Направленность программы — техническая. Программа направлена на привлечение обучающихся к современным технологиям конструирования, программирования и использования роботизированных устройств.
Министерство образования Оренбургской области
ГАУ ДО «Оренбургский областной детско-юношеский многопрофильный центр»
«СОГЛАСОВАНО»
методическим советом
ГАУ ДО ООДЮМЦ
Протокол № 30 от 30.08.2016 г.
«УТВЕРЖДАЮ»
Директор ГАУ ДО ООДЮМЦ
_______________ Н.А. Чернев
Приказ № 180 от 30.08.2016 г.
Дополнительная общеобразовательная общеразвивающая программа
технической направленности
«Робототехника»
Базовый уровень освоения
Возраст обучающихся: 10-15 лет
Срок реализации: 3 года
Автор – составитель:
Семьян Александр Данилович,
педагог дополнительного образования
Оренбург, 2016
СОДЕРЖАНИЕ
Стр.
I.
КОМПЛЕКС ОСНОВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРОГРАММЫ
4
1.
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
4
1.1.
Направленность программы
4
1.2.
Уровень освоения программы
5
1.3.
Актуальность программы
5
1.4.
Новизна программы
5
1.5.
Отличительные особенности программы
5
1.6.
Адресат программы
5
1.7.
Объем и сроки освоения программы
5
1.8.
Формы организации образовательного процесса
5
1.9.
Режим занятий
5
2.
ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ПРОГРАММЫ
6
3.
СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММЫ
6
3.1.
Учебный план первого года обучения
6
3.2.
Учебный план второго года обучения
7
3.3.
Содержание учебного плана первого года обучения
8
3.4.
Содержание учебного плана второго года обучения
12
3.5
Содержание учебного плана третьего года обучения
15
4.
ПЛАНИРУЕМЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
19
II.
КОМПЛЕКС ОРГАНИЗАЦИОННО-ПЕДАГОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ
20
1.
КАЛЕНДАРНЫЙ УЧЕБНЫЙ ГРАФИК ПЕРВОГО ГОДА ОБУЧЕНИЯ
20
2.
КАЛЕНДАРНЫЙ УЧЕБНЫЙ ГРАФИК ВТОРОГО ГОДА ОБУЧЕНИЯ
22
3.
КАЛЕНДАРНЫЙ УЧЕБНЫЙ ГРАФИК ТРЕТЬЕГО ГОДА ОБУЧЕНИЯ
24
4.
УСЛОВИЯ РЕАЛИЗАЦИИ ПРОГРАММЫ
26
5.
ФОРМЫ АТТЕСТАЦИИ/КОНТРОЛЯ
27
6.
ОЦЕНОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
27
7.
МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ
32
8.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
41
9.
ПРИЛОЖЕНИЕ
41
9.1.
План-конспект занятия на тему «Роботы вокруг нас. История создания торговой марки фирмы Lego. Названия и назначения деталей»
41
9.2.
План-конспект занятия на тему «Модель автомобиля с датчиками касания»
45
9.3.
План-конспект занятия на тему «Модель автомобиля с датчиками освещенности»
46
I. Комплекс основных характеристик программы
Пояснительная записка
1.1. Направленность программы
Направленность программы - техническая. Программа направлена на привлечение обучающихся к современным технологиям конструирования, программирования и использования роботизированных устройств.
Программа составлена на основе следующих нормативно-правовых документов:
– Конвенция о правах ребенка (одобрена Генеральной Ассамблеей ООН 20.11.1989) (вступила в силу для СССР 15.09.1990г.);
– Федеральный закон от 29.12.2012 г. № 273-ФЗ (ред. от 03.02.2014 г. № 11-ФЗ) «Об образовании в Российской Федерации»;
– Закон Оренбургской области от 6 сентября 2013 г. № 1698/506-V-ОЗ «Об образовании в Оренбургской области» (c изменениями на 29/10/2015);
– Указ Президента РФ от 01.06.2012 г. № 761 «О Национальной стратегии действий в интересах детей на 2012 – 2017 годы»;
– Распоряжение Правительства РФ от 15.05.2013г. № 792-р «Об утверждении государственной программы Российской Федерации «Развитие образования» на 2013 – 2020 годы»;
- Государственная программа «Развитие системы образования Оренбургской области» на 2014-2020гг. (Постановление правительства Оренбургской области от 28.06.2013г. № 553-п.п.);
– Приказ Минобрнауки России от 29.08.2013г. № 1008 «Об утверждении Порядка организации и осуществления образовательной деятельности по дополнительным общеобразовательным программам»;
- Постановление Главного государственного санитарного врача Российской Федерации от 4 июля 2014 г. № 41 «Об утверждении СанПиН 2.4.4.3172-14 "Санитарно-эпидемиологические требования к устройству, содержанию и организации режима работы образовательных организаций дополнительного образования детей"»;
- Концепция развития дополнительного образования детей (утв. распоряжением Правительства РФ от 04.09.2014 г. № 1726-р);
- Письмо Минобрнауки России от 18.11.2015г. № 09-3242 «Методические рекомендации по проектированию дополнительных общеразвивающих программ (включая разноуровневые программы)»;
- Государственная программа «Патриотическое воспитание граждан Российской Федерации на 2016-2020 годы» (Постановление Правительства РФ от 30.12.2015г. № 1493).
1.2. Уровень освоения программы
Уровень освоения программы – базовый. Он предполагает использование и реализацию форм организации материала, которые допускают освоение специализированных знаний, гарантированно обеспечивают трансляцию общей и целостной картины в рамках содержательно-тематического направления программы.
1.3. Актуальность программы
Актуальность программы связана с внедрением новых технологий в жизнь общества, т.к. постоянно увеличивается потребность в высококвалифицированных специалистах. В настоящее время присутствуют специальности, связанные с робототехникой, но в большинстве случаев не происходит предварительной ориентации школьников на возможность продолжения учебы в данном направлении. Многие абитуриенты стремятся попасть на специальности, связанные с информационными технологиями, не предполагая о всех возможностях этой области. Между тем, игры в роботы, конструирование и изобретательство присущи подавляющему большинству современных детей. Таким образом, появилась возможность и назрела необходимость в непрерывном образовании в сфере робототехники. Заполнить пробел между детскими увлечениями и серьезной ВУЗовской подготовкой позволяет изучение робототехники в школьном возрасте на основе специальных образовательных конструкторов.
Программа составлена с учетом примерных программ по робототехнике, математике, физике, в соответствии с требованиями к дополнительному образованию Федеральных государственных образовательных стандартов второго поколения.
1.4. Новизна программы
Новизна программы состоит в занимательной форме знакомства обучающихся с основами робототехники, радиоэлектроники и программирования микроконтроллеров для роботов. Избегая сложных математических формул, на практике, через эксперимент, обучающиеся постигают физику процессов, происходящих в роботах, включая двигатели, датчики, источники питания и микроконтроллеры.
В программу вклю чены темы по принципам расчетов простейших механических систем и алгоритмов их автоматического функционирования под управлением программируемых контроллеров, программированию на компьютере, трехмерному моделированию, основам управления роботами.
Педагогический процесс построен на развитии творческого потенциала обучающихся, определения их резервных возможностей, осознания своей роли в окружающем мире, способствующей формированию стремления стать мастером, исследователем, новатором.
.
1.5. Отличительные особенности программы
Программа составлена с учетом тенденций развития современных информационных технологий, что позволяет сохранять актуальность реализации данной программы. По содержанию тем, программа находится в едином комплексе с другими программами дисциплин информационно-технологического профиля, являясь базовой площадкой для программ более углубленного изучения роботов и мехатроники. Творческое, самостоятельное выполнение практических заданий в форме описания поставленной задачи или проблемы, дают возможность обучающемуся независимо и самостоятельно выбирать пути ее решения в отличие от типичных лабораторных заданий, где присутствует готовые указание, требующие лишь повторения заранее предписанных действий. Основной акцент в освоение данной программы делается на использование проектной деятельности в создании роботов, что позволяет получить полноценные и конкурентоспособные продукты. Проектная деятельность, используемая в процессе обучения, способствует развитию ключевых компетентностей обучающегося, а также обеспечивает связь процесса обучения с практической деятельности за рамками образовательного процесса
1.6. Адресат программы
Программа адресована обучающимся 12-15 лет, которые в школьном курсе уже получили базовые представления по математике, информатике, физике. Этот возраст – оптимальный этап в развитии мировоззрения личности.
1.7. Объем и сроки освоения программы
Дополнительная образовательная программа «Робототехника» рассчитана на три года обучения, 576 учебных часов.
1.8. Формы организации образовательного процесса
Основными формами образовательного процесса являются: лекции с применением презентаций и научных фильмов, беседы, практические занятия, упражнения, интегрированные занятия, проблемные и поисковые занятия, обсуждение работ обучающихся, защита учебно-исследовательских работ, соревнования и конкурсы.
1.9. Режим занятий
Занятия учебных групп проводятся:
– первый год обучения – 2 раза в неделю по 2 часа (144 часа);
– второй год обучения – 3 раза в неделю по 2 часа (216 часов);
– третий год обучения – 3 раза в неделю по 2 часа (216 часов).
2. Цель и задачи программы:
Цель программы – создание условий для мотивации, подготовки и профессиональной ориентации обучающихся для возможного продолжения учебы в ВУЗах и последующей работы на предприятиях по специальностям, связанным с робототехникой.
Задачи программы:
Обучающие:
формировать у обучающихся навыки использование современных разработок по робототехнике в области образования, организация на их основе активной внеурочной деятельности;
ознакомить обучающихся с комплексом базовых технологий, применяемых при создании роботов;
углубить базовые знания по физике, информатике и математике;
научить обучающихся решать некоторые кибернетических задачи, результатом каждой из которых будет работающий механизм или робот с автономным управлением.
Развивающие:
развивать у обучающихся инженерное мышление, навыки конструирования, программирования и эффективного использования кибернетических систем;
развивать у обучающихся мелкую моторику, внимательность, аккуратность и изобретательности;
развивать креативное мышление и пространственное воображение у обучающихся;
ориентировать обучающихся на участие в играх, конкурсах и состязаниях роботов в качестве закрепления изучаемого материала и в целях мотивации обучения.
Воспитывающие:
- воспитывать чувство гордости за достижения нашей страны в области науки и техники ;
- воспитывать гражданственность и патриотизм;
- воспитывать трудолюбие, чувство взаимопомощи, умение работать индивидуально и в группе, находить общее решение и аргументировано отстаивать свою точку зрения;
- воспитывать у обучающихся научно-деятельностный стиль мышления.
3. Содержание программы
3.1. Учебный план первого года обучения
№ п/п
Название раздела, темы
Всего часов
Теория
Практика
Формы
аттестации/
контроля
1
Введение в общеобразовательную программу.
2
2
0
Беседа
2
Основы конструирования.
16
4
12
Опрос, педагогическое наблюдение, демонстрация, зачет, контрольное задание
3
Моторные механизмы.
16
4
12
Опрос, педагогическое наблюдение, демонстрация, зачет, контрольное задание
4
Трехмерное моделирование.
4
1
3
Опрос, демонстрация, педагогическое наблюдение, контрольное задание
5
Введение в робототехнику.
