Дополнительная общеобразовательная программа «Основы робототехники» для младшего школьного возраста (техническая направленность)
МУНИЦИПАЛЬНОЕ КАЗЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ДЕТЕЙ «ДОМ ДЕТСКОГО ТВОРЧЕСТВА»
Г. КУРЧАТОВА КУРСКОЙ ОБЛАСТИ
ПРИНЯТА
на педагогическом совете
Протокол № 4 от « 02 » сентября 2015 г.
Председатель педсовета
______________ О.А.Сергиенко
УТВЕРЖДЕНО
Приказ № 251 от «03» сентября 2015 г.
Директор МКОУ ДОД «ДДТ»
______________ Н.Н.Маликова
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ
ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА
«Основы робототехники»
для младшего школьного возраста
(техническая направленность)
Срок реализации: 2 года
Возраст обучающихся: 7 - 10 лет
Составила: педагог
дополнительного образования
Белозерова А.А.
Курчатов – 2015
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
К ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ПРОГРАММЕ «ОСНОВЫ РОБОТОТЕХНИКИ»
для младшего школьного возраста
I. Тип программы.
Программа «Основы робототехники» является модифицированной и разработана на основе примерной образовательной программы школьного курса «Основы робототехники» Н.А. Быстрова, Ю.А. Бояркина, 2012г.
Программа изменена с учетом особенностей образовательного учреждения, возраста и уровня подготовки обучающихся.
II. Направленность программы.
Данная образовательная программа является программой технической направленности и предназначена для желающих получить основы знаний в области робототехники и программирования роботов.
III. Программа разработана в соответствии с нормативной базой:
Программа составлена в соответствии с
-Законом «Об образовании в Российской Федерации (21.12.2012 № 273-ФЗ)
-Приказом Министерства образования и науки РФ от 29.08.2013 г. № 1008 -«Порядок организации и осуществления образовательной деятельности по дополнительным общеобразовательным программам»
-Концепцией развития дополнительного образования (утверждена - Постановлением правительства РФ от 4.09.2014 г. № 1726-р)
-Приказом Минобразования России от 28.12.2010 г. № 2106 «Федеральные требования к образовательным учреждениям в части охраны здоровья обучающихся, воспитанников»
-Санитарно-эпидемиологическими требованиями к устройству, содержанию и организации режима работы образовательных организаций дополнительного образования детей», утвержденные Постановлением Главного государственного санитарного врача РФ от 04.07.2014 № 41»Об утверждении Сан ПиН 2.4.4.3172.-14, зарегистрировано в Минюсте РФ 20.08.2014 № 33660.
-Уставом МКОУ ДОД «Дом детского творчества».
- Положением Уставом МКОУ ДОД «Дом детского творчества» о дополнительной общеобразовательной программе.
IV. Актуальность программы.
Современный этап развития общества характеризуется ускоренными темпами освоения техники и технологий. Непрерывно требуются новые идеи для создания конкурентоспособной продукции, подготовки высококвалифицированных кадров. Внешние условия служат предпосылкой для реализации творческих возможностей личности, имеющей в биологическом отношении безграничный потенциал. Становится актуальной задача поиска подходов, методик, технологий для реализации потенциалов, выявления скрытых резервов личности Механика является древнейшей естественной наукой основополагающей научно-технического прогресса на всем протяжении человеческой истории, а современная робототехника – одно из важнейших направлений научно- технического прогресса, в котором проблемы механики и новых технологий соприкасаются с проблемами искусственного интеллекта. Стремительное развитие робототехники в мире является закономерным процессом, который вызван принципиально новыми требованиями рынка к показателям качества технологических машин и движущихся систем. Предмет робототехники – это создание и применение роботов, других средств робототехники и основанных на них технических систем и комплексов различного назначения. Возникнув на основе кибернетики и механики, робототехника, в свою очередь, породила новые направления развития и самих этих наук. В кибернетике это связано, прежде всего, с интеллектуальным направлением и бионикой как источником новых, заимствованных у живой природы идей, а в механике – с многостепенными механизмами типа манипуляторов. Робот можно определить как универсальный автомат для осуществления механических действий, подобных тем, которые производят человек, выполняющий физическую работу. При создании первых роботов и вплоть до наших дней образцом для них служат возможности человека. Именно стремление заменить человека на тяжелых и опасных работах породило идею робота, затем первые попытки реализации и, наконец, возникновение, и развитие современной робототехники и роботостроения. Это актуально для детей города Курчатова, желающих сделать своей будущей профессией энергетику и приборостроение.
