
Пояснительная записка
Инновационная экономика, основанная на высоких технологиях, требует высококвалифицированных специалистов с новым уровнем образования и технического мышления. Современные производственные и социальные процессы тесно связаны с технологиями наукоемкого машиностроения, средствами автоматизации на базе промышленной техники, роботизации производственной и социальной среды.
Однако наблюдается дефицит кадров по инженерным специальностям, спад интереса обучающихся к сдаче ЕГЭ по физике и информатике, а также поступлению в технические ВУЗы. Перед образовательными учреждениями стоит задача создать мотивирующую среду к познанию и склонности к научно-техническому творчеству.
В основе Летней робототехнической смены КБ 2.0 лежит принцип гармоничного сочетания образовательного блока, а также комплекса культурно-досуговых мероприятий.
Смена для ребят является образовательной площадкой, в которой создана мотивирующая интерактивная среда для развития технологической компетентности, формирования мотивации к выбору инженерных профессий, личностного и профессионального самоопределения, проектного мышления.
Дети под руководством опытных наставников освоят технологические компетентности (моделирование, прототипирование, изготовление печатных плат, сборка электронных схем и др.), изобретут и сконструируют роботизированные автомобили и самоходные установки, научатся управлять беспилотными летательными аппаратами, будут осуществлять с их помощью исследование местности.
Особенности и актуальность программы: Программа разработана на основе индивидуально-ориентированного обучения конструкторско-технологического направления, поскольку предполагает работу ребят по собственным проектам. Такая постановка вопроса обучения и воспитания позволяет расширить индивидуальное поле деятельности каждого ребенка, усилить его проектно-технологический уклон, одновременно ненавязчиво, направляя этот процесс в нужное русло.
Программа направлена на воспитание в ребенке социально значимых качеств, на формирование творческой, целеустремленной, социально активной личности.
Для организации познавательного, занимательного и увлекательного процесса использовалась модель: «Исследовать–Знать–Действовать––Уметь. Используются технологии: «Обучение через игру»; «Обучение как исследование»; «Вовлечение в процесс познания»; «Обучение как открытие»»1. Направления, изучаемые на протяжении смены сегодня актуальны как никогда. Беспилотные летательные аппараты или дроны – такой же признак времени, как смартфон, твиттер или Большой адронный коллайдер. Известно свыше десятка направлений применения беспилотных летательных аппаратов: инспектирование нефтяных вышек, транспортировка медикаментов и предметов первой необходимости, помощь поисково-спасательным командам, наблюдение за природой и миром с высоты птичьего полета и многое другое. Словом, там, где раньше приходилось поднимать в небо вертолет или самолет, теперь можно использовать беспилотники. Беспилотные наземные транспортные средства не менее популярны и востребованы в современном мире, чем летательные. Самый известный среди них – беспилотный автомобиль Google. Так называемые, «Гугломобили» на апрель 2014 года прошли уже 1 100 000 км, а представленный в мае того же года новый прототип не имеет ни руля, ни педалей газа и тормоза, на 100% автономен и при этом, по данным Google, максимально безопасен.
Цель программы
Формирование у учащихся технологической компетентности, реализация проектов и проведение исследований по приоритетным направлениям развития науки и техники (технические системы и автономные транспортные средства), поддержка научно-технического творчества детей и подростков.
Задачи
- Создание условий, способствующих эффективному развитию мотивирующей среды к познанию и склонности к научно-техническому творчеству. Организация различных зон, сконцентрированных на самореализацию учащегося, реализацию их увлечений, потребностей, притязаний. Формирование у учащихся технологических компетенций (моделирование, прототипирование, изготовление печатных плат, сборка электронных схем и др.), умения изобретать и конструировать роботизированные автомобили и самоходные установки, управлять беспилотными летательными аппаратами, осуществлять с их помощью исследование местности. Развитие творческого мышления. Развитие умений командной работы.
Предполагаемые результаты
Развитие интереса к техническому творчеству и технической деятельности. Овладение основами электротехники и электроники, назначением и основными характеристиками дискретных электронных компонентов, программированием микроконтроллеров AVR. Обучение способам проектирования деталей и сборок в трёхмерном пространстве (3D). Овладение основами теории управления беспилотных летательных аппаратов. Усвоение принципов работы регуляторов - релейных, пропорциональных, интегральных, дифференциальных и т. п. Овладение основами программирования в среде Arduino IDE, программирования в языке EV3-G.Диагностика программы выявляется по следующим компонентам учебно-воспитательного процесса
Цель первичного анкетирования - выяснить уровень научно-технических знаний, умений, навыков учащихся.
