Рабочая программа по робототехнике. Программа школьного курса 'Первые шаги в робототехнику' Программы по робототехнике в средней школе

Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение

«Голышмановская средняя общеобразовательная школа № 4»

Рабочая программа по внеурочной деятельности

«Робототехника и лего конструирование»

составитель:

Кузьминых И. Г.

учитель физики МАОУ

«Голышмановская СОШ № 4»

р. п. Голышманово

рецензенты:

Парунина Л. В.

канд. пед. наук, заведующая

школьным отделением ГАПОУ ТО

Байтимерова Л. С.

канд. пед. наук, заведующая

цикловой комиссией математических

и естественных дисциплин ГАПОУ ТО

«Тюменский педагогический колледж»

Рабочая программа по внеурочной деятельности

«Робототехника и лего конструирование»

Пояснительная записка

Современный этап развития общества характеризуется ускоренными темпами освоения техники и технологий. Непрерывно требуются новые идеи для создания конкурентоспособной продукции, подготовки высококвалифицированных кадров. Внешние условия служат предпосылкой для реализации творческих возможностей личности, имеющей в биологическом отношении безграничный потенциал.

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.

В наше время робототехники и компьютеризации подростков необходимо учить решать задачи с помощью автоматов, которые он сам может спроектировать, защищать свое решение и воплотить его в реальной модели, т.е. непосредственно сконструировать и запрограммировать. Предмет робототехники – это создание и применение роботов, других средств робототехники и основанных на них технических систем и комплексов различного назначения.

Направленность программы - научно-техническая. Программа направлена на привлечение учащихся к современным технологиям конструирования , программирования и использования роботизированных устройств.

Введение дополнительной образовательной программы «Робототехника» в школе неизбежно изменит картину восприятия учащимися технических дисциплин, переводя их из разряда умозрительных в разряд прикладных. Применение детьми на практике теоретических знаний, полученных на математике или физике, ведет к более глубокому пониманию основ, закрепляет полученные навыки, формируя образование в его наилучшем смысле.

Нормативные правовые документы, на основании которых разработана рабочая программа:

учебного плана МАОУ «ГСШО № 4»;

закона об образовании.

Место программы «Роботехника и лего конструирование» в учебном плане

Данная программа и составленное тематическое планирование рассчитано на 34 часа (1 час в неделю) во 2 – 4 классах и на 34 часа (1 час в неделю) во 5 – 8 классах.

Для реализации программы д анный курс обеспечен наборами-лабораториями Лего серии Образование "Конструирование первых роботов" (Артикул: 9580 Название:WeDo™ RoboticsConstructionSet Год выпуска: 2009) и диском с программным обеспечением для работы с конструктором ПервоРобот LEGO® WeDo™ (LEGO EducationWeDo), компьютерами, принтером, сканером, видео оборудованием. В качестве базового оборудования для старшей группы используются конструкторы Lego Mindstorms NXT, 0 и визуальной среды программирования для обучения робототехнике LEGO MINDSTORMS Education NXT которые позволяют через занятия робототехникой познакомить подростка с законами реального мира и особенностями функционирования восприятия этого мира кибернетическими механизмами.

Цель образовательной программы

формирование умений и навыков в сфере технического проектирования, моделирования и конструирования

Задачи образовательной программы

Образовательные

Использование современных разработок по робототехнике в области образования, организация на их основе активной внеурочной деятельности учащихся

Реализация межпредметных связей с физикой, информатикой и математикой

Решение учащимися ряда кибернетических задач, результатом каждой из которых будет работающий механизм или робот с автономным управлением

Развивающие

Развитие у школьников инженерного мышления, навыков конструирования, программирования и эффективного использования кибернетических систем

Развитие мелкой моторики, внимательности, аккуратности и изобретательности

Развитие креативного мышления и пространственного воображения учащихся

Воспитательные

Повышение мотивации учащихся к изобретательству и созданию собственных роботизированных систем

Формирование у учащихся стремления к получению качественного законченного результата

Формирование навыков проектного мышления, работы в команде

Актуальность данной программы состоит в том, что робототехника в школе способствует развитию коммуникативных способностей обучающихся, развивает навыки взаимодействия, самостоятельности при принятии решений, раскрывает их творческий потенциал. Дети и подростки лучше понимают, когда они что-либо самостоятельно создают или изобретают. При проведении занятий по робототехнике этот факт не просто учитывается, а реально используется на каждом занятии.

Реализация этой программы помогает развитию коммуникативных навыков учащихся за счет активного взаимодействия детей в ходе групповой проектной деятельности.

Новизна программы заключается в изменении подхода к обучению подростков, а именно – внедрению в образовательный процесс новых информационных технологий, сенсорное развитие интеллекта учащихся, который реализуется в телесно-двигательных играх, побуждающих учащихся решать самые разнообразные познавательно-продуктивные, логические, эвристические и манипулятивно-конструкторские проблемы.
В наше время робототехники и компьютеризации подростков необходимо учить решать задачи с помощью автоматов, которые он сам может спроектировать, защищать свое решение и воплотить его в реальной модели, т.е. непосредственно сконструировать и запрограммировать.

Возраст детей, участвующих в реализации данной программы

8 - 10 лет – основная группа

11 -15 лет – старшая группа

Основная группа

Цель – обучение основам робототехники

Для эффективного развития технического мышления школьников, целенаправленного развития способностей инженерно-технического направления.

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

2. Способствовать развитию интереса к технике, конструированию, программированию, высоким технологиям, формировать навыки коллективного труда

3. Прививать навыки программирования через разработку программ в визуальной среде программирования, развивать алгоритмическое мышление

В основе обучающего материала лежит изучение основных принципов механической передачи движения и элементарное программирование. Работая индивидуально, парами, или в командах, учащиеся младшего школьного возраста могут учиться создавать и программировать модели, проводить исследования, составлять отчёты и обсуждать идеи, возникающие во время работы с этими моделями.

На каждом занятии, используя привычные элементы LEGO, а также мотор и датчики, ученик конструирует новую модель, посредством USB-кабеля подключает ее к ноутбуку и программирует действия робота . В ходе изучения курса учащиеся развивают мелкую моторику кисти, логическое мышление, конструкторские способности, овладевают совместным творчеством, практическими навыками сборки и построения модели, получают специальные знания в области конструирования и моделирования, знакомятся с простыми механизмами.

Комплект заданий WeDo предоставляет средства для достижения целого комплекса образовательных задач :

творческое мышление при создании действующих моделей;

развитие словарного запаса и навыков общения при объяснении работы модели;

установление причинно-следственных связей;

анализ результатов и поиск новых решений;

коллективная выработка идей, упорство при реализации некоторых из них;

экспериментальное исследование, оценка (измерение) влияния отдельных факторов;

проведение систематических наблюдений и измерений;

использование таблиц для отображения и анализа данных;

написание и воспроизведение сценария с использованием модели для наглядности и драматургического эффекта;

развитие мелкой мускулатуры пальцев и моторики кисти младших школьников.

Изучение каждой темы предполагает выполнение небольших проектных заданий (сборка и программирование своих моделей).

Обучение с LEGO® Education всегда состоит из 4 этапов:

Установление взаимосвязей,

Конструирование,

Рефлексия,

Развитие.