V. Особенности программы и педагогическая целесообразность.
Данная программа предназначена для того, чтобы положить начало формированию у учащихся младшего школьного возраста целостного представления о мире техники, устройстве конструкций, механизмов и машин, их месте в окружающем мире. Реализация данной программы позволяет стимулировать интерес и любознательность, развивать способности к решению проблемных ситуаций умению исследовать проблему, анализировать имеющиеся ресурсы, выдвигать идеи, планировать решения и реализовывать их, расширить технический и математический словари ученика. Кроме этого, помогает развитию коммуникативных навыков учащихся за счет активного взаимодействия детей в ходе групповой проектной деятельности, их адаптации в образовательной и социальной средах.
VI. Новизна программы.
Новизна программы заключается в изменении подхода к обучению подростков, а именно – внедрению в образовательный процесс новых информационных технологий, сенсорное развитие интеллекта учащихся, который реализуется в телесно-двигательных играх, побуждающих учащихся решать самые разнообразные познавательно-продуктивные, логические, эвристические и манипулятивно - конструкторские проблемы – в этом её сходство с другими программами. Отличительной чертой от других программ является использование в образовательном процессе конструктов Lego WE DO и аппаратно - программного обеспечения как инструмента для обучения школьников конструированию, моделированию и компьютерному управлению на занятиях. Кроме того, в работе используется конструктор «Микроник», с помощью которого осуществляется сборка электрических схем, применяя реальные электронные компоненты. Работа с образовательными конструкторами позволяет обучающимся в форме познавательной игры узнать многие важные идеи и развить необходимые в дальнейшей жизни навыки. При построении модели затрагивается множество проблем из разных областей знаний - от механики и электроники, до психологии, - что является вполне естественным.
VII. Цели и задачи программы:
Цель программы: обучение основам конструирования и программирования.
Задачи:
Познавательная задача: развитие познавательного интереса к робототехнике и предметам естественнонаучного цикла – физика, технология, информатика.
Образовательные задачи:
- формирование умений и навыков конструирования;
- приобретение первого опыта при решении конструкторских задач по механике и радиоэлектронике;
знакомство и освоение программирования в компьютерной среде моделирования LEGORobolab.
Развивающие задачи:
развитие творческой активности, самостоятельности в принятии оптимальных решений в различных ситуациях;
развитие внимания, оперативной памяти, воображения, мышления (логического, комбинаторного, творческого).
развитие образного, технического мышления и умения выразить свой замысел;
развитие умения работать по предложенным инструкциям по сборке моделей;
развитие умения творчески подходить к решению задачи.
Воспитывающая задача: воспитание ответственности, высокой культуры, дисциплины, коммуникативных способностей.
VIII . Программа базируется на принципах:
Ведущие идеи (принципы) - обучение по данной программе основано на принципах интеграции теоретического обучения с процессами практической, исследовательской, самостоятельной деятельности воспитанников и технико-технологического конструирования.
IX . Характеристика контингента обучающихся.
Адресатом программы являются обучающиеся младшего школьного возраста (7-10 лет), имеющие высокую мотивацию к освоению данного курса.
Занятия по данной программе позволяют решить проблемы, связанные с возрастными особенностями учащихся 7-10 лет, обусловленные недостаточным уровнем развития абстрактного мышления, существенным преобладанием образно-визуального восприятия над другими способами получения информации. Преимущество состоит в том, что обучающийся находится не в виртуальном пространстве, а может ощущать физический смысл процессов, которым обучается.
Выполнение заданий способствует развитию у учащихся знаний, умений и навыков в различных областях: конструирования, основ механики, моделирования, электротехники и электроники, абстракции и логики.
X. Виды групп.
Профильные группы постоянного состава.
XI. Особенности набора обучающихся.
Набор осуществляется на добровольной основе в соответствии с нормативно – правовыми документами о приеме детей в учреждения дополнительного образования.
XII. Сроки реализации программы.
Программа рассчитана на 2 года обучения.
XIII. Форма и режим работы.
Общее количество часов в год на одну группу – 216 часов.
Количество часов и занятий в неделю – 6 часов(3 раза по 2 часа в неделю).
Форма проведения: групповая.
Беседы, рассказ, демонстрации, просмотр презентаций, видео, лабораторно-практические занятия и практические занятия под руководством педагога.
XIV. Наполняемость учебных групп.
Проектная наполняемость групп: на основании Устава МКОУ ДОД «Дом детского творчества» и согласно требованиям СанПИН.
XV. Модель выпускника.
Обучающийся имеет глубокие знания, умения и навыки по основам электротехники, радиоэлектроники и робототехники, высокий уровень познавательной активности, характеризуется развитыми общими и специальными способностями, ориентирован на нравственные и общечеловеческие ценности, гуманное взаимодействие с окружающей средой, имеет потребность в постоянном совершенствовании, мотивирован на сохранение своего здоровья и здоровый образ жизни.
МОДЕЛЬ ВКЛЮЧАЕТ В СЕБЯ:
Основные психофизические требования:
-богатое творческое воображение;
-высокую концентрацию и устойчивость внимания;
-хорошо развитую речь;
- соблюдение личной гигиены, опрятность и аккуратность.