Цель итогового анкетирования - выяснить, какие новые знания, навыки, умения приобрели учащихся за время работы лагеря.
Содержание программы
Программа осуществляет совместную познавательную, творческую и игровую деятельность участников смены, сформированную на основе технологической деятельности.
Ведущий вид деятельности в лагере - это изучение технологических компетенций в лабораториях лагеря, и создание собственных проектов в конструкторских бюро под руководством компетентных педагогов.
Принципы, на которых базируется деятельность в лагере:
- комплексный подход в деятельности: совмещение учебы и творческой деятельности; развивающий характер деятельности в лагере: организация и стимулирование творческой деятельности, определение ясно выраженного результата деятельности (готовые проектные работы), соответствие деятельности возрастным характеристикам, интересам и потребностям личности. целостный подход к развитию личности учащегося: совмещение коллективных, групповых и индивидуальных форм работы; осуществление развития различных сторон личности: познавательной, нравственной, трудовой, волевой, действенной.
Целевые группы программы:
- директор, администрация, педагоги ЦРОД; директор, администрация, педагоги МАУДО ДДТ «Родник»; педагоги и эксперты из Москвы, Калининградской, Тюменской и Мурманской областей России; учащиеся школ города и области; родители; местное сообщество.
Летняя робототехническая смена КБ - 2.0- это большая образовательная и творческая деятельность, построена на применении имитационных исследовательских практик, реализующих через Техносферу лагеря принципы вариативности и включения познания в значимые виды деятельности. Так, например, смена КБ 2.0., разбита на несколько логически выстроенных образовательных блоков. Первый – это теоретическая подготовка, которая будет проходить в формате лекций и практических занятий по 5 направлениям (лабораториям):
- электроника и электротехника; 3D моделирование; роботоавтомобили; беспилотные летательные аппараты; легороботы.
Каждую лабораторию возглавляют специалисты из профильных научно-производственных объединений и ведущих образовательных организаций региона и страны.
Благодаря первому образовательному блоку, дети, поочередно двигаясь по лабораториям, пополнят свои теоретические знания и получат практические навыки по выбранным направлениям. В середине смены будет организован интересный формат – питч идей, то есть презентация проектных идей, для реализации которых участникам смены предстоит набрать новую команду. При этом на представление идеи дается всего 3 минуты. Питч идей даст старт началу второго образовательного блока смены.
Второй образовательный блок состоит из работы конструкторских бюро. По итогам питча идей, будет организованы три конструкторских бюро: беспилотных летательных аппаратов, легороботов и лаборатория роботоавтомобилей. Ежедневно участников конструкторских бюро ждет проектная работа, а ярким завершением смены станет презентация проектов. По окончании смены, результатом работы деятельности лагеря станет полет квадрокоптеров ввысь и съемка видео с высоты птичьего полета, а лабораториях легороботов и роботоавтомобилей устроят крупномасштабные соревнования.
Другой «изюминкой» смены станет и необычный образовательный формат, который объединит для решения проектных задач детей и педагогов. Поэтому занятия будут построены таким образом, чтобы новые знания получили не только дети, но и преподаватели.
Кроме того, в течение смены лучшие преподаватели по робототехнике проведут мастер-классы и поделятся секретами побед в олимпиадах.
В программе смены также творческие, спортивные и культурно-массовые мероприятия. Первое мероприятие – это творческое представление групп, где ведущие – воспитатели – на сцене разыграют альтернативный сюжет известного фильма «Звездные войны» и представят Хана Соло и его команду роботов: протокольного дроида C-3PO и астромеханического R2-D2. Участники смены смогут создать и презентовать свои «визитки». В конце дня пройдет общий «робо-танец» воспитателей и участников смены.