Конструирование. Работа с продуктами LEGO Education базируется на принципе практического обучения: сначала обдумывание, а затем создание моделей. В каждом задании комплекта для этапа «Конструирование» приведены подробные пошаговые инструкции.

Рефлексия . В разделе «Рефлексия» учащиеся исследуют, какое влияние на поведение модели оказывает изменение ее конструкции: они заменяют детали, проводят расчеты, измерения, оценки возможностей модели, создают отчеты, проводят презентации. На этом этапе учитель получает прекрасные возможности для оценки достижений учеников.

Развитие. В раздел «Развитие» для каждого занятия включены идеи по созданию и программированию моделей с более сложным поведением.

Программное обеспечение конструктора ПервоРобот LEGO® WeDo™ (LEGO Education WeDo Software) предназначено для создания программ путём перетаскивания Блоков из Палитры на Рабочее поле и их встраивания в цепочку программы. Для управления моторами, датчиками наклона и расстояния, предусмотрены соответствующие Блоки. Кроме них имеются и Блоки для управления клавиатурой и дисплеем компьютера, микрофоном и громкоговорителем. Программное обеспечение автоматически обнаруживает каждый мотор или датчик, подключенный к портам LEGO® - коммутатора. Раздел «Первые шаги» программного обеспечения WeDo знакомит с принципами создания и программирования LEGO-моделей 2009580 ПервоРобот LEGO WeDo. Комплект содержит 12 заданий. Все задания снабжены анимацией и пошаговыми сборочными инструкциями.

Формы организации занятий

комбинированные занятия.

Основные методы обучения , применяемые в прохождении программы в начальной школе:

1. Устный.

2. Проблемный.

3. Частично-поисковый.

4. Исследовательский.

5. Проектный.

6.. Формирование и совершенствование умений и навыков (изучение нового материала, практика).

7. Обобщение и систематизация знаний (самостоятельная работа, творческая работа, дискуссия).

8. Контроль и проверка умений и навыков (самостоятельная работа).

9. Создание ситуаций творческого поиска.

10. Стимулирование (поощрение).

защита итоговых проектов;

участие в школьных и городских научно-практических конференциях (конкурсах исследовательских работ).

В области воспитания:

адаптация ребёнка к жизни в социуме, его самореализация;

развитие коммуникативных качеств;

приобретение уверенности в себе;

формирование самостоятельности, ответственности, взаимовыручки и взаимопомощи.

знание основных принципов механической передачи движения ;

умение работать по предложенным инструкциям;

умения творчески подходить к решению задачи;

умения довести решение задачи до работающей модели;

умение излагать мысли в четкой логической последовательности, отстаивать свою точку зрения, анализировать ситуацию и самостоятельно находить ответы на вопросы путем логических рассуждений;

умение работать над проектом в команде, эффективно распределять обязанности.

Учащийся должен знать/понимать:

влияние технологической деятельности человека на окружающую среду и здоровье;

область применения и назначение инструментов, различных машин, технических устройств (в том числе компьютеров);

основные источники информации;

виды информации и способы её представления;

основные информационные объекты и действия над ними;

назначение основных устройств компьютера для ввода, вывода и обработки информации;

правила безопасного поведения и гигиены при работе с компьютером.

Уметь:

получать необходимую информацию об объекте деятельности, используя рисунки, схемы, эскизы, чертежи (на бумажных и электронных носителях);

создавать и запускать программы для забавных механизмов;

основные понятия, использующие в робототехнике: мотор, датчик наклона, датчик расстояния, порт, разъем, USB -кабель, меню, панель инструментов.

для:

поиска, преобразования, хранения и применения информации (в том числе с использованием компьютера) для решения различных задач;

соблюдения правил личной гигиены и безопасности приёмов работы со средствами информационных и коммуникационных технологий.

Учебно - тематический план

Наименование разделов

Количество часов

практика

Раздел 1.Введение

Раздел 2. Изучение механизмов

Раздел 3. Изучение датчиков и моторов

Раздел 4. Программирование WeDo

Раздел 5. механизмов.

Раздел 6. Разработка, сборка и программирование своих моделей

№ занятия

Тема занятия

Теоретическая часть

Практическая часть

Вводное занятие

Понятие «робот», «робототехника». Применение роботов в различных сферах жизни человека, значение робототехники. Просмотр видеофильма об использовании роботов. Техника безопасности

Введение. Знакомство с конструктором Лего. Что входит в 9580 Конструктор ПервоРобот LEGO® WeDo™. Организация рабочего места.

Изучение механизмов

Как работать с инструкцией. Проектирование моделей-роботов. Символы. Терминология.

Показ действующей модели робота и его программ: на основе датчика освещения, ультразвукового датчика, датчика касания.

Изучение датчиков и моторов

Среда конструирования. О сборке и программировании.

Мотор и ось. Зубчатые колеса. Промежуточное зубчатое колесо. Понижающая и повышающая зубчатые передачи. Датчики наклона, касания, расстояния. Увеличение и снижение скорости

Программирование WeDo

Среда программирования. О сборке и программировании.

Блок «Цикл».

Блок «Прибавить к экрану», «Вычесть из Экрана». Блок «Начать при получении письма»

Забавные механизмы

1. Танцующие птицы

2. Умная вертушка 3. Порхающая птица

Разработка, сборка и программирование механизмов

Сравнение механизмов. Танцующие птицы, умная вертушка, порхающая птица, (сборка, программирование, измерения и расчеты).

Звери 1.Голодный аллигатор 2. Рычащий лев

3.Обезьянка-барабанщица

Разработка, сборка и программирование механизмов

Сравнение механизмов. Голодный аллигатор, рычащий лев обезьянка-барабанщица, (сборка, программирование, измерения и расчеты).

Футбол

1.Нападающий

2.Вратарь

3.Ликующие болельщики

Создание отчета, презентации, придумывание сюжета для представления модели.

Создание и программирование моделей. Создание моделей с использованием ресурсных

Приключения 1.Спасение самолета 2. Спасение от великана 3. Непотопляемый парусник

Написание и обыгрывание сценария «Приключение Маши и Макса» с использованием трех моделей (из раздела «Приключения»)

Развитие (создание и программирование) модели с более сложным поведением.

Разработка, сборка и программирование своих моделей

Конкурс конструкторских идей. Создание и программирование собственных механизмов и моделей с помощью набора Лего

Разработка индивидуальных моделей с использованием ресурсных моделей ЛЕГО.

Старшая группа

Конструктор LEGO Mindstorms позволяет школьникам в форме познавательной игры узнать многие важные идеи и развить необходимые в дальнейшей жизни навыки. Занятия по программе формируют специальные технические умения, развивают аккуратность, усидчивость, организованность, нацеленность на результат. Работает Lego Mindstorms на базе компьютерного контроллера NXT, который представляет собой двойной микропроцессор, Flash-памяти в каждом из которых более 256 кбайт, Bluetooth-модуль, USB-интерфейс, а также экран из жидких кристаллов, блок батареек, громкоговоритель, порты датчиков и сервоприводов. Именно в NXT заложен огромный потенциал возможностей конструктора lego Mindstorms. Память контроллера содержит программы, которые можно самостоятельно загружать с компьютера. Информацию с компьютера можно передавать как при помощи кабеля USB, так и используя Bluetooth. Кроме того, используя Bluetooth можно осуществлять управление роботом при помощи мобильного телефона. Для этого потребуется всего лишь установить специальное java-приложение.