2. Основные мировоззренческие качества, учебные умения и навыки:
-потребность и умение отстаивать свои взгляды и убеждения;
-умение поддерживать дружбу и товарищество в коллективе;
-постоянное стремление к приобретению и расширению знаний;
-выработка первичных умений и навыков научно-исследовательской работы;
- ответственное отношение к учению;
- умение самокритично оценивать результаты своего труда.
3. Формирование во время учебного процесса первичных профессиональных умений и навыков в области электротехники и робототехники.
Модель является ориентиром, которым должны руководствоваться все участники учебно-воспитательного процесса
XVI. Ожидаемые результаты.
В ходе реализации программы «Основы робототехники» будет обеспечено достижение обучающимися следующих результатов:
Ожидаемые результаты 1 года обучения:
Личностными результатами является формирование следующих умений:
Оценивать жизненные ситуации (поступки, явления, события) с точки зрения собственных ощущений (явления, события), в предложенных ситуациях отмечать конкретные поступки, которые можнооценить как хорошие или плохие;
называть и объяснять свои чувства и ощущения, объяснять своё отношение к поступкам с позиции общечеловеческих нравственных ценностей;
формирование ценностных отношений друг к другу, учителю, авторам открытий и изобретений, результатам обучения.
Метапредметными результатами является формирование следующих универсальных учебных действий (УУД):
регулятивные:
уметь работать по предложенным инструкциям.
умение излагать мысли в четкой логической последовательности, отстаивать свою точку зрения, анализировать ситуацию и самостоятельно находить ответы на вопросы путем логических рассуждений.
определять и формулировать цель деятельности на занятии с помощью учителя;
познавательные:
определять, различать и называть детали конструктора,
конструировать по условиям, заданным взрослым, по образцу, по чертежу, по заданной схеме и самостоятельно строить схему.
ориентироваться в своей системе знаний: отличать новое от уже известного.
перерабатывать полученную информацию: делать выводы в результате совместной работы всего класса, сравнивать и группировать предметы и их образы;
коммуникативные:
уметь работать в паре и в коллективе; уметь рассказывать о постройке;
уметь работать над проектом в команде, эффективно распределять обязанности.
Предметными результатами является формирование следующих знаний и умений:
Будут 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;
как использовать созданные программы;
с помощью педагога 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 под руководством педагога реально действующие модели роботов при помощи специальных элементов по разработанной схеме, по собственному замыслу;
корректировать программы при необходимости;
демонстрировать технические возможности изделий;
Будут уметь:
Принимать учебную задачу, ее конечную цель.
Высказываться устно в виде сообщения или доклада.
Получать необходимую информацию об объекте деятельности, используя рисунки, схемы, эскизы, чертежи (на бумажных и электронных носителях);
Осуществлять простейшие операции с файлами;
Осуществлять поиск, преобразование, хранение и передачу информации, используя указатели, каталоги, справочники, Интернет.
Устройство компьютера на уровне пользователя;
Основные понятия, использующие в робототехнике: микроконтроллер, датчик, сенсор, порт, разъем, ультразвук, USB-кабель, интерфейс, иконка, программное обеспечение, меню, подменю, панель инструментов.
Учебно-информационные умения:
Понимать и пересказывать прочитанное (после объяснения).
Выделять главное в тексте.
Представить основное содержание текста в виде тезисов.
Усваивать информацию со слов учителя.
Усваивать информацию с помощью компьютера.
Ожидаемые результаты 2 года обучения:
Личностными результатами является формирование следующих умений:
самостоятельно и творчески реализовывать собственные замыслы.
самостоятельность в приобретении новых знаний и практических умений;
сформированность познавательных интересов, интеллектуальных и творческих способностей;
Метапредметными результатами является формирование следующих универсальных учебных действий (УУД):
регулятивные:
умение излагать мысли в четкой логической последовательности, отстаивать свою точку зрения, анализировать ситуацию и самостоятельно находить ответы на вопросы путем логических рассуждений.
самостоятельно определять и формулировать цель деятельности на занятии.
уметь работать без инструкций по собственному замыслу.
познавательные:
определять, различать и называть компоненты конструктора,
конструировать по условиям, заданным взрослым, по образцу, по заданной схеме и самостоятельно строить электрическую схему.
ориентироваться в своей системе знаний: отличать новое от уже известного.
перерабатывать полученную информацию: делать выводы в результате совместной работы всего класса, сравнивать и группировать предметы и их образы;
коммуникативные:
уметь работать в паре и в коллективе; уметь рассказывать о постройке;
уметь работать над проектом в команде, эффективно распределять обязанности.
