бригады;
распределять обязанности в своей бригаде;
проявлять повышенное внимание культуре и этике общения;
проявлять творческий подход к решению поставленной задачи;
создавать модели реальных объектов и процессов;
видеть реальный результат своей работы.
Программа «Первый шаг в робототехнику» относится к спортивнотехнической направленности.
Актуальность предлагаемой образовательной программы заключается в том, что в настоящее время владение компьютерными технологиями рассматривается как важнейший компонент образования, играющий значимую роль в решении приоритетных задач образования – в формировании целостного мировоззрения, системно-информационной картины мира, учебных и коммуникативных навыков.Обучающиеся получат представление о самобытности и оригинальности применения робототехники как вида искусства, как объектов для исследований.
Новизна программы в том, что она не только прививает навыки и умение работать с графическими программами, но и способствует формированию информационной, технической и эстетической культуры. Эта программа не даёт ребёнку “уйти в виртуальный мир”, учит видеть красоту и привлекательность реального мира.
ЦЕЛЬ ПРОГРАММЫ
- создание условий научить обучающихся основам робототехники, программирования. Развитие творческих способностей в процессе конструирования.
ЗАДАЧИ ПРОГРАММЫ
Обучающие:
- познакомить обучающихся со спецификой работы над различными видами моделей роботов на простых примерах (Лего-роботов);
- научить различным технологиям создания роботов, механизмов;
- научить добиваться высокого качества изготовленных моделей (добротность, надежность, привлекательность);
- научить составлять программы для роботов различной сложности;
- формировать творческой личности установкой на активное самообразование.
Развивающие:
- развивать мыслительные операции: анализ, синтез, обобщения, сравнения, конкретизация; алгоритмическое и логическое мышление, внимание, фантазию;
-развить у обучающихся элементы изобретательности, технического мышления и творческой инициативы;
-развить глазомер, творческую смекалку, быстроту реакции;
-ориентировать обучающихся на использование новейших технологий и методов организации практической деятельности в сфере моделирования;
-развить способности программировать;
-приобретение навыков коллективного труда;
Воспитательные:
-сформировать качества творческой личности с активной жизненной позицией;
-ранняя ориентация на инновационные технологии и методы организация практической деятельности в сферах общей кибернетики и роботостроения;
-воспитывать ценностное отношение к предмету информатика, взаимоуважение друг к другу, эстетический вкус, бережное отношение к оборудованию и технике, дисциплинированность.
Отличительные особенности
Знания, полученные при изучении программы «Первый шаг в робототехнику», полезны для обучающихся. LegoMindstorms EV3, при собирании разнообразных элементов в цельную конструкцию, помогают развивать у детей креативное мышление, фантазию, воображение и моторику. Для учащихся конструкторы Lego представляют большие возможности для поисковой и экспериментально-исследовательской деятельности, благодаря его технологии, а именно: разнообразие деталей (большое количество деталей – кирпичики, кубики, овальные формы, столбики, колеса, панели, горки и т. д.), своеобразие креплений (крепление происходит почти без физических усилий, но достаточно прочно).
Возраст детей. Программа «Первый шаг в робототехнику» рассчитана для детей от 10 до 16 лет. Программа может корректироваться в процессе работы с учетом возможностей материально-технической базы, возрастных особенностей обучающихся, их способностей усваивать материал.
Занятия проводятся в группах, сочетая принцип группового обучения с индивидуальным подходом. Условия набора детей в группу: принимаются все желающие. Наполняемость в группах составляет: первый год обучения – 12 - 15 человек; второй год обучения – 12 - 15 человек; третий год обучения – 12 - 15 человек.
Сроки реализации. Программа рассчитана на 3 года обучения.
Режим занятий:
- для обучающихся1 года обучения наполняемость группы 12 - 15 человек - 2 раза в неделю по 2 часа итого 144 часа;
- для обучающихся 2 года обучения наполняемость группы 12 -15 человек - 3 раза в неделю по 2 часа итого 216 часов;
- для обучающихся 3 года обучения наполняемость группы 12-15 человек – 3 раза в неделю по 2 часа итого 216 часов;
Данная программа носит практико-ориентированный характер: большая часть учебного времени затрачивается на сборки моделей роботов и их программирование. Элементы игры, которые присутствуют в первоначальном знакомстве и мотивируют ребенка, очень естественно подводят его к познанию сложных фундаментальных основ взрослого конструирования и программирования. Основной принцип организации занятий: придумать, построить, запрограммировать, поразмышлять, продолжить. Занятия основаны на практическом выходе, при котором обучающийся активно вовлечен в свой собственный учебный процесс. Вместо простого запоминания чужих работ и достижений, обучающийся сталкиваются с задачами, которые побуждают их использовать свое воображение, навык решения проблем и работа в команде. Таким образом, организация занятий с использованием учебных оборудований Ардуинои LegoMindstorms EV3 является высокоэффективным средством обучения и воспитания обучающихся.Планируется обязательное участие обучающихся в выставках.