Механизм реализации программы
Организационный период | Цель: адаптация участников к условиям жизнедеятельности в лагере. Погружение в тематику смены. Задачи:
Основные мероприятия:
Общелагерные мероприятия:
Образовательный блок, работа лабораторий:
|
Основной период | Цель: формирование у учащихся технологической компетентности, создание условий для развития способностей учащихся в области творческого проектирования по приоритетным направлениям развития науки и техники (технические системы и автономные транспортные средства). Задачи:
Общелагерные мероприятия:
Образовательный блок, работа конструкторских бюро:
беспилотных летательных аппаратов; конструкторское бюро легороботов; конструкторское бюро роботоавтомобилей. |
Заключительный период | Цель: подведение итогов деятельности по программе, анализ реализованных мероприятий, анализ проектных работ. Задачи:
Общелагерные мероприятия:
Образовательный блок:
|
Учебный план
«Летней робототехнической смены КБ 2.0»
Категория слушателей: учащиеся
Форма обучения: очная
Продолжительность обучения: 72 часа: 39 часов лекционно-практические занятия, 33 часа самостоятельная работа
Режим занятий: 4-6 аудиторных часов в день
п/п | Наименование разделов программы | Всего часов | В том числе | Самостоятельная работа | Форма контроля |
Лекции | Практические | ||||
Раздел 1. Лаборатория: 3D моделирование | 6 | 2 | 4 | 0 | Круглый стол |
Раздел 2. Основы электротехники | 9 | 2 | 7 | 0 | Круглый стол |
Раздел 3. Лаборатория роботоавтомобилей | 9 | 3 | 6 | 0 | Круглый стол |
Раздел 4. Лаборатория легороботов | 6 | 2 | 4 | 0 | Круглый стол |
Раздел 5. Лаборатория беспилотных летательных аппаратов | 9 | 2 | 7 | 0 | Круглый стол |
Раздел 6. Конструкторское бюро | 33 | 0 | 0 | 33 | Круглый стол |
ВСЕГО | 72 | 11 | 28 | 33 |
Календарный учебный график образовательного блока «Летней робототехнической смены КБ 2.0»
Категория слушателей: учащиеся
Форма обучения: очная
Продолжительность обучения:72 часа: 39 часов лекционно-практические занятия, 33 часа самостоятельная работа
Режим занятий: 4-6 аудиторных часов в день
№ п/п | Тема | Количество часов | Содержание | |
теория | практика | |||
| ||||
1.1. | Твердотельное и поверхностное параметрическое моделирование. | 2 | 0 | Лекция
|
1.2. | Проектирование деталей и сборок в трёхмерном пространстве (3D проектирование) | 0 | 4 | Практическое занятие.
|
ВСЕГО | 2 | 4 | ||
2. Основы электротехники и электроники | ||||
2.1. | Постоянный и переменный электрический ток, физические законы электрических цепей. | 1 | 0 | Лекция
|
2.2. | Микроконтроллеры Программаторы. Программирование микроконтроллеров AVR. | 1 | 2 | Лекция
|
2.3. | Проектирование электрических принципиальных схем и печатных плат при помощи компьютерных программ. | 0 | 2 | Практическое занятие
|
2.4. | Проектирование и изготовление печатных плат. "ЛУТ"- технология. | 0 | 3 | Практическое занятие
|
ИТОГО | 2 | 7 | ||
3. Лаборатория роботоавтомобилей | ||||
3.1. | Изучение основ теории управления мобильных тележек, двигающихся с использованием разметки на дороге. | 1 | 0 | Лекция
|
3.2. | Базовые знания языка программирования С++ | 1 | 3 | Лекция
Цикличность программы. Теория автоматических систем управления (АСУ).; создание алгоритма. Отладка программы. Загрузка программы на плату. Разбор основных ошибок загрузки. СОМ-порт. Общение компьютера с платой Arduino; микроконтроллер. Виды микроконтроллеров. Память микроконтроллера; Arduino, как система реального времени. Основная задача учащихся продемонстрировать навыки программирования на простейших электрическим схемах с использованием одного из элементов (датчика линии, датчика расстояния, сервомотор). Самостоятельная работа
|
3.3. | Регуляторы - релейные, пропорциональные, интегральные, дифференциальные и т. п. Программирование в среде Arduino IDE | 1 | 3 | Лекция
Самостоятельная работа.