Предметными результатами является формирование следующих знаний и умений:
Будут знать:
правила безопасной работы ;
основные компоненты конструктора «Микроник»;
особенности сборки полупроводниковых деталей на макетной плате;
компьютерную среду, включающую в себя графический язык программирования;
самостоятельно решать технические задачи в процессе конструирования и сборки электрических схем (планирование предстоящих действий, самоконтроль, применять полученные знания, приемы и опыт конструирования с использованием специальных элементов, и других объектов и т.д.);
самостоятельно создавать реально действующие модели роботов при помощи специальных элементов по разработанной схеме, по собственному замыслу;
создавать программы на компьютере для различных автоматизированных устройств на базе конструктора Лего;
корректировать программы при необходимости;
демонстрировать технические возможности изделий.
Будут уметь:
Принимать или намечать учебную задачу, ее конечную цель.
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.
Получать необходимую информацию об объекте деятельности, используя рисунки, схемы, эскизы, чертежи (на бумажных и электронных носителях);
Осуществлять простейшие операции с файлами;
Запускать прикладные программы, редакторы, тренажеры;
Представлять одну и ту же информацию различными способами;
Осуществлять поиск, преобразование, хранение и передачу информации, используя указатели, каталоги, справочники, Интернет.
Устройство компьютера на уровне пользователя;
Основные понятия, использующие в робототехнике: микрокомпьютер, датчик, сенсор, порт, разъем, ультразвук, USB-кабель, интерфейс, иконка, программное обеспечение, меню, подменю, панель инструментов.
Учебно-информационные умения:
Понимать и пересказывать прочитанное.
Находить нужную информацию в учебнике.
Выделять главное в тексте.
Работать со справочной и дополнительной литературой.
Представить основное содержание текста в виде тезисов.
Усваивать информацию со слов учителя.
Усваивать информацию с помощью компьютера.
XVII. Мониторинг и формы подведения итогов реализации программы.
Текущая результативность
Отслеживается на каждом занятии при проведении повторения и заключительной части занятия – методом устного контроля (чаще фронтальный опрос), наблюдение. А также идет учет выполнения практической или теоретической части занятия (что выполнил, как выполнил и т.д.).
Промежуточная результативность
По завершении каждого тематического блока ребенок выполняет самостоятельную теоретическую или практическую работу, или выполняет работу по заданию. Оценкой результативности обучения является практическая реализация ребенком знаний, полученных в процессе обучения, в виде самостоятельных работ по тематическим блокам. Используется метод практического контроля.
Итоговая результативность
По окончании обучения по программе наиболее подготовленные учащиеся представляют собственную итоговую разработку (проект). Остальные обучающиеся сдают самостоятельную итоговую работу.
Формы подведения итогов реализации образовательной программы:
Итог реализации программы - выступление ребенка с докладом и демонстрацией собственной итоговой разработки (проекта) на выставке технического творчества, конференциях, конкурсах, олимпиадах по информационным технологиям и робототехнике.
УЧЕБНО-ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН
К ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ПРОГРАММЕ
«Основы робототехники»
для младшего школьного возраста
1 год обучения
№
Тема
Количество часов
общее
теория
практика
I
Введение.
3
3
-
1.1
Введение.
II
Основы электротехники.
36
3
23
2.1
Электростатика.
2.2
Электричество.
2.3
Электрическая цепь и её звенья.
III
Введение в Lego WeDo
36
3
33
3.1
Знакомство с конструктором Lego WeDo.
3.2
Название деталей конструктора, варианты соединений деталей друг с другом.
3.3
Сборка модели по замыслу. Исследование и анализ полученных результатов.
IV
Устройство компьютера.
24
3
21
4.1
Начальные сведения о компьютере. Внутренние и внешние устройства. Внутренняя и внешняя память. Принципы работы ПК.
4.2
Операционная система WINDOWS. Введение в файловую систему. Клавиатура. Функциональные клавиши.
V
Конструирование и программирование.
36
3
33
5.1
Знакомство с программным обеспечением Lego WeDo Education Software.
VI
Исследование механизмов.
48
3
45
6.1
«Умная вертушка»
6.2
«Танцующие птицы»
VII
Подготовка и проведение выставки.
12
-
12
7.1
Выбор и подготовка моделей для выставки.
7.2
Защита проектов.
Повторение
21
Итого
216
УЧЕБНО-ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН
К ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ПРОГРАММЕ
«Основы робототехники»
для младшего школьного возраста
2 год обучения
№
п/п
Название темы
Количество часов
Всего
Теория
Практика
I
Введение.
3
1
2
1.1
Организационное занятие.
3
1
2
II
Конструирование
16
8
8
2.1
Мотор и ось.
2
1
1
2.2
Зубчатые колеса.
2
1
1
2.3
Коронное зубчатое колесо.
2
1
1
2.4
Шкивы и ремни.
2
1
1
2.5
Червячная зубчатая передача.
2
1
1
2.6
Кулачковый механизм.
