«Робототехника»

ЦЕНТРАЛЬНОЕ  ОКРУЖНОЕ        УПРАВЛЕНИЕ  ОБРАЗОВАНИЯ

ЦЕНТРАЛЬНОЕ  ОКРУЖНОЕ        УПРАВЛЕНИЕ  ОБРАЗОВАНИЯ

ДЕПАРТАМЕНТА ОБРАЗОВАНИЯ ГОРОДА МОСКВЫ

ГИМНАЗИЯ  №  1520  ИМЕНИ  КАПЦОВЫХ

125009 Москва, Леонтьевский переулок, дом 19/2, стр.1 ___________________  , [phone], [phone]

*****@***ru

  «Утверждаю» 

Директор гимназии № 000 

_____________   

«___»  _________ 2013г. 

ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА

ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ДЕТЕЙ

«Робототехника»

научно-технической направленности

срок реализации 1 года обучения

форма организации образовательной деятельности – кружок

возраст детей до 8-13 лет

Составитель:

педагог дополнительного образования

«Согласовано»

Руководитель БДО

______________*****

«___»__________________2013г.

  г. Москва

Пояснительная записка

В начальной школе неизбежно возникают проблемы, обусловленные определенными возрастными особенностями детей 7–10 лет: недостаточным уровнем развития абстрактного мышления, потребностью в предметных формах деятельности (в частности, согласно теории Ж. Пиаже, ребенок в 7–8 лет находится на стадии “конкретных операций”, а на стадию “формальных операций” переходит только годам к 14); существенным преобладанием образно-визуального восприятия над другими способами получения информации, что усугубляется еще и слабыми навыками чтения и письма у большинства учащихся; разрывом между целостной картиной окружающего мира, воспринимаемой ребенком, и множеством принципиально различных компьютерных технологий для обработки информации разных видов.

Обучение детей навыкам начального технического конструирования способствует развитию абстрактного мышления, осуществляя и насыщая творческий процесс в ходе предметной деятельности с деталями конструктора при конструировании робота и ознакомления с азами алгоритмизации при планировании поведения робота.

Программа рассчитана на три года обучения. В кружок принимаются дети с 2-ого по 5-й классы общеобразовательной школы (с 8 до 12 лет).

Занятия будут проходить 2 раза в неделю по 1 часу для группы от 8 до 12 лет.

В процессе обучения ученики приобретают важные навыки творческой конструкторской и исследовательской работы; знакомятся с ключевыми понятиями информатики, прикладной математики, физики, включаются в процесс исследования, планирования и решения возникающих задач; получают навыки пошагового решения проблем, выработки и проверки гипотез, анализа получаемых результатов. Эти занятия позволят учащимся ощутить, как взаимодействие разнообразных идей помогает исследовать окружающий мир. Работа в малых группах или командах – неотъемлемая часть общей работы кружка. Плюс ко всему работа в малых группах детей разного возраста благотворно влияет на развитие мышления и имеет мощный воспитательный эффект, что позволяет воспитывать подрастающее поколение в духе изобретательства и творческого конструирования. Школьники, уже знакомые с основами алгоритмизации и конструирования имеют возможность повторения, закрепления и дальнейшего развития умений, получают возможность нарабатывать навыки программирования.

В рамках этого курса знакомство с понятиями информатики и освоение компьютерных информационных технологий строится на основе программного конструирования для ЛЕГО-роботов в среде  LEGO Mindstorms  EV3. Для каждого уровня  группа может выбирать для себя наиболее комфортный вид программного конструирования.

Цель: Обучение детей навыкам начального технического конструирования.

Задачи программы:

Развивать образное, техническое мышление и умение выразить свой замысел в модели. Развивать мелкую моторику. Формировать умение читать графические изображения, создавать мысленный образ в процессе конструирования моделей. Развивать творческие способности и логическое мышление. Формировать умение работать с образовательным конструктором и компьютером. Способствовать формированию умения самостоятельно решать технические задачи в процессе конструирования моделей (выбор материала,  планирование предстоящих действий, самоконтроль, умение применять полученные знания, приемы и опыт в конструировании других объектов и т. д.). Стимулировать смекалку, находчивость, изобретательность и устойчивый интерес к поисковой творческой деятельности.

Прогнозируемые результаты

1-й год занятий

Учащиеся будут знать:

правила безопасной работыc с деталями конструкторов LEGO® MINDSTORMS® EDUCATION EV3 правила и порядок чтения схемы и наглядного изображения; основные приемы конструирования; конструктивные особенности  различных моделей, зданий, сооружений и механизмов; способы и приемы соединения деталей (комбинированные соединения, рациональную  последовательность операций по сборке деталей); -        основы программирования с помощью программных блоков LEGO® MINDSTORMS® EDUCATION EV3.