30
6
24
Опрос, демонстрация моделей, педагогическое наблюдение, самостоятельная работа, контрольное задание
6
Основы управления роботом
20
4
16
Опрос, демонстрация моделей, педагогическое наблюдение, самостоятельная работа, контрольное задание
7
Удаленное управление
8
2
6
Опрос, демонстрация моделей, педагогическое наблюдение, самостоятельная работа, контрольное задание
8
Игры роботов
8
2
6
Опрос, демонстрация моделей, педагогическое наблюдение, самостоятельная работа, контрольное задание
9
Состязания роботов
24
4
20
Педагогическое наблюдение, опрос, контрольное задание, анализ и подведение итогов состязаний
10
Творческие проекты
10
2
8
Педагогическое наблюдение, защита творческих проектов
11
Зачеты
4
2
2
Тестирование, практические задания, контрольное задание
12
Итоговое занятие
2
2
-
Итоговая выставка и демонстрация роботов
13 =SUM(ABOVE) 1414415
35
109
Итого: 144 часа
3.2. Учебный план второго года обучения
№ п/п
Название раздела, темы
Всего часов
Теория
Практика
Формы
аттестации/
контроля
1
Вводное занятие
2
2
-
Беседа
2
Повторение. Основные понятия
12
6
6
Опрос, тестирование, педагогическое наблюдение, демонстрация, контрольное задание
3
Базовые регуляторы
14
6
8
Опрос, педагогическое наблюдение, демонстрация, самостоятельная работа, контрольное задание
4
Пневматика
12
4
8
Опрос, наблюдение, демонстрация, самостоятельная работа, контрольное задание
5
Трехмерное моделирование
12
4
8
Опрос, наблюдение, демонстрация, самостоятельная работа, контрольное задание
6
Программирование и робототехника
32
8
24
Опрос, наблюдение, демонстрация, самостоятельная работа, контрольное задание
7
Элементы мехатроники
14
4
10
Опрос, наблюдение, демонстрация, самостоятельная работа, контрольное задание
8
Решение инженерных задач
22
6
16
Опрос, наблюдение, демонстрация, самостоятельная работа, контрольное задание
9
Альтернативные среды программирования
10
2
8
Опрос, тестирование, наблюдение, самостоятельная работа, контрольное задание
10
Игры роботов
26
10
16
Опрос, демонстрация моделей, педагогическое наблюдение, самостоятельная работа, контрольное задание
11
Состязания роботов
26
6
20
Педагогическое наблюдение, опрос, анализ и подведение итогов состязаний
12
Среда программирования виртуальных роботов
14
4
10
Опрос, педагогическое наблюдение, демонстрация, самостоятельная работа
13
Творческие проекты
14
4
10
Педагогическое наблюдение, защита творческих проектов
14
Зачеты
4
1
3
Тестирование, практические задания
15
Итоговое занятие
2
2
-
Итоговая выставка и демонстрация роботов
216
74
13 =SUM(ABOVE) 1411552
Итого: 216 часов
3.3. Учебный план третьего года обучения
№ п/п
Название раздела, темы
Всего часов
Теория
Практика
Формы
аттестации/
контроля
1
Вводное занятие
2
2
-
Беседа
2
Повторение. Основные понятия
12
6
6
Беседа, тестирование
3
Знакомство с языком RobotC
14
6
8
Педагогическое наблюдение, опрос, тестирование, демонстрация, контрольное задание, самостоятельная работа
4
Применение регуляторов
12
4
8
Педагогическое наблюдение, опрос, демонстрация, самостоятельная работа, контрольное задание
5
Элементы теории автоматического управления
12
4
8
Педагогическое наблюдение, опрос, тестирование, демонстрация, самостоятельная работа, контрольное задание
6
Роботы-андроиды
32
8
24
Педагогическое наблюдение, опрос, тестирование, демонстрация, самостоятельная работа, контрольное задание
7
Трехмерное моделирование
14
4
10
Педагогическое наблюдение, опрос, тестирование, демонстрация, самостоятельная работа, контрольное задание
8
Решение инженерных задач
22
6
16
Педагогическое наблюдение, опрос, демонстрация, самостоятельная работа, контрольное задание
9
Знакомство с языком Си для роботов
10
2
8
Педагогическое наблюдение, опрос, демонстрация, самостоятельная работа, контрольное задание
10
Сетевое взаимодействие роботов
26
10
16
Педагогическое наблюдение, опрос, демонстрация, самостоятельная работа, контрольное задание
11
Игры роботов
26
6
20
Опрос, демонстрация моделей, педагогическое наблюдение, самостоятельная работа
12
Состязания роботов
14
4
10
Педагогическое наблюдение, опрос, анализ и подведение итогов состязаний
13
Творческие проекты
18
8
10
Педагогическое наблюдение, защита творческих проектов
14
Зачеты
10
4
6
Тестирование, практические задания, контрольное задание
15
Итоговое занятие
2
2
-
Итоговая выставка и демонстрация роботов
216
64
13 =SUM(ABOVE) 1411552
Итого: 216 часов
3.4. Содержание учебного плана первого года обучения
Тема 1. ВВЕДЕНИЕ В ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНУЮ ПРОГРАММУ (2 ч.)
Теория (2 часа): знакомство с целями и задачами объединения. Порядок и содержание его работы. Показ образцов готовых работ. Входная диагностика. Инструктаж по Т/Б. Основные понятия: информатика, кибернетика, робототехника.
Тема 2. Основы конструирования (16 часов)
Теория (2 часа): простейшие механизмы. Принципы крепления деталей. Рычаг. Зубчатая передача: прямая, коническая, червячная. Передаточное отношение. Ременная передача, блок. Колесо, ось. Центр тяжести. Измерения. Решение задач.
Практика (14 часов):
- принципы крепления деталей;
- строительство высокой башни;
- хватательный механизм;
- виды механической передачи (зубчатая и ременная передача, передаточное отношение);
- повышающая передача (волчок);
- понижающая передача, силовая «крутилка»;
- редуктор, осевой редуктор с заданным передаточным отношением.
Зачет по теме.
Тема 3. Моторные механизмы (16 ч.)
Теория (4 часа): механизмы с использованием электромотора и батарейного блока. Роботы-автомобили, тягачи, простейшие шагающие роботы.
Практика (12 часов):
- стационарные моторные механизмы;
- одномоторный гонщик;
- преодоление горки;
- робот-тягач;
- сумотори;
- шагающие роботы;
- маятник капицы;
Зачет по теме.
Тема 4. Трехмерное моделирование (4 часа)
Теория (1 час): создание трехмерных моделей конструкций из Lego.
Практика (3 часа):
введение в виртуальное конструирование, зубчатая передача;
простейшие модели.
Тема 5. Введение в робототехнику (30 часов)
Теория (6 часов): знакомство с контроллером EV3. Встроенные программы. Датчики. Среда программирования. Стандартные конструкции роботов. Колесные, гусеничные и шагающие роботы. Решение простейших задач. Цикл, Ветвление, параллельные задачи.
Практика (24 часа):
знакомство с контроллером ev3;
одномоторная тележка;
встроенные программы;
двухмоторная тележка;
датчики;
среда программирования robolab;
колесные, гусеничные и шагающие роботы;
решение простейших задач;
цикл, ветвление, параллельные задачи;
кегельринг;
следование по линии;
путешествие по комнате;
поиск выхода из лабиринта.
Тема 6. Основы управления роботом (20 часов)
Теория (4 часа): эффективные конструкторские и программные решения классических задач. Эффективные методы программирования: регуляторы, события, параллельные задачи, подпрограммы, контейнеры и пр.
Практика (16 часов):
релейный регулятор;
пропорциональный регулятор;
защита от застреваний;
траектория с перекрестками;
пересеченная местность;
обход лабиринта по правилу правой руки;
анализ показаний разнородных датчиков;
синхронное управление двигателями;
робот-барабанщик.
Тема 7. Удаленное управление (8 часов)
Теория (2 часа): порядок управления роботом через bluetooth.
Практика (6 часов):
передача числовой информации;
кодирование при передаче;
управление моторами через bluetooth;
устойчивая передача данных.
Тема 8. Игры роботов (8 часов)
Теория (2 часа): теоретические основы игр в боулинг, футбол, баскетбол. Командные игры с использованием инфракрасного мяча и других вспомогательных устройств. Использование удаленного управления. Проведение состязаний, популяризация новых видов робо-спорта.
Практика (6 часов):
«Царь горы»;
управляемый футбол роботов;
теннис роботов;
футбол с инфракрасным мячом (основы).
Тема 9. Состязания роботов (24 часа)
Теория (4 часа): подготовка команд для участия в состязаниях роботов различных уровней. Использование микроконтроллеров EV3.
Практика (20 часов):
сумо;
перетягивание каната;
кегельринг;
следование по линии;
слалом;
лабиринт;
интеллектуальное сумо.
Тема 10.Творческие проекты (10 часов)
Теория (2 часа): разработка творческих проектов на свободную тематику. Одиночные и групповые проекты.
Практика (8 часов):
правила дорожного движения;
роботы-помощники человека;
роботы-артисты;
свободные темы.
Тема 11. Зачеты (4 часа)
Теория (2 часа): сдача теоретической части программирования EV3.
Практика (2 часа):
расчет движений
загрузка программ
практическая сборка роботов.
Тема 12. Итоговое занятие (2 часа)
Теория (2 часа): подведение итогов работы творческого объединения за год. Выставка и демонстрационный показ роботов для родителей. Вручение грамот обучающимся.
3.5. Содержание учебного плана второго года обучения
Тема 1. Вводное занятие (2 часа)
Теория (2 часа): обсуждение планов работы на учебный год, входная диагностика, инструктаж по т/б.
Тема 2. Повторение. Основные понятия (12 часов)
Теория (6 часов): повторение основных понятий (передаточное отношение, регулятор, управляющее воздействие и др.).
Практика (6 часов):
следование за объектом, одномоторная тележка, контроль скорости, п-регулятор;
двухмоторная тележка; следование по линии за объектом; безаварийное движение.
Тема 3. Базовые регуляторы (14 часов)
Теория (6 часов): задачи с использованием релейного многопозиционного регулятора пропорционального регулятора.
Практика (8 часов):
следование за объектом, одномоторная тележка, контроль скорости, п-регулятор;
двухмоторная тележка, следование по линии за объектом, безаварийное движение;
объезд объекта слалом;
движение по дуге с заданным радиусом, спираль;
вывод данных на экран, работа с переменными;
следование вдоль стены, пд-регулятор;
поворот за угол, сглаживание, фильтр первого рода;
управление положением серводвигателей.
Тема 4. Пневматика (12 часов)
Теория (4 часа): порядок построения механизмов, управляемых сжатым воздухом. Использование помп, цилиндров, баллонов, переключателей и т.п.
Практика (8 часов):
пресс;
грузоподъемники;
евроокна;
регулируемое кресло;
манипулятор;
штамповщик;
электронасос;
автоматический регулятор давления.
Тема 5. Трехмерное моделирование (12 часов)
Теория (4 часа): поэтапное создание трехмерных моделей конструкций из Lego.
