Муниципальное общеобразовательное учреждение
основная школа № 8 города Фурманова
|
Принято |
Утверждено |
|
|
На заседании педагогического совета |
Директор школы: Беляев С. В. |
|
|
Протокол № от г |
Приказ № от г |
Дополнительная общеобразовательная
общеразвивающая программа
естественно-научной направленности
«Робототехника»
Составила: учитель: Шашина А.Б.
г. Фурманов
2022г.
Дополнительная общеобразовательная общеразвивающая программа «Робототехника» (далее Программа) имеет техническую направленность. Программа модифицированная, составлена на основе программы «Робототехника: конструирование и программирование» Филиппова С. А. (Сборник программ дополнительного образования), конструктора
«Базовый набор» LEGO® Education SPIKE™ Prime в соответствии с современными требованиями к программам дополнительного образования.
Программа направлена на привлечение учащихся к современным технологиям конструирования, программирования и использования роботизированных устройств.
Актуальность Программы: Воспитать поколение свободных, образованных, творчески мыслящих граждан возможно только в современной образовательной среде. Программа представляет учащимся технологии 21 века. Сегодняшним школьникам предстоит работать по профессиям, которых пока нет, использовать технологии, которые еще не созданы, решать задачи, о которых мы можем лишь догадываться. Школьное образование должно соответствовать целям опережающего развития. Для этого в школе должно быть обеспечено изучение не только достижений прошлого, но и технологий, которые пригодятся в будущем, обучение, ориентированное как на знаниевый, так и деятельностный аспекты содержания образования. Таким требованиям отвечает робототехника.
Одним из динамично развивающихся направлений программирования является программное управление робототехническими системами. В период развития техники и технологий, когда роботы начинают применяться не только в науке, но и на производстве, и быту, актуальной задачей для занятий по «Робототехнике» является ознакомление учащихся с данными инновационными технологиями.
Робототехника - сравнительно новая технология обучения, позволяющая вовлечь в процесс инженерного творчества детей, начиная с младшего школьного возраста, что позволит обнаружить и развить навыки учащихся в таких направлениях как мехатроника, искусственный интеллект, программирование и т.д. Использование методик этой технологии обучения позволит существенно улучшить навыки учащихся в таких дисциплинах как математика, физика, информатика.
Возможность прикоснуться к неизведанному миру роботов для современного 3 ребенка является очень мощным стимулом к познанию нового, преодолению инстинкта потребителя и формированию стремления к самостоятельному созиданию.
Новые принципы решения актуальных задач человечества с помощью роботов, усвоенные в школьном возрасте (пусть и в игровой форме), ко времени окончания вуза и начала работы по специальности отзовутся в принципиально новом подходе к реальным задачам.
ПЛАНИРУЕМЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ:
В процессе реализации образовательной программы, обучающиеся получают определенный объем знаний, приобретают специальные умения и навыки, происходит воспитание и развитие личности.
- личностные результаты:
· проявляет такие коммуникативными качествами как готовность к сотрудничеству и взаимопомощи и умение к созидательной коллективной деятельности;
· проявляет трудолюбие, ответственность по отношению к осуществляемой деятельности;
· проявляет целеустремленность и настойчивость в достижении целей.
- метапредметные результаты:
· умеет организовать рабочее место и содержит конструктор в порядке, соблюдает технику безопасности; умеет работать с различными источниками информации;
· умеет самостоятельно определять цель и планировать пути ее достижения;
· проявляет гибкость мышления, способность осмысливать и оценивать выполненную работу, анализировать причины успехов и неудач, обобщать;
· умеет проявлять рационализаторский подход и нестандартное мышление при выполнении работы, аккуратность;
· умеет с достаточной полнотой и точностью выражать свои мысли в соответствии с задачами и условиями коммуникации;
· проявляет настойчивость, целеустремленность, умение преодолевать трудности.
- предметные результаты:
· знает основную элементную базу (светодиоды, кнопки и переключатели, потенциометры, резисторы, конденсаторы, соленоиды, пьезодинамики)
· знает виды подвижных и неподвижных соединений в конструкторе, принципы работы простейших механизмов, видов механических передач;
· умеет использовать простейшие регуляторы для управления роботом;
· владеет основами программирования в компьютерной среде моделирования LEGO Education SPIKE Prime;
· понимает принципы устройства робота как кибернетической системы;
· умеет собрать базовые модели роботов и усовершенствовать их для выполнения конкретного задания;
· умеет демонстрировать технические возможности роботов.