Цель : развитие научно-технического и творческого потенциала личности ребёнка путём организации его деятельности в процессе интеграции начального инженерно-технического конструирования и основ робототехники.

Задачи:
1. Развитие у школьников инженерного мышления, навыков конструирования, программирования и эффективного использования кибернетических систем.

2. Реализация межпредметных связей с информатикой и математикой

3. Решение учащимися ряда кибернетических задач, результатом каждой из которых будет работающий механизм или робот с автономным управлением

Обоснование выбора данной программы.

Р еализация программы осуществляется с использование методических пособий, специально разработанных фирмой "LEGO" для преподавания технического конструирования на основе своих конструкторов. Настоящий курс предлагает использование образовательных конструкторов Lego Mindstorms NXT как инструмента для обучения школьников конструированию, моделированию и компьютерному управлению на уроках робототехники. Курс предполагает использование компьютеров совместно с конструкторами. Важно отметить, что компьютер используется как средство управления моделью; его использование направлено на составление управляющих алгоритмов для собранных моделей. Учащиеся получают представление об особенностях составления программ управления, автоматизации механизмов, моделировании работы систем. Методические особенности реализации программы предполагают сочетание возможности развития индивидуальных творческих способностей и формирование умений взаимодействовать в коллективе, работать в группе.

Структура и содержание программы

В структуре изучаемой программы выделяются следующие основные разделы:

Знакомство с конструктором, основными деталями и принципами крепления.

Создание простейших механизмов, описание их назначения и принципов работы. Создание трехмерных моделей механизмов в среде визуального проектирования. Силовые машины. Использование встроенных возможностей микроконтроллера: просмотр показаний датчиков, простейшие программы, работа с файлами.

Знакомство со средой программирования Robolab.

Базовые команды управления роботом, базовые алгоритмические конструкции. Простейшие регуляторы: релейный, пропорциональный. Использование регуляторов. Решение задач с двумя контурами управления или с дополнительным заданием для робота (например, двигаться по линии и объезжать препятствия).

Освоение текстового программирования в среде RobotC.

Исследовательский подход к решению задач. Использование памяти робота для повторения комплексов действий. Элементы технического зрения. Расширения контроллера для получения дополнительных возможностей робота. Работа над творческими проектами. Участие в учебных состязаниях.

Формы организации занятий

Основными формами учебного процесса являются:

групповые учебно-практические и теоретические занятия;

работа по индивидуальным планам (исследовательские проекты);

участие в соревнованиях между группами;

комбинированные занятия.

Основные методы обучения , применяемые в прохождении программы, основываются на педагогических технологиях:

Сотрудничество.

Проектный метод обучения.

Технологии использования в обучении игровых методов.

Информационно-коммуникационные технологии.

Частично-поисковый.

Исследовательский.

Создание ситуаций творческого поиска.

Стимулирование (поощрение).

Формы подведения итога реализации программы

защита итоговых проектов;

участие в конкурсах на лучший сценарий и презентацию к созданному проекту;

участие в школьных конференциях (конкурсах исследовательских работ).

Ожидаемые результаты изучения курса

Осуществление целей и задач программы предполагает получение конкретных результатов:

В области воспитания:

Воспитательный результат занятий робототехникой можно считать достигнутым, если учащиеся проявляют стремление к самостоятельной работе, усовершенствованию известных моделей и алгоритмов, созданию творческих проектов. Самостоятельная подготовка к состязаниям, стремление к получению высокого результата.

В области конструирования, моделирования и программирования:

Знакомство с языком Си. Расширенные возможности текстового программирования. Умение составить программу для решения многоуровневой задачи. Процедурное программирование. Использование нестандартных датчиков и расширений контроллера. Умение пользоваться справочной системой и примерами.

Способность к постановке задачи и оценке необходимых ресурсов для ее решения. Планирование проектной деятельности, оценка результата. Исследовательский подход к решению задач, поиск аналогов, анализ существующих решений.

Требования к уровню подготовки обучающихся:

По окончанию курса обучения учащиеся должны

Знать :

Теоретические основы создания робототехнических устройств;

Элементную базу при помощи которой собирается устройство;

Порядок взаимодействия механических узлов робота с электронными и оптическими устройствами;

Порядок создания алгоритма программы действия робототехнических средств;

Правила техники безопасности при работе с инструментом и электрическими приборами.

Уметь:

Проводить сборку робототехнических средств с применением LEGO конструкторов;

Создавать программы для робототехнических средств при помощи специализированных визуальных конструкторов.

Использовать приобретенные знания и умения в практической деятельности и повседневной жизни для:

использовать компьютерные программы для решения учебных и практических задач;

соблюдения безопасности приёмов работы со средствами информационных и коммуникационных технологий.

Учебно - тематический план

Наименование разделов

Количество часов

практика

Раздел 1. Введение: информатика, кибернетика, робототехника. Инструктаж по ТБ

Раздел 2. Основы конструирования Изучение механизмов

Раздел 3. Программирование

Раздел 4. Разработка, сборка и программирование моделей.

Раздел 5. Творческие проекты. Разработка, сборка и программирование своих моделей.

№ занятия

Тема занятия

Теоретическая часть

Практическая часть

Робототехника для начинающих, базовый уровень

Основы робототехники.

Понятия: датчик, интерфейс, алгоритм и т.п.

Понятие «робот», «робототехника». Применение роботов в различных сферах жизни человека, значение робототехники. Просмотр видеофильма о роботизированных системах.

Показ действующей модели робота и его программ: на основе датчика освещения, ультразвукового датчика, датчика касания

Ознакомление с комплектом деталей для изучения робототехники: контроллер, сервоприводы, соединительные кабели, датчики-касания, ультразвуковой, освещения. Порты подключения. Создание колесной базы на гусеницах

Твой конструктор (состав, возможности)

Основные детали (название и назначение)

Датчики (назначение, единицы измерения)

Двигатели

Микрокомпьютер NXT

Аккумулятор (зарядка, использование)

Как правильно разложить детали в наборе

Компьютерная база ФМЛ, Конструктор 9797 ”Lego Mindstorms NXT”

ПО ”Lego Mindstorms NXT Edu”, дополнительные датчики.

Соединительные элементы.
Конструкционные элементы.
Специальные детали.

Электронные компоненты
Микропроцессорный модуль NXT с батарейным блоком.
Три мотора со встроенными датчиками.
Ультразвуковой датчик (датчик расстояния).
Датчик касания.
Датчик звука – микрофон.
Датчик освещенности.

Моя первая программа

Программное обеспечение NXT

Требования к системе.

Установка программного обеспечения.

Интерфейс программного обеспечения.

Понятие «программа», «алгоритм». Алгоритм движения робота по кругу, вперед-назад, «восьмеркой» и пр.

Написание программы для движения по кругу через меню контроллера. Запуск и отладка программы. Написание других простых программ на выбор учащихся и их самостоятельная отладка.

Ознакомление с визуальной средой программирования

Палитра программирования. Панель настроек.

Понятие «среда программирования», «логические блоки».

Программирование и робототехника.

Показ написания простейшей программы для робота.

Интерфейс программы LEGO MINDSTORMS Education NXT и работа с ним. Написание программы для воспроизведения звуков и изображения по образцу

Робот в движении.

Сборка модели по технологическим картам.

