Файл: Рабочая программа Основы робототехники и программирования.pdf

МОДИФИЦИРОВАННАЯ РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
«Основы робототехники и программирования»
для организации внеурочной деятельности учащихся 5-11 классов

ВВЕДЕНИЕ
За последние годы успехи в робототехнике и автоматизированных системах изменили личную и деловую сферы нашей жизни. Сегодня промышленные, обслуживающие и домашние роботы широко используются на благо экономик ведущих мировых держав: выполняют работы более дёшево, с большей точностью и надёжностью, чем люди, используются на вредных для здоровья и опасных для жизни производствах. Роботы широко используются в транспорте, в исследованиях Земли и космоса, в хирургии, в военной промышленности, при проведении лабораторных исследований, в сфере безопасности, в массовом производстве промышленных товаров и товаров народного потребления.
Роботы играют всё более важную роль в жизни, служа людям и выполняя каждодневные задачи. Интенсивная экспансия искусственных помощников в нашу повседневную жизнь требует, чтобы пользователи обладали современными знаниями в области управления роботами, что позволит быстро развивать новые, умные, безопасные и более продвинутые автоматизированные и роботизированные системы.
В последнее десятилетие значительно увеличился интерес к образовательной робототехнике. В школы закупаются новое учебное оборудование.
Робототехника в образовании — это междисциплинарные занятия, интегрирующие в себе науку, технологию, инженерное дело, математику
(Science Technology Engineering Mathematics = STEM), основанные на активном обучении учащихся. Во многих ведущих странах есть национальные программы по развитию именно STEM образования. Робототехника представляет учащимся технологии 21 века, способствует развитию их коммуникативных способностей, развивает навыки взаимодействия, самостоятельности при принятии решений, раскрывает их творческий потенциал. Дети и подростки лучше понимают, когда они что-либо самостоятельно создают или изобретают. Такую стратегию обучения помогает реализовать образовательная среда Лего.
Новые ФГОС требуют освоения основ конструкторской и проектно- исследовательской деятельности, и программы по робототехнике полностью удовлетворяют эти требования.
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Данная программа по робототехнике научно-технической направленности, т.к. 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.
Актуальность развития этой темы заключается в том, что в настоящий момент в
России развиваются нанотехнологии, электроника, механика и программирование. Т.е. созревает благодатная почва для развития компьютерных технологий и робототехники.Успехи страны в XXI веке будут

определять не природные ресурсы, а уровень интеллектуального потенциала, который определяется уровнем самых передовых на сегодняшний день технологий. Уникальность образовательной робототехники заключается в возможности объединить конструирование и программирование в одном курсе, что способствует интегрированию преподавания информатики, математики, физики, черчения, естественных наук с развитием инженерного мышления, через техническое творчество. 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 целесообразностьэтой 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, т.к. 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 вформе познавательной игры узнать многие важные идеи и развить необходимые вдальнейшей жизни навыки. При построении модели затрагивается множество проблем из разных областей знания – от теории механики до психологии, – чтоявляется 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.
Преподавание курса предполагает использование компьютеров и специальныхинтерфейсных блоков совместно с конструкторами. Важно отметить, что компьютериспользуется как средство управления моделью; его использование направлено насоставление управляющих алгоритмов для собранных моделей. Учащиеся получаютпредставление об особенностях составления программ управления, автоматизациимеханизмов, моделировании работы систем.
Lego позволяет учащимся:

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.
Программирование позволяет учащимся

Получить знания о основах программирования;

Научиться составлять алгоритмы;

Познакомить с принципами организации компьютерной техники, с популярными прикладными программами;

Содействовать повышению внутренней организованности ребят, воспитанию в них уверенности в себе;