Отличительные особенности Программы
Программа имеет ряд отличий от уже существующих аналогов, которые предполагают поверхностное освоение элементов робототехники с преимущественно демонстрационным подходом к интеграции с другими предметами. Особенностью данной программы является нацеленность на конечный результат, т.е. обучающийся создает не просто внешнюю модель робота, дорисовывая в своем воображении его возможности, он создает действующее устройство, которое решает поставленную задачу.
Программа построена на обучении в процессе практики и позволяет применять знания из разных предметных областей, которые воплощают идею развития системного мышления у каждого учащегося, так как системный анализ — это целенаправленная творческая деятельность человека, на основе которой обеспечивается представление объекта в виде системы. Творческое мышление - сложный многогранный процесс, но общество всегда испытывает потребность в людях, обладающих нестандартным мышлением.
Учебный план Программы связан с мероприятиями в научно-технической сфере для детей (турнирами, соревнованиями), что позволяет, не выходя за рамки учебного процесса, принимать активное участие в конкурсах различного уровня.
Возраст детей, участвующих в реализации данной программы 10-14 лет. Основным видом деятельности детей этого возраста является обучение, содержание и характер которого существенно изменяется. Ребёнок приступает к систематическому овладению основами разных наук и особенно ярко проявляет себя во внеучебной деятельности, стремится к самостоятельности. Он может быть настойчивым, невыдержанным, но, если деятельность вызывает у ребёнка положительные чувства появляется заинтересованность, и он более осознанно начинает относиться к обучению.
Учащиеся начинает руководствоваться сознательно поставленной целью, появляется стремление углубить знания в определенной области, возникает стремление к самообразованию. Учащиеся начинают систематически работать с дополнительной литературой.
В объединение принимаются мальчики и девочки 10-14 лет, проявившие интерес к изучению робототехники, специальных способностей в данной предметной области не требуется.
Срок реализации программы 1 год
На обучение отводится 34 часа - 1 занятие в неделю по 1 часу (40 мин).
В первый год учащиеся проходят курс конструирования, построения механизмов с электроприводом, а также знакомятся с основами программирования контроллеров базового набора, основами теории автоматического управления. Изучают интеллектуальные и командные игры роботов.
Форма обучения очная.
Форма проведения занятий планируется как для всей группы (групповая) - для освещения общих теоретических и других вопросов, передача фронтальных знаний, так и мелкогрупповые по 2-3 человека для индивидуального усвоения полученных знаний и приобретения практических навыков. Это позволяет дифференцировать процесс обучения, объединить такие противоположности, как массовость обучения и его индивидуализацию
Информационное обеспечение:
· -Аудио-, видео, фотоматериалы, интернет источники.
· Организационно-педагогические средства (учебно-программная документация: образовательная программа, дидактические материалы).
Материалы сайта https://education.lego.com/ru-ru/lessons
СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММЫ:
1. Вводное занятие:
Информатика, кибернетика, робототехника. Инструктаж по ТБ.
2. Основы конструирования
Теория: Простейшие механизмы. Хватательный механизм. Принципы крепления деталей. Рычаг. Виды механической передачи: зубчатая передача: прямая, коническая, червячная. Передаточное отношение. Ременная передача, блок. Повышающая передача. Волчок. Понижающая передача. Силовая «крутилка». Редуктор. Осевой редуктор с заданным передаточным отношением. Колесо, ось. Центр тяжести.
Практика: Решение практических задач. Строительство высокой башни. Измерения.
3. Введение в робототехнику
Теория: Знакомство с контроллером Smart hub. Встроенные программы. Датчики. Среда программирования Scratch. Стандартные конструкции роботов. Колесные, гусеничные и шагающие роботы. Следование по линии. Путешествие по комнате. Поиск выхода из лабиринта.
Практика: Решение простейших задач. Цикл, Ветвление, параллельные задачи.
Кегельринг
4. Основы управления роботом
Теория: Релейный и пропорциональный регуляторы. Эффективные конструкторские и программные решения классических задач. Эффективные методы программирования: регуляторы, защита от застреваний, траектория с перекрестками, события, пересеченная местность. Обход лабиринта по правилу правой руки. Синхронное управление двигателями.
Практика: параллельные задачи, подпрограммы, контейнеры и пр. Анализ показаний разнородных датчиков. Робот-барабанщик
5. Состязания роботов. Игры роботов.
