Программа внеурочной деятельности

«Робототехника»

Автор: Левина Марина Александровна

 

Модуль: робототехника.

Направление: интеллектуальное.

Возрастная категория: 8-13 лет.

Срок реализации: 6 лет (170 часа).

 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Характерная черта нашей жизни – нарастание темпа изменений. Мы живем в мире, который совсем не похож на тот, в котором мы родились. И темп изменений продолжает нарастать.

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.

 Образовательные конструкторы LEGO Education WeDo представляют собой новую, отвечающую требованиям современного ребенка "игрушку". Причем, в процессе игры и обучения ученики собирают своими руками игрушки, представляющие собой предметы, механизмы из окружающего их мира. Таким образом, ребята знакомятся с техникой, открывают тайны механики, прививают соответствующие навыки, учатся работать, иными словами, получают основу для будущих знаний, развивают способность находить оптимальное решение, что несомненно пригодится им в течении всей будущей жизни.

С каждым годом повышаются требования к современным инженерам, техническим специалистам и к обычным пользователям, в части их умений взаимодействовать с автоматизированными системами. Интенсивное внедрение искусственных помощников в нашу повседневную жизнь требует, чтобы пользователи обладали современными знаниями в области управления роботами.

В начальной школе не готовят инженеров, технологов и других специалистов, соответственно робототехника в начальной школе это достаточно условная дисциплина, которая может базироваться на использовании элементов техники или робототехники, но имеющая в своей основе деятельность, развивающую общеучебные навыки и умения.

Использование Лего-конструкторов во внеурочной деятельности повышает мотивацию учащихся к обучению, т.к. при этом требуются знания практически из всех учебных дисциплин от искусств и истории до математики и естественных наук. Межпредметные занятия опираются на естественный интерес к разработке и постройке различных механизмов. Одновременно занятия ЛЕГО как нельзя лучше подходят для изучения основ алгоритмизации и программирования, а именно для первоначального знакомства с этим непростым разделом информатики вследствие адаптированности для детей среды программирования.

Программа «Образовательная робототехника» разработана с учётом требования Федерального государственного образовательного стандарта начального общего образования и планируемых результатов начального общего образования. Данная программа представляет собой вариант программы организации внеурочной деятельности обучающихся начальной школы.

Курс рассчитан на 4 года занятий, объем занятий – 1 класс 33 ч.; 2 – 4 классы по 34 ч. Программа предполагает проведение регулярных еженедельных внеурочных занятий с обучающимися 1 – 4 классов (в расчете 1 ч. в неделю).

Предусмотренные программой занятия проводятся в группах по 14 человек, состоящих из учащихся нескольких классов одной параллели.

Актуальность программы:

·         необходимость вести пропедевтическую работу в младшей школе в естественнонаучном направлении для создания базы, позволяющей совершить плавный переход к дисциплинам среднего звена (физике, биологии, технологии, информатике, геометрии);

·         востребованность развития широкого кругозора младшего школьника и формирования основ инженерного мышления;

·         отсутствие предмета в школьных программах начального образования, обеспечивающего формирование у обучающихся конструкторских навыков и опыта программирования.

Программа отвечает требованиям направления региональной политики в сфере образования - развитие научно-технического творчества детей младшего школьного возраста.

Общеобразовательная робототехника – это инновационно - образовательный проект развития образования, направленный на внедрение современных научно-практических технологий в учебный процесс. В основе работы заложен принцип «от идеи к воплощению»: современные технологии, соединенные проектной и практико-ориентированной деятельностью с нацеленностью на результат.

Робототехника - это прикладная наука, занимающаяся разработкой и эксплуатацией интеллектуальных автоматизированных технических систем для реализации их в различных сферах человеческой деятельности. Современные робототехнические системы включают в себя микропроцессорные системы управления, системы движения, оснащены развитым сенсорным обеспечением и средствами адаптации к изменяющимся условиям внешней среды. При изучении таких систем широко используется конструкторы класса ПервоРобот (Lego NXT  и Lego WeDo2.0) и компьютерные среды Lego Mindstorms EV3.

Микрокомпьютеры NXT  - программируемые кубики Лего, позволяющие хранить и выполнять программы, созданные на компьютере с помощью простых, но мощных графических средах программирования. Объединение конструирования и программирования даёт возможность интегрирования предметных наук с развитием инженерного мышления через техническое творчество. Инженерное творчество и лабораторные исследования – многократная деятельность, которая должна стать составной частью повседневной жизни каждого ребёнка, что является мощным инструментом синтеза знаний.

Комплект LEGO Mindstorms — конструктор (набор сопрягаемых деталей и электронных блоков) для создания программируемого робота. Программа предусматривает использование базовых датчиков и двигателей комплекта LEGO Mindstorms, а также изучение основ программирования.

Новизна программы заключается в инженерной направленности обучения, которое базируется на новых информационных технологиях, что способствует развитию информационной культуры и взаимодействию с миром научно-технического творчества. Авторское воплощение замысла в автоматизированные модели и проекты особенно важно для младших школьников, у которых наиболее выражена исследовательская компетенция.

Цель программы: формирование интереса к техническим видам творчества, развитие конструктивного мышления средствами робототехники.

Программа предоставляет педагогам средства для достижения целого комплекса образовательных целей:

·         Развить словарный запас и навыки общения ребёнка при объяснении работы модели.

·         Научить установлению причинно-следственных связей.

·         Научить анализировать результаты и искать новые оптимальные решения.

·         Научить коллективной выработке идей, упорству при реализации некоторых из них.