Практика (8 часов):
проекция и трехмерное изображение;
создание руководства по сборке;
ключевые точки;
создание отчета.
Тема 6. Программирование и робототехника (32 часа)
Теория (8 часов): эффективные конструкторские и программные решения классических задач. Эффективные методы программирования и управления: регуляторы, события, параллельные задачи, подпрограммы, контейнеры и пр. Сложные конструкции: дифференциал, коробка передач, транспортировщики, манипуляторы, маневренные шагающие роботы и др.
Практика (24 часа):
траектория с перекрестками;
поиск выхода из лабиринта;
транспортировка объектов;
эстафета, взаимодействие роботов;
шестиногий маневренный шагающий робот;
ралли по коридору, рулевое управление и дифференциал;
скоростная траектория, передаточное отношение и ПД-регулятор;
плавающий коэффициент, кубический регулятор.
Тема 7. Элементы мехатроники (14 часов)
Теория (4 часа): теоретические основы управления серводвигателями, построение робота-манипулятора.
Практика (10 часов):
принцип работы серводвигателя;
сервоконтроллер;
робот-манипулятор дискретный регулятор.
Тема 8. Решение инженерных задач (22 часа)
Теория (6 часов): порядок сбора и анализа данных. Обмен данными с компьютером. Простейшие научные эксперименты и исследования.
Практика (12 часов):
подъем по лестнице;
постановка робота-автомобиля в гараж;
погоня: лев и антилопа.
Тема 9. Альтернативные среды программирования (10 часов)
Теория (2 часа): изучение различных сред и языков программирования роботов на базе EV3.
Практика (8 часов):
структура программы;
команды управления движением;
работа с датчиками;
ветвления и циклы;
переменные;
подпрограммы;
массивы данных.
Тема 10. Игры роботов (26 часов)
Теория (10 часов): составление и программирование игр теннис, футбол, командные игры с использованием инфракрасного мяча и других вспомогательных устройств. Программирование удаленного управления. Проведение состязаний, популяризация новых видов робо-спорта.
Практика (16 часов):
- управляемый футбол;
теннис;
футбол с инфракрасным мячом, пенальти.
Тема 11. Состязания роботов (26 часов)
Теория (6 часов): подготовка команд для участия в состязаниях роботов различных уровней. Использование различных контроллеров.
Практика (20 часов):
интеллектуальное сумо;
кегельринг-макро;
следование по линии;
лабиринт;
слалом;
дорога-2;
эстафета;
лестница;
канат;
инверсная линия;
гонки шагающих роботов;
международные состязания роботов (по правилам организаторов).
Тема 12. Среда программирования виртуальных роботов Ceebot (14 часов)
Теория (4 часа): знакомство с языком Cbot, программирование.
Практика (10 часов):
управление роботом;
транспортировка объектов;
радар; поиск объектов;
циклы; ветвления;
цикл с условием, ожидание события;
ралли по коридору;
пд-регулятор с контролем скорости;
летательные аппараты;
тактика воздушного боя.
Тема 13. Творческие проекты (14 часов)
Теория (4 часа): разработка творческих проектов на свободную тематику. Одиночные и групповые проекты. Регулярные выставки, доклады и поездки.
Практика (10 часов):
человекоподобные роботы;
роботы-помощники человека;
роботизированные комплексы;
охранные системы;
защита окружающей среды;
роботы и искусство;
роботы и туризм;
правила дорожного движения;
роботы и космос;
социальные роботы;
свободные темы.
Тема 14. Зачеты (4 часа)
Теория (1 час): сдача теоретической части программирования EV3.
Практика (1 час):
расчет движений;
загрузка программ;
комбинированное программирование;
практическая сборка роботов.
Тема 15. Итоговое занятие
Теория (2 часа): подведение итогов работы творческого объединения за год. Выставка и демонстрационный показ роботов для родителей. Вручение грамот обучающимся.
3.5. Содержание учебного плана третьего года обучения
Тема 1. Вводное занятие (2 часа)
Теория (2 часа): обсуждение планов работы на учебный год, входная диагностика, инструктаж по т/б.
Тема 2. Повторение. Основные понятия (12 часов)
Теория (6 часов): основные понятия (передаточное отношение, регулятор, управляющее воздействие и др.).
Практика (6 часов):
следование за объектом, одномоторная тележка, контроль скорости, п-регулятор;
двухмоторная тележка, следование по линии за объектом, безаварийное движение.
Тема 3. Знакомство с языком RobotC (14 часов)
Теория (6часов): понятие «Язык RobotC», основы программирования.
Практика (8 часов):
вывод на экран;
управление моторами; встроенные энкодеры;
графика на экране контроллера;
работа с датчиками, вывод графиков показаний на экран;
подпрограммы, функции с параметрами;
косвенная рекурсия, алгоритм «ханойские башни»;
массивы, запоминание положений энкодера;
параллельные задачи, воспроизведение положений энкодера;
операции с файлами;
запоминание пройденного пути в файл, воспроизведение;
множественный выбор, конечный автомат.
Тема 4. Применение регуляторов (12 часов)
Теория (4 часов): задачи стабилизации, поиска объекта, движение по заданному пути.
Практика (8 часов):
следование за объектом;
следование по линии;
следование вдоль стенки;
управление положением серводвигателей;
перемещение манипулятора.
Тема 5. Элементы ТАУ (12 часов)
Теория (4 часа): релейный многопозиционный регулятор, пропорциональный регулятор, дифференциальный регулятор, кубический регулятор, плавающие коэффициенты, периодическая синхронизация, фильтры.
Практика (8 часов):
релейный многопозиционный регулятор;
пропорциональный регулятор;
пропорционально-дифференциальный регулятор;
стабилизация скоростного робота на линии;
фильтры первого рода;
движение робота вдоль стенки;
движение по линии с двумя датчиками;
кубический регулятор;
преодоление резких поворотов;
плавающие коэффициенты;
гонки по линии;
периодическая синхронизация двигателей;
шестиногий шагающий робот;
ПИД-регулятор.
Тема 6. Роботы-андроиды (32 часа)
Теория (8 часов): построение и программирование роботов на основе сервоприводов, сервоконтроллеров и модулей датчиков.
Практика (24 часа):
сборка:
шлагбаум;
мини-манипулятор;
серво постоянного вращения;
колесный робот в лабиринте;
мини-андроид;
робот-собачка;
робот-гусеница;
трехпальцевый манипулятор;
роботы-пауки;
роботы-андроиды;
редактор движений;
удаленное управление по bluetooth;
взаимодействие роботов;
трехмерное моделирование (создание трехмерных моделей конструкций из lego);
проекция и трехмерное изображение;
создание руководства по сборке;
ключевые точки;
создание отчета.
Тема 7. Трехмерное моделирование (14 часов)
Теория (4 часа): поэтапное создание сложных трехмерных моделей конструкций из Lego.
Практика (8 часов):
проекция и трехмерное изображение;
ключевые точки;
создание отчета.
Тема 8. Решение инженерных задач (22 часа)
Теория (6 часов): сбор и анализ данных. Обмен данными с компьютером. Простейшие научные эксперименты и исследования.
Практика (16 часов):
стабилизация перевернутого маятника на тележке;
исследование динамики робота-сигвея;
постановка робота-автомобиля в гараж;
оптимальная парковка робота-автомобиля;
ориентация робота на местности;
построение карты;
погоня: лев и антилопа.
Тема 9. Знакомство с языком Си (10 часов)
Теория (2 часа): изучение различных сред с языком программирования Си для микроконтроллеров. Структура программы
Практика (8 часов):
команды управления движением;
работа с датчиками;
ветвления и циклы;
переменные;
подпрограммы;
массивы данных.
Тема 10. Сетевое взаимодействие роботов (26 часов)
Теория (10 часов): устойчивая передача данных, распределенные системы, коллективное взаимодействие.
Практика (16 часов):
устойчивая передача данных по каналу bluetooth;
распределенные системы;
поиск объектов;
слежение за объектом;
следование по линии;
передача изображения;
управление с компьютера.
Тема 11. Игры роботов (26 часов)
Теория (6 часов): технология игры «Футбол»: командные игры с использованием инфракрасного мяча и других вспомогательных устройств. Программирование коллективного поведения и удаленного управления. Простейший искусственный интеллект. Проведение состязаний, популяризация новых видов робо-спорта.
Практика (20 часов):
автономный футбол с инфракрасным мячом;
теннис роботов, футбол роботов.
Тема 12. Состязания роботов (14 часов)
Теория (4 часа): подготовка команд для участия в состязаниях роботов различных уровней, вплоть до всемирных. Регулярные поездки. Использование различных контроллеров.
Практика (10 часов):
интеллектуальное сумо;
кегельринг-макро;
следование по линии;
лабиринт слалом;
дорога-2;
эстафета;
лестница;
канат;
инверсная линия;
гонки шагающих роботов линия-профи;
гонки балансирующих роботов-сигвеев;
международные состязания роботов (по правилам организаторов);
танцы роботов-андроидов;
полоса препятствий для андроидов.
Тема 13. Творческие проекты (18 часов)
Теория (8 часов): разработка творческих проектов на свободную тематику. Одиночные и групповые проекты.
Практика (10 часов):
человекоподобные роботы;
роботы-помощники человека;
роботизированные комплексы;
охранные системы;
защита окружающей среды;
роботы и искусство;
роботы и туризм;
правила дорожного движения;
роботы и космос;
социальные роботы;
свободные темы.
Тема 14. Зачеты (10 часов)
Теория (4 часа): сдача теоретической части программирования EV3.
Практика (6 часов):
расчет движений;
загрузка программ;
комбинированное программирование;
практическая сборка роботов.
Тема 15. Итоговое занятие (2 часа)
Теория (2 часа): подведение итогов работы творческого объединения за год. Выставка и демонстрационный показ роботов для родителей. Вручение грамот обучающимся.
4. Планируемые результаты
При освоении программы отслеживается три вида результатов: предметный, метапредметный, личностный, что позволяет определить динамическую картину творческого развития обучающихся.
Планируемые результаты первого года обучения
Личностный результат:
- ответственно относится к порученному делу;
- проявляет стремление к самостоятельной работе, усовершенствованию известных моделей и алгоритмов, созданию творческих проектов;
- участвует в научных конференциях для школьников, открытых состязаниях роботов;
- проявляет интерес к техническим профессиям.
Метапредметный результат:
- прогнозирует конечный результат;
- способен оценить результаты своего труда;
- самостоятельно ставит перед собой цели и задачи;
- умеет анализировать модель по признакам;
- сотрудничает со всеми обучающимися в коллективе.
Предметный результат:
- знает принципы работы простейших механизмов и расчет передаточного отношения;
- понимает принципы устройства робота как кибернетической системы;
- умеет использовать простейшие регуляторы для управления роботом;
- умеет решать задачи с использованием одного регулятора;
- умение собирать базовые модели роботов и усовершенствовать их для выполнения конкретного задания;
- обладает основными навыками программирования в графической среде.
Планируемые результаты второго года обучения:
Личностный результат:
- берет на себя инициативу;
- проявляет стремление к самостоятельной работе, усовершенствованию известных моделей и алгоритмов, созданию творческих проектов;
- самостоятельно готовится к состязаниям, стремится к получению высокого результата;
- проявляет интерес к техническим профессиям.