Развить логическое мышление.
Возраст детей, участвующих в реализации данной дополнительной образовательной программы колеблется от 10 до 15 лет. В коллектив могут быть приняты все желающие, не имеющие противопоказаний по здоровью.
Сроки реализации программы: 2 года.
Режим работы, в неделю 2 занятия по 2 часа. Часовая нагрузка 140 часа.
Цель:обучение воспитанников основам робототехники, программирования.
Развитие творческих способностей в процессе конструирования и проектирования.
Задачи:
Обучающие:
- дать первоначальные знания о конструкции робототехнических устройств;
- научить приемам сборки и программирования робототехнических устройств;
- сформировать общенаучные и технологические навыки конструирования и проектирования;
- ознакомить с правилами безопасной работы с инструментами
Воспитывающие:
- формировать творческое отношение к выполняемой работе;
- воспитывать умение работать в коллективе, эффективно распределять обязанности.
Развивающие:
- развивать творческую инициативу и самостоятельность;
- развивать психофизиологические качества учеников: память, внимание, способность логически мыслить, анализировать, концентрировать внимание на главном.
- Развивать умения излагать мысли в четкой логической последовательности, отстаивать свою точку зрения, анализировать ситуацию и самостоятельно находить ответы на вопросы путем логических рассуждений.
Материальные ресурсы:
1. Наборы Лего - конструкторов:
2. Lego Mindstorms EVA3 3.АРМ учителя (компьютер, проектор, сканер, принтер)

ПРОГНОЗИРУЕМЫЙ РЕЗУЛЬТАТ
По окончанию курса обучения учащиеся должны
ЗНАТЬ:
-правила безопасной работы;
-основные компоненты конструкторов ЛЕГО;
-конструктивные особенности различных моделей, сооружений и механизмов;
-компьютерную среду, включающую в себя графический язык программирования;
-виды подвижных и неподвижных соединений в конструкторе; основные приемы конструирования роботов;
-конструктивные особенности различных роботов;
-как передавать программы в блок питания
-порядок создания алгоритма программы, действия робототехнических средств;
-как использовать созданные программы;
-самостоятельно решать технические задачи в процессе конструирования роботов (планирование предстоящих действий, самоконтроль, применять полученные знания, приемы и опыт конструирования с использованием специальных элементов, и других объектов и т.д.);
-создавать реально действующие модели роботов при помощи специальных элементов по разработанной схеме, по собственному замыслу;
-создавать программы на компьютере для различных роботов;
-корректировать программы при необходимости;
УМЕТЬ:
- принимать или намечать учебную задачу, ее конечную цель.
- проводить сборку робототехнических средств, с применением LEGO конструкторов;
- создавать программы для робототехнических средств.
-прогнозировать результаты работы.
-планировать ход выполнения задания.
-рационально выполнять задание.
-руководить работой группы или коллектива.
-высказываться устно в виде сообщения или доклада.
-высказываться устно в виде рецензии ответа товарища.
- представлять одну и ту же информацию различными способами
МЕХАНИЗМ ОТСЛЕЖИВАНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ
- олимпиады;
- соревнования;

- учебно-исследовательские конференции.
-проекты.
- подготовка рекламных буклетов о проделанной работе;
- отзывы преподавателя и родителей учеников на сайте школы.
Деятельность по реализации Программы
В первый год обучения дается необходимая теоретическая и практическая база, формируются навыки работы с конструктором LEGO, с принципами работы датчиков: касания, освещённости, расстояния. На основе программы LEGO Mindstorms Eduсation MINDSTORMS 2.0 школьники знакомятся с блоками компьютерной программы: дисплей, движение, цикл, блок датчиков, блок переключателей. Под руководством педагога, а затем и самостоятельно пишут программы: «движение «вперёд-назад»,
«движение с ускорением», «робот-волчок», «восьмёрка», «змейка»,
«поворот на месте», «спираль», «парковка», «выход из лабиринта»,
«движение по линии». Проектируют роботов и программируют их.
Готовят роботов к соревнованиям: «Кегельринг», «Движение по линии»,
«Сумо».
Второй год обучения предполагает расширение знаний и усовершенствование навыков работы с конструктором LEGO EVA3. Учащиеся изучают программу Robolab, Команды визуального языка программирования Lab
View. Работа в режиме управление-уровень 1,2,3,4. Работа в режиме
Конструирования-уровень 1,2,3,4.На основе этих программ проводят эксперименты с моделями, конструируют и проектируют робототехнические изделия (роботы для соревнований, роботы помощники в быту, роботы помощники в спорте и т.д.)
Учебно-тематическое планирование
(1 год обучения)
№ п\п
Изучаемый раздел
Колич. часов
1.
Основы работы с Lego
MINDSTORMS EV3.
23 2
Основы языка программирования
Visual Basic.Net
28 3.
Основы Android программирования
20

