Файл: Образовательная программа робототехника.pdf

Дополнительная образовательная программа
«РОБОТОТЕХНИКА» научно-технической направленности для детей младшего школьного возраста
(9-10 лет)
Пояснительная записка
Данная программа по робототехнике научно-технической направленности, так как в наше время робототехники и компьютеризации, ребенка необходимо учить решать задачи с помощью автоматов, которые он сам может спроектировать, защищать свое решение и воплотить его в реальной модели, т.е. непосредственно сконструировать и запрограммировать.
Техническое творчество
— мощный инструмент синтеза знаний, закладывающий прочные основы системного мышления. Таким образом, инженерное творчество и лабораторные исследования — многогранная деятельность, которая должна стать составной частью повседневной жизни каждого обучающегося.
Педагогическая целесообразность этой программы заключается в том, что она является целостной и непрерывной в течении всего процесса обучения, и позволяет школьнику шаг за шагом раскрывать в себе творческие возможности и само реализоваться в с современном мире . В процессе конструирования и программирования дети получат дополнительное образование в области физики, механики, электроники и информатики.
Использование Лего-конструкторов во внеурочной деятельности повышает мотивацию учащихся к обучению, при этом требуются знания практически из всех учебных дисциплин от искусств и истории до математики и естественных

наук. Межпредметные занятия опираются на естественный интерес к разработке и постройке различных механизмов. Одновременно занятия ЛЕГО как нельзя лучше подходят для изучения основ алгоритмизации и программирования
Работа с образовательными конструкторами LEGO позволяет школьникам в форме познавательной игры узнать многие важные идеи и развить необходимые в дальнейшей жизни навыки. При построении модели затрагивается множество проблем из разных областей знания – от теории механики до психологии, – что является вполне естественным.
Очень важным представляется тренировка работы в коллективе и развитие самостоятельного технического творчества.
Изучая простые механизмы, ребята учатся работать руками (развитие мелких иточных движений), развивают элементарное конструкторское мышление, фантазию,изучают принципы работы многих механизмов.
Актуальность
данной программы:
- необходимость вести работу в естественнонаучном направлении для создания базы, позволяющей повысить интерес к дисциплинам среднего звена (физике, биологии, технологии, информатике, геометрии);
- востребованность развития широкого кругозора школьника и формирования основ инженерного мышления;
-отсутствие предмета в школьных программах начального образования, обеспечивающего формирование у обучающихся конструкторских навыков и опыта программирования.
Преподавание курса предполагает использование компьютеров и специальных интерфейсных блоков совместно с конструкторами. Важно отметить, что компьютер используется как средство управления моделью; его использование направлено насоставление управляющих алгоритмов для собранных моделей.

Учащиеся получают представление об особенностях составления программ управления, автоматизациимеханизмов, моделировании работы систем.
Lego позволяет учащимся:
- совместно обучаться в рамках одной группы;
- распределять обязанности в своей группе;
- 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.
Возраст детей, участвующих в реализации данной дополнительной образовательной программы колеблется от 11 до 14 лет. В коллектив могут быть приняты все желающие, не имеющие противопоказаний по здоровью.
Сроки реализации программы: 3 года.
Цель программы:
формирование интереса к техническим видам творчества, развитие конструктивного мышления средствами робототехники.
Задачи программы:
Обучающие:
- ознакомление с комплектом LEGO Mindstorms NXT 2.0;
- ознакомление с основами автономного программирования;
- ознакомление со средой программирования LEGO Mindstorms NXT-G;

- получение навыков работы с датчиками и двигателями комплекта;
- получение навыков программирования;
- развитие навыков решения базовых задач робототехники.
Развивающие:
- развитие конструкторских навыков;
- развитие логического мышления;
- развитие пространственного воображения.
Воспитательные:
- воспитание у детей интереса к техническим видам творчества;
- развитие коммуникативной компетенции: навыков сотрудничества в коллективе, малой группе (в паре), 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.
Методы обучения.
1.
Познавательный (восприятие, осмысление и запоминание учащимися нового материала с привлечением наблюдения готовых примеров, моделирования, изучения иллюстраций, воспрпиятия, анализа и обобщения демонстрируемых материалов);
2.
Метод проектов (при усвоении и творческом применении навыков и умений в процессе разработки собственных моделей)