2
1
1
2.7
Датчик расстояния.
2
1
1
2.8
Датчик наклона. Тест
2
1
1
III
Программирование
16
2
14
3.1
Алгоритм.
2
1
1
3.2
Блок "Цикл".
2
1
1
3.3
Блок "Прибавить к экрану".
4
-
4
3.4
Блок "Вычесть из Экрана".
4
-
4
3.5
Блок "Начать при получении письма».Тест
4
-
4
IV
Моделирование
64
-
64
4.1
Творческая работа «Порхающая птица».
4
-
4
4.2
Творческая работа «Футбол».
4
-
4
4.3
Творческая работа «Непотопляемый парусник».
4
-
4
4.4
Творческая работа «Спасение от великана».
4
-
4
4.5
Творческая работа «Дом».
4
-
4
4.6
Свободная сборка. Тест
14
-
14
4.7
Маркировка: разработка модели «Машина с двумя моторами».
4
-
4
4.8
Свободная сборка.
4
-
4
4.9
Разработка модели «Кран».
4
-
4
4.10
Разработка модели «Колесо обозрения».
4
-
4
4.11
Творческая работа «Парк аттракционов».
4
-
4
4.12
Свободная сборка. Тест
10
-
10
V
Электронный конструктор «Микроник»
60
6
54
5.1
Сборка электронных схем на макетной плате по образцу.
36
6
30
5.2
Свободная сборка. Тест.
12
-
12
5.3
Работа над проектами.
12
-
12
VI
Подготовка и проведение выставки.
36
-
36
6.1
Выбор и подготовка моделей для выставки.
32
-
32
6.2
Защита проектов.
4
-
4
Повторение
22
4
18
Итого
216
39
177
Содержание
дополнительной общеобразовательной программы
«Основы робототехники»
для младшего школьного возраста
1 год обучения
Введение.
Теория: Организационные вопросы. Техника безопасности на рабочем месте. Цели и задачи объединения. История робототехники. Роботы в нашей жизни. Понятие. Назначение.
Практика: инструктаж по соблюдению техники безопасности на рабочем месте.
Основы электротехники.
Теория: Объяснение свойств электризации, понятий притяжения и отталкивания, значения слов «плюс», «минус» в электротехнике. Просмотр видеоматериалов. Определение отличительных свойств проводников и изоляторов. Рассказ об истории развития электротехники. Электрический ток в проводнике. Источник тока, потребитель, прерыватель, соединительные провода. Батарея – как простейший источник тока. Биография Алессандро Вольта. Язык схем. Арматура: клеммы, патроны, кнопки, вилки и т.п.
Практика: Проведение опытов с электризацией различных материалов. Изготовление самодельного электроскопа. Сборка простой электрической цепи.
Введение в Lego WeDo.
Теория: Правила организации рабочего места. Правила безопасной работы. Знакомство с Лего. История Лего. Название деталей конструктора, варианты соединений деталей друг с другом.
Практика: Сборка модели по замыслу. Исследование и анализ полученных результатов.
Устройство компьютера.
Теория: Начальные сведения о компьютере. Внутренние и внешние устройства. Принципы работы компьютера. История развития компьютеров. Составные части ПК. Принципы работы ПК. Выполнение правил работы при включении и выключении компьютера, запуск программы.
Практика: Операционная система WINDOWS. Введение в файловую систему. Клавиатура. Функциональные клавиши. Текстовый редактор Word.
Конструирование и программирование.
Теория: Перечень терминов. Звуки. Экран. Сочетание клавиш. Программное обеспечение LEGO Education WeDo.
Практика: Исследование возможности программного обеспечения LEGO Education WeDo. Конструирование и программирование различных моделей. Создание проектов.
Исследование механизмов.
Теория: Основные приемы сборки и программирования. Основы построения механизмов и программирования.
Практика: Исследование и сборка модели механического устройства для запуска волчка; модели двух механических птиц (в модели используется система ременных передач). Исследование и сборка модели «Умная вертушка». Исследование и сборка модели «Танцующие птицы». Работа над проектами.
Подготовка и проведение выставки.
Теория: Выбор и подготовка моделей для выставки.
Практика: Защита проектов.
Содержание
дополнительной общеобразовательной программы
«Основы робототехники»
для младшего школьного возраста
2 год обучения
Раздел I
Введение
Тема 1.1 Организационное занятие.
Раздел II. «Конструирование»
В ходе изучения тема раздела учащиеся приобретают необходимые знания, умения, навыки по основам конструирования, развивают навыки общения и взаимодействия в малой группе/паре:
Тема 2.1. Мотор и ось.
Знакомство с конструктором LEGO, правилами организации рабочего места. Техника безопасности. Знакомство со средой программирования, с основными этапами разработки модели. Знакомство с понятиями мотор и ось, исследование основных функций и параметров работы мотора, заполнение таблицы. Выработка навыка поворота изображений и подсоединения мотора к LEGO-коммутатору. Разработка простейшей модели с использованием мотора – модель «Обезьяна на турнике». Знакомство с понятиями технологической карты модели и технического паспорта модели.