Календарно-тематическое планирование
(1год обучения)
№
п
/п
Тема урока
Ко
л
.
ча
со
в
Д
ат
а
Основные вопросы
рассматриваемые на
Уроке
Планируемые результаты
Предметные Мета
предметные
Личностные
I.
Основы работы с Lego MINDSTORMS EV3. (23 часа)
1. Вводное занятие. Основы работы .
1
Рассказ о развитии робототехники в мировом сообществе и в частности в России.
Проявление познавательног о интереса и активности в
Соблюдение норм и правил культуры труда
2.
1
Возможности различных наборов.
- Основные детали (название и назначение)
- Датчики (назначение, единицы измерения)
- Двигатели
- Микрокомпьютер Mindstorms
- Аккумулятор (зарядка, использование)
Развитие трудолюбия и ответственност и за качество своей деятельности
Алгоритмизирова нное планирование процесса познавательной трудовой деятельности.
Планирование технологического процесса и процесса труда.
3. Программа Lego
Mindstorm.
1
Знакомство с запуском программы, ее
Интерфейсом.
Контроль промежуточны х и конечных
Алгоритмизирова нное планирование
Проявление познавательных интересов и

4.
1
Команды, палитры инструментов.
Подключение MINDSTORMS. результатов труда по установленным критериям. процесса познавательной трудовой деятельности.
активности в технологической деятельности.
5. Сборка простейшего робота, по инструкции.
1
- Сборка модели по технологическим картам.
Развитие трудолюбия и ответственност и за качество своей деятельности
Алгоритмизирова нное планирование процесса познавательно трудовой деятельности
Планирование технологического процесса и процесса труда.
Формирование рабочей группы
6.
1
- Составление простой программы для модели, используя встроенные возможности
MINDSTORMS
7. Программное обеспечение
MINDSTORMS.
Создание простейшей программы.
1
Составление простых программ.
Владение алгоритмами решения технико- технологически х задач
Алгоритмизирова нное планирование процесса познавательно трудовой деятельности
Планирование технологического процесса и процесса труда.
8.
1
Составление линейных программ.
9.
1
Составление псевдо- линейных программ.
10. Управление одним мотором.
1
1
Движение вперёд-назад
Использование команды «Жди»
Владение алгоритмами решения технико- технологически х задач
Самостоятельная организация и выполнение творческих работ
Проявление технико- технологического мышления при организации своей деятельности
11.
12.
1
Загрузка программ в блок
MINDSTORMS

13. Использование датчика освещённости.
1
Использование датчика освещённости.
Сочетание образного и логического мышления в процессе деятельности.
Планирование технологического процесса и процесса труда
Проявление технико- технологическо го мышления при организации своей деятельности
14.
1
Обнаружение черты.
15.
1
Движение по линии.
16. Использование датчика расстояния.
1
Ультразвуковой датчик.
Владение алгоритмами решения технико- технологически х задач
Алгоритмизиро ванное планирование процесса познавательно трудовой деятельности
Развитие трудолюбия и ответственности за качество своей деятельности.
17.
1
Определение роботом расстояния до препятствия.
18.
1
Составление программ с использованием датчика.
19. Работа в
Интернете.
1
Поиск информации о Лего- состязаниях, описаний моделей.
Рациональное использование учебной и дополнительно й информации для создания объектов труда.
Поиск новых решений возникшей технической проблемы.
Выражение желания учиться и трудиться для удовлетворения текущих и перспективных потребностей.
20. Проектная работа
1
Разработка различных проектов на свободную тему.
Рациональное использование учебной и дополнительно й информации
Поиск новых решений возникшей технической проблемы.
Выражение желания учиться и трудиться для удовлетворения текущих и
21.
1
22.
1
23.
1