3.
Систематизирующий (беседа по теме, составление систематизирующих таблиц, графиков, схем и т.д.)
4.
Контрольный метод (при выявлении качества усвоения знаний, навыков и умений и их коррекция в процессе выполнения практических заданий)
5.
Групповая работа (используется при совместной сборке моделей, а также при разработке проектов)
Формы организации учебных занятий.
Среди форм организяции учебных занятий в данном курсе выделяются:

практикум;

урок-консультация;

урок-ролевая игра;

урок-соревнование;

выставка;

урок проверки и коррекции знаний и умений.
Учебно-материальная база.
Помещение.
Помещение для проведения кружка должен быть достаточно просторным, хорошо проветриваемым, с хорошим естественным и искусственным освещением. Свет должен падать на руки детей с левой стороны. Столы могут быть рассчитаны на два человека, но должны быть расставлены так, чтобы дети могли работать, не стесняя друг друга, а руководитель кружка мог подойти к каждому ученику, при этом, не мешая работать другому учащемуся.
Методический фонд.

Для успешного проведения занятий необходимо иметь выставку изделий, таблицы с образцами, журналы и книги, инструкционные карты, шаблоны и т. д.
Материалы и инструменты.
Конструкторы ЛЕГО, ЛЕГО ВЕДО, компьютер, проектор, экран.
Структура проведения занятий

Общая организационная часть.

Проверка домашнего задания.

Знакомство с новыми материалами (просмотр изделий).

Практическое выполнение.

Уборка рабочих мест.

Цели и задачи программы на 1 год обучения
Цель: овладение навыками начального технического конструирования, развитие мелкой моторики, координации «глаз-рука», изучение понятий конструкций и ее основных свойствах (жесткости, прочности и устойчивости), развитие навыков взаимодействия в группе.
Задачи:

Развитие словарного запаса и навыков общения при объяснении работы модели.

Установление причинно-следственных связей.

Анализ результатов и поиск новых решений.

Коллективная выработка идей, упорство при реализации некоторых из них.

Экспериментальное исследование, оценка (измерение) влияния отдельных факторов.

Проведение систематических наблюдений и измерений.

Использование таблиц для отображения и анализа данных.

Построение трехмерных моделей по двухмерным чертежам.

Логическое мышление и программирование заданного поведения модели.

Написание и воспроизведение сценария с использованием модели для наглядности и драматургического эффекта.
Содержание учебного курса. 1 год обучения.
1. Вводное занятие. Мир робототехники.
2. Основы построения конструкций, устройства, приводы.
3. Математическое описание роботов.
4. Констукции и силы.
5. Рычаги.

6. Колеса и оси. Зубчатые передачи.
7. Первые шаги в робототехнику.
8. Программно-управляемые модели.
9. Обобщающее занятие.

Календарно-тематический план. 1 год обучения.
№
Содержание темы
Время проведения
Часы
Форма занятий
Тема №1. Вводное занятие. Мир робототехники.
16
1
Вводное занятие. Знакомство. Правила техники безопасности.
1
Теория
2
Идея создания роботов.
1
Теория
3
История работотехники
1
Теория
4
Виды современных роботов.
1
Практика.
6
Информация, информатика, робототехника, автоматы.
2
Теория
7
Знакомство с технической деятельностью человека.
2
Теория, практика.
8
Знакомство с некоторыми условными обозначениями грфических изображений.
2
Практика.

Тема №2. Основы построения конструкций, устройства,
приводы.
30
9
Конструкции: понятие, элементы.
2 теория
10
Основные свойства конструкции
2 теория
11
Готовые схемы-шаблоны сборки конструкций.
2
Теория практика.
12
Проверочная работа по теме «Конструкции».
2
Практика.
13
Манипуляционные системы роботов.
2
Практика.
14
Системы передвижения мобильных роботов.
2
Теория, практика.
15
Сенсорные системы.
2
Практика.
16
Устройства управления роботов.
2
Практика.
17
Особенности устройства других средсв робототехники.
2 теория
18
Классификация приводов.
2 теория
19
Пневматические приводы.
2 теория
20
Гидравлические приводы.
2 теория

21
Электрические приводы.
2 теория
22
Микроприводы.
2
Теория практика
23
Искусственные мышцы.
2
Практика.
Тема №3. Математическое описание роботов.
10
24
Основные принципы организации движения роботов.
2 теория
25
Математическое описание систем передвижения роботов.
2 теория
26
Математическое описание манипуляторов.
2
Практика.
27
Моделирование роботов на ЭВМ.
2
Практика.
28
Классификация способов управления роботами.
2
Практика.
Тема № 4. Констукции и силы.
6
29
Вводные упражнения
2
Теория
Практика.
30
Складное кресло и подъемный мост.
2
Теория
Практика.