|
ИТОГО | 3 | 6 | ||
4. Лаборатория легороботов | ||||
4.1. | Движение автомобилей на базе EV3/NXT. Изучение основ теории управления мобильных тележек, двигающихся с использование разметки на дороге. | 1 | 2 | Лекция
Самостоятельная работа.
|
4.2. | Программирование в языке EV3-G. | 1 | 2 | Лекция
Самостоятельная работа
|
ИТОГО | 2 | 4 | ||
5. Лаборатория беспилотных летательных аппаратов | ||||
51. | Дистанционно пилотируемые летательные аппараты на базе квадрокоптеров | 1 | 2 | Лекция
Самостоятельная работа
|
52. | Правила построения маршрута полета | 1 | 2 | Лекция
Самостоятельная работа
|
53. | Отработка навыков пилотирования радиоуправляемых моделей | 0 | 3 | Практическое занятие
|
ИТОГО | 2 | 7 | ||
ВСЕГО | 11 | 28 | 39 часов | |
6. Конструкторское бюро | ||||
6.1. | Конструкторское бюро | 0 | 11 |
|
6.2. | Конструкторское бюро легороботов | 0 | 11 |
|
6.3. | Конструкторское бюро роботоавтомобилей | 0 | 11 |
|
ИТОГО | 0 | 33 | ||
ВСЕГО | 11 | 61 | 72 часа |
Условия реализации программы
Кадровое обеспечение
В реализации программы участвуют педагоги дополнительного образования МАУДО ДДТ «Родник», ЦРОД, педагоги и эксперты из Москвы, Калининградской, Тюменской и Мурманской областей России.
Подбор расстановка кадров осуществляется администрацией МАУДО ДДТ «Родник», ЦРОД.
Педагогические кадры:
- начальник лагеря: несёт ответственность за соблюдение распорядка дня, организацию и содержание оздоровительно – воспитательной и досуговой деятельности, проведение досуговых мероприятий в рамках программы, анализирует деятельность лагеря; педагоги дополнительного образования: отвечают за проведение учебных занятий, результативность работы и привлечение ребят к деятельности; воспитатели: участвуют в подготовке мероприятий, несут ответственность за жизнь и здоровье детей, выполнение плана учебно-воспитательной работы.
Педагогические условия:
- добровольность включения детей в разработку, подготовку общих дел, в организацию жизни лагеря; сочетание индивидуальных и коллективных видов деятельности (учебные, творческие, развивающие, интеллектуальные); информационное обеспечение событий в лагере (о результатах состязаний, конкурсов, об условиях участия и др.); организация различных видов стимулирования, многообразие предлагаемых видов деятельности; отбор педагогических средств с учетом возрастных и индивидуальных особенностей, способствующих обеспечению успешной самореализации ребенка; создание ситуации успеха в избранных ребенком видах деятельности, индивидуальное и публичное поощрение достигнутого.
Методическое обеспечение смены
- наличие программы лагеря, программы занятий, плана, плана – сетки. должностные инструкции, приказ об организации лагеря на базе ЦРОД; проведение установочного совещания для педагогов до начала лагерной смены; подбор методического материала в соответствии с программой лагеря; разработка системы отслеживания результатов педагогической деятельности и деятельности воспитанников лагеря, подведение итогов, широкое освещение.
Финансовое обеспечение.
Летняя робототехническая смена КБ 2.0 функционирует за счет внебюджетных источников (родительская плата), средств областного бюджета. Для содержания лагеря могут быть привлечены спонсорские средства.
Материально – техническое обеспечение программы
- ноутбуки - 40 шт; наборы конструкторов Lego Education Mindstorms EV3-9 комплектов; квадракоптеры-6 шт.; 3D сканер-1 шт.; 3D принтер-1 шт.; радиоуправляемые машинки 5 шт; микроконтроллерные платы Arduino -10 шт.; поля для соревнований роботов – 10 шт.; программное обеспечение; учебные комнаты; спальные комнаты; столовая; спортивный зал; стадион; спортплощадка; игровая площадка; актовый зал; библиотека.
