Муниципальное автономное образовательное учреждение дополнительного образования детей «Районный дом творчества юных»
Верхнекетского района Томской области
636500, Россия, Томская область, Верхнекетский район, р. п. Белый Яр, ул. Горького,.
Обсуждено: На педагогическом совете «___»________2015 г. Протокол № ____ | Утверждаю: Приказ №______от «__»____________2015 Директор МАОУ ДОД «РДТЮ» __________ |
Программа «Конструирование и программирование»
(для обучающихся в возрасте от 5 до15 лет)
Срок реализации – 3 года
Программу составил
педагог дополнительного образования :
Белый Яр
2015 год
Пояснительная записка
Рабочая программа составлена на основе программы «Образовательная робототехника» (ЗАТО Северск, 2013 г.), авторы , ,
Программа разработана с учетом требований Федерального государственного образовательного стандарта начального общего образования и планируемых результатов начального общего образования и с учетом учебного плана МАОУ ДОД РДТЮ.
Данная программа представляет собой вариант программы организации внеурочной деятельности обучающихся начальной школы.
Программа рекомендована для обучающихся 5-15 лет и рассчитана на 648 часов.
Предусмотренные программой занятия могут проводиться как на базе одного отдельно взятого класса, так и в смешанных группах, состоящих из учащихся нескольких классов.
Актуальность программы:
-необходимость вести пропедевтическую работу в детском саду и младшей школе в естественнонаучном направлении для создания базы, позволяющей совершить плавный переход к дисциплинам среднего звена (физике, биологии, технологии, информатике, геометрии); а также для дошкольников к дисциплинам начального звена, таких как математика и технология.
-востребованность развития широкого кругозора младшего и среднего школьника 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.
Конструирование — деятельность по созданию материального образа разрабатываемого объекта, ему свойственна работа с натурными моделями и их графическими изображениями (чертежи, эскизы, компьютерные модели). Эти модели и изображения, а также некоторые виды изделий называют конструкциями. Например, конструирование форм одежды, конструирование интерьеров, разработка конструкции машины, конструктивные и объёмно-планировочные решения объекта капитального строительства, металлоконструкция, строительные конструкции.
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 комплект LEGO Education(для дошкольного возраста), 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 автономного программирования и программирования в среде NXT, ev3, vedo.
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 конструирования и робототехники.
Задачи программы
Обучающие:
- ознакомление с комплектом LEGO Mindstorms и lego education;
- ознакомление с основами автономного программирования;
- ознакомление со средой программирования LEGO Mindstorms; и lego vedo
- получение навыков работы с датчиками и двигателями комплекта;
- 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 портфолио;
- метод взаимообучения.
Планируемые личностные и метапредметные результаты
освоения обучающимися программы курса:
1. Коммуникативные универсальные учебные действия: формировать умение слушать и понимать других; формировать и отрабатывать умение согласованно работать в группах и коллективе; формировать умение строить речевое высказывание в соответствии с поставленными задачами.
2. Познавательные универсальные учебные действия: формировать умение извлекать информацию из текста и иллюстрации; формировать умения на основе анализа рисунка-схемы делать выводы.
3. Регулятивные универсальные учебные действия: формировать умение оценивать учебные действия в соответствии с поставленной задачей; формировать умение составлять план действия на уроке с помощью учителя; формировать умение мобильно перестраивать свою работу в соответствии с полученными данными.
4. Личностные универсальные учебные действия: формировать учебную мотивацию, осознанность учения и личной ответственности, формировать эмоциональное отношение к учебной деятельности и общее представление о моральных нормах поведения.
Ожидаемые предметные результаты реализации программы:
Первый уровень
у обучающихся будут сформированы:
- основные понятия робототехники;
- основы алгоритмизации;
- умения автономного программирования;
- знания среды LEGO Mindstorms nxt;
- основы программирования на nxt;
- умения подключать и задействовать датчики и двигатели;
- навыки работы со схемами.