31
Исследования
2
Теория
Практика.
Тема №5. Рычаги.
16
32
Ознакомительное занятие
2 теория
33
Вводные упражнения
2
Практика.
34
Исследование.
Музыкальная ударная установка
2
Практика.
35
Исследование.
Ударная установка с электроприводом
2
Практика.
36
Исследование.
Стеклоочистители лобового стекла автомобиля
2
Практика.
37
Исследование. Стеклоочистители с электроприводом
2
Практика.
38
Проект «Ударим»
2
Практика.
39
Проект «Присядем».
2
Практика.

Тема №6. Колеса и оси. Зубчатые передачи.
26
40
Вводные упражнения
2
Теория
Практика.
41
Колеса и оси для перемещения предметов.
2
Практика.
42
Исследование. Транспортное средство.
2
Практика.
43
Исследование. Транспортное средство с электроприводом.
2
Практика.
44
Исследование. Роликовый транспортер
2
Практика.
45
Исследование. Роликовый транспортер с электроприводом
2
Практика.
46
Проект « Гонки на колесах».
2
Практика.
47
Проект «Поднимаем».
2
Практика.
48
Зубчатая передача для передачи вращения.
2
Практика.
49
.Исследование. Карусель.
2
Практика.
50
Исследование. Карусель с электроприводом.
2
Практика.

51
Исследование. Турникет.
2
Практика.
52
Проект «Все смешаем».
2
Практика.
Тема №7. Первые шаги в робототехнику.
36
53
Знакомство с конструктором ЛЕГО-WEDO
2
Теория
Практика.
54
Путешествие по ЛЕГО-стране. Исследователи цвета.
2
Игра.
55
Исследование «кирпичиков» конструктора
2
Практика.
56
Исследование конструктора и видов их соединения
2
Практика.
57
Мотор и ось
2
Практика.
58
ROBO-конструирование
2
Практика.
59
Зубчатые колѐса
2
Практика.
60
Понижающая зубчатая передача
2
Практика.
61
Повышающая зубчатая передача
2
Практика.
62
Управление датчиками и моторами при помощи программного обеспечения WeDo.
2
Практика.

63
Перекрѐстная и ременная передача.
2
Практика.
64
Снижение и увеличение скорости
2
Практика.
65
Коронное зубчатое колесо
2
Практика.
66
Червячная зубчатая передача
2
Практика.
67
Кулачок и рычаг
2
Практика.
68
Блок « Цикл»
2
Практика.
69
Блоки «Прибавить к Экрану» и « Вычесть из Экрана»,
2
Практика.
70
Блок «Начать при получении письма»
2
Практика.
Тема №8. Программно-управляемые модели
26
71
Проектирование программно-управляемой модели: Умная вертушка.
2
Теория
Практика.
72
Проектирование программно-управляемой модели: Непотопляемый парусник.
2
Практика.
73
Проектирование программно-управляемой модели: Ликующие болельщики.
2
Практика.

74
Проектирование программно-управляемой модели: Нападающий.
2
Практика.
75
Проектирование программно-управляемой модели: Спасение самолѐта.
2
Практика.
76
Проектирование программно-управляемой модели: Спасение от великана.
2
Практика.
77
Проектирование программно-управляемой модели: Вратарь.
2
Практика.
78
Проектирование программно-управляемой модели: Порхающая птица.
2
Практика.
79
Проектирование программно-управляемой модели: Танцующие птицы.
2
Практика.
80
Проектирование программно-управляемой модели: Голодный аллигатор.
2
Практика.
81
Проектирование программно-управляемой модели: Обезьянка- барабанщица.
2 практика
82
Проектирование и программно-управляемой модели: Рычащий лев.
2 практика
83
Проверочная работа по теме «Программно-управляемые модели».
Защита проектов.
2 практика