Составление простой программы для модели, используя встроенные возможности NXT (программа из ТК + задания на понимание принципов создания программ)

Написание линейной программы.

Понятие «мощность мотора», «калибровка». Применение блока «движение» в программе.

Создание и отладка программы для движения с ускорением, вперед-назад. «Робот-волчок». Плавный поворот, движение по кривой.

Программа с циклом

Написание программы с циклом. Понятие «цикл».

Использование блока «цикл» в программе.

Создание и отладка программы для движения робота по «восьмерке»

Робот движется по окружности, в произвольном направлении

Понятие «генератор случайных чисел». Использование блока «случайное число» для управления движением робота

Создание программы для движения робота по случайной траектории

Робот движется по заданной линии

Теория движения робота по сложной траектории

Написание программы для движения по контуру треугольника, квадрата

Робот, повторяющий воспроизведенные действия

Промышленные манипуляторы и их отладка. Блок «записи/воспроизведения»

Робот, записывающий траекторию движения и потом точно её воспроизводящий

Робот, определяющий расстояние до препятствия

Ультразвуковой датчик

Робот, останавливающийся на определенном расстоянии до препятствия. Робот-охранник

Ультразвуковой датчик управляет роботом

Робот, реагирующий на звук.

Цикл и прерывания. Применение регуляторов.

Создание и отладка программы для движения робота внутри помещения и самостоятельно огибающего препятствия.

Робот-прилипала

Программа с вложенным циклом. Подпрограмма.

Поиск объектов.

Слежение за объектом.

Основы технического зрения.

Команды управления движением.

Робот, следящий за протянутой рукой и выдерживающий требуемое расстояние. Настройка иных действий в зависимости от показаний ультразвукового датчика

Использование нижнего датчика освещенности

Яркость объекта, отраженный свет, освещенность, распознавание цветов роботом.

Робот, останавливающийся на черной линии. Робот, начинающий двигаться по комнате, когда включается свет.

Движение вдоль линии

Калибровка датчика освещенности

Робот, движущийся вдоль черной линии.

Соревнования роботов

Робототехнические соревнования

Соревнования роботов. Зачет времени и количества ошибок

Робот с несколькими датчиками

Датчик касания, освещения, звука.

Создание робота и его программы с задним датчиком касания и передним ультразвуковым.

Футбол роботов

Программирование коллективного поведения и удаленного управления. Простейший искусственный интеллект.

Командные игры с использованием инфракрасного мяча и других вспомогательных устройств.

Защита проекта «Мой собственный уникальный робот»

Трехмерное моделирование.

Удаленное управление по bluetooth.

Создание собственных роботов учащимися и их презентация.

Список литературы

Для педагога

Бабич А.В., Баранов А.Г., Калабин И.В. и др. Промышленная робототехника: Под редакцией Шифрина Я.А. – М.: Машиностроение, 2002.

Юревич Ю.Е. Основы робототехники. Учебное пособие. Санкт-Петербург: БВХ-Петербург, 2005.

http:// www. legoeducation. info/ nxt/ resources/ building- guides/

http://www.legoengineering.com/

Для детей и родителей

Журнал «Компьютерные инструменты в школе», подборка статей за 2010 г. «Основы робототехники на базе конструктора Lego Mindstorms NXT».

Я, робот. Айзек Азимов. Серия: Библиотека приключений. М: Эксмо, 2002.

Муниципальное образовательное учреждение средняя общеобразовательная школа с. Поима Белинского района Пензенской области

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

курса «Робототехника»

муниципального образовательного учреждения

средней общеобразовательной школы

с. Поима Белинского района Пензенской области

Рабочая программа составлена на основе программы курса по робототехнике Автор-составитель: учитель Гаврилов Михаил Сергеевич ( )

Программа курса «Робототехника»

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Статус документа

Программа разработана как самостоятельная дисциплина, являющаяся образовательным компонентом общего среднего образования. Вместе с тем, выражая общие идеи формализации, она пронизывает содержание многих других предметов и, следовательно, становится дисциплиной обобщающего, методологического плана. Основное назначение курса "Робототехники" состоит в выполнении социального заказа современного общества, направленного на подготовку подрастающего поколения к полноценной работе в условиях глобальной информатизации всех сторон общественной жизни.

Робототехника является одним из важнейших направлений научно - технического прогресса, в котором проблемы механики и новых технологий соприкасаются с проблемами искусственного интеллекта.

За последние годы успехи в робототехнике и автоматизированных системах изменили личную и деловую сферы нашей жизни. Роботы широко используются в транспорте, в исследованиях Земли и космоса, в хирургии, в военной промышленности, при проведении лабораторных исследований, в сфере безопасности, в массовом производстве промышленных товаров и товаров народного потребления. Многие устройства, принимающие решения на основе полученных от сенсоров данных, тоже можно считать роботами - таковы, например, лифты, без которых уже немыслима наша жизнь.

Структура документа

Программа информатике представляет собой целостный документ, включающий три раздела: пояснительную записку; основное содержание с распределением учебных часов по разделам курса и требования к уровню подготовки выпускников.

Общая характеристика учебного курса

Программа рассчитана на 35 часов и адаптирована под Конструктор Mindstorms NXT 9797.

Цель образовательной программы «Лего-конструирование и робототехника» заключается в том, чтобы перевести уровень общения ребят с техникой «на ты», научить ребят грамотно выразить свою идею, спроектировать ее техническое и программное решение, реализовать ее в виде модели, способной к функционированию.

Конструктор Лего предоставляет ученикам возможность приобретать важные знания, умения и навыки в процессе создания, программирования и тестирования роботов. «Мозгом» робота Lego Mindstorms Education является микрокомпьютер Lego NXT, делающий робота программируемым, интеллектуальным, способным принимать решения. Для связи между компьютером и NXT можно использовать также беспроводное соединение Bluetooth. На NXT имеется три выходных порта для подключения электромоторов или ламп, помеченные буквами А, В и С. С помощью функции NXT Program (Программы NXT) можно осуществлять прямое программирование блока NXT без обращения к компьютеру. Датчики получают информацию от микрокомпьютера NXT.

Конструктор Лего и программное обеспечение к нему предоставляет прекрасную возможность учиться ребенку на собственном опыте. Такие знания вызывают у детей желание двигаться по пути открытий и исследований, а любой признанный и оцененный успех добавляет уверенности в себе. Обучение происходит особенно успешно, когда ребенок вовлечен в процесс создания значимого и осмысленного продукта, который представляет для него интерес. Важно, что при этом ребенок сам строит свои знания, а учитель лишь консультирует его.

В окружающем нас мире очень много роботов: от лифта в вашем доме до производства автомобилей, они повсюду. Конструктор Mindstorms NXT приглашает ребят войти в увлекательный мир роботов, погрузиться в сложную среду информационных технологий.

Программное обеспечение отличается дружественным интерфейсом, позволяющим ребенку постепенно превращаться из новичка в опытного пользователя. Каждый урок - новая тема или новый проект. Модели собираются либо по технологическим картам, либо в силу фантазии детей. По мере освоения проектов проводятся соревнования роботов, созданных группами.

В конце года в творческой лаборатории группы демонстрируют возможности своих роботов.

Можно выделить следующие этапы обучения:

І этап – начальное конструирование и моделирование. Очень полезный этап, дети действуют согласно своим представлениям, и пусть они «изобретают велосипед», это их велосипед, и хорошо бы, чтобы каждый его изобрел.