Тема 2.2. Зубчатые колеса.
Знакомство с элементом модели зубчатые колеса, понятиями ведущего и ведомого зубчатых колес. Изучение видов соединения мотора и зубчатых колес. Знакомство и исследование элементов модели промежуточное зубчатое колесо, понижающая зубчатая передача и повышающая зубчатая передача, их сравнение, заполнение таблицы. Разработка модели «Умная вертушка» (без использования датчика расстояния). Заполнение технического паспорта модели.
Тема 2.3. Коронное зубчатое колесо.
Знакомство с элементом модели коронное зубчатое колесо. Сравнение коронного зубчатого колеса с зубчатыми колесами. Разработка модели «Рычащий лев» (без использования датчиков). Заполнение технического паспорта модели.
Тема 2.4. Шкивы и ремни.
Знакомство с элементом модели шкивы и ремни, изучение понятий ведущий шкив и ведомый шкив. Знакомство с элементом модели перекрестная переменная передача. Сравнение ременной передачи и зубчатых колес, сравнений простой ременной передачи и перекрестной передачи. Исследование вариантов конструирования ременной передачи для снижение скорости, увеличение скорости. Прогнозирование результатов различных испытаний. Разработка модели «Голодный аллигатор» (без использования датчиков). Заполнение технического паспорта модели.
Тема 2.5. Червячная зубчатая передача.
Знакомство с элементом модели червячная зубчатая передача, исследование механизма, выявление функций червячного колеса. Прогнозирование результатов различных испытаний. Сравнение элементов модели червячная зубчатая передача и зубчатые колеса, ременная передача, коронное зубчатое колесо.
Тема 2.6. Кулачковый механизм.
Знакомство с элементом модели кулачок (кулачковый механизм), выявление особенностей кулачкового механизма. Прогнозирование результатов различных испытаний. Способы применения кулачковых механизмов в разных моделях: разработка моделей «Обезьянка-барабанщица», организация оркестра обезьян-барабанщиц, изучение возможности записи звука. Закрепление умения использования кулачкового механизма в ходе разработки моделей «Трамбовщик» и «Качелька». Заполнение технических паспортов моделей.
Тема 2.7. Датчик расстояния.
Знакомство с понятием датчика. Изучение датчика расстояния, выполнение измерений в стандартных единицах измерения, исследование чувствительности датчика расстояния. Модификация уже собранных моделей с использованием датчика рас-стояния, изменение поведения модели. Разработка моделей «Голодный аллигатор» и «Умная вертушка» с использованием датчика расстояния, сравнение моделей. Соревнование роботов «Кто дольше». Дополнение технических паспортов моделей.
Тема 2.8. Датчик наклона.
Знакомство с датчиком наклона. Исследование основных характеристик датчика наклона, выполнение измерений в стандартных единицах измерения, заполнение таблицы. Разработка моделей с использованием датчика наклона: «Самолет», «Умный дом: автоматическая штора». Заполнение технических паспортов моделей.
Раздел III. Программирование
В ходе изучения тем раздела полученные знания, умения, навыки закрепляются и расширяются, повышается сложность конструируемых моделей за счет сочетания нескольких видов механизмов и усложняется поведение модели. Основное внимание уделяется разработке и модификации основного алгоритма управления моделью.
Тема 3.1. Алгоритм.
Знакомство с понятием алгоритма, изучение основных свойств алгоритма. Знакомство с понятием исполнителя. Изучение блок-схемы как способа записи алгоритма. Знакомство с понятием линейного алгоритма, с понятием команды, анализ составленных ранее алгоритмов поведения моделей, их сравнение.
Тема 3.2. Блок "Цикл".
Знакомство с понятием цикла. Варианты организации цикла в среде программирования LEGO. Изображение команд в программе и на схеме. Сравнение работы блока Цикл со Входом и без него. Разработка модели «Карусель», разработка и модификация алгоритмов управляющих поведением модели. Заполнение технического паспорта модели.
Тема 3.3. Блок "Прибавить к экрану".
Знакомство с блоком «Прибавить к экрану», обсуждение возможных вариантов применения. Разработка программы «Плейлист». Модификация модели «Карусель» с изменение мощности мотора и применением блока «прибавить к экрану».
Тема 3.4. Блок "Вычесть из Экрана".
Знакомство с блоком «Вычесть из экрана», обсуждение возможных вариантов применения. Разработка модели «Ракета». Заполнение технического паспорта модели.
Тема 3.5. Блок "Начать при получении письма".