Второй уровень
обучающиеся получат возможность научиться:
- собирать базовые модели роботов;
- составлять алгоритмические блок-схемы для решения задач;
- использовать датчики и двигатели в простых задачах.
Третий уровень
обучающиеся получат возможность научиться:
- программировать на nxt;
- использовать датчики и двигатели в сложных задачах, предусматривающих
многовариантность решения;
- проходить все этапы проектной деятельности, создавать творческие работы.
Содержание программы (разделы) 1 год обучения.
I. Знакомство с конструированием. Основные определения, классификация конструкций, основные свойства конструкции, детали конструктора.
II. Конструирование. Конструирование на свободную тему, конструирование по заданным темам.
III. Логические задачи. Опасные конструкции.
IV. Зачет. Выставки, конкурсы.
Предназначение образовательной программы детского сада:
- осуществляет сохранение и укрепление физического здоровья детей;
- физическое, интеллектуальное и личностное развитие каждого ребенка с учетом его индивидуальных возможностей;
- обеспечивает право семьи на оказание ей помощи в воспитании и образовании детей дошкольного возраста;
- предусматривает усвоение детьми обязательного минимума содержания учебной программы, реализуемой в детском саду;
- осуществляет подготовку детей к школьному обучению.
Развитие ребёнка зависит от того, где, в каком окружении он растёт, кто его воспитывает и как организовано воспитание.
Необходимо создать «среду обитания» ребёнка, позволяющую стимулировать развитие его познавательных способностей, делающую жизнь комфортной и интересной.
Все материалы прежде всего доступны детям, но разграничены места хранения и использования.
Таким образом создана предметно-развивающая среда, позволяющая дошкольникам развиваться, совершенствовать свои умения и навыки, находить занятия по желанию и интересам.
Лего комната оборудована материалом для конструирования. Это различные конструкторы lego education, состоящий из различных геометрических фигур (пластин, кубиков, призм, цилиндров разных размеров и цветов).
Форма контроля:
Оценка уровня усвоения образовательной программы будет осуществляться через организацию игровой LEGO – лаборатории. Обучающиеся должны будут сконструировать несколько заданных педагогом объектов.
Учебно – тематическое планирование
№ п/п | Тема | Всего часов | Теория | Практика |
| 1. | Основы конструирования | 6 | 2 | 4 |
| 2 | Основные свойства конструкции(жесткость, прочность, устойчивость и. т.д) | 6 | 2 | 4 |
| 3. | Конструирование вокруг нас ( Какие конструкции и сооружения нас окружают). | 4 | 2 | 2 |
Детали конструктора | 4 | 2 | 2 | |
Формы объектов( Квадрат, прямоугольник формы объектов которые окружают нас) | 6 | 2 | 4 | |
Техника безопасности | 6 | 2 | 4 | |
Конструкторы “Первые конструкции” | 6 | 2 | 4 | |
Конструкторы “Первые механизмы” | 6 | 2 | 4 | |
Тематические наборы Лего | 6 | 2 | 4 | |
Развивающие настольные и напольные игры с конструктором | 18 | 2 | 16 | |
Плоские и объёмные конструкции. | 12 | 2 | 4 | |
Зоопарк. | 4 | 2 | 2 | |
Водный транспорт. | 8 | - | 8 | |
Транспорт. | 8 | 8 | ||
Опасные конструкции. | 8 | 8 | ||
Мы пешеходы (светофор, дорога, улица) | 8 | - | 8 | |
Наш двор Качели. Карусели. | 8 | - | 8 | |
Наш город | 8 | - | 8 | |
Строительная площадка | 8 | - | 8 | |
Аэропорт будущего | 8 | 8 | ||
Парк | 8 | 8 | ||
Выставки | 14 | 4 | 10 | |
| 23. | Знакомство с конструктором lego vedo | 4 | 2 | 2 |
Основные детали и датчики lego vedo | 2 | 2 | ||
Интерфейс программирования lego vedo | 2 | 2 | ||
Программирование lego vedo | 5 | 2 | 3 | |
Эксперименты с моторами lego vedo | 5 | 2 | 3 | |
Эксперименты с датчиками lego vedo | 8 | 2 | 6 | |
Сборка по инструкциям (Карусель, живая лягушка, кран и. т.д | 20 | 4 | 16 | |
Всего | 216 | 44 | 172 | |
Содержание программы (разделы). (2 год обучения)
I. Робототехника. Основы конструирования
Основные определения. Классификация роботов по сферам применения.