Партнерский компонент программы
- Министерством образования Калининградской области; Федеральное государственное автономное учреждение «Федеральный институт развития образования». ГБУ ДО КО «Центр развития одаренных детей»; педагогическое и научное руководство Российской ассоциации образовательной робототехники; Автономная некоммерческая организация «Образовательные ресурсы и технологический тренинг» (г. Москва);
Время | Мероприятие |
08.00 – 08.30 | Подъем. Зарядка |
08.40 – 09.10 | Завтрак |
09.30 – 11.00 Первая учебная пара | Образовательный блок. Работа лабораторий:
|
11.00 – 11.25 | Перерыв |
11.30 – 13.00 Вторая учебная пара | Образовательный блок. Работа лабораторий:
|
13.30 – 14.25 | Обед |
14.30 – 15.30 | Индивидуальное пространство |
15.30 – 17.00 Третья учебная пара | Образовательный блок. Работа лабораторий:
|
17.20 – 18.50 | Культурно-массовое мероприятие |
19.00 – 19.30 | Ужин. (Столовая) |
19.30– 21.30 | Вечернее мероприятие. (По плану воспитателей групп) |
21.35 – 22.25 | Групповой сбор (итоги дня) |
22.30 – 08.00 | Отбой. Время тишины. |
- постановка реальных целей и планирование результата программы; заинтересованность педагогов в реализации программы; благоприятный психологический климат в детском и взрослом коллективах; удовлетворенность детей предложенными разнообразными видами деятельности, формами работы; творческое сотрудничество педагогов и детей. желание участвовать в работе лагеря на следующий год.
Предполагаемые результаты программы
- развитие интереса к техническому творчеству и технической деятельности; овладение основами электротехники и электроники, назначением и основными характеристиками дискретных электронных компонентов, программированием микроконтроллеров AVR; усвоение способами проектирования деталей и сборок в трёхмерном пространстве (3D); овладение основами теории управления беспилотных летательных аппаратов; усвоение принципов работы регуляторов - релейных, пропорциональных, интегральных, дифференциальных и т. п. овладение основами программирования в среде Arduino IDE, программирования в языке EV3-G.
Способы контроля и корректировки программы
- информационные и аналитические планёрки; предоставление педагогами отчётов о проделанной работе; индивидуальные собеседования с педагогами.
ЛИТЕРАТУРА
, ,, . Мотивирующая интерактивная среда развития технологической компетентности будущей инженерной элиты. Научно-практическая разработка; Москва, 2014г..
Национальная образовательная инициатива "Наша новая школа";http://nasha-novaya-shkola. ru/?q=node/4
Стратегическая инициатива «Новая модель системы дополнительного образования детей»; http://asi. ru/social/education/ еревод статьи «Просто о ПИД-алгоритмах. ерниган, итчи. Язык программирования C. 2015 г. , Морозова развития беспилотных летательных аппаратов // «Открытые информационные и компьютерные интегрированные технологии», 2009. № 42. Управление и наведение беспилотных маневренных летательных аппаратов на основе современных информационных технологий. / Под ред. , . М.: Физматлит, 2005. 280 Емельянова движения квадрокоптера в вертикальной плоскости / , , // Актуальные вопросы технических наук: материалы II междунар. науч. конф. (г. Пермь, февраль 2013 г.). — Пермь: Меркурий, 2013. , «Электротехника». Учебное пособие для вузов, М.: Энергоатомиздат, 2001. «Электротехника» , М.: Энергия, 1973. Касаткин : учеб. для вузов / , . - 11-е изд., стер. ; Гриф МО. - М. : Академия, 2007. - 539 с. Касаткин : учеб. для вузов / , . - 9-е изд., стер. ; Гриф МО. - М. : Academia, 2005. - 639 с. Немцов : учеб. пособие для сред. учеб. заведений / , . - Гриф МО. - Ростов н/Д : Феникс, 2004. - 572 с. Антонова и основы электроники. 1993 год. Аристов и электроника. 2004 год. Конопенко и электроника. 2004 год. http://www. prorobot. ru/lego. php Э. Накано «Введение в робототехнику» М.: Мир, 1988 «Основы робототехники», издательство: БХВ-Петербург, 2005 «Робототехника для детей и родителей», 2010 Предко Майк «Устройства управления роботами», ДМК пресс, 2005 «Программируемые роботы», НТ Пресс, 20061 , , . Мотивирующая интерактивная среда развития технологической компетентности будущей инженерной элиты. Научно-практическая разработка; Москва, 2014г.


