Образец учебной программы. Может пригодиться при открытии курса робототехники на базе робототехнического конструктора LEGO WeDo
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА



В период перехода современного общества от индустриальной к информационной экономике, от традиционной технологии к гибким наукоёмким производственным комплексам исключительно высокие темпы развития наблюдаются в сфере робототехники. По последним данным сегодня в мире работают 1 миллион 800 тысяч самых различных роботов - промышленных, домашних, роботов-игрушек. Век накопления знаний и теоретической науки сменяется новой эпохой - когда всевозможные роботы и механизмы заполняют мир. Потребности рынка труда в специалистах технического профиля и повышенные требования современного бизнеса в области образовательных компетентностей выдвигают актуальную задачу обучения детей основам робототехники. Техническое образование является одним из важнейших компонентов подготовки подрастающего поколения к самостоятельной жизни.

Курс предполагает использование компьютеров и специальных интерфейсных блоков совместно с конструкторами. Важно отметить, что компьютер используется как средство управления робототехнической моделью; его использование направлено на составление управляющих алгоритмов для собранных моделей. Дети получают представление об особенностях составления программ управления, автоматизации механизмов, моделировании работы систем.

Особенности реализации программы предполагают сочетание возможности развития индивидуальных творческих способностей и формирование умений взаимодействовать в коллективе посредствам работы в группе.

Одной из отличительных особенностей данной программы является ее функциональность. Тематика программы в рамках определенных программных разделов может изменяться и дополняться с учетом актуальности и востребованности. Возможна разработка и внедрение новых тем робототехнического характера. Каждый раздел программы включает в себя основные теоретические сведения, массив различных моделей и практические задания. Изучение материала программы, направлено на практическое решение задания, поэтому должно предваряться необходимым минимумом теоретических знаний.

Выполнение практических работ и подготовка к состязаниям роботов (конструирование, испытание и запуск модели робота) требует консультирования педагога, тщательной подготовки и соблюдения правил техники безопасности.

Данная программа разработана для дополнительного образования детей, в рамках реализации ФГОС ДО.





При составлении программы за основу было взято пособие учителя, прилагаемое к конструктору ПервоРобот LEGO® WeDo™ Книга для учителя [Электронный ресурс]. Методические материалы Прохоровой Ирины Алексеевны и пособие по использованию среды Скретч, автор Евгений Патаракин. И другие материалы указанные ниже в перечне учебно-методического обеспечения.

Новизна данного курса предлагает использование конструкторов нового поколения: LEGO WeDo, как инструмента для обучения детей конструированию и моделированию. Простота построения модели в сочетании с большими конструктивными возможностями, позволяют в конце занятия увидеть сделанную своими руками модель, которая выполняет поставленную задачу.

Актуальность программы состоит в том, что одной из проблем в России являются: её недостаточная обеспеченность инженерными кадрами и низкий статус инженерного образования. Сейчас необходимо вести популяризацию профессии инженера. Интенсивное использование роботов в быту, на производстве требует, чтобы пользователи обладали современными знаниями в области управления роботами, что позволит развивать новые, умные, безопасные и более продвинутые автоматизированные системы. Необходимо прививать интерес у детей к области робототехники и автоматизированных систем.

Педагогическая целесообразность программы в том и состоит, что при условии выполнения, обеспечивает достижение поставленных целей и задач, связанных с научно-техническим развитием ребенка.



Направленность программы научно-техническая.



Цель дополнительной образовательной программы:

Формирование у учащихся целостного представления об окружающем мире;

Формирование у учащихся целостного представления о мире, созданном руками человека и о его взаимодействии с миром природы;

Ознакомление учащихся с основами конструирования и моделирования, расширение знаний об основных особенностях конструкций, механизмов и машин;

Развитие познавательного интереса и мышления учащихся.



Задачи дополнительной образовательной программы:

Стимулировать мотивацию учащихся к получению знаний, помогать формировать творческую личность ребенка.