Знакомство с блоками «Отправить сообщение» и «Начать при получении письма», исследование допустимых вариантов сообщений, прогнозирование результатов различных испытаний, обсуждение возможных вариантов применения этих блоков. Разработка модели «Кодовый замок». Заполнение технического паспорта модели. Тестирование.
Раздел IV. Моделирование.
В ходе изучения тем раздела упор делается на развитие технического творчества учащихся посредством проектирования и создания учащимися собственных моделей, участия в выставках творческих проектов.
Тема 4.1. Творческая работа «Порхающая птица».
Обсуждение элементов модели, конструирование, разработка и запись управляющего алгоритма, заполнение технического паспорта модели. Развитие модели: создание отчета, презентации, придумывание сюжета для представления модели, создание и программирование модели с более сложным поведением.
Тема 4.2. Творческая работа «Футбол».
Обсуждение элементов модели, конструирование, разработка и запись управляющего алгоритма, заполнение технического паспорта модели «Нападающий». Обсуждение элементов модели, конструирование, разработка и запись управляющего алгоритма, заполнение технического паспорта модели «Вратарь». Рефлексия (измерения, расчеты, оценка возможностей модели).
Организация футбольного турнира – соревнования в сборке моделей «Нападающий» и «Болельщики», конструирование, разработка и запись управляющего алгоритма, заполнение технического паспорта модели «Ликующие болельщики». Подведение итогов.
Тема 4.3. Творческая работа «Непотопляемый парусник».
Обсуждение элементов модели, конструирование, разработка и запись управляющего алгоритма, заполнение технического паспорта модели «Непотопляемый парусник». Развитие модели: создание отчета, презентации, придумывание сюжета для представления модели, создание и программирование модели с более сложным поведением.
Тема 4.4. Творческая работа «Спасение от великана».
Обсуждение элементов модели, конструирование, разработка и запись управляющего алгоритма, заполнение технического паспорта модели «Спасение от великана», придумывание сюжета для представления модели (на примере сказки Перро «Мальчик с пальчик»).
Тема 4.5. Творческая работа «Дом».
Обсуждение элементов модели, конструирование, разработка и запись управляющего алгоритма, заполнение технического паспорта моделей «Дом», «Машина». Знакомство с понятием маркировка. Разработка и программирование моделей с использованием двух и более моторов. Придумывание сюжета, создание презентации для представления комбинированной модели «Дом» и «Машина».
Тема 4.6. Свободная сборка. Тестирование.
Составление собственной модели, составление технологической карты и технического паспорта модели. Разработка одного или нескольких вариантов управляющего алгоритма. Демонстрация и защита модели. Сравнение моделей. Подведение итогов.
Тема 4.7. Маркировка: разработка модели «Машина с двумя моторами».
Повторение понятия маркировка, обсуждение элементов модели, конструирование, разработка и запись управляющего алгоритма, заполнение технического паспорта модели «Машина с двумя моторами».
Тема 4.8. Свободная сборка.
Составление собственной модели, составление технологической карты и технического паспорта модели. Разработка одного или нескольких вариантов управляющего алгоритма. Демонстрация и защита модели. Сравнение моделей.
Тема 4.9. Разработка модели «Кран».
Обсуждение элементов модели, конструирование, разработка и запись управляющего алгоритма, заполнение технического паспорта модели «Кран», сравнение управляющих алгоритмов.
Тема 4.10. Разработка модели «Колесо обозрения».
Обсуждение элементов модели, конструирование, разработка и запись управляющего алгоритма, заполнение технического паспорта модели «Колесо обозрения»
Тема 4.11. Творческая работа «Парк аттракционов».
Составление собственной модели, составление технологической карты и технического паспорта модели. Разработка одного или нескольких вариантов управляющего алгоритма. Демонстрация и защита модели. Сравнение моделей. Подведение итогов.
Тема 4.12. Свободная сборка.
Создание и программирование собственных механизмов и моделей с помощью набора LEGO, составление технологической карты и технического паспорта модели, демонстрация и защита модели. Сравнение моделей. Тестирование.
Раздел V. Электронный конструктор «Микроник».
Тема 5.1. Сборка электронных схем на макетной плате по образцу.
Сборка электрических схем, используя электронные компоненты конструктора, макетную плату и инструкцию по сборке.
Тема 5.2. Свободная сборка. Тест.
Создание собственных схем с помощью электронного конструктора «Микроник».
Тема 5.3. Работа над проектами.
Выполнение необходимых работ по созданию собственных проектов.
Раздел VI. Подготовка и проведение выставки.
Тема 6.1. Выбор и подготовка моделей для выставки.
Тема 6.2. Защита проектов. Подведение итогов.
Методическое обеспечение программы:
Материально – технические условия реализации программы.