На этом этапе ребята еще мало что знают из возможностей использования разных методов усовершенствования моделей, они строят так, как их видят. Задача учителя – показать, что существуют способы, позволяющие сделать модели, аналогичные детским, но быстрее, мощнее. В каждом ребенке сидит дух спортсмена, и у него возникает вопрос: «Как сделать, чтобы победила моя модель?»

Вот здесь можно начинать следующий этап.

ІІ этап – обучение. На этом этапе ребята собирают модели по схемам, стараются понять принцип соединений, чтобы в последующем использовать. В схемах представлены очень грамотные решения, которые неплохо бы даже заучить. Модели получаются одинаковые, но творчество детей позволяет отойти от стандартных моделей и при создании программ внести изменения, поэтому соревнования должны сопровождаться обсуждением изменений, внесенных детьми. Дети составляют программы и защищают свои модели. Повторений в защитах быть не должно.

ІІІ этап – сложное конструирование. Узнав много нового на этапе обучения, ребята получают возможность применить свои знания и создавать сложные проекты.

Круг возможностей их моделей очень расширяется. Вот теперь уместны соревнования и выводы по итогам соревнований – какая модель сильнее и почему. Насколько механизмы, изобретенные человечеством, облегчают нам жизнь.

Цели курса:

Главной целью курса является развитие информационной культуры, учебно-познавательных и поисково-исследовательских навыков, развитие интеллекта.

Основные задачи:

Знакомство со средой программирования NXT-G;

Усвоение основ программирования, получить умения составления алгоритмов;

сформировать умения строить модели по схемам;

получить практические навыки конструктивного воображения при разработке индивидуальных или совместных проектов;

проектирование технического, программного решения идеи, и ее реализации в виде функционирующей модели;

развитие умения ориентироваться в пространстве;

Умение использовать системы регистрации сигналов датчиков, понимание принципов обратной связи;

Проектирование роботов и программирование их действий;

Через создание собственных проектов прослеживать пользу применения роботов в реальной жизни;

Расширение области знаний о профессиях;

Умение учеников работать в группах.

Воспитание самостоятельности, аккуратности и внимательности в работе.

Возраст детей, участвующих в реализации данной образовательной программы: от 9 до 14 лет. Дети данного возраста способны выполнять задания по образцу, а так же после изучения блока темы выполнять творческое репродуктивное задание.

Место курса «Робототехника » в учебном плане МОУ СОШ с. Поима

Учебный план МОУ СОШ с. Поима предусматривает изучение робототехники в объеме 35 часов. В том числе в 5-7 классе – 35 часов, в 8-11 классе – 35 часов.

Преподавание ведется с использованием материалов книги С.А. Филиппова «Робототехника для детей и родителей» и компьютеров.

Общеучебные умения, навыки и способы деятельности

Программа предусматривает формирование у учащихся общеучебных умений и навыков, универсальных способов деятельности и ключевых компетенции. В этом направлении приоритетами для учебного предмета «Робототехника» являются: определение адекватных способов решения учебной задачи на основе заданных алгоритмов; комбинирование известных алгоритмов деятельности в ситуациях, не предполагающих стандартное применение одного из них; использование для решения познавательных и коммуникативных задач различных источников информации, включая энциклопедии, словари, Интернет-ресурсы и базы данных; владение умениями совместной деятельности (согласование и координация деятельности с другими ее участниками; объективное оценивание своего вклада в решение общих задач коллектива; учет особенностей различного ролевого поведения).

Lego позволяет учащимся:

Совместно обучаться в рамках одной бригады;

Распределять обязанности в своей бригаде;

Проявлять повышенное внимание культуре и этике общения;

Проявлять творческий подход к решению поставленной задачи;

Создавать модели реальных объектов и процессов;

Видеть реальный результат своей работы.

Режим занятий:

Занятия проводятся:

В младшей группе 1 раз в неделю по 1 часу (итого 1 час в неделю, 35 часов в год);

В старшей группе 1 раз в неделю по 1 часу (итого 1 час в неделю, 35 часов в год).

Ожидаемые результаты освоения программы.

После завершения курса обучения:

Обучающийся будет знать:

конструкцию, органы управления и дисплей NXT;

датчики NXT;

сервомотор NXT;

интерфейс программы Lego Mindstorms Education NXT;

основы программирования, программные блоки.

Обучающийся будет уметь:

структурировать поставленную задачу и составлять план ее решения;

использовать приёмы оптимальной работы на компьютере

извлекать информацию из различных источников

Составлять алгоритмы обработки информации

ставить задачу и видеть пути её решения;

разрабатывать и реализовывать проект;

проводить монтажные работы, наладку узлов и механизмов;

собирать робота, используя различные датчики

программировать робота.

Основное содержание (35 часов)

Тема 1. Введение, 3 часа

Конструктор Mindstorms NXT. Знакомство с набором 9797, изучение его деталей. Получение представлений о микропроцессорном блоке NXT, являющимся мозгом конструктора LEGO Mindstorms 9797. Подготовка конструктора и NXT к дальнейшей работе.

Тема 2. Конструирование, 8 часов

Знакомство с электронными компонентами и их использование:

Модуль NXT с батарейным блоком; датчики: ультразвуковой (датчик расстояния), касания, звука - микрофон, освещенности; соединительные кабели разной длины для подключения датчиков и сервоприводов к NXT и USB - кабели для подключения NXT к компьютеру.

Тема 3. Управление, 6 часов

Составление программ передвижения робота вперед и назад, который имеет мотор, способный изменять вращение оси машины. Робот имеет правый и левый моторы, подключенные к портам B и C. Сборка и программирование робота Mindstorms NXT, который должен двигаться вперед и поворачивать под прямым углом направо. Определение общих для всех датчиков параметров, которые надо проверить перед работой и настроить по заданным параметрам.

Тема 4. Проектно-конструкторская деятельность, 15 часов

Работа в Интернете. Поиск информации о Лего-соревнованиях, описаниях моделей, технологии сборки и программирования Лего-роботов. Сборка своих моделей. Анализ умений программирования робота. Подведение итогов курса – проведение соревнований (турниров), учебных исследовательских конференций.

Тема 5 Свободное моделирование, 3 часа

Литература для учащихся

Литература для учителя

/02.31/t45.htm

Интернет - ресурсы

Календарно-тематическое планирование занятий кружка «Робототехника»