Детали конструктора LEGO. Знакомство с блоком EV3, сервомоторами,
датчиками.
II. Алгоритмизация. Автономное программирование
Типы алгоритмов. Создание программ с использованием автономного
программирования блока EV3.
III. Программирование в среде EV3
Понятие среды программирования. Среда программирования EV3,
основные особенности. Создание программ в среде программирования
EV3.
IV. Решение прикладных задач
Создание базовых программ, предусматривающих использование различных
датчиков, решение задач смешанного типа. Соревнования роботов.
Формы контроля:
Оценка уровня усвоения образовательной программы будет осуществляться через учёт участия обучающихся в соревнованиях, выставках. Или пройти тест по робототехнике, включающий теоретическую и практическую часть.
Учебно – тематическое планирование.
№ п/п | Тема | Всего часов | Теория | Практика |
1. | Робототехника. История робототехники. Основные определения. Законы робототехники: три основных и дополнительный «нулевой» закон. Манипуляционные системы.(для 2-го года более углубленно) | 2 | 2 | - |
2 | Классификация роботов по сферам применения: промышленная, экстремальная, военная. Роботы в быту. Роботы- игрушки. Участие роботов в социальных проектах. | 6 | 2 | 4 |
3 | Детали конструктора LEGO Mindstorms: штифты, втулки, балки, оси, шестерёнки, колёсные диски, шины, гусеницы, тяга, «пальцы», кулачки, шарики, кабели, декоративные накладки, кронштейн, зубья, фиксаторы. | 6 | 2 | 4 |
4 | Понятие конструкции, ее элементов. Основные свойства конструкции: жесткость, устойчивость, прочность, функциональность и законченность. | 6 | 2 | 4 |
5 | Простые модели: геометрические фигуры и конструкции. Треугольник – жесткая конструкция. Сборная балка-«ножницы». Зубчатая передача, редуктор. | 6 | 2 | 4 |
6. | Знакомство с блоком nxt. Порты для: датчиков, сервомоторов, USB- соединения. Функции кнопок. Экран. Экранный интерфейс. Навигация. Электропитание. | 6 | 2 | 4 |
7 | Знакомство с сервомоторами. Эксперимент с двумя сервомоторами.(с 3и 4-мя сервомоторами для 2-го года обучения) | 6 | 2 | 4 |
8 | Построение базовой гусеничной модели. Свободное (флюгерное) колесо. Построение трёхколёсной модели с флюгерным колесом. Сборка по инструкциям. | 8 | 2 | 6 |
9 | Понятие алгоритма. Линейный алгоритм. Алгоритм ветвления. Циклический алгоритм. Примеры алгоритмов. | 6 | 2 | 4 |
10 | Автономное программирование, блоки автономного программирования. | 6 | - | 6 |
11 | Автономное программирование. Составление программ. Основные пиктограммы автономного программирования. Демонстрация на базовой модели. | 6 | 6 | |
12 | Решение прикладных задач с помощью линейного автономного алгоритма. Движение по заданной траектории. | 12 | 12 | |
13 | Датчик касания. Составление программ с использованием датчика касания. | 6 | - | 6 |
14 | Датчик освещенности. Практическая Составление программ с использованием датчика освещенности. | 6 | - | 6 |
15 | Датчик цвета. Составление программ с использованием датчика цвета. | 6 | - | 6 |
16 | Датчик расстояния. Составление программ с использованием датчика расстояния. | 6 | - | 6 |
17 | Понятие среды программирования. Среда программирования nxt. Интерфейс EV3. Блоки основной палитры. | 12 | 12 | |
