Файл: Протокол 1 от 31. 08. 2022 утверждена приказом 325 од от 01. 09. 2022 Директор мбу Лицей 51 И. В. Щелакова.pdf

1
РАССМОТРЕНА на заседании кафедры учителей информатики
Протокол № 1 от 29.08 2022г.
___________/ М.А. Нехорошева/
ПРИНЯТА
Педагогическим советом
Протокол №1 от 31.08.2022
УТВЕРЖДЕНА приказом № 325 – ОД от
01.09.2022
Директор МБУ «Лицей № 51»
__________/ И.В. Щелакова /
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
внеурочной деятельности
«Робототехника»
Разработала: Примак С.В., учитель информатики высшей категории
Тольятти
2022
C=RU, O="
МБУ
""
Лицей
№ 51""", CN="
Щелакова
Ирина
Валентиновна
, директор ",
E=school51@edu.tgl.ru
009aaa52c4d2db96cc
2023.01.18 14:55:48+04'00'

2
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.
Изучение робототехники позволяет решить следующие задачи, которые стоят перед информатикой как учебным предметом. А именно, рассмотрение линии алгоритмизация и программирование, исполнитель, основы логики и логические основы компьютера.
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).
Программа составлена в соответствии с требованиями
Федерального государственного образовательного стандарта среднего общего образования.
Основным содержанием данного курса являются постепенное усложнение занятий от технического моделирования до сборки и программирования роботов с использованием материалов книги
С.А. Филиппова «Робототехника для детей и родителей» и компьютеров.
Данная образовательная программа носит научно-техническую направленность.
Основная цель программы:
Способствование развитию творческих способностей и формированию профессионального самоопределения подростков в процессе конструирования и проектирования.
Цель: создание условий для изучения основ алгоритмизации и программирования с использованием робота Lego Mindstorms NXT, развития научно-технического и творческого потенциала личности ребёнка путём организации его деятельности в процессе интеграции начального инженерно-технического конструирования и основ робототехники.
Задачи:
 оказать содействие в конструировании роботов на базе микропроцессора NXT;
 знакомство со средой программирования NXT;
 освоить среду программирования ПервоРобот NXT;
 оказать содействие в составлении программы управления Лего-роботами;
 развивать творческие способности и логическое мышление обучающихся;
 развивать умения излагать мысли в четкой логической последовательности, отстаивать свою точку зрения, анализировать ситуацию и самостоятельно находить ответы на вопросы путем логических рассуждений;

3
 развивать образное, техническое мышление и умение выразить свой замысел;
 развивать умения работать по предложенным инструкциям по сборке моделей;
 развивать умения творчески подходить к решению задачи;
 развивать применение знаний из различных областей знаний;
 получать навыки проведения физического эксперимента.
 усвоение основ программирования, получить умения составления алгоритмов;
 умение использовать системы регистрации сигналов датчиков, понимание принципов обратной связи;
 проектирование роботов и программирование их действий;
 через создание собственных проектов прослеживать пользу применения роботов в реальной жизни;
 расширение области знаний о профессиях;
 умение учеников работать в группах.
Новизна программы заключается в изменении подхода к обучению подростков, а именно – внедрению в образовательный процесс новых информационных технологий, сенсорное развитие интеллекта учащихся, который реализуется в телесно-двигательных играх, побуждающих учащихся решать самые разнообразные познавательно-продуктивные, логические, эвристические и манипулятивно-конструкторские проблемы.
В наше время робототехники и компьютеризации подростков 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.
Актуальность программы. Современный этап развития общества характеризуется ускоренными темпами освоения техники и технологий. Непрерывно требуются новые идеи для создания конкурентоспособной продукции, подготовки высококвалифицированных кадров. Внешние условия служат предпосылкой для реализации творческих возможностей личности, имеющей в биологическом отношении безграничный потенциал. Становится актуальной задача поиска подходов, методик, технологий для реализации потенциалов, выявления скрытых резервов личности
Механика является древнейшей естественной наукой основополагающей научно- технического прогресса на всем протяжении человеческой истории, а современная робототехника – одно из важнейших направлений научно-технического прогресса, в котором проблемы механики и новых технологий соприкасаются с проблемами искусственного интеллекта. Стремительное развитие робототехники в мире является закономерным процессом, который вызван принципиально новыми требованиями рынка к показателям качества технологических машин и движущихся систем.
Предмет робототехники – это создание и применение роботов, Других средств робототехники и основанных на них технических систем и комплексов различного назначения. 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. Робот можно определить, как универсальный автомат для осуществления механических действий, подобных тем, которые производят человек,

4 выполняющий физическую работу. При создании первых роботов и вплоть до наших дней образцом для них служат возможности человека. Именно стремление заменить человека на тяжелых и опасных работах породило идею робота, затем первые попытки реализации и, наконец, возникновение и развитие современной робототехники и роботостроения.
Основными педагогическими принципами, обеспечивающими реализацию
программы «Робототехника», являются:

Принцип максимального разнообразия предоставленных возможностей для развития личности;

Принцип возрастания роли внеурочной работы;

Принцип индивидуализации и дифференциации обучения;

Принцип свободы выбора учащимися образовательных услуг, помощи и наставничества.
В качестве платформы для создания роботов используется конструктор Lego
Mindstorms NXT. На занятиях по робототехнике осуществляется работа с конструкторами серии LEGO Mindstorms. Для создания программы, по которой будет действовать модель, используется специальный язык программирования ПервоРобот NXT.
Конструктор LEGO Mindstorms позволяет школьникам 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 обучающимся 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 Lego
Mindstorms на базе компьютерного контроллера NXT, 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 NXT заложен огромный потенциал возможностей конструктора lego Mindstorms. 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.
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 NXT как инструмента для обучения школьников 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.

5
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.
Используются такие педагогические технологии как обучение в сотрудничестве, индивидуализация и дифференциация обучения, проектные методы обучения, технологии использования в обучении игровых методов, информационно-коммуникационные технологии.
Формы контроля и оценки образовательных результатов. Текущий контроль уровня усвоения материала осуществляется по результатам выполнения обучающихся практических заданий.
Итоговый контроль реализуется в форме соревнований (олимпиады) по робототехнике.
1. Планируемые результаты:
Процесс изучения курса направлен на формирование следующих компетенций:
общекультурные компетенции:
 владеет культурой мышления, способен к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей её достижения;
 умеет логически верно, аргументировано и ясно строить устную и письменную речь;
 готов к взаимодействию с коллегами, к работе в коллективе;
 владеет основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации, имеет навыки работы с компьютером как средством управления информацией;
 способен понимать сущность и значение информации в развитии современного информационного общества;
 способен использовать навыки публичной речи, ведения дискуссии и полемики;
общепрофессиональные компетенции:
 осознает социальную значимость своей будущей профессии, обладает мотивацией к осуществлению профессиональной деятельности;
 способен использовать систематизированные теоретические и практические знания гуманитарных, социальных и экономических наук при решении социальных и профессиональных задач;
специальные компетенции:
 готов применять знания теоретической информатики, фундаментальной и прикладной математики для анализа и синтеза информационных систем и процессов (СК-1);
 способен использовать математический аппарат, методологию программирования и современные компьютерные технологии для решения практических задач получения, хранения, обработки и передачи информации (СК-2);

6
 владеет современными формализованными математическими, информационно- логическими и логико-семантическими моделями и методами представления, сбора и обработки информации (СК-3);
 способен реализовывать аналитические и технологические решении в области программного обеспечения и компьютерной обработки информации (СК-4);
Организационные условия реализации программы
Организация учебного процесса. Изучение темы предусматривает организацию учебного процесса в двух взаимосвязанных и взаимодополняющих формах:
 урочная форма, в которой преподаватель объясняет новый материал и консультирует обучающихся в процессе выполнения ими практических заданий на компьютере;
 внеурочная форма, в которой обучающиеся после занятий (дома или в компьютерной аудитории) самостоятельно выполняют на компьютере практические задания.
Изучение темы обучающимися может проходить самостоятельно. Для этого рекомендуем использовать ЦОР «Основы робототехники».
Режим занятий:

Периодичность проведения занятий: 1 раз в неделю.

Продолжительность одного занятия - 45 мин.

Нормы наполнения групп – 15 детей.

Формы организации учебно-воспитательного процесса: индивидуальная и групповая.
Реализация данной программы может быть организована за счет свободных часов вариативной части базисного учебного плана или в процессе внеурочной работы в рамках дополнительного образования детей.
Основные виды деятельности

Знакомство с интернет-ресурсами, связанными с робототехникой;

Проектная деятельность;

Работа в парах, в группах;

Соревнования.
Формы работы, используемые на занятиях:
 лекция;
 беседа;
 демонстрация;
 практика;
 творческая работа;
 проектная деятельность.
Оборудование:
 мультимедийный проектор;
 робот Lego Mindstorms;
 доска;

7
 карточки;
 презентация (ЦОР «Основы робототехники»)

8 2.
Содержание курса
Введение
Введение в робототехнику;
 Конструкторы Лего;
 Знакомимся с набором LEGOMINDSTORMSNXT 2.0;
Изучение среды управления и программирования

Конструирование первого робота

Изучение среды управления и программирования

Программирование робота

Конструируем более сложного робота

Программирование более сложного робота

Разработка проектов по группам.

Сбор готовой модели на выбор.

Тестирование

Собираем робота высокой сложности

Программирование робота высокой сложности

Показательное выступление