Метапредметный результат:
- прогнозирует конечный результат;
- способен оценить результаты своего труда, труда других людей;
- самостоятельно ставит перед собой цели и задачи, определяет пути решения;
- умеет анализировать модель по признакам;
- сотрудничает со всеми обучающимися в коллективе.
Предметный результат:
- умеет использовать регуляторы для управления роботом;
- умеет решать задачи с использованием двух регуляторов или дополнительного задания для робота;
- умеет конструировать сложные модели роботов с использованием дополнительных механизмов;
- обладает расширенными возможностями графического программировании;
- обладает навыками программирования исполнителей в текстовой среде;
- умеет выстраивать сложные параллельные процессы и управлять ими.
Планируемые результаты третьего года обучения:
Предметный результат:
- имеет практический опыт работы с языком Си;
- свободно пользуется расширенными возможностями текстового программирования;
- умеет составить программу для решения многоуровневой задачи;
- имеет практический опыт процедурного программирования;
- умеет использовать нестандартные датчики и расширения контроллера;
- умеет пользоваться справочной системой и примерами.
Метапредметный результат:
- планирует проектную деятельность и прогнозирует конечный результат;
- способен оценить результаты своего труда, труда других людей;
- обладает исследовательским подходом к решению задач, поиску аналогов, анализу существующих решений;
- сотрудничает со всеми обучающимися в коллективе.
Личностный результат:
- проявляет ценностное отношение к творчеству;
- берет на себя инициативу;
- проявляет стремление к самостоятельной работе, усовершенствованию известных моделей и алгоритмов, созданию творческих проектов;
- самостоятельно готовится к состязаниям, стремится к получению высокого результата;
- участвует в научных конференциях для школьников, открытых состязаниях роботов
- готов к выбору профессии.
II. Комплекс организационно-педагогических условий
1. Календарный учебный график первого года обучения
№
п/п
Месяц
Число
Форма занятия
Кол-во
часов
Тема занятия
Форма контроля
беседа
2
Введение в образовательную программу (информатика, кибернетика, робототехника).
Беседа
комбинированное
16
Основы конструирования.
Простейшие механизмы. Принципы крепления деталей.
Опрос, педагогическое наблюдение, демонстрация, зачет, контрольное задание
комбинированное
16
Моторные механизмы
Механизмы с использованием электромотора и батарейного блока. Роботы-автомобили, тягачи, простейшие шагающие роботы.
Опрос, педагогическое наблюдение, демонстрация, зачет, контрольное задание
комбинированное
4
Трехмерное моделирование
Создание трехмерных моделей конструкций из Lego.
Опрос, демонстрация, педагогическое наблюдение, контрольное задание
комбинированное
30
Введение в робототехнику
Знакомство с контроллером EV3. Встроенные программы. Датчики. Среда программирования. Стандартные конструкции роботов.
Опрос, демонстрация моделей, педагогическое наблюдение, самостоятельная работа, контрольное задание
комбинированное
20
Основы управления роботом
Эффективные конструкторские и программные решения классических задач. Эффективные методы программирования: регуляторы, события, параллельные задачи, по
дпрограммы, контейнеры и пр.
Опрос, демонстрация моделей, педагогическое наблюдение, самостоятельная работа, контрольное задание
комбинированное
8
Удаленное управление
Порядок управления роботом через bluetooth.
Опрос, демонстрация моделей, педагогическое наблюдение, самостоятельная работа, контрольное задание
комбинированное
8
Игры роботов
Теоретические основы игр в боулинг, футбол, баскетбол. Командные игры с использованием инфракрасного мяча и других вспомогательных устройств.
Опрос, демонстрация моделей, педагогическое наблюдение, самостоятельная работа, контрольное задание
комбинированное
24
Состязания роботов
Подготовка команд для участия в состязаниях роботов различных уровней. Использование микроконтроллеров EV3.
Педагогическое наблюдение, опрос, контрольное задание, анализ и подведение итогов состязаний
комбинированное
10
Творческие проекты
Разработка творческих проектов на свободную тематику. Одиночные и групповые проекты.
Педагогическое наблюдение, защита творческих проектов
комбинированное
4
Зачеты
Сдача теоретической части программирования EV3.
Тестирование, практические задания, контрольное задание
комбинированнное
2
Итоговое занятие
Итоговая выставка и демонстрация роботов
Календарный учебный график второго года обучения
№
п/п
Месяц
Число
Форма занятия
Кол-во
часов
Тема занятия
Форма контроля
1.
Сентябрь
19
беседа
2
Вводное занятия
Беседа
2.
Сентябрь
Октябрь
20, 21, 26, 27, 28,
3
комбинированное
12
Повторение
Основные понятия (передаточное отношение, регулятор, управляющее воздействие и др.)
Опрос, тестирование, педагогическое наблюдение, демонстрация, контрольное задание
3.
Октябрь
4, 5, 10, 11, 12, 17, 18
комбинированное
14
Базовые регуляторы
Задачи с использованием релейного многопозиционного регулятора, пропорционального регулятора.
Опрос, педагогическое наблюдение, демонстрация, самостоятельная работа, контрольное задание
4.
Октябрь
Ноябрь
19, 24, 25, 26, 31,
1
комбинированное
12
Пневматика
Порядок построения механизмов, управляемых сжатым воздухом. Использование помп, цилиндров, баллонов, переключателей и т.п.
Опрос, наблюдение, демонстрация, самостоятельная работа, контрольное задание
5.
Ноябрь
2, 7, 8, 9, 14, 15
комбинированное
12
Трехмерное моделирование
Поэтапное создание трехмерных моделей конструкций из Lego
Опрос, наблюдение, демонстрация, самостоятельная работа, контрольное задание
6.
Ноябрь
Декабрь
16, 21, 22, 23, 28, 29, 30,
5, 6, 7, 12, 13, 14, 19, 20, 21
комбинированное
32
Программирование и робототехника
Эффективные конструкторские и программные решения классических задач. Эффективные методы программирования и управления. Сложные конструкции.
Опрос, наблюдение, демонстрация, самостоятельная работа, контрольное задание
7.
Декабрь
Январь
26, 27, 28,
2, 3, 4, 9
комбинированное
14
Элементы мехатроники
Теоретические основы управления серводвигателями, построение робота-манипулятора.
Опрос, наблюдение, демонстрация, самостоятельная работа, контрольное задание
8.
Январь
Февраль
10, 11, 16, 17, 18, 23, 24,25, 30, 31,
1
комбинированное
22
Решение инженерных задач
Порядок сбора и анализа данных. Обмен данными с компьютером. Простейшие научные эксперименты и исследования.
Опрос, наблюдение, демонстрация, самостоятельная работа, контрольное задание
9.
Февраль
6, 7, 8, 13, 14
комбинированное
10
Альтернативные среды программирования
Изучение различных сред и языков программирования роботов на базе EV3.
Опрос, тестирование, наблюдение, самостоятельная работа, контрольное задание
10.
Февраль
Март
15, 20, 21, 22, 27, 28
1, 6, 7, 13, 14, 15, 20
комбинированное
26
Игры роботов.
Составление и программирование игр теннис, футбол, командные игры с использованием инфракрасного мяча и других вспомогательных устройств. Программирование удаленного управления. Проведение состязаний, популяризация новых видов робо-спорта.
Опрос, демонстрация моделей, педагогическое наблюдение, самостоятельная работа, контрольное задание
11.
Март
Апрель
21, 22, 27, 28, 29,
3, 4, 5, 10, 11, 12, 17, 18
комбинированное
26
Состязания роботов
Подготовка команд для участия в состязаниях роботов различных уровней. Использование различных контроллеров.
Педагогическое наблюдение, опрос, контрольное задание, анализ и подведение итогов состязаний
12.
Апрель
Май
19, 24, 25, 26,
2, 3, 8
комбинированное
14
Среда программирования виртуальных роботов Ceebot.
Знакомство с языком Cbot, программирование
Опрос, педагогическое наблюдение, демонстрация, контрольное задание, самостоятельная работа
13.
Май
9, 10, 15, 16, 17, 22, 23
комбинированное
14
Творческие проекты
Разработка творческих проектов на свободную тематику. Одиночные и групповые проекты. Регулярные выставки, доклады и поездки
Педагогическое наблюдение, защита творческих проектов
14.
Май
24
комбинированное
2
Зачеты
Сдача теоретической части программирования EV3.
Тестирование, контрольное задание, практические задания
15
Май
29
комбинированное
2
Итоговое занятие
Итоговая выставка и демонстрация роботов
3. Календарный учебный график третьего года обучения
№
п/п
Месяц
Число
Форма занятия
Кол-во
часов
Тема занятия
Форма контроля
1.
Сентябрь
19
беседа
2
Вводное занятия
Беседа
2.
Сентябрь
Октябрь
20, 21, 26, 27, 28,
3
комбинированное
12
Повторение.
Основные понятия (передаточное отношение, регулятор, управляющее воздействие и др.)
Беседа, тестирование
3.
Октябрь
4, 5, 10, 11, 12, 17, 18
комбинированное
14
Знакомство с языком RobotC.
Понятие «Язык RobotC», основы программирования.
Педагогическое наблюдение, опрос, тестирование, демонстрация, контрольное задание, самостоятельная работа
4.
Октябрь
Ноябрь
19, 24, 25, 26, 31,
1
комбинированное
12
Применение регуляторов.
Задачи стабилизации, поиска объекта, движение по заданному пути.
Педагогическое наблюдение, опрос, демонстрация, самостоятельная работа, контрольное задание
5.
Ноябрь
2, 7, 8, 9, 14, 15
комбинированное
12
Элементы ТАУ
(релейный многопозиционный регулятор, пропорциональный регулятор, дифференциальный регулятор, кубический регулятор, плавающие коэффициенты, периодическая синхронизация, фильтры)
Педагогическое наблюдение, опрос, тестирование, демонстрация, самостоятельная работа, контрольное задание
6.
Ноябрь
Декабрь
16, 21, 22, 23, 28, 29, 30,
5, 6, 7, 12, 13, 14, 19, 20, 21
комбинированное
32
Роботы-андроиды (построение и программирование роботов на основе сервоприводов, сервоконтроллеров и модулей датчиков)
Педагогическое наблюдение, опрос, тестирование, демонстрация, самостоятельная работа, контрольное задание
7.
Декабрь
Январь
26, 27, 28,
2, 3, 4, 9, 10, 11, 16, 17
комбинированное
22
Решение инженерных задач (сбор и анализ данных. Обмен данными с компьютером. Простейшие научные эксперименты и исследования).
Педагогическое наблюдение, опрос, демонстрация, самостоятельная работа, контрольное задание
8.
Январь
18, 23, 24, 25, 30
комбинированное
10
Знакомство с языком Си (изучение различных сред с языком программирования Си для микроконтроллеров. Структура программы).
Педагогическое наблюдение, опрос, демонстрация, самостоятельная работа, контрольное задание
9.