Теория: Футбол с инфракрасным мячом (основы).
Практика: Боулинг, футбол, баскетбол, командные игры с использованием инфракрасного мяча и других вспомогательных устройств. Использование удаленного управления. Проведение состязаний, популяризация новых видов робото-спорта. «Царь горы». Управляемый футбол роботов. Теннис роботов
Теория: Использование микроконтроллера Smart hub.
Практика: Подготовка команд для участия в состязаниях (Сумо. Перетягивание каната. Кегельринг. Следование по линии. Слалом. Лабиринт) Регулярные поездки.
6. Творческие проекты
Теория: Одиночные и групповые проекты.
Практика: Разработка творческих проектов на свободную тему. Роботы помощники человека. Роботы-артисты
7. Безопасное поведение на дорогах.
Теория: Беседа о ситуации на дорогах, виде транспортных средств.
Практика: Викторины, настольные игры по безопасному поведению на дорогах («Мы спешим в школу», «Веселый пешеход»).
ОБЖ. Темы бесед.
1. Вредные привычки и их влияние на здоровье.
2. Профилактика ДДТП
3. Поведение во время пожара.
4. О терроризме
5. Поведение на водоеме.
Инструктаж по ТБ.
Теория: Цикл бесед о правилах поведения на занятии и работы на компьютере.
Практика: Зачёт по прослушанному материалу.
Итоговое занятие Обсуждение работы объединения за учебный год. Демонстрация изготовленных конструкций.
Итоговая аттестация: Обсуждение работ за учебный год. Демонстрация изготовленных конструкций.
Календарно-тематическое планирование
|
№ п/п |
Дата план |
Дата факт |
Форма занятия |
Кол-во часов |
Тема |
Место проведения |
Форма контроля\ аттестации |
|
Вводное занятие |
|||||||
|
1 |
Беседа, видеоролики, демонстрация конструктора |
1 |
Что такое "Робот". Виды, значение в современном мире, основные направления применения. Состав конструктора, правила работы. |
Ответы на вопросы во время беседы. Зачет по ТБ |
|||
|
2 |
Беседа, видеоролики, демонстрация проекта |
1 |
Проект. Этапы создания проекта. Оформление проекта. |
Индивидуальный, фронтальный опрос |
|||
|
3 |
Беседа, демонстрация СП |
1 |
Ознакомление с визуальной средой программирования Scratch. Интерфейс. Основные блоки. |
Индивидуальный, фронтальный опрос |
|||
|
Введение в робототехнику. Знакомство с роботами LEGO Education SPIKE Prime |
|||||||
|
4 |
Беседа, демонстрация модуля EV3 |
1 |
Обзор модуля Smart hub. Экран, кнопки управления, индикатор состояния, порты. |
Практическая работа |
|||
|
5 |
Беседа, демонстрация сервомоторов EV3 |
1 |
Обзор сервомоторов EV3, их характеристика. Сравнение основных показателей (обороты в минуту, крутящий момент, точность). Устройство, режимы работы. |
Индивидуальный, фронтальный опрос |
|||
|
6 |
Беседа, Демонстрация конструктора |
1 |
Сборка модели робота по инструкции. |
Практическая работа |
|||
|
7 |
Беседа, Демонстрация датчика |
1 |
Обзор датчика касания. Устройство, режимы работы. |
Практическая работа |
|||
|
Основы управления роботом |
|||||||
|
8 |
Беседа, Демонстрация датчика |
1 |
Обзор гироскопического датчика. Устройство, режимы работы. |
Практическая работа |
|||
|
9 |
Беседа, Демонстрация датчика |
1 |
Обзор датчика света. Устройство, режимы работы |
Практическая работа |
|||
|
10 |
Беседа, Демонстрация датчика |
1 |
Обзор ультразвукового датчика. Устройство, режимы работы. Проверочная работа на тему: "Характеристики и режимы работы активных компонентов" |
Проверочная работа |
|||
|
11 |
Беседа, демонстрация робота |
1 |
Движения по прямой траектории. |
Практическая работа, собранная модель, выполняющая предполагаемые действия |
|||
|
12 |
Беседа, демонстрация робота |
1 |
Точные повороты. |
Практическая работа, собранная модель, выполняющая предполагаем ые действия |
|||
|
Состязания роботов. Игры роботов. |
|||||||
|
13 |
Беседа, демонстрация робота |
1 |
Движения по кривой траектории. Расчёт длинны пути для каждого колеса при повороте с заданным радиусом и углом. |
Практическая работа, собранная модель, выполняющая предполагаемые действия |