Способствовать развитию интереса к технике, конструированию, программированию, высоким технологиям.

Способствовать развитию конструкторских, инженерных и вычислительных навыков.

Развивать мелкую моторику.

Способствовать формированию умения достаточно самостоятельно решать технические задачи в процессе конструирования моделей.



Возраст детей посещающих объединение « AiRobots LEGO программирование» от 7 до 9 лет



Срок реализации данной программы рассчитан на 1 год. Набор не превышает 8 - 10 учеников, так как приходится работать индивидуально с каждым ребенком. Данная программа рассчитана на 2 часа в неделю, всего 68 часа в год.





Ожидаемые результаты и способы определения их результативности


В РЕЗУЛЬТАТЕ ОБУЧЕНИЯ УЧАЩИЕСЯ ДОЛЖНЫ

ЗНАТЬ:

правила безопасной работы;

основные компоненты конструкторов;

конструктивные особенности различных моделей, сооружений и механизмов;

компьютерную среду, включающую в себя графический язык программирования;

виды подвижных и неподвижных соединений в конструкторе;

основные приемы конструирования роботов;

конструктивные особенности различных роботов;

как использовать созданные программы;

самостоятельно решать технические задачи в процессе конструирования роботов (планирование предстоящих действий, самоконтроль, применять полученные знания, приемы и опыт конструирования с использованием специальных элементов, и других объектов и т.д.);

создавать реально действующие модели роботов при помощи специальных элементов по разработанной схеме, по собственному замыслу;

создавать программы на компьютере для различных роботов;

корректировать программы при необходимости;

демонстрировать технические возможности роботов;

УМЕТЬ:

самостоятельно решать технические задачи в процессе конструирования роботов (планирование предстоящих действий, самоконтроль, применять полученные знания, приемы и опыт конструирования с использованием специальных элементов и т.д.);

создавать действующие модели роботов на основе конструктора ЛЕГО;

создавать программы на компьютере;

корректировать программы при необходимости;



ВИДЫ И ФОРМЫ КОНТРОЛЯ

Текущим контролем является диагностика, проводимая по окончанию каждого занятия, усвоенных детьми умений и навыков, правильности выполнения учебного задания (справился или не справился).

Итоговый контроль по темам проходит в виде состязаний роботов, проектных заданий, творческого конструирования, защиты презентаций. Результаты контроля фиксируются в протоколах.

Критериями выполнения программы служат: знания, умения и навыки детей.



Тематический план

п/п

Название разделов

Всего часов

Кол-во теоретич. часов

Кол-во практ. часов

1

Вводное занятие

2

2

 

2

Знакомство с конструктором и программной средой

6

3

3

3

Забавные механизмы

12

4

8

4

Звери

12

4

8

5

Футбол

10

2

8

6

Приключения

12

4

8

7

Конструирование и программирование учебного робота

3

1

2

8

Среда программирования “Scratch” теория и практика.

7

3

4

9

Итоги курса.

4

2

2

 

Итого

68

25

43





Содержание занятий

Название раздела

Содержание занятий

Всего часов

К-во теоретич. часов

К-во практич. часов

Вводное занятие

 Знакомство с детьми. Знакомство с работой объединения, его программой и задачами. Вводный инструктаж по технике безопасности.

2

2

 

Знакомство с конструктором и программной средой


 Обзор конструктора (мехнические и электрические составляющие), изучение механических передач. Микроконтроллеры. Связь ПО и устройства. Программное обеспечение.

6

3

3

Забавные механизмы

В разделе «Забавные механизмы» основной̆ предметной̆ областью является физика. На занятии «Танцующие птицы» учащиеся знакомятся с ременными передачами, экспериментируют со шкивами разных размеров, прямыми и перекрёстными ременными передачами. На занятии «Умная вертушка» ученики исследуют влияние размеров зубчатых колёс на вращение волчка. Занятие «Обезьянка-барабанщица» посвящено изучению принципа действия рычагов и кулачков, а также знакомству с основными видами движения. Учащиеся изменяют количество и положение кулачков, используя их для передачи усилия, тем самым заставляя руки обезьянки барабанить по поверхности с разной̆ скоростью.