Январь
Февраль
31,
1, 6, 7, 8, 13, 14, 15, 20, 21, 22, 27, 28
комбинированное
26
Сетевое взаимодействие
(устойчивая передача данных, распределенные системы, коллективное взаимодействие).
Педагогическое наблюдение, опрос, демонстрация, самостоятельная работа, контрольное задание
10.
Март
Апрель
1, 6,7, 13, 14, 15, 20, 21, 22, 27, 28, 29,
3
комбинированное
26
Игры роботов
Технология игры «Футбол»: командные игры с использованием инфракрасного мяча и других вспомогательных устройств.
Опрос, демонстрация моделей, педагогическое наблюдение, самостоятельная работа
11.
Апрель
4, 5, 10, 11, 12, 17, 18
комбинированное
14
Состязания роботов (подготовка команд для участия в состязаниях роботов различных уровней, вплоть до всемирных. Регулярные поездки. Использование различных контроллеров).
Педагогическое наблюдение, опрос, анализ и подведение итогов состязаний
13.
Апрель
19, 24, 25, 26,
2, 3, 8, 10, 15
комбинированное
18
Творческие проекты (разработка творческих проектов на свободную тематику. Одиночные и групповые проекты).
Педагогическое наблюдение, защита творческих проектов
13.
Май
16, 17, 22, 23, 24
комбинированное
10
Зачеты
Сдача теоретической части программирования EV3.
Тестирование, практические задания, контрольное задание
14.
Май
29
комбинированное
2
Итоговое занятие
Итоговая выставка и демонстрация роботов
4. Условия реализации программы
Материально-техническое обеспечение
Результат реализации программы «Робототехника» во многом зависит от подготовки помещения, материально-технического оснащения и учебного оборудования. Размещение учебного оборудования должно соответствовать требованиям и нормам СаНПина и правилам техники безопасности. При проведении практических и лабораторных работ особое внимание следует уделить рабочему месту обучающегося.
Для эффективности образовательного процесса необходимы:
техническое оборудование:
- компьютеры;
- проектор;
- наборы робототехники;
- поля для роботов.
информационное обеспечение:
- программа EV-3.
- интернет ресурсы.
Кадровое обеспечение
Программа реализуется педагогом дополнительного образования. При реализации программы активно используются экскурсии в образовательные учреждения, учреждения дополнительного образования детей, совместные соревнования, конкурсы, семинары.
5. Формы аттестации/контроля
При реализации программы используется несколько видов диагностики:
Входящая диагностика проходит в форме беседы.
Текущая – проходит после изучения каждого раздела программы; предусматривает различные диагностические процедуры по усвоению программного материала и личностного развития учащихся: (тестирование, проверочные занятие, опрос, наблюдение за коллективной работой по выполнению и защите проектов, наблюдение за динамикой становления личностных качеств учащихся).
Итоговая диагностика по завершении первого года обучения проходит в форме тестирования и контрольного задания.
Итоговое занятие по окончании второго и третьего года обучения проходит в форме выставки роботов обучающихся для родителей.
В ходе обучения используются следующие формы контроля:
регулярные зачеты, на которых решение поставленной заранее известной задачи принимается в свободной форме (не обязательно предложенной преподавателем). При этом тематические состязания роботов также являются методом проверки, и успешное участие в них освобождает от соответствующего зачета;
защита творческих проектов, требующих проявить знания и навыки по ключевым темам;
проверка знаний и навыков учащихся на состязаниях;
участие в состязаниях роботов регионального и федерального уровня.
6. Оценочные материалы
6.1. Индивидуальная карточка
учета результатов обучения ребенка
по дополнительной общеобразовательной общеразвивающей программе
Фамилия, имя ребенка_________________________________________
Возраст______________________________________________________
Вид и название детского объединения____________________________
Ф.И.О. педагога_______________________________________________
Дата начала наблюдения________________________________________
Сроки диагностики
Показатели
Первый
год
обучения
Второй
год
обучения
1.Теоретическая подготовка ребенка
1.2.Теоретические знания, предусмотренные программой
1.2.Владение специальной терминологией
2.Практическая подготовка ребенка
2.1.Практические умения и навыки, предусмотренные программой
2.2.Владение специальным оборудованием и оснащением
2.3.Творческие навыки
3.Общеучебные умения и навыки ребенка
3.1.Учебно-интеллектуальные умения
3.2.Учебно-коммункативные умения
3.3.Учебно-организационные умения
4.Предметные достижения учащихся
4.1.На уровне детского объединения
4.2.На уровне школы
4.3.На уровне района, города, области
4.4.На российском, международном уровне
6.2.Опросник для выявления готовности школьников к выбору профессии
(подготовлен профессором В.Б. Успенским)
Цель: определение готовности учащихся к выбору профессии.
Ход проведения. Учащимся предлагается прочитать ниже перечисленные утверждения и выразить свое согласие или несогласие с ними ответами «да или «нет».
Вы уже твердо выбрали профессию.
Основной мотив выбора материальные интересы.
В избранной профессии вас привлекает сам процесс труда.
Вы выбираете учебное заведение, потому что туда пошли учиться Ваши друзья.
Вы выбираете место учебы, потому что оно недалеко от дома.
Если Вы не сможете поступить в избранное Вами учебное заведение, то у Вас есть запасные варианты.
Вы читаете периодические издания, связанные с будущей профессией.
Вам известны противопоказания, которые существуют для избранной профессии.
Не важно кем работать, важно, как работать.
Вы думаете, что с выбором профессии не надо спешить, сначала нужно получить аттестат.
Вам известно, каких качеств важных для будущей профессии Вам не достает.
Вы занимаетесь развитием профессионально значимых качеств.
Согласны ли Вы с тем, что здоровье не влияет на выбор профессии.
Как вы думаете, учителя одобрили бы Ваш выбор?
Вы знаете о неприятных сторонах будущей профессии.
Вам удалось осуществить пробу сил в деятельности, близкой к будущей профессии.
Вы консультировались о выборе профессии.
Главное в выборе профессии возможность поступить в учебное заведение.
Вы знаете об условиях поступления в выбранное учебное заведение.
Вам известно о возможностях трудоустройства по избираемой профессии.
Вы уверены, что родственники помогут Вам устроиться на учебу.
Вы знаете о возможных заработках у представителей избираемой профессии.
Если не удается поступить в избранное учебное заведение, то Вы будете пытаться вновь.
Для правильного выбора профессии достаточно Вашего слова «хочу».
Обработка и интерпретация результатов. Присвойте 1 балл каждому ответу «ДА», если Вы дали его на вопросы: 1, 3, 6. 7. 8, 11, 12, 14, 16, 17, 19, 20, 22, 23.
Присвойте 1 балл каждому ответу «НЕТ», если Вы дали его на вопросы: 2, 4, 5, 9, 10, 13, 15. 18,21,24.
Подсчитайте сумму и определите уровень готовности школьников к выбору профессии по следующей шкале:
0-6 баллов - неготовность
7-12 баллов – низкая готовность
13-18баллов – средняя готовность
19-24 балла - высокая готовность
6.3. Методика изучения мотивов участия школьников в деятельности (Л.Байбородова)
Цель: выявление мотивов участия учащихся в деятельности. Ход проведения. Учащимся предлагается определить, что и в какой степени привлекает их в совместной деятельности.
Для ответа используется следующая шкала:
3 - привлекает очень сильно;
2 - привлекает в значительной степени;
1 - привлекает слабо;
0 - не привлекает совсем.
Что привлекает в деятельности:
1. Интересное дело.
2. Возможность общения с разными людьми.
3. Возможность помочь товарищам.
4. Возможность передать свои знания.
5. Возможность творчества.
6. Возможность приобрести новые знания, умения.
7. Возможность руководить другими.
8. Возможность участвовать в делах своего коллектива.
9. Возможность заслужить уважение товарищей.
10. Возможность сделать доброе дело для других.
11. Возможность выделиться среди других.
12. Возможность выработать у себя определённые черты ха рактера.
Обработка и интерпретация результатов. Для определе ния преобладающих мотивов следует выделить следующие блоки:
а) коллективистские мотивы (пункты 3,4,8,10);
б) личностные мотивы (пункты 1, 2, 5, 6,12);
в) престижные мотивы (пункты 7,9,11).
Сравнение средних оценок по каждому блоку позволяет определить преобладающие мотивы участия школьников в дея тельности.
6.4. Тест Роккича «Ценностные ориентации»
Система ценностных ориентации определяет содержательную сторону направленности личности и составляет основу её отношений к окружающему миру, к другим людям, к себе самой, основу мировоззрения и ядро мотивации жизнедеятельности, основу жизненной концепции и «философии жизни».
Наиболее распространённой в настоящее время является методика изучения ценностных ориентации М. Роккича, основанная на прямом ранжировании списка ценностей.
М. Роккич различает два класса ценностей:
терминальные – убеждения в том, что конечная цель индивидуального существования стоит того, чтобы к ней стремиться;
инструментальные – убеждения в том, что какой-то образ действий или свойство личности является предпочтительным в любой ситуации.
Это деление соответствует традиционному делению на ценности-цели и ценности-средства.
Респонденту предъявлены два списка ценностей (по 18 в каждом), либо на листах бумаги в алфавитном порядке, либо на карточках. В списках испытуемый присваивает каждой ценности ранговый номер, а карточки раскладывает по порядку значимости. Последняя форма подачи материала дает более надежные результаты. Вначале предъявляется набор терминальных, а затем набор инструментальных ценностей.
Инструкция: «Сейчас Вам будет предъявлен набор из 18 карточек с обозначением ценностей. Ваша задача – разложить их по порядку значимости для Вас как принципов, которыми Вы руководствуетесь в Вашей жизни.
Внимательно изучите таблицу и, выбрав ту ценность, которая для Вас наиболее значима, поместите её на первое место. Затем выберите вторую по значимости ценность и поместите ее вслед за первой. Затем проделайте то же со всеми оставшимися ценностями. Наименее важная останется последней и займёт 18 место. Разработайте не спеша, вдумчиво. Конечный результат должен отражать Вашу истинную позицию».
Анализируя иерархию ценностей, следует обратить внимание на их группировку испытуемым в содержательные блоки по разным основаниям. Так, например, выделяются «конкретные» и «абстрактные» ценности, ценности профессиональной самореализации и личной жизни и т.д. Инструментальные ценности могут группироваться в этические ценности, ценности общения, ценности дела; индивидуалистические и конформистские ценности, альтруистические ценности; ценности самоутверждения и ценности принятия других и т.д. Это далеко не все возможности субъективного структурирования системы ценностных ориентации. Психолог должен попытаться уловить индивидуальную закономерность. Если не удается выявить ни одной закономерности, можно предположить несформированность у респондента системы ценностей или даже неискренность ответов.