Учащиеся будут уметь:

читать графические изображения, создавать мысленный образ в процессе конструирования моделей; под руководством учителя решать технические задачи в процессе конструирования моделей (выбор материала, планирование предстоящих действий, приемы и опыт конструирования модели.) готовить творческие работы к защите и представлять их на школьных, окружных и городских конкурсах.

Критерии оценки творческих проектов

1.        Предметность

Соответствие формы и содержания проекта поставленной цели. Понимание учеником проекта в целом (не только своей части групповой работы).

2.        Содержательность

Проработка темы проекта. Умение находить, анализировать и обобщать информацию. Количество практических предложений. Доступность изложения и презентации.

3. Оригинальность

Уровень дизайнерского решения. Форма представления (макет, видео, компьютерная презентация, и т. п.)

4.         Практичность

Возможность использования проекта в разных областях деятельности. Междисциплинарная применимость.

5.        Новаторство

Степень самостоятельности в процессе работы. Успешность презентации.

6.         Индивидуальный вклад

Доля индивидуального вклада в коллективный труд. Дисциплина выполнения возложенных обязанностей (преподавателем, группой).

Защита проектов, их презентация проходит в несколько этапов:

предварительный – в присутствии членов кружка и их родителей, участие в конкурсах различного уровня – школьных, окружных, городских и т. д.

Учебно-тематический план

1-го года обучения

№ п/п	Темы	Количество часов
всего	теория	практика
1	Вводное занятие	2	1	1
2	Сбор, изучение и обработка информации по теме проекта	16	4	12
3	Использование в творческих проектах наборов конструкторов «Перворобот EV3»	6	4	2
4	Конструкторский этап	10	2	8
5	Технологический этап	16	6	10
6	Программирование роботов на компьютере при помощи компьютерной программы MINDSTORMS	6	2	4
7	Заключительный этап	6	1	5
8	Предварительная защита проектов. Участие в конкурсах	4	0	4
9	Итоговое занятие	6	2	4
Итого:	72	22	50

СОДЕРЖАНИЕ

Вводное занятие. Задачи учебной группы. Программа и план занятий кружка на предстоящий год. Организационные вопросы. Правила безопасной работы.

Практическая работа. Демонстрация образцов моделей.

Просмотр видеоматериала о прошедших соревнованиях и выступлениях.

Выбор темы для проекта.

Правила работы с конструктором.

Практическая работа. Работа с литературой, с журналами, в Интернет. Сбор, изучение и обработка информации по теме проекта. Посещение библиотеки. Экскурсия на реально существующие объекты (по теме проекта).

Использование в творческих проектах наборов конструкторов. Знакомство с конструктором LEGO® MINDSTORMS® EDUCATION EV3.

Конструкторский этап. Инструменты, материалы и правила безопасной работы. Основные приемы конструирования.

Практическая работа. Разработка различных вариантов выполнения проекта: эскизы, наброски, технические рисунки и схемы различных вариантов, определение их достоинств и недостатков.

Разработка технологического процесса и конструкторско-технологической документации по теме проекта.

Технологический этап. Особенности составления технологической схемы сборки модели. Конструктивные особенности различных моделей и механизмов. Методика выбора масштаба моделирования. Виды подвижных и неподвижных соединений. Способы и приемы соединения деталей. Комбинированные соединения. Рациональная последовательность операций по сборке деталей. Обзор существующих схем сборки моделей.

Практическая работа.

Организация рабочего места. Выполнение запланированных технологических операций. Сборка моделей из деталей конструктора LEGO:

по разработанной схеме; по собственному замыслу.

Внесение при необходимости изменений в конструкцию и технологию.

Программирование роботов на компьютере. Особенности программирования. Как работать в режиме конструирования. Передача программы в LEGO-робот EV3. Исполнение программы.

Практическая работа. Создание программы на компьютере для различных роботов. Передача программы в LEGO-робот. Исполнение программы. Корректировка программы при необходимости.

Заключительный этап. Подготовка к защите проекта. Создание инженерного проекта. Этапы создания проекта, Основные необходимые действие и команды над проектом в LEGO® MINDSTORMS® EDUCATION EV3.

Практическая работа. Создание проектов.

Подготовка документации к защите (альбомы, печатные, фото - и видеоматериалы).

Предварительная защита проектов. Участие в конкурсах.

Практическая работа. Прослушивание и просмотр презентации в присутствии членов кружка и гостей. Ответы на вопросы.

Оценка качества выполнения творческих проектов. Анализ результатов защиты. Подготовка презентаций' и докладов для участия в конкурсах с учетом анализа предзащиты. Подготовка моделей, макета к конкурсной защите. Участие в конкурсах.

Итоговое занятие. Подведение итогов года. Отбор моделей на выставки и конкурсы. Перспективные работы группы в следующем году. Награждение учащихся.