|||
|
14 |
Беседа, демонстрация робота |
1 |
Игра "Весёлые старты". Зачет времени и количества ошибок |
Соревнование роботов |
|||
|
15 |
Беседа, демонстрация робота |
1 |
Захват и освобождение "Кубойда". Механика механизмов и машин. Виды соединений и передач и их свойства. |
Практическая работа, собранная модель, выполняющая предполагаемые действия |
|||
|
16 |
Беседа, демонстрация робота |
1 |
Решение задач на движение с использованием датчика касания. |
Практическая работа, собранная модель, выполняющая предполагаемые действия |
|||
|
17 |
Беседа, демонстрация робота |
1 |
Решение задач на движение с использованием датчика света. Изучение влияния цвета на освещенность |
Практическая работа, собранная модель, выполняющая предполагаемые действия |
|||
|
18 |
Беседа, демонстрация робота |
1 |
Решение задач на движение с использованием гироскопического датчика. |
Практическая работа, собранная модель, выполняющая предполагаемые действия |
|||
|
19 |
Беседа, демонстрация робота |
1 |
Решение задач на движение с использованием ультразвукового датчика расстояния. |
Практическая работа, собранная модель, выполняющая предполагаемые действия |
|||
|
20 |
Беседа, демонстрация робота |
1 |
Программирование с помощью интерфейса модуля. Контрольный проект на тему: "Разработка сценария движения с использованием нескольких датчиков". |
Практическая работа, собранная модель, выполняющая предполагаемые действия |
|||
|
21 |
Беседа, демонстрация |
1 |
Битва роботов |
Соревнования роботов |
|||
|
22 |
Беседа, демонстрация СП, робота |
1 |
Многозадачность. Понятие параллельного программирования. |
Практическая работа, собранная модель, выполняющая предполагаемые действия |
|||
|
23 |
Беседа, демонстрация СП, робота |
1 |
Оператор цикла. Условия выхода их цикла. Прерывание цикла. |
Практическая работа, собранная модель, выполняющая предполагаемые действия |
|||
|
Творческие проекты |
|||||||
|
24 |
Беседа, демонстрация СП, робота |
1 |
Оператор выбора (переключатель). Условия выбора. |
Практическая работа, собранная модель, выполняющая предполагаемые действия |
|||
|
25 |
Беседа, демонстрация СП, робота |
1 |
Многопозиционный переключатель. Условия выбора. |
Практическая работа, собранная модель, выполняющая предполагаемые действия |
|||
|
26 |
Беседа, демонстрация СП, робота |
1 |
Многопозиционный переключатель. Условия выбора. |
Практическая работа, собранная модель, выполняющая предполагаемые действия |
|||
|
27 |
Беседа, демонстрация СП, робота |
1 |
Многопозиционный переключатель. Условия выбора. |
Практическая работа, собранная модель, выполняющая предполагаемые действия |
|||
|
28 |
Беседа, демонстрация СП, робота |
1 |
Динамическое управление |
Практическая работа, собранная модель, выполняющая предполагаемые действия |
|||
|
29 |
Беседа |
1 |
Битва роботов |
Соревнование роботов |
||||||
|
30 |
Беседа, видеоролики |
1 |
Правила соревнований. Работа над проектами «Движение по заданной траектории», «Кегельринг». Соревнование роботов на тестовом поле. |
Практическая работа, собранная модель, выполняющая предполагаемые действия |
||||||
|
31 |
Беседа, видеоролики |
1 |
Измерение освещенности. Определение цветов. Распознавание цветов. Использование конструктора Lego в качестве цифровой лаборатории. |
Практическая работа, собранная модель, выполняющая предполагаемые действия |
||||||
|
Безопасное поведение на дорогах ОБЖ. Инструктаж по ТБ. Творческие задания |
||||||||||
|
32 |
Беседа, видеоролики |
1 |
Измерение расстояний до объектов. Сканирование местности. |
Практическая работа, собранная модель, выполняющая предполагаемые действия |
||||||
|
33 |
Беседа, видеоролики |
1 |
Реакция робота на звук, цвет, касание. Таймер. |
Практическая работа, собранная модель, выполняющая предполагаемые действия |
||||||
|
34 |
Конференция |
1 |
Защита проекта «Мой собственный уникальный робот» |
Выступление с защитой собственного проекта |
||||||