Дата	Тема
	Введение в робототехнику	Лекция. Цели и задачи курса. Что такое роботы. Ролики, фотографии и мультимедиа. Рассказ о соревнованиях роботов: Евробот, фестиваль мобильных роботов, олимпиады роботов. Спортивная робототехника. В т.ч. - бои роботов (неразрушающие). Конструкторы и «самодельные» роботы.
	Конструкторы компании ЛЕГО	Лекция. Информация о имеющихся конструкторах компании ЛЕГО, их функциональном назначении и отличии, демонстрация имеющихся у нас наборов
	Знакомство с набором Lego Mindstorm s NXT 2.0	Лекция. Знакомимся с набором Lego Mindstorms NXT 2.0 сборки 8547. Что необходимо знать перед началом работы с NXT. Датчики конструкторов LEGO на базе компьютера NXT (Презентация), аппаратный и программный состав конструкторов LEGO на базе компьютера NXT (Презентация), сервомотор NXT.
	Конструирование первого робота	Практика. Собираем первую модель робота «Пятиминитука» по инструкции.
	Изучение среды управления и программирования	Лекция. Изучение программного обеспечения, изучение среды программирования, управления. Краткое изучение программного обеспечения, изучение среды программирования и управления. Собираем робота "Линейный ползун ": модернизируем собранного на предыдущем уроке робота "Пятиминутку" и получаем "Линейного ползуна". Загружаем готовые программы управления роботом, тестируем их, выявляем сильные и слабые стороны программ, а также регулируем параметры, при которых программы работают без ошибок.
	Программирование робота	Практика. Разработка программ для выполнения поставленных задачи: несколько коротких заданий из 4-5 блоков
	Конструирование трехколесного робота	Создаём и тестируем "Трёхколёсного робота ". У этого робота ещё нет датчиков, но уже можно писать средние по сложности программы для управления двумя серводвигателями.
	Программирование трехколесного робота	Практика. Разработка программ для выполнения поставленных задачи: несколько коротких заданий. Количество блоков в программах более 5 штук. (более сложная программа). Собираем и программируем "Бот-внедорожник " На предыдущем уроке мы собрали "Трёхколёсного" робота. Мы его оставили в ящике, на этом уроке достаём и вносим небольшие изменения в конструкцию. Получаем уже более серьёзная модель, использующую датчик касания. Соответственно, мы продолжаем эксперименты по программированию робота. Пишем программу средней сложности, которая должна позволить роботу реагировать на событие нажатия датчика. Задача примерно такая: допустим, робот ехал и упёрся в стену. Ему необходимо отъехать немножко назад, повернуть налево и затем продолжить движение прямо. Необходимо зациклить эту программу. Провести испытание поведения робота, подумать в каких случаях может пригодиться полученный результат.
	Сборка гусеничного робота по инструкции	Создаём и тестируем "Гусеничного робота ". Задача: необходимо научиться собирать робота на гусеницах. Поэтому тренируемся, пробуем собрать по инструкции. Если всё получилось, то управляем роботом с сотового телефона или с компьютера. Запоминаем конструкцию. Анализируем плюсы и минусы конструкции. На следующем уроке попробуем разобрать и заново собрать робота.
	Конструирование гусеничного бота	На предыдущем уроке мы собирали гусеничного бота. Нужно ещё раз посмотреть на свои модели, запомнить конструкцию. Далее разобрать и попытаться собрать свою собственную модель. Она должна быть устойчива, не должно быть выступающих частей. Гусеницы должны быть оптимально натянуты. Далее тестируем своё гусеничное транспортное средство на поле, управляем им с мобильного телефона или с ноутбука.
	Тестирование	Тест должен содержать простые и чётко сформулированные вопросы о конструкторе, о лего, о законах физики, математики и т.д. Рекомендуемое количество вопросов от 10 до 20. Ученики отвечают на простые вопросы, проверяют свой уровень знаний. В тест рекомендуется включить несколько вопросов на смекалку из цикла: "А что если...". В результате тестирования мы должны понять научился ли чему-нибудь ученик.
	Сборка робота-сумоиста	Нам необходимо ознакомиться с конструкцией самого простого робота сумоиста. Для этого читаем и собираем робота по инструкции: бот - сумоист . Собираем, запоминаем конструкцию. Тестируем собранного робота. Управляем им с ноутбука/нетбука.
	Соревнование "роботов сумоистов"	Собираем по памяти на время робота-сумоиста. Продолжительность сборки: 30-60 минут. Устраиваем соревнования. Не разбираем конструкцию робота победителя. Необходимо изучить конструкции, выявить плюсы и минусы бота.
	Анализ конструкции победителей	Необходимо изучить конструкции, выявить плюсы и минусы бота. Проговариваем вслух все плюсы и минусы. Свободное время. Собираем любую со сложностью не выше 3 единиц из имеющихся инструкций роботов.
	Самостоятельное Конструирование робота к соревнованиям	Задача учеников самостоятельно найти и смастерить конструкцию робота, которая сможет выполнять задания олимпиады. Все задания расклываем по частям, например, нужно передвигаться из точки А в точку Б - это будет первая задача, нужно определять цвет каждой ячейки - это вторая задача, в зависимости от цвета ячейки нужно выкладвать определённое количество шариков в ячейку - это третья задача.


	Разработка проектов по группам.	Цель: Сформировать задачу на разработку проекта группе учеников. На уроке мы делим всех учеников на группы по 2-3 человека. Шаг 1. Каждая группа сама придумывает себе проект автоматизированного устройства/установки или робота. Задача учителя направить учеников на максимально подробное описание будущих моделей, распределить обязанности по сборке, отладке, программированию будущей модели. Ученики обязаны описать данные решения в виде блок-схем, либо текстом в тетрадях. Шаг 2. При готовности описательной части проекта приступить к созданию действующей модели. Шаг 2. При готовности описательной части проекта создам действующую модели. Если есть вопросы и проблемы - направляем учеников на поиск самостоятельного решения проблем, выработку коллективных и индивидуальных решений. Шаг 3. Уточняем параметры проекта. Дополняем его схемами, условными чертежами, добавляем описательную часть. Обновляем параметры объектов. Шаг 4. При готовности модели начинаем программирование запланированных ранее функций. Цель: Научиться презентавать (представлять) свою деятельность. Продолжаем сборку и программиирование моделей. Шаг 5. Оформляем проект: Окончательно определяемся с названием проекта, разрабатываем презентацию для защиты проекта. Печатаем необходимое название, ФИО авторов, дополнительный материал. Шаг 6. Определяемся с речью для защиты проекта. Записываем, сохраняем, репитируем. Цель: Научиться публично представлять свои изобретения. Публичная ЗАЩИТА проектов с приглашением представителей администрации, педагогов.