Ожидаемые результаты и способы их проверки
К концу первого года обучения обучающийся будет
знать:
-простейших основ механики и робототехники;
-основные виды конструкций, соединение деталей;
-последовательность изготовления конструкций, простейших моделей роботов;
- технику безопасности в компьютерном классе;
уметь:
-определять, различать и называть детали конструктора;
-конструировать по условиям, заданным преподавателем, по образцу, по схеме;
-отличать новое от уже известных моделей;
-делать выводы в результате совместной работы группы;
-сравнивать и группировать модели роботов и их образы;
-излагать мысли в четкой логической последовательности, отстаивать свою точку зрения, анализировать ситуацию и самостоятельно находить ответы на вопросы путем логических рассуждений;
К концу второго года обучения обучающийся будет
знать:
- интерфейс программы LegoMindstorms EV3, настройки программного интерфейса;
- способы создания простейших программ в среде LegoMindstorms EV3;
- основные приемы работы с линейным алгоритмом;
- простейших основ механики, робототехники;
-виды конструкций (алгоритм с ветвлением, алгоритмы с применением цикла), соединение сложных деталей;
-последовательность изготовления сложных конструкций;
- технику безопасности в компьютерном классе.
уметь:
- создавать простейшие модели роботов;
- работать в среде Ардуино;
- работать в среде LegoMindstorms EV3;
- создавать стандартные модели роботов по образцу и написать для них программы;
- разработать творческие модели;
- использовать возможности графического редактора и текстового редактора для оформления проектных работ по робототехнике.
К концу третьего года обучения обучающийся будет
знать:
- простейших основ механики, робототехники;
- виды конструкций, соединение сложных деталей;
-последовательность изготовления сложных конструкций;
-целостное представление о мире техники;
-как реализовать свой творческий замысел;
- технику безопасности в компьютерном классе.
уметь:
- работать в среде Ардуино;
- работать в среде LegoMindstorms EV3;
- создавать стандартные модели роботов по образцу и написать для них программы;
- разработать творческие модели;
- основы механики, робототехники;
- виды конструкций, соединение сложных деталей;
- основы программирования в среде LegoMindstorms EV3
-целостное представление о мире техники;
- технику безопасности в компьютерном классе.
уметь:
- работать в средеАрдуино и LegoMindstorms EV3;
- создавать сложные модели роботов и разрабатывать для них программы;
- разработать творческие модели;
Формы подведения итогов: наблюдение, беседа, фронтальный опрос, тестирование, практическая работа.
Критериями выполнения программы служат:
- стабильный интерес обучающихся к техническому творчеству;
- массовость и активность участия детей в мероприятиях по данной направленности;
-результативность по итогам выставок;
- проявление самостоятельности в творческой деятельности.
Формой оценки качества знаний, умений и навыков, учитывая возраст обучающихся, являются:
- конкурсы, викторины, выставки;
- тематический (обобщающий) контроль (тестирование);
- контроль по зачетным заданиям (тестирование по всем темам), конкурс, выставка.
Диагностика результата, контроль за прохождением образовательной программы:
1. Интерес детей к моделированию роботов диагностируется путем наблюдений за ребенком на занятиях, во время выполнения практических заданий, при подготовке к конкурсам и выставкам.
2. Развитие творческих способностей диагностируется через анализ поведения ребенка на занятиях, при подготовке к соревнованиям, конкурсам и участии в них.
3. Владение ребенком теоретическим материалом оценивается во время защиты своего проекта, а также при проведении теоретического опроса обучающегося.
УЧЕБНО-ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН 1 ГОД ОБУЧЕНИЯ
| № Раздела | Тема занятий | Количество часов | ||
| всего | теория | практика | ||
| Вводное занятие. Техника безопасности в компьютерном классе. Инструктаж по ТБ. Основы работы с LegoMindstorms EV3 и Ардуино. | ||||
| Среда конструирования - знакомство с деталямиконструктора. | ||||
| Программа.Дисплей. Использование дисплея.Создание анимации. | ||||
| Конструирование. | ||||
| Программирование. | ||||
| Сборка простейшего робота, поинструкции.Программное обеспечение LegoMindstorms EV3и Ардуино. Создание простейшей программы. | ||||
| Концепт – кары. Моторы для роботов. Кольцевые автогонки. Сервопривод. Тахометр. | ||||
| Компьютерное моделирование. Модели и моделирование. Цифровой дизайнер. Пропорция. Метод пропорции. Проекты. | ||||
| Проектная деятельность в группах. | ||||
| Итоговое занятие. Выставка работ обучающихся. | ||||
| Итого |
СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММЫ 1 ГОД ОБУЧЕНИЯ