Бланк тестируемого____________________________________________________
Список А
(терминальные ценности):
активная деятельная жизнь (полнота и эмоциональная насыщенность жизни);
–жизненная мудрость (зрелость суждений и здравый смысл, достигаемые жизненным опытом);
– здоровье (физическое и психическое);
– интересная работа;
– красота природы и искусства (переживание прекрасного в природе и в искусстве);
– любовь (духовная и физическая близость с любимым человеком);
– материально обеспеченная жизнь (отсутствие материальных затруднений);
– наличие хороших и верных друзей;
– общественное призвание (уважение окружающих, коллектива, товарищей по работе);
– познание (возможность расширения своего образования, кругозора, общей культуры, интеллектуальное развитие);
– продуктивная жизнь (максимально полное использование своих возможностей, сил и способностей);
– развитие (работа над собой, постоянное физическое и духовное совершенствование);
– развлечения (приятное, необременительное времяпрепровождение, отсутствие обязанностей);
– свобода (самостоятельность, независимость в суждениях и поступках);
– счастливая семейная жизнь;
– счастье других (благосостояние, развитие и совершенствование других людей, всего народа, человечества в целом);
– творчество (возможность творческой деятельности);
– уверенность в себе (внутренняя гармония, свобода от внутренних противоречий, сомнений).
Список Б
(инструментальные ценности):
– аккуратность (чистоплотность), умение содержать в порядке вещи, порядок в делах;
– воспитанность (хорошие манеры);
– высокие запросы (высокие требования к жизни и высокие притязания);
– жизнерадостность (чувство юмора);
– исполнительность (дисциплинированность);
– независимость (способность действовать самостоятельно, решительно);
– непримиримость к недостаткам в себе и других;
– образованность (широта знаний, высокая общая культура);
– ответственность (чувство долга, умение держать свое слово);
– рационализм (умение здраво и логично мыслить, принимать обдуманные, рациональные решения);
– самоконтроль (сдержанность, самодисциплина);
– смелость в отстаиваниях своего мнения, взглядов;
– твёрдая воля (умение настоять на своём, не отступать перед трудностями);
– терпимость (к взглядам и мнениям других, умение прощать другим их ошибки и заблуждения);
– широта взглядов (умение понять чужую точку зрения, уважать иные вкусы, обычаи, привычки);
– честность (правдивость, искренность);
– эффективность в делах (трудолюбие, продуктивность в работе);
– чуткость (заботливость).
6.5. Определение индекса групповой сплоченности Сишора
Групповая сплочённость – чрезвычайно важный параметр, показывающий степень интеграции группы, ее сплочения в единое целое, – можно определить не только путём расчёта соответствующих социометрических индексов. Значительно проще это сделать с помощью методики, состоящей из 5 вопросов с несколькими вариантами ответов на каждый. Ответы кодируются в баллах согласно приведенным в скобках значениям (максимальная сумма – 19 баллов, минимальная – 5). В ходе опроса баллы указывать не нужно.
I. Как Вы оценили бы свою принадлежность к группе? 1. Чувствую себя её членом, частью коллектива (5). 2. Участвую в большинстве видов деятельности (4). 3. Участвую в одних видах деятельности и не участвую в других (3). 4. Не чувствую, что являюсь членом группы (2). 5. Живу и существую отдельно от нее (1). 6. Не знаю, затрудняюсь ответить (1).
П. Перешли бы Вы в другую группу, если бы предоставилась такая возможность (без изменения прочих условий)? 1. Да, очень хотел бы перейти (1). 2. Скорее, перешёл бы, чем остался (2). 3. Не вижу никакой разницы (3). 4. Скорее всего, остался бы в своей группе (4). 5. Очень хотел бы остаться в своей группе (5). 6. Не знаю, трудно сказать (1).
III. Каковы взаимоотношения между членами Вашей группы? 1. Лучше, чем в большинстве коллективов (3). 2. Примерно такие же, как и в большинстве коллективов (2). 3. Хуже, чем в большинстве коллективов (1). 4. Не знаю, трудно сказать (1).
IV. Какие у Вас взаимоотношения с руководством? 1. Лучше, чем в большинстве коллективов (3). 2. Примерно такие же, как и в большинстве коллективов (2). 3. Хуже, чем в большинстве коллективов (1). 4. Не знаю (1).
V. Каково отношение к делу (учебе и т.п.) в Вашем коллективе? 1. Лучше, чем в большинстве коллективов (3). 2. Примерно такие же, как и в большинстве коллективов (2). 3. Хуже, чем в большинстве коллективов (1). 4. Не знаю (1).
7. Методические материалы
Формы организации учебного занятия - беседа, конкурс, игра, состязание, мастер-класс,, экскурсия, защита проекта, лекция.
При проведении занятий используются различные методы работы:
- словесные методы (лекция, объяснение, консультация);
- объяснительно-демонстративные (презентации, видео, демонстрация моделей и пр.);
- метод практической работы;
- исследовательский;
- проектные методы;
- активные формы познавательной деятельности.
Педагогические технологии:
- технология индивидуализации обучения;
- технология коллективного и группового взаимодействия;
- технология дифференцированного обучения;
- технология развивающего обучения;
- технология проблемного обучения;
- технология проектной деятельности;
- технология игровой деятельности;
- коммуникативная технология обучения;
- технология коллективной творческой деятельности;
- здоровьесберегающая технология.
Методическое обеспечение программы
Первый год обучения
№
Раздел программы
Форма занятий
Дидактическое и техническое оснащение
Методы и приемы
Форма проведения итогов
1
Введение в образовательную программу
беседа
Компьютерная база
Объяснительно-иллюстрационный
Беседа
2
Введение: информатика, кибернетика, робототехника
комбинированное
Компьютерная база, конструкторы для демонстрации
Объяснительно-иллюстрационный
Опрос, педагогическое наблюдение, демонстрация, зачет, контрольное задание
3
Основы конструирования
комбинированное
Конструктор “Технология и физика”,
методическое пособие, рабочие листы, поля
Объяснительно-иллюстрационный, исследовательский
Опрос, педагогическое наблюдение, демонстрация, зачет, контрольное задание
4
Моторные механизмы
комбинированное
Конструкторы “Технология и физика”,
“Моторные механизмы”,
методическое пособие,
рабочие листы, поля
Объяснительно-иллюстрационный, исследовательский
Опрос, демонстрация, педагогическое наблюдение, контрольное задание
5
Трехмерное моделирование
комбинированное
Компьютерная база,
ПО: Ldraw, MLCad,
Lego Digital Designer,
Microsoft Power Point
Объяснительно-иллюстрационный, исследовательский
Опрос, демонстрация моделей, педагогическое наблюдение, самостоятельная работа, контрольное задание
6
Введение в робототехнику
комбинированное
Компьютерная база, Конструктор ”Lego Mindstorms EV3”
ПО ”Lego Mindstorms NXT Edu”, дополнительные датчики, поля
методическое пособие
Объяснительно-иллюстрационный, исследовательский
Опрос, демонстрация моделей, педагогическое наблюдение, самостоятельная работа, контрольное задание
7
Основы управления роботом
комбинированное
Компьютерная база ФМЛ, Конструкторы ”Lego Mindstorms EV3”
“Ресурсный набор”
Дополнительные устройства и датчики, поля
ПО: Robolab 2.9
Объяснительно-иллюстрационный, исследовательский
Опрос, демонстрация моделей, педагогическое наблюдение, самостоятельная работа, контрольное задание
8
Удаленное управление
комбинированное
Компьютерная база, Конструкторы ”Lego Mindstorms EV3”
“Ресурсный набор” Дополнительные устройства и датчики, поля
ПО: Robolab
Объяснительно-иллюстрационный, исследовательский
Опрос, демонстрация моделей, педагогическое наблюдение, самостоятельная работа, контрольное задание
9
Игры роботов
комбинированное
Компьютерная база, Конструкторы ”Lego Mindstorms EV3”
“Ресурсный набор”
Дополнительные устройства и датчики, поля
Объяснительно-иллюстрационный, исследовательский
Педагогическое наблюдение, опрос, контрольное задание, анализ и подведение итогов состязаний
10
Состязания роботов
комбинированное
Компьютерная база, Конструкторы ”Lego Mindstorms EV3”
“Ресурсный набор”,
дополнительные устройства и датчики, поля
ПО “Robolab” и др.
Исследовательский
Педагогическое наблюдение, защита творческих проектов
11
Творческие проекты
комбинированное
Компьютерная база, весь спектр имеющегося оборудования и ПО для робототехники
Исследовательский
Тестирование, практические задания, контрольное задание
12
Итоговое занятие
комбинированнное
Модели роботов для выставки, грамоты для обучающихся
Словесные
Итоговая выставка и демонстрация роботов
Второй год обучения
№
Раздел программы
Форма занятий
Дидактическое и техническое оснащение
Методы и приемы
Форма проведения итогов
1
Вводное занятие
беседа
Компьютерная база
Объяснительно-иллюстрационный
Беседа
2
Повторение. Основные понятия.
комбинированное
Компьютерная база, конструкторы для демонстрации
Объяснительно-иллюстрационный
Опрос, тестирование, педагогическое наблюдение, демонстрация, контрольное задание
3
Базовые регуляторы
комбинированное
Компьютерная база , Конструкторы ”Lego Mindstorms EV3”
“Ресурсный набор”
Дополнительные устройства и датчики, поля
ПО: Robolab 2.9
Объяснительно-иллюстрационный, исследовательский
Опрос, педагогическое наблюдение, демонстрация, самостоятельная работа, контрольное задание
4
Пневматика
комбинированное
Конструкторы 9641 “Пневматика”,
9632 “Технология и физика”,
9628 “Моторные механизмы”,
методическое пособие,
рабочие листы, поля
Объяснительно-иллюстрационный, исследовательский
Опрос, наблюдение, демонстрация, самостоятельная работа, контрольное задание
5
Трехмерное моделирование
комбинированное
Компьютерная база , ПО: Ldraw, MLCad,
Lego Digital Designer,
Microsoft Power Point
Объяснительно-иллюстрационный, исследовательский
Опрос, наблюдение, демонстрация, самостоятельная работа, контрольное задание
6
Программирование и робототехника
комбинированное
Компьютерная база,
Конструкторы ”Lego Mindstorms EV3”,
“Ресурсный набор”,
Дополнительные устройства и датчики, поля
ПО “Robolab 2.9”, RobotC
Объяснительно-иллюстрационный, исследовательский
Опрос, наблюдение, демонстрация, самостоятельная работа, контрольное задание
7
Элементы мехатроники
комбинированное
Компьютерная база , Конструкторы ”Lego Mindstorms EV3”, контроллеры и датчики Mindsensors, серводвигатели, конструкторы Bioloid Beginner Kit, подручные материалы
Объяснительно-иллюстрационный, исследовательский
Опрос, наблюдение, демонстрация, самостоятельная работа, контрольное задание
8
Решение инже нерных задач
комбинированное
Компьютерная база, Конструкторы 9797 ”Lego Mindstorms EV3”
“Ресурсный набор”
конструктор металлический.
Дополнительные устройства и датчики, поля
ПО: Robolab 2.9
Исследовательский
Опрос, наблюдение, демонстрация, самостоятельная работа, контрольное задание
9
Альтернативные среды программирования
комбинированное
Компьютерная база, Конструкторы 9797 ”Lego Mindstorms EV3”
“Ресурсный набор” Дополнительные устройства и датчики, поля
ПО: RobotC, BricxCC и др.
Исследовательский
Опрос, тестирование, наблюдение, самостоятельная работа, контрольное задание
10
Игры роботов
комбинированное
Компьютерная база , Конструкторы 9797 ”Lego Mindstorms EV3”
“Ресурсный набор” и др.