Для реализации программы необходимы следующие материально-технические ресурсы:
наборы конструктора Lego WeDo, программное обеспечение LEGO® Education WeDo;
компьютерная и вычислительная техника;
аккумуляторы для микропроцессорного блока робота, типа АА;
блок питания для аккумуляторов;
комплект измерительных инструментов: линейки или рулетки, секундомеры, а также бумагу для таблицы данных;
специализированные поля для соревнований, рекомендованные производителем (размер не менее 2м x 2м);
методическое обеспечение: авторские презентации, авторские обучающие пособия по конструированию и программированию, обучающие видеоролики.
Занятия проводятся в просторном классе (со свободным пространством 2х3 метра). Для каждого учащегося или группы должно быть организовано рабочее место с компьютером и свободным местом для сборки моделей. Необходимо выделить отдельный шкаф, большой контейнер или даже отдельное помещение для хранения наборов. Незавершённые модели можно хранить в контейнерах или на отдельных полках, также можно раскладывать модели по отдельным небольшим коробочкам или лоткам.
Технические средства обучения:
Компьютеры
Проектор
Комплекты ЛЕГО – конструкторов
Наборы конструктора «Микроник»
Секундомер
Состав учебно – методического комплекса.
Эффективность обучения по данной программе зависит от организации занятий проводимых с применением следующих методов:
Объяснительно - иллюстративный - предъявление информации различными способами (объяснение, рассказ, беседа, инструктаж, демонстрация, работа с технологическими картами и др);
Эвристический - метод творческой деятельности (создание творческих моделей и т.д.)
Проблемный - постановка проблемы и самостоятельный поиск её решения обучающимися;
Программированный - набор операций, которые необходимо выполнить в ходе выполнения практических работ (форма: компьютерный практикум, проектная деятельность);
Репродуктивный - воспроизводство знаний и способов деятельности (форма: собирание моделей и конструкций по образцу, беседа, упражнения по аналогу),
Частично - поисковый - решение проблемных задач с помощью педагога;
Поисковый – самостоятельное решение проблем;
Метод проблемного изложения - постановка проблемы педагогам, решение ее самим педагогом, соучастие обучающихся при решении.
Дидактическое обеспечение программы представлено разработанными планами, конспектами занятий, презентациями к урокам, тестами.
Основные формы организации образовательного процесса
Основными формами учебного процесса являются:
групповые учебно-практические и теоретические занятия;
работа по индивидуальным планам (исследовательские проекты);
участие в соревнованиях между группами;
комбинированные занятия.
Список используемой литературы
I. Основная литература:
Используемая педагогом:
Индустрия развлечений. ПервоРобот. Книга для учителя и сборник проектов. LEGO Group, перевод ИНТ, - 87 с., илл.
Книга для учителя по работе с конструктором Перворобот LEGO ® WeDo™ (LEGO Education WeDo).
Программное обеспечение ROBOLAB 2.9.
Белиовская Л.Г., Белиовский А.Е. Программируем микрокомпьютер NXT в LabVIEW. – М.: ДМК, 2010, 278 стр.;
ЛЕГО-лаборатория (Control Lab):Справочное пособие, - М.: ИНТ, 1998, 150 стр.
Интернет ресурсы:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
http://www.roboclub.ru РобоКлуб. Практическая робототехника.
http://www.robot.ru Портал Robot.Ru Робототехника и Образование.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
Сайт Министерства образования и науки Российской Федерации/Федеральные государственные образовательные стандарты: [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
Сайт Института новых технологий/ ПервоРобот LEGO WeDo: 13LINK14http://www.int- edu.ru/object.php?m1=3&m2=62&id=100215
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
www.uni-altai.ru/info/journal/vesnik/3365-nomer-1-2010.html
http://confer.cschool.perm.ru/tezis/Ershov.doc
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
Рекомендованная для обучающихся и родителей:
Филиппов С.А. Робототехника для детей и родителей. – СПб.: Наука, 2010, 195 стр.
Комарова Л. Г. «Строим из LEGO» (моделирование логических отношений и объектов реального мира средствами конструктора LEGO). М.; «ЛИНКА ПРЕСС», 2001.
Интернет ресурсы:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
http://www.roboclub.ru РобоКлуб. Практическая робототехника.
II. Дополнительная литература
Используемая педагогом:
Применение учебного оборудования. Видеоматериалы. – М.: ПКГ «РОС», 2012;
Программное обеспечение LEGO Education NXT v.2.1.,2012;
Рыкова Е. А. LEGO-Лаборатория (LEGO Control Lab). Учебно-методическое пособие. – СПб, 2001, 59 стр.
Чехлова А. В., Якушкин П. А.«Конструкторы LEGO DAKTA в курсе
информационных технологий. Введение в робототехнику». - М.: ИНТ, 2001г.
Рекомендованная для обучающихся и родителей:
Ньютон С. Брага. Создание роботов в домашних условиях. – М.: NT Press, 2007, 345 стр.;
Заголовок 1—ђ Заголовок 315