	Свободный урок. Сбор готовой модели на выбор.	Сбор и исследование одной из моделей роботов на выбор:  Гоночная машина - автобот - автомобиль с возможностью удалённого управления и запрограммирования его для движения по цветным линиям на полу!  Бот с ультразвуковым датчиком - 4-х колёсный робот с интеллектуальной программой, принимающей решение куда ехать при наличии препятствия.  Бот с датчиком касания - 4-х колёсный робот с программой, использующей датчик касания в качестве инструмента для определения препятствий.  Бот с датчиком для следования по линии - робот, программа которого настроена на его движение по чёрной линии.  Бот стрелок - простейший робот, стреляющий в разные стороны шариками. Цель: Закрепить навыки конструирования по готовым инструкциям. Изучить программы. Ученикам необходимо собрать модели по инструкции. Загрузить имеющуюся программу. Изучить работу программы, особенности движения, работы с датчиком и т.д. модели робота. Сделать соответствующие выводы.
	Конструирование 4-х колёсного или гусеничного робота	Цель: собрать по инструкции робота, изучить его возможности и программу. Необходимо выбрать одного из 9 имеющиеся конструкции МУЛЬТИБОТА по этой ссылке . Собираем робота по инструкции, загружаем программу, изучаем его поведение: запкскаем, наблюдаем, тестируем. Меняем программу, добиваемся изменения принципа работы робота. Меняем его конструкцию.
	Конструирование колёсного или гусеничного робота.	Цель: придумать и собрать робота. Самостоятельно запрограмиировать робота. Придумываем конструкцию, которую мы бы хотели собрать. Назовём конструкци роботом. Пусть робот перемещается на 4-х колёсах или гусеницах. Пусть он может короткое время (минимум 1 минуту) передвигаться самостоятельно. Начинаем сборку модели. Обсуждаем подробности конструкции и параметры программы.
	Конструирование колёсного или гусеничного робота.
	Контрольное тестирование	Тест должен содержать простые и чётко сформулированные вопросы о конструкторе, о лего, о законах физики, математики и т.д. Рекомендуемое количество вопросов 20 штук. Ученики отвечают на простые вопросы, проверяют свой уровень знаний. В тест рекомендуется включить несколько вопросов на смекалку из цикла: "А что если...". В результате тестирования мы должны понять научился ли чему-нибудь ученик. Проводим анализ полученных результатов. Сравниваем их с теми, что были получены в начале обучения по предмету "робототехника". Проводим "отсев" двоечников, выбираем учеников, способных изучать робототехнику на повышенном уровне. Формируем из них группу для обучения на второй год.
	Сборка робота-богомола	Собираем и программируем робота-богомола МАНТИ. Урок 1. Инструкция Инструкция по сборке робота "МАНТИ: безобидный богомол"
	Сборка робота-богомола
	Сборка робота высокой сложности	Собираем робота АЛЬФАРЕКСА (ALFAREX) урок 1. Инструкция Инструкция по сборке робота "АЛЬФАРЕКС" для конструктора 8547.
	Сборка робота высокой сложности
	Программирование робота высоко сложности	Программируем робота АЛЬФАРЕКСА, готовимся к показательным выступлениям.
	Показательное выступление	Показательный урок: демонстрируем робота, запускаем программу, показываем возможности движения, соревнуемся на скорость перемещения. Команда-победитель получает призы.
	Свободное моделирование.	Собираем любую по желанию модель.
	Свободное моделирование	Собираем любую по желанию модель. Резервный урок.
	Резервный урок
	Резервный урок

Литература для учащихся

Чехлова А. В., Якушкин П. А.«Конструкторы LEGO DAKTA в курсе информационных технологий. Введение в робототехнику». - М.: ИНТ, 2001 г.

Филиппов С.А. «Робототехника для детей и родителей» - «Наука» 2010г.

Литература для учителя

Тришина С. В. Информационная компетентность как педагогическая категория [Электронный ресурс]. ИНТЕРНЕТ-ЖУРНАЛ «ЭЙДОС» – .

Поташник М.М. Управление профессиональным ростом учителя в современной школе.– М., 2009

Концепция модернизации российского образования /02.31/t45.htm

«Новые информационные технологии для образования». Институт ЮНЕСКО по информационным технологиям в образовании. Издательство « Москва». 2000 г

Интернет - ресурсы

/projects/lego/lego6/beliovskaya/

Управление образования и молодежной политики

Администрации Лысковского муниципального района

Нижегородской области

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

средняя школа №3 г. Лысково Нижегородской области

Дополнительная общеобразовательная

общеразвивающая программа

«Робототехника»

Срок обучения: 1 год.

Возраст обучающихся: с 11 лет.

г. Лысково

2015г.

Пояснительная записка

Предмет робототехники - это создание и применение роботов, других средств робототехники и основанных на них технических систем и комплексов различного назначения.

Возникнув на основе кибернетики и механики, робототехника, в свою очередь, породила новые направления развития и самих этих наук. В кибернетике это связано, прежде всего, с интеллектуальным направлением и бионикой как источником новых, заимствованных у живой природы идей, а в механике – с многостепенными механизмами типа манипуляторов.

Робототехника - это проектирование и конструирование всевозможных интеллектуальных механизмов - роботов, имеющих модульную структуру и обладающих мощными микропроцессорами.

На занятиях робототехники осуществляется работа с образовательными конструкторами серии LEGO Mindstorms. Для создания программы, по которой будет действовать модель, используется специальный язык программирования RoboLab.

Образовательная программа «Робототехника» - это один из интереснейших способов изучения компьютерных технологий и программирования. Во время занятий обучающиеся научатся проектировать, создавать и программировать роботов. Командная работа над практическими заданиями способствует глубокому изучению составляющих современных роботов, а визуальная программная среда позволит легко и эффективно изучить алгоритмизацию и программирование.

В распоряжение детей будут предоставлены Лего-конструкторы, оснащенные специальным микропроцессором, позволяющим создавать программируемые модели роботов. С его помощью обучаемый может запрограммировать робота на выполнение определенных функций.

Дополнительным преимуществом изучения робототехники является создание команды единомышленников и ее участие в олимпиадах по робототехнике, что значительно усиливает мотивацию ребят к получению знаний.

Направленность данной программы научно-техническая.

Актуальность развития этой темы заключается в том, что в настоящий момент в России развиваются нано технологии, электроника, механика и программирование. Т.е. созревает благодатная почва для развития компьютерных технологий и робототехники.

В педагогической целесообразности этой темы не приходится сомневаться, т.к. дети научатся объединять реальный мир с виртуальным. В процессе конструирования и программирования, кроме этого, дети получат дополнительные знания в области физики, механики, электроники и информатики.

Возраст детей, участвующих в реализации данной дополнительной образовательной программы от 11 лет. В коллектив могут быть приняты все желающие, не имеющие противопоказаний по здоровью. Количество обучающихся в объединении – 15 человек (1 группа).

Для реализации программы «Робототехника» необходимо следующее материально-техническое обеспечение:

1. Компьютерный класс – на момент программирования робототехнических средств, программирования контроллеров конструкторов, настройки самих конструкторов, отладки программ, проверки совместной работоспособности программного продукта и модулей конструкторов LEGO.

2. Наборы конструкторов:

LEGO Mindstorm EV3 – 3 шт.;

Программный продукт – по количеству компьютеров в классе;

Поле для проведения соревнования роботов;

Зарядное устройство для конструктора – 3 шт.;

Ящик для хранения конструкторов.

Сроки реализации программы 1 год.

Режим работы, в неделю 1 занятие по 45 минут. Часовая нагрузка 36 часов.

Цель: развитие творческих способностей и формирование раннего профессионального самоопределения подростков и юношества в процессе конструирования и проектирования.

Задачи:

Обучающие:

Дать первоначальные знания по устройству робототехнических устройств;

Научить основным приемам сборки и программирования робототехнических средств;

Сформировать общенаучные и технологические навыки конструирования и проектирования;

Ознакомить с правилами безопасной работы с инструментами необходимыми при конструировании робототехнических средств.

Воспитывающие:

Формировать творческое отношение по выполняемой работе;

Воспитывать умение работать в коллективе.

Развивающие:

Развивать творческую инициативу и самостоятельность;

Развивать психофизиологические качества обучающихся: память, внимание, способность логически мыслить, анализировать, концентрировать внимание на главном.

Прогнозируемый результат:

По окончанию курса обучения ребята должны

ЗНАТЬ:

Теоретические основы создания робототехнических устройств;

Элементную базу, при помощи которой собирается устройство;

Порядок взаимодействия механических узлов робота с электронными и оптическими устройствами;

Порядок создания алгоритма программы действия робототехнических средств;

Правила техники безопасности при работе с инструментом и электрическими приборами.