18 | Составление линейных программ с использованием блока движения. Основные характеристики блока движения, программная маневренность робота. | 15 | 15 | |
19 | Движение вперед - назад. Движение вперед - поворот. | 3 | 3 | |
20 | Движение по контуру геометрических фигур. | 6 | 6 | |
21 | Составление программ с использованием датчика касания. | 3 | 3 | |
22 | Составление программ с использованием датчика освещенности. | 3 | - | 3 |
23 | Составление программ с использованием датчика цвета. | 3 | - | 3 |
24. | Составление программ с использованием датчика расстояния. | 3 | - | 3 |
25 | Составление программ включающих в себя цикл. | 6 | 6 | |
26 | Движение по черной линии. | 3 | - | 3 |
27 | Лабиринт простой и сложный. | 6 | - | 6 |
28 | Лабиринт сложный с объектами внутри лабиринта. | 6 | - | 6 |
29 | Поиск линии заданного цвета. | 3 | - | 3 |
30 | Поиск объекта заданного цвета. | 3 | - | 3 |
31 | Соревнования мобильных роботов. | 6 | - | 6 |
32 | Сборка по инструкциям | 35 | 2 | 33 |
Всего | 216 | 20 | 196 |
Календарно-тематический план. (3 год обучения)
I. Робототехника. Основы конструирования.
Основные определения. Классификация роботов по сферам применения.
Детали конструктора LEGO. Знакомство с блоком EV3, сервомоторами,
датчиками.
II. Алгоритмизация. Автономное программирование.
Типы алгоритмов. Создание программ с использованием автономного
программирования блока EV3.
III. Программирование в среде EV3.
Понятие среды программирования. Среда программирования EV3,
основные особенности. Создание программ в среде программирования
EV3.
IV. Решение прикладных задач.
Создание базовых программ, предусматривающих использование различных
датчиков, решение задач смешанного типа. Соревнования роботов.
Формы контроля:
Оценка уровня усвоения образовательной программы будет осуществляться через учёт участия обучающихся в соревнованиях, выставках. Или пройти тест по робототехнике, включающий теоретическую и практическую часть.
Учебно - тематическое планирование. (3 год обучения).
№ п/п | Тема | Всего часов | Теория | Практика |
1. | Основные отличия nxt от EV3 | 2 | 2 | - |
2 | Ознакомление с интерфейсом программирования среды EV3 | 2 | 1 | 1 |
3 | Детали конструктора LEGO MindstormsEV3: штифты, втулки, балки, оси, шестерёнки, колёсные диски, шины, гусеницы, тяга, «пальцы», кулачки, шарики, кабели, декоративные накладки, кронштейн, зубья, фиксаторы. | 6 | 2 | 4 |
4 | Основные датчики EV3 | 6 | 2 | 4 |
5 | Гироскопический датчик. Составление программ с использованием гироскопического датчика. | 6 | 2 | 4 |
6. | Знакомство с блоком EV3. Порты для: датчиков, сервомоторов, USB- соединения. Функции кнопок. Экран. Экранный интерфейс. Навигация. Электропитание. | 6 | 2 | 4 |
7 | Знакомство с сервомоторами. Эксперимент с двумя Сервомоторами. Четырёхколёсная тележка с одним сервомотором без блока EV3. | 6 | 2 | 4 |
8 | Сборка по инструкциям | 58 | 4 | 54 |
9 | ПрограммированиеEV3: Линейный алгоритм. Алгоритм ветвления. Циклический алгоритм. Примеры алгоритмов. | 6 | 2 | 4 |
10 | Автономное программирование, блоки автономного программирования. | 6 | - | 6 |
11 | Автономное программирование. Составление программ. Основные пиктограммы автономного программирования. Демонстрация на базовой модели. | 6 | 6 | |
12 | Решение прикладных задач с помощью линейного автономного алгоритма. Движение по заданной траектории. | 6 | 6 | |