Дополнительные устройства и датчики, поля
Объяснительно-иллюстрационный, исследовательский
Опрос, демонстрация моделей, педагогическое наблюдение, самостоятельная работа, контрольное задание
11
Состязания роботов
комбинированное
Компьютерная база , Конструкторы 9797 ”Lego Mindstorms EV3”
“Ресурсный набор”
дополнительные устройства и датчики, поля
ПО “Robolab 2.9”, RobotC и др.
Исследовательский
Педагогическое наблюдение, опрос, контрольное задание, анализ и подведение итогов состязаний
12
Среда программирования виртуальных роботов
комбинированное
Компьютерная база , Конструкторы 9797 ”Lego Mindstorms EV3”
“Ресурсный набор” и др.
Дополнительные устройства и датчики, поля
Объяснительно-иллюстрационный, исследовательский
Опрос, педагогическое наблюдение, демонстрация, контрольное задание, самостоятельная работа
13
Творческие проекты
комбинированное
Компьютерная база, весь спектр имеющегося оборудования и ПО для робототехники
Исследовательский
Педагогическое наблюдение, защита творческих проектов
14
Зачеты
комбинированное
Компьютерная база , Конструкторы 9797 ”Lego Mindstorms EV3”
“Ресурсный набор” и др.
Дополнительные устройства и датчики, поля
Иллюстрационно-исследовательский
Тестирование, контрольное задание, практические задания
15
Итоговое Занятие
комбинированное
Компьютерная база , Конструкторы 9797 ”Lego Mindstorms EV3”
“Ресурсный набор” и др.
Дополнительные устройства и датчики, поля
Иллюстрационный
Итоговая выставка и демонстрация роботов
Третий год обучения
№
Раздел программы
Форма занятий
Дидактическое и техническое оснащение
Методы и приемы
Форма проведения итогов
1
Вводное занятие
беседа
Компьютерная база
Объяснительно-иллюстрационный
Беседа
2
Повторение. Основные понятия
комбинированное
Компьютерная база , конструкторы для демонстрации
Объяснительно-иллюстрационный
Беседа, тестирование
3
Знакомство с языком RobotC
комбинированное
Компьютерная база , Конструктор ”Lego Mindstorms EV3”
ПО ”RobotC 3.0”, дополнительные датчики, поля, методическое пособие
Объяснительно-иллюстрационный, исследовательский
Педагогическое наблюдение, опрос, тестирование, демонстрация, контрольное задание, самостоятельная работа
4
Применение регуляторов
комбинированное
Компьютерная база ,
Конструкторы ”Lego Mindstorms EV3”
“Ресурсный набор”,
Дополнительные устройства и датчики, поля
ПО “Robolab 2.9”, RobotC
Объяснительно-иллюстрационный, исследовательский
Педагогическое наблюдение, опрос, демонстрация, самостоятельная работа, контрольное задание
5
Элементы теории автоматического управления
комбинированное
Компьютерная база ФМЛ,
Конструкторы ”Lego Mindstorms EV3”
“Ресурсный набор”
Дополнительные устройства и датчики, поля
ПО “Robolab 2.9”, RobotC, NXT OSEK
Объяснительно-иллюстрационный, исследовательский
Педагогическое наблюдение, опрос, тестирование, демонстрация, самостоятельная работа, контрольное задание
6
Роботы-андроиды
комбинированное
Компьютерная база, конструкторы ”Lego Mindstorms EV3”, контроллеры и датчики Mindsensors, серводвигатели, подручные материалы
Объяснительно-иллюстрационный, исследовательский
Педагогическое наблюдение, опрос, тестирование, демонстрация, самостоятельная работа, контрольное задание
7
Трехмерное моделирование
комбинированное
Компьютерная база , ПО: Ldraw, MLCad,
Lego Digital Designer,
Microsoft Power Point
Объяснительно-иллюстрационный, исследовательский
Педагогическое наблюдение, опрос, тестирование, демонстрация, самостоятельная работа, контрольное задание
8
Решение инже нерных задач
комбинированное
Компьютерная база ФМЛ, Конструкторы ”Lego Mindstorms EV3”
“Ресурсный набор”
“Пневматика”
“Автоматизирован ные устройства“
Дополнительные устройства и датчики, поля
ПО: Robolab 2.9, RobotC
Исследовательский
Педагогическое наблюдение, опрос, демонстрация, самостоятельная работа, контрольное задание
9
Знакомство с языком Си для роботов
комбинированное
Компьютерная база , Конструкторы ”Lego Mindstorms EV3”
“Ресурсный набор” и др. Дополнительные устройства и датчики, поля
ПО: RobotC, CeeBot, BricxCC
Объяснительно-иллюстрационный, исследовательский
Педагогическое наблюдение, опрос, демонстрация, самостоятельная работа, контрольное задание
10
Сетевое взаимодействие роботов
комбинированное
Компьютерная база , Конструкторы ”Lego Mindstorms EV3”
“Ресурсный набор” и др. Дополнительные устройства и датчики Hitechnic, поля
ПО: RobotC, CeeBot, BricxCC
Объяснительно-иллюстрационный, исследовательский
Педагогическое наблюдение, опрос, демонстрация, самостоятельная работа, контрольное задание
11
Игры роботов
комбинированное
Компьютерная база, Конструкторы ”Lego Mindstorms EV3”
“Ресурсный набор”
Дополнительные устройства и датчики Mindsensors и Hitechnic, поля
Объяснительно-иллюстрационный, исследовательский
Опрос, демонстрация моделей, педагогическое наблюдение, самостоятельная работа
12
Состязания роботов
комбинированное
Компьютерная база , Конструкторы ”Lego Mindstorms EV3”
“Ресурсный набор”
ПО “Robolab 2.9”,
RobotC и др.
Исследовательский
Педагогическое наблюдение, опрос, анализ и подведение итогов состязаний
13
Творческие проекты
комбинированное
Компьютерная база , весь спектр имеющегося оборудования и ПО для робототехники
Исследовательский
Педагогическое наблюдение, защита творческих проектов
14
Зачеты
комбинированное
Компьютерная база , Конструкторы 9797 ”Lego Mindstorms EV3”
“Ресурсный набор” и др.
Дополнительные устройства и датчики, поля
Иллюстрационно-исследовательский
Тестирование, контрольное задание, практические задания
15
Итоговое Занятие
комбинированное
Компьютерная база , Конструкторы 9797 ”Lego Mindstorms EV3”
“Ресурсный набор” и др.
Дополнительные устройства и датчики, поля
Иллюстрационный
Итоговая выставка и демонстрация роботов
8. Список литературы
Для педагога
Робототехника для детей и родителей. С.А.Филиппов. СПб: Наука, 2010.
Санкт-Петербургские олимпиады по кибернетике М.С.Ананьевский, Г.И.Болтунов, Ю.Е.Зайцев, А.С.Матвеев, А.Л.Фрадков, В.В.Шиегин. Под ред. А.Л.Фрадкова, М.С.Ананьевского. СПб.: Наука, 2013.
Журнал «Компьютерные инструменты в школе», подборка статей за 2012 г. «Основы робототехники на базе конструктора Lego Mindstorms EV3».
Lego Mindstorms EV3. The Mayan adventure. James Floyd Kelly. Apress, 2006.
Engineering with LEGO Bricks and ROBOLAB. Third edition. Eric Wang. College House Enterprises, LLC, 2012.
The Unofficial LEGO MINDSTORMS EV3 Inventor's Guide. David J. Perdue. San Francisco: No Starch Press, 2013.
Электронный ресурс [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] - проверено 28.08.2016.
Электронный ресурс [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] - проверено 28.08.2016.
Электронный ресурс [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] - проверено 28.08.2016.
Электронный ресурс [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] - проверено 28.08.2016.
Для детей и родителей
Робототехника для детей и родителей. С.А.Филиппов. СПб: Наука, 2010.
Санкт-Петербургские олимпиады по кибернетике М.С.Ананьевский, Г.И.Болтунов, Ю.Е.Зайцев, А.С.Матвеев, А.Л.Фрадков, В.В.Шиегин. Под ред. А.Л.Фрадкова, М.С.Ананьевского. СПб.: Наука, 2006.
Журнал «Компьютерные инструменты в школе», подборка статей за 2013 г. «Основы робототехники на базе конструктора Lego Mindstorms EV3».
Я, робот. Айзек Азимов. Серия: Библиотека приключений. М: Эксмо, 2002.
9. Приложение
9.1. План-конспект занятия на тему «Роботы вокруг нас. История создания торговой марки фирмы Lego. Названия и назначения деталей»
Цель: дать представление о торговой марке фирмы Lego (Jlero), по строить информационную модель робота, запрограммировать робота и по лучить движущийся объект, проиграв ситуацию на себе.
Задачи:
Познакомить обучающихся с торговой маркой фирмы Lego (Лего).
Собрать модель робота по технологической карте.
Ответить на вопросы по карточкам.
Получить движущийся объект, проиграв ситуацию на практике.
Планируемые результаты:
- иметь представление об истории появления торговой марки Lego;
- получить движущийся объект, проиграв ситуацию на практике.
Умения, характеризующие достижения результата:
- собирать простейшую модель роботов по технологической карте;
- отвечать на вопросы по карточкам.
Технологии обучения, используемые на уроке:
Личностно ориентированные.
Технологии сотрудничества.
Объяснительно-иллюстративные.
Частично-поисковые.
Игровые.
План занятия:
Организационный момент.
Актуализация опорных знаний.
Знакомство с новым материалом.
Закрепление новых знаний на практике.
Подведение итогов.
Ход занятия
Организационный момент
Подготовка рабочего места.
Актуализация опорных знаний
Педагог:
Человек давно мечтал о том, чтобы иметь помощника, который мог бы заменить его там, где опасно, неинтересно, трудно или вообще невоз можно работать самому. О роботах много писали фантасты еще до того, как роботы появились вообще. Больше того, само слово «робот» пришло к нам из произведения чешского писателя-фантаста Карела Чапека, кото рый впервые использовал его еще в 1923 г. Само это слово происходит от чешского слова robota.
И у писателей-фантастов, и в сознании обычного человека слово «ро бот» ассоциируется с антропоморфным (человекоподобным) автоматом, который помогает человеку или заменяет его.
А что же такое РОБОТ на самом деле? Есть ли они вокруг нас? Что мы можем считать роботом? Какими свойствами должен обладать механизм, чтобы мы могли считать его роботом? {видеоролики)
Как вы думаете, ребята, что означает название пего!
Знакомство с новым материалом
Lego (от дат. Leg Godt - «увлекательная игра») - серия развивающих игрушек, представляющих собой наборы деталей для сборки и моделиро вания разнообразных предметов (конструкторы).
Сегодня Lego является одной из самых популярных в мире компаний по производству пластиковых конструкторов и игрушек. Lego по праву но сит титул лидера в производстве образовательных игровых наборов. Lego разрабатывает и производит продукцию для развития детских творческих способностей и воображения.