Методическое и практическое обеспечение

Все занятия с образовательными конструкторами ЛЕГО предусматривают, что учебный процесс состоит из четырех составляющих:

Установление взаимосвязей Конструирование Рефлексия Развитие

Обучение в процессе практической деятельности предлагает создание моделей и реализацию идей путем конструирования. Занятия с образовательными конструкторами ЛЕГО знакомят детей с различными видами конструирования:

Свободное, неограниченное жесткими рамками, исследование, проводимое под руководством педагога и предусматривающее пошаговое выполнение инструкций, в результате которого дети строят модель, используемую для получения и обработки данных, создают различные модификации простейших моделей, что позволяет им прийти к пониманию определенной совокупности идей, а впоследствии делают модели по собственным проектам.

Возможность обдумать то, что они построили и запрограммировали, помогает ученикам более глубоко понять идеи, с которыми они сталкиваются в процессе своей деятельности на предыдущих этапах. Размышляя, дети устанавливают связи между полученной ими новой информацией и уже знакомыми им идеями, а также предыдущим опытом. На этом этапе в каждом задании детям предлагается некоторый набор вопросов. Вопросы сформулированы таким образом, чтобы побудить детей установить взаимосвязи между опытом, который они получают в процессе работы над заданием, и тем, что они знают о реальном мире.

Творческие задачи, представляющие собой адекватный вызов способностям ребенка, наилучшим способствует его дальнейшему обучению и развитию. Радость свершения, атмосфера успеха, ощущение хорошо выполненного дела - все это вызывает желание продолжить и совершенствовать свою работу. На этом этапе детям предлагаются дополнительные творческие задания по конструированию или программированию.

Для эффективной работы учитель использует следующие способы организации занятий и оценки деятельности участников кружка:

наблюдение за учащимися в процессе их индивидуальной и групповой работы; проверка ученических записей в тетради; просмотр ученических программ и проектов; оценка степени участия каждого в построение и программировании моделей, в обсуждениях и в других видах коллективной деятельности.

Очень важна периодическая оценка своих успехов самими учащимися. Она поможет им приобрести столь необходимые навыки самообразования. Оценка своей собственной работы является составной частью выполнения проектов.

Для эффективной самооценки полезно вести тетради с текстовыми описаниями, эскизами, записями программ и фотографиями, создаваемыми в процессе разработки моделей с использованием компьютеров.

Занятия на этапе Рефлексия практически полностью нацелены на поддержку самооценки и обдумывания выполненной работы. Для записи своих мыслей каждый учащийся должен иметь тетрадь или доступ к компьютеру.

Занятия на этапе Развитие обеспечивают возможность применить, полученные знания в новых условиях - при постройке других моделей или при решении других, связанных с компьютером задач. Самооценку своей деятельности можно сделать составной частью этих занятий.

Практические занятия проходят с использованием компьютеров и специальных образовательных конструкторов «ЛЕГО»:  LEGO® MINDSTORMS® EDUCATION EV3.

В набор входят: конструкторы «ЛЕГО» (из которых ученики собирают модели), соединительные провода, собственно NXT – микропроцессор (главное устройство в наборе), датчики (звука, касания, освещенности, ультразвуковой), программа LEGO® MINDSTORMS® EDUCATION EV3 – с её помощью программируются модели. Программа LEGO® MINDSTORMS® EDUCATION EV3, поставляемая ранее вместе с конструкторами EV3, имеет версию, адаптированную для школ, и предоставляет дополнительные возможности для программного конструирования.

Для работы с оборудованием LEGO MINDSTORMS необходимы компьютеры с минимальными системными требованиями: Pentium IV 1,2ГГц, 512 МБ, ОЗУ 128 МБ и операционной системой (Windows 7, Vista, 2003 Server, XP с обновлением SP2; Mac OS X Snow Leopard, Classic, OSX.

За одним компьютером на кружке занимаются 1-2 ученика.

ЛИТЕРАТУРА

Государственные  программы  по трудовому обучению 2000 гг.-М.: Просвещение. Педагогический процесс как непрерывное развитие творческого потенциала личности. Сб. мат. международной кон­ференции. - М.: МГИУ, 1998. Смирнов образовательные технологии в работе учителя и школы. - М.: АРКТИ, 2003 – С. 272. Справочное  пособие  к  программному  обеспечению LEGO® MINDSTORMS® EDUCATION EV3. - М.: ИНТ. Сухомлинский коллектива. - М.: Просве­щение, 1989. Трактуева С, ЕРВОРОБОТ: Методическое учебное пособие для учителя. - М.: ИНТ. , ЛЕГО МАСТЕР. - СПб.:
Кристалл, 1999. "Робототехника для детей и родителей" , , 3-е издание, Санкт-Петербург, Наука 2013 г. "Уроки ЛЕГО-конструирования в школе". Издательство: Бином. Лаборатория знаний, Серия: ИКТ в работе учителя , 2011 "Компьютеры и роботы", Петер Клаузен, издательство «Мир книги», Москва, 2006.

ЖУРНАЛЫ

Самоделки. - М.: Изд. компания "Эгмонт Россия Лтд.» LEGO. - М.: Изд.