13 | Датчик касания. Составление программ с использованием датчика касания. | 6 | - | 6 |
14 | Датчик освещенности. Практическая Составление программ с использованием датчика освещенности. | 6 | - | 6 |
15 | Датчик цвета. Составление программ с использованием датчика цвета. | 6 | - | 6 |
16 | Датчик расстояния (инфракрасный, ультразвуковой). Составление программ с использованием датчика расстояния. | 6 | - | 6 |
17 | Понятие среды программирования. Среда программирования EV3. Интерфейс EV3. Блоки основной палитры. | 6 | 6 | |
18 | Составление линейных программ с использованием блока движения. Основные характеристики блока движения, программная маневренность робота. | 6 | 6 | |
19 | Движение по контуру геометрических фигур. | 6 | 6 | |
20 | Составление программ с использованием датчика касания. | 4 | 4 | |
21 | Составление программ с использованием датчика освещенности. | 4 | - | 4 |
22 | Составление программ с использованием датчика цвета. | 4 | - | 4 |
23. | Составление программ с использованием датчика расстояния. | 4 | - | 4 |
24 | Составление программ включающих в себя цикл. | 6 | 6 | |
25 | Движение по черной линии. | 6 | - | 6 |
26 | Лабиринт простой и сложный. | 6 | - | 6 |
27 | Лабиринт сложный с объектами внутри лабиринта. | 6 | - | 6 |
28 | Поиск линии заданного цвета. | 6 | - | 6 |
39 | Поиск объекта заданного цвета. | 6 | - | 6 |
30 | Соревнования мобильных роботов. | 6 | - | 6 |
Всего | 216 | 19 | 197 | |
Условия для реализации программы
Для реализации программы необходимы следующие материально-технические ресурсы:
- конструктор на базе микроконтроллера EV3;
- аккумуляторы для микропроцессорного блока робота, типа АА;
- блок питания для аккумуляторов;
- специализированные поля для соревнований, рекомендованные
производителем (размер не менее 2м x 2м);
- компьютерная и вычислительная техника, программное обеспечение.
- Инструкции по сборке
- технологические карты, эскизы.
- конструктор lego educations.
Список литературы
1. «Робототехника для детей и родителей» , Санкт-
Петербург «Наука» 2010. - 195 с.
2. LEGO Dacta: The educational division of Lego Group. 1998. – 39 pag.
3. LEGO Technic 1. Activity Centre. Teacher’s Guide. – LEGO Group,
1990. – 143 pag.
4. LEGO Technic 1. Activity Centre. Useful Information. – LEGO Group,
1990.- 23 pag.
5. LEGO DACTA. Early Control Activities. Teacher’s Guide. – LEGO
Group, 1993. - 43 pag.
6. LEGO DACTA. Motorised Systems. Teacher’s Guide. – LEGO Group,
1993. - 55 pag.
7. ПервоРобот NXT. Введение в робототехнику. - MINDSTORMS NXT
education, 2006. – 66 с.
8. Наука. Энциклопедия. – М., «РОСМЭН», 2001. – 125 с.
9. http://
10. http://robosport. ru/
11. www.
12., Методическое пособие “Учебная
робототехника (2класс)”, электронный ресурс
13.«От рождения до школы. Примерная основная общеобразовательная программа дошкольного образования» /под ред. , . . – М.: 2010.
14. «Занятия по конструированию из строительного материала в старшей группе детского сада», М.: «Мозаика-Синтез», 2006.
15. Конструирование и художественный труд в детском саду: Программа и конспекты занятий. – М.: ТЦ Сфера, 2010.
16. , , Трудовое воспитание в детском саду. М.: «Мозаика-Синтез», 2005-2010.
17. «Конструирование и ручной труд. Старшая группа» , М.: «Мозаика-Синтез», 2006.