12

4

8

Звери

В разделе «Звери» основной̆ предметной̆ областью является технология, понимание того, что система должна реагировать на свое окружение. На занятии «Голодный̆ аллигатор» учащиеся программируют аллигатора, чтобы он закрывал пасть, когда датчик расстояния обнаруживает в ней̆ «пищу». На занятии «Рычащий̆ лев» ученики программируют льва, чтобы он сначала садился, затем ложился и рычал, учуяв косточку. На занятии «Порхающая птица» создается программа, включающая звук хлопающих крыльев, когда датчик наклона обнаруживает, что хвост птицы поднят или опущен. Кроме того, программа включает звук птичьего щебета, когда птица наклоняется, и датчик расстояния обнаруживает приближение земли.

12

4

8

Футбол

Раздел Футбол сфокусирован на математике. На занятии «Нападающий̆» измеряют расстояние, на которое улетает бумажный̆ мячик. На занятии «Вратарь» ученики подсчитывают количество голов, промахов и отбитых мячей̆, создают программу автоматического ведения счета. На занятии «Ликующие болельщики» ученики используют числа для оценки качественных показателей̆, чтобы определить наилучший̆ результат в трёх различных категориях.

10

2

8

Приключения

Раздел «Приключения» сфокусирован на развитии речи, модель используется для драматургического эффекта. На занятии «Спасение самолёта» осваивают важнейшие вопросы любого интервью Кто? Что? Где? Почему? Как? и описывают приключения пилота – фигурки Макса. На занятии «Спасение от великана» ученики исполняют диалоги за Машу и Макса, которые случайно разбудили спящего великана и убежали из леса. На занятии «Непотопляемый̆ парусник» учащиеся последовательно описывают приключения попавшего в шторм Макса.

12

4

8

Конструирование и программирование учебного робота

Сборка робота и пульта управления. Основы управления роботом. Разработка программного обеспечения для пульта управления роботом.

3

1

2

Среда программирования “Scratch” теория и практика.

Изучение среды программирования “Scratch”. Программирование роботов Lego посредством среды программирования “Scratch”

7

3

4

Итоги курса.

Создание своих моделей. Выставка моделей. Защита проектов.

4

2

2


Итого:

68

25

43







Методическое обеспечение программы

Занятия проводятся в кабинете, соответствующем требованиям техники безопасности, пожарной безопасности, санитарным нормам. Кабинет имеет хорошее освещение и возможность проветриваться.

С целью создания оптимальных условий для формирования интереса у детей к конструированию с элементами программирования, развития конструкторского мышления, была создана предметно-развивающая среда:

  • столы, стулья (по росту и количеству детей);

  • проектор;

  • демонстрационный столик;

  • технические средства обучения (ТСО) - компьютер;

  • презентации и учебные фильмы (по темам занятий);

  • наборы LEGO WeDo





Список литературы

  1. Индустрия развлечений. ПервоРобот. Книга для учителя и сборник проектов. LEGO Group, перевод ИНТ, - 87 с., илл.

  2. Автоматизированные устройства: ПервоРобот LEGO® WeDo 9580 (LEGO Education WeDo Construction Set)

  3. Портал https://scratch.mit.edu

  4. Пособие по использованию среды Скретч, автор Евгений Патаракин umr.rcokoit.ru/dld/

metodsupport/scratch1.pdf

  1. Методические материалы Прохоровой Ирины Алексеевны кандидата физико-математических наук, методиста Образовательного центра “ ИНТОКС”

  2. Федеральный государственный образовательный стандарт начального общего образования(1-4кл.) [Электронный ресурс]

Информация

По всем вопросам обращайтесь airobots@mail.ru

Яндекс.Метрика