УМЕТЬ:

Проводить сборку робототехнических средств с применением LEGO конструкторов;

Создавать программы для робототехнических средств при помощи специализированных визуальных конструкторов.

Ожидаемые результаты программы дополнительного образования и способы определения их результативности заключаются в следующем:

Результаты работ учеников будут зафиксированы на фото и видео в момент демонстрации созданных ими роботов из имеющихся в наличии учебных конструкторов по робототехнике;

Несколько моделей роботов примут участие в показательных выступлениях на Творческом отчете.

Основные направления содержания деятельности

Теоретические занятия по изучению робототехники строятся следующим образом:

Заполняется журнал присутствующих на занятиях обучающихся;

Объявляется тема занятий;

Раздаются материалы для самостоятельной работы и повторения;

Теоретический материал педагог дает обучающимся, помимо вербального, классического метода преподавания, при помощи различных современных технологий в образовании (аудио, видео лекции, экранные видео лекции, презентации, интернет, электронные учебники);

Проверка полученных знаний осуществляется при помощи тестирования обучающихся.

Практические занятия проводятся следующим образом:

Педагог показывает конечный результат занятия, т.е. заранее готовит (собирает робота или его часть) практическую работу;

Педагог отдает обучающимся, ранее подготовленные самостоятельно мультимедийные материалы по изучаемой теме, либо показывает где они размещены на его сайте посвященном именно этой теме;

Практические занятия начинаются с правил техники безопасности при работе с различным инструментом и с электричеством и разбора допущенных ошибок во время занятия в обязательном порядке.

Механизм отслеживания результатов

Предусматриваются различные формы подведения итогов реализации дополнительной образовательной программы:

Соревнования;

Учебно-исследовательские конференции (например, научно практическая конференция городских учебно-исследовательских работ)

Отчеты обучающихся со своими работами по телевидению;

Отчеты о проделанной работе в местной прессе;

Отзывы преподавателя и родителей на сайте образовательного учреждения дополнительного образования.

Учебно-тематический план

Тема	Количество часов
Тема	всего	теория	практика
Введение
Конструирование


Всего		10,5	25,5

Содержание разделов программы

Введение (1 ч.)

Правила поведения и ТБ в кабинете информатики и при работе с конструкторами.

Конструирование (13 ч.)

Правила работы с конструктором Lego.

Основные детали конструктора Lego. Спецификация конструктора.

Сбор непрограммируемых моделей. Знакомство с RCX. Кнопки управления. Инфракрасный передатчик. Передача программы. Запуск программы. Отработка составления простейшей программы по шаблону, передачи и запуска программы. Параметры мотора и лампочки. Изучение влияния параметров на работу модели. Знакомство с датчиками.

И др..

Поурочное планирование

	Тема	Часы
	Тема	теория	практика
	Введение
	Правила поведения и техника безопасности при работе с конструкторами
	Конструирование
	Правила работы с конструктором LEGO. Основные детали. Спецификация
	Знакомство с контроллером. Кнопки управления
	Сборка непрограммируемых моделей
	Знакомство с датчиками. Передача и запуск программы
	Составление простейшей программы по шаблону. Передача и запуск программы
	Параметры мотора. Изучение влияния параметров на работу модели
	Знакомство с датчиками. Датчик касания, датчик освещенности
	Сборка робота «Пятиминутка»
12-13	Разработка и сборка собственных моделей
	Демонстрация моделей
	Программирование
	Визуальные языки программирования. Разделы программы, уровни сложности
	Передача и запуск программы
	Команды Lab View. Окно инструментов. Изображение команд в программе и на схеме
	Знакомство с основными командами
	Составление программы по шаблону
	Сборка модели с использованием мотора
	Составление программы, передача, демонстрация
22-23	Линейная и циклическая программа
	Составление программы с использованием параметров, зацикливание программы. Знакомство с датчиками. Условие, условный переход.
25-26	Датчик касания (Знакомство с командами: жди нажато, жди отжато, количество нажатий)
27-28	Экскурсия в музей «Кварки»

	Выработка и утверждение тем проектов
30-35	Конструирование модели, ее программирование группой разработчиков		Словесный Наглядный	Мультимедиа презентации; Интернет ресурсы
	Конструирование	Беседа Практическая работа	Словесный Наглядный Репродуктивный Практический	Мультимедиа презентации; Интернет ресурсы
	Программирование	Беседа Практическая работа Экскурсия	Словесный Наглядный Репродуктивный Практический	Мультимедиа презентации; Интернет ресурсы
	Проектная деятельность в группах	Беседа Практическая работа	Словесный Наглядный Репродуктивный Практический	Мультимедиа презентации; Интернет ресурсы

Литература

Список литературы для педагога

Конвенция ООН о правах ребёнка.
Федеральный закон Российской Федерации от 29 декабря 2012 г. N 73-ФЗ "Об образовании в Российской Федерации".
Борисов В.Г. Кружок радиотехнического конструирования. Пособие для руководителей кружков. - М., Просвещение, 1996
Быстров Ю.А., Мироненко Н.Г. Электронные цепи и устройства. Учебное пособие для ВУЗов - М., Высшая школа, 1989
Кублановский Я.С. Тиристорные устройства - М., Радио и связь, 1987
Ланин Н.Я. Формирование познавательных интересов учащихся на уроках физики. Книга для учителей - М., Просвещение, 1985
Справочник радиолюбителя-конструктора - М., Радио и связь
Токхейм Г. Цифровая электроника для начинающих, Пер. с анг. - М., Мир, 1992
Хокинс Г. Цифровая электроника для начинающих, Пер. с англ. - М., Мир, 1992
Дж. Уитсон. 500 практических схем на ИС, Пер. с англ. – М., Мир, 1992
Ж. Фодор. Операционные системы, Пер. с франц. – М., Мир, 1989
Б.Э.Смит. Архитектура и программирование микропроцессора, Пер. с англ. – М., ТОО «Конкорд», 1992
Е.Юревич. Основы робототехники, 2-издание, Учебное пособие БХВ – Петербург, 2005.
Кто есть кто в робототехнике. Справочник ДМК-ПРЕСС, Москва, 2005
М. Предко. Создайте робота своими руками на NXT – микроконтроллере, Пер. с англ.яз., М. ДМК, ПРЕСС 2006.
РОБОТОТЕХНИКА. Издательство МГТУ.

С.А. Вортников «Информационные устройства робототехнических систем»

Список литературы для обучающихся.

Сворень Р.А. Электроника шаг за шагом: Практическая энциклопедия юного радиолюбителя. М.: Детская литература, 1986.
Седов Е.А. Мир электроники. М.: Молодая гвардия, 1990.
Заворотов Е.А. От идеи до модели.М.: просвещение, 1988.
Комский Д.М. Электронные автоматы и игры. М.: Энергоиздат, 1981.
Зеленский В.А. Бытовые электронные автоматы. М.: Радио и связь, 1989.
Конструкции юных радиолюбителей. М.: Радиосвязь, 1989.
Перегудов М. «Бок о бок с компьютером». М. Высшая школа, 1987.
Смирнов Ю.М. Интеллектуализация ЭВМ. М. Высшая школа, 1989.
Барацков А.П. Кто есть кто в робототехнике.

Комитет по образованию и молодежной политике

Администрации Павловского района Алтайского края

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

«Арбузовская средняя общеобразовательная школа»

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

Робототехника