Основой наборов является кирпичик лего деталь, представляющая со бой полый пластмассовый блок, соединяющийся с другими такими же кирпи чиками на шипах. В наборы также может входить множество других деталей: фигурки людей и животных, колёса и так далее. Существуют наборы, в ко торые входят электродвигатели, различного рода датчики. Наборы позволяют собирать модели автомобилей, самолётов, кораблей, зданий, роботов.
Наборы лего выпускает группа компаний Lego Gruppen, главная ком пания которой находится в Дании. Здесь же, в Дании, на полуострове Ют ландия, в небольшом городке Биллунд находится и самый большой Лего-ленд в мире - город, полностью построенный из конструктора лего.
Компания была основана в 1932 году. Первоначально компания выпу скала стремянки, гладильные доски и деревянные игрушки. Слово «lego», позже ставшее названием компании, появилось в ] 934 году, от выражения «leg godt» - «увлекательная игра». Первоначальное название изделия было «Автоматически соединяющиеся кирпичики».
Начиная с момента своего появления в 1949 году, элементы лего во всех своих вариантах остаются совместимы друг с другом. Так, например, элементы, созданные в 1963 году, по-прежнему стыкуются с элементами, выпущенными в 2010-м, несмотря на радикальные изменения в дизайне и форме элементов за эти годы. Наборы лего для маленьких детей совме стимы с наборами для подростков.
Все детали конструкторов лего изготавливаются с заданной степенью точности, которая позволяет соединять их без значительных усилий. Кроме того, после соединения детали должны надёжно крепиться друг к другу.
Наименование компании Lego Gruppen стало синонимично их основ ному ряду.
На прошлом занятии я вам показала робота-человека. Давайте вспом ним, что является основой каждой модели робота.
Обучающийся: микрокомпьютер.
Педагог: правильно.
Давайте остановимся на «органах чувств» робота. Мы будем называть их устройствами ввода.
Совершенно очевидно, что если мы хотим иметь помощника в работе, то он должен иметь возможность, как и мы, получать информацию об окру жающем мире. Но должны ли устройства ввода робота точно копировать наши органы чувств?
Давайте рассмотрим этот вопрос на примере зрения. Глаз человека -очень сложное устройство. Он включает в себя систему линз, чувствитель ные к свету элементы и систему передачи информации в мозг для ее по следующей обработки. Можно ли смоделировать глаз? Да, конечно. Обык новенный фотоаппарат - это упрощенная модель глаза. Если хрусталик заменить стеклянными линзами, сетчатку - пленкой, зрачок - диафрагмой, а веко - кожаным футляром, мы получим фотоаппарат.
Но нужен ли роботу такой сложный и дорогой прибор? Наверное, нет, ведь чаще всего ему достаточно только определить, изменилась ли осве щенность нужного объекта (вспомните турникет в метро). Поэтому в ка честве «глаза робота» вполне можно использовать простой фотоэлемент.
Нечто похожее можно сказать и об осязании. Ведь когда мы касаем ся рукой какого-либо предмета, рука фиксирует не только наличие пред мета, но и его температуру. Совместить это в одном приборе сложно, но ведь можно оснастить робота не одним, а двумя датчиками - касания
и температуры. Причем для каждого конкретного робота можно использо вать любой из них, а если нужно, то и оба вместе.
Я надеюсь, вы поняли, что при создании роботов конструкторы не копируют человека, а лишь моделируют те функции человеческого тела, которые необходимы данному роботу.
А теперь посмотрите на те ДАТЧИКИ, которые мы будем использо вать при создании моделей, и попробуйте ответить: функции каких органов чувств человека моделируют эти датчики (табл. 1).
Таблица 1
Виды датчиков
Существует многообразие декоративных элементов. Посмотрите на экран (табл. 2).
Также у роботов есть два мотора, с помощью которых робот начинает двигаться. Каждому мотору можно задать скорость от 1 до 5 единиц. Мото ры могут вращать колеса вперед, назад, останавливаться.
Таблица 2
Декоративные элементы
Закрепление новых знаний на практике
Сейчас вам предлагается отработать движение и поворот робота и от ветить на вопросы.
Укажите направление движения робота, если:
- левое колесо едет вперед, а правое назад;
- скорость левого колеса минимальна, а скорость правого колеса мак симальна;
- правое колесо остановилось, левое едет вперед.
Сейчас вы разделитесь на 3 группы (2x2x2).
Каждая группа получает свое задание и работает над ним. Ваша общая задача: сконструировать, запрограммировать и увидеть движение робота по заданной траектории. На выполнение задания даётся 5 минут. Первыми представляют результаты своей работы участники 3-й группы, далее демон стрирует результаты 1-я группа и завершает 2-я. По истечении 5 минут все работы над заданиями завершены, и все участники групп слушают представ ление результатов и отвечают на вопросы, поставленные перед вами.
1-я группа занимается конструированием и моделированием. По тех нологической карте необходимо собрать робота, который перемещается по траектории, преодолев поворот (Приложение 1).
2-я группа выполняет тестовые задания для составления программы движения робота по траектории.
3-я группа исполняет движение робота по траектории. Не путайте ро бота с машиной или с велосипедом, которые двигаются в том направлении, куда вы повернули руль. У робота движение происходит по-другому. Мо торы задают направление движения робота. К ним присоединены правое и левое колеса, которые могут одновременно вращаться вперед, назад; одно колесо может вращаться вперед, другое назад, и наоборот. Колеса мо гут останавливаться, одно колесо вращаться вперед, а другое оставаться на месте, также колеса могут одновременно вращаться с разной скоростью.
2 человека будут правым и левым колесом робота, которым необхо димо проехать по заданной траектории и правильно совершить поворот (2 человека - правый и левый мотор).
Итак, сначала робот движется вперед по дорожке. Оба колеса едут вперед. Доезжают до поворота. Как роботу проехать поворот?
Преодолев поворот, оба колеса едут прямо и достигают финишной прямой. Молодцы!
Посмотрим на выполнение заданий в других группах. Первая группа справилась со своим заданием, сконструировала модель робота с двумя мо торами и подключила датчик света.
Вторая группа справилась с тестовым заданием, и сейчас мы услы шим правильные ответы.
Перед вами были поставлены вопросы, необходимо к ним вернуться.
Куда будет двигаться робот, если:
левое колесо едет вперед, а правое назад (направо);
скорость левого колеса минимальна, а скорость правого колеса мак симальна (налево);
правое колесо остановилось, левое едет вперед (направо). Подведение итогов
Педагог:
Молодцы! Все три группы справились с заданием.
9.2. План-конспект занятия на тему «Модель автомобиля
с датчиками касания»
Цель: сконструировать модель автомобиля с датчиком касания с использованием технологической карты.
Задачи:
Закрепить знания по устройству конструктора.
Собрать модель автомобиля с датчиком касания по технологиче ской карте.
Протестировать модель с готовыми программами. Планируемые результаты:
- уметь называть основные детали конструктора;
- тестировать модель с готовыми программами.
Умения, характеризующие достижения результата:
- собирать модель робота с датчиком касания по технологической карте;
- выполнять тестирование модели с готовыми программами.
Технологии обучения, используемые на уроке:
Личностно ориентированные.
Технология групповой работы.
Объяснительно-иллюстративные.
Развивающего обучения.
План занятия:
Организационный момент.
Актуализация опорных знаний.
Знакомство с новым материалом.
Закрепление новых знаний на практике.
Подведение итогов.
Ход занятия
Организационный момент
Сегодня на занятии мы попробуем собрать модель автомобиля с датчи ком касания по технологической карте и протестировать данную модель с го товыми программами. В конце занятия выполним дополнительное задание.
Актуализация опорных знаний
Для начала вспомним конструкцию первой модели автомобиля. Не обходимо ответить на вопросы:
Сколько моторов использовалось в модели?
Как запустить программу на микрокомпьютере?
Как остановить программу на микрокомпьютере?
К каким портам подключены моторы?
Сколько батареек помещается в микрокомпьютер?
Как осуществляется загрузка программ с компьютера в блок EV3?
Знакомство с новым материалом
Для того чтобы собрать модель автомобиля с датчиком касания по технологической карте, необходимо разобрать первую модель и разложить все детали по местам. Мы будем собирать с вами на этом занятии более сложную базовую модель по технологической карте.
Напомните мне, какую роль играет датчик касания?
К каким портам подключаются все датчики?
Закрепление новых знаний на практике
Итак, у вас получилась модель с датчиком касания. Составить про грамму, пользуясь технологической картой. Составить собственную про грамму.
Составить словесную программу движения робота с датчиком касания по лабиринту, просмотрев видеоролик.
Подведение итогов
Дополнительное задание: собрать модель робота «Автомобиль с дат чиком касания», разработать вариант крепления датчика касания. Соста вить словесную программу движения робота с двумя датчиками.
9.3. План-конспект занятия на тему «Модель автомобиля с датчиками освещенности»
Цель: сконструировать модель автомобиля с датчиком освещенности. Задачи:
Закрепить знания основных устройств конструктора.
Собрать модель автомобиля с датчиком освещенности по техноло гической карте.
Протестировать модель с готовыми программами.
Планируемые результаты:
называть основные детали конструктора;
тестировать модель с готовыми программами.
Умения, характеризующие достижения этого результата:
- собирать модель робота с датчиком освещенности по технологиче ской карте;
- выполнять тестирование модели с готовыми программами.
Технологии обучения, используемые на занятии:
Личностно ориентированные.
Технология групповой работы.
Объяснительно-иллюстративные.
Развивающего обучения.
План занятия:
Организационный момент.
Актуализация опорных знаний.
Знакомство с новым материалом.
Закрепление новых знаний на практике.
Подведение итогов.
Ход занятия
Организационный момент
Подготовка рабочего места.
Сегодня на занятии мы с вами попробуем собрать модель автомоби ля с датчиком освещенности по технологической карте и протестируем данную модель с уже готовыми программами. В конце занятия выполним дополнительное задание.
Актуализация опорных знаний
Вспомним конструкцию модели автомобиля с датчиком касания, от ветив на следующие вопросы:
К каким портам подключаются датчики?
Опишите принцип действия модели автомобиля на пульте управления.
Составьте несколько словесных программ для модели автомобиля с датчиком касания.
Знакомство с новым материалом
Для сборки модели автомобиля с датчиком освещенности необходимо воспользоваться технологической картой сборки базовой модели, а затем присоединить к ней датчик освещенности по технологической карте уста новки датчика.
Закрепление новых знаний на практике
Ответить на следующие вопросы:
Какую роль играет датчик освещенности?
Чем отличаются датчики света и касания?
Итак, у вас получилась модель с датчиком освещенности. Далее не обходимо составить программу по технологической карте и запустить ее, описать действия программы. Самостоятельно изменить ход программы и запустить ее.
Просмотреть видеоролик «Движение робота по черной линии».
Ответить на вопросы после просмотра видеоролика:
Какие датчики используются, сколько их всего?
Зачем роботу нужны датчики света?
Составить словесную программу движения робота с датчиком света из видеоролика.
Подведение итогов занятия.
13PAGE 15
13 PAGE \* MERGEFORMAT 144615
13 PAGE \* MERGEFORMAT 14215
Ђ Рисунок 2 Заголовок 1 Заголовок 2 Заголовок 3 Заголовок 415