·         Научить экспериментальному исследованию, оценке (измерению) влияния отдельных факторов.

·         Развить логическое мышление.

·         Научить писать и воспроизводить сценарии с использованием модели для наглядности.

·         Показать систему межпредметного взаимодействия и межпредметных связей информатики, технологии, математики.

·         Выработать у учащихся навыки самостоятельной исследовательской деятельности.

Задачи программы

Обучающие:

·         ознакомление с комплектами конструкторов Lego WeDo, LEGO Mindstorms NXT 2.0, Lego Mindstorms EV3;

·         ознакомление с основами автономного программирования;

·         ознакомление со средой программирования LEGO Mindstorms NXT и Lego Mindstorms EV3;

·         получение навыков работы с датчиками и двигателями;

·         получение навыков программирования;

·         развитие навыков решения базовых задач робототехники.

Развивающие:

·         развитие конструкторских навыков;

·         развитие логического мышления;

·         развитие пространственного воображения.

Воспитательные:

·         воспитание у детей интереса к техническим видам творчества;

·         развитие коммуникативной компетенции: навыков сотрудничества в коллективе, малой группе (в паре), участия в беседе, обсуждении;

·         развитие социально-трудовой компетенции: воспитание трудолюбия, самостоятельности, умения доводить начатое дело до конца;

·         формирование и развитие информационной компетенции: навыков работы с различными источниками информации, умения самостоятельно искать, извлекать и отбирать необходимую для решения учебных задач информацию.

В процессе обучения используются разнообразные методы обучения.

Традиционные:

·         объяснительно-иллюстративный метод (лекция, рассказ, работа с литературой и т.п.);

·         репродуктивный метод;

·         метод проблемного изложения;

·         частично-поисковый (или эвристический) метод;

·         исследовательский метод.

Современные:

·         метод проектов:

·         метод обучения в сотрудничестве;

·         метод взаимообучения.

 

Структура программы

Учащимся в возрасте от 7 до 13 лет предлагается трехуровневый образовательный комплекс с взаимосвязью учебных и досуговых занятий как групповых, так и индивидуальных.

Уровень первый «базовый» (1 – 2 классы) – познавательный, курс изучения простых машин, редукторов, основ робототехники, простое программирование, конструировании и создании роботов на основе конструктора Lego «Простые механизмы», LEGO 9686 - Набор Технология и физика.

Уровень второй (3 – 4 классы) – уровень углубленного изучения основ робототехники и освоения робототехники, применения законов механики при конструировании и создании роботов на основе Lego WeDo 2.0; усвоение знаний, умений, навыков на уровне практического и творческого применения LEGO Education EV3 Космические проекты, составления программ при конструировании и создании роботов на основе LEGO Mindstorms NXT 2.0..

Уровень третий (5 – 6 классы) – уровень углубленного изучения основ робототехники и освоения робототехники, применения законов механики и составления программ при конструировании и создании роботов на основе LEGO Mindstorms EV3.

Уровень четвертый (7-8 классы)

 

Содержание программы (разделы).

Первый уровень (1-2 классы).

1.      Введение в Lego WeDo.

Правила организации рабочего места. Правила безопасной работы. Знакомство с Лего. История лего. Название деталей конструктора, варианты соединений деталей друг с другом. Практическое задание - сборка модели по замыслу. Исследование и анализ полученных результатов.

2.      Устройство компьютера.

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.

3.      Конструирование и программирование.

Перечень терминов. Звуки. Экран. Сочетание клавиш. Программное обеспечение LEGO Education WeDo

4.      Исследование механизмов.

Основные приемы сборки и программирования. Справочный материал при работе с Комплектом заданий. Основы построения механизмов и программирования.

5.      Волшебные модели.

Практические занятия. Модель механического устройства для запуска волчка. Модель двух механических птиц. В модели используется система ременных передач.

6.      Программы для исследований.

Исследование возможности программного обеспечения LEGO Education WeDo.

7.      Забавные механизмы.

Конструирование и программирование различных моделей. Создание проектов. Подготовка и проведение выставки.

Второй уровень (3-4 классы).

1.      Устройство компьютера. (3 часа)

Внутренние и внешние устройства. Внутренняя и внешняя память. Принципы работы ПК. Операционная система WINDOWS. Функциональные клавиши. ПР: Работа в среде Windows, отработка функциональных клавиш в приложении WordPad.

2.      Введение в робототехнику. (5 часов)

История робототехники. Примеры сконструированных роботов для выполнения поставленных задач. Соревнования роботов в России и за рубежом.

3.      Робототехника. Основы конструирования. (5 часов)

Основные устройства LEGO-робота. Содержимое конструктора Lego Mindstorms EV3 «Космические проекты».

4.      Программирование в среде NXT. (5 часов)

Рабочая среда LEGO NXT. Интерфейс программы. Основные команды. Способы подключения робота к программе. Базовые команды. Программирование роботов: включение/выключение и настройка двигателей.

5.      Простые модели роботов. (5 часов)

Разбор различных моделей роботов. Сборка моделей по чертежам. Отличительные особенности роботов. Возможности роботов. Достоинства и недостатки различных моделей

6.      Работы с использованием сенсоров. (5 часов)

Команды ветвления. Сенсор цвета, ультразвуковой сенсор, датчик касания. Управление роботом в зависимости от данных, полученных из внешнего мира.

7.      Роботы для участия в соревнованиях.(6 часов)

Конструирование и программирование роботов для участия в соревнованиях «Движение по линии», «Сумо». Подготовка и проведение соревнований.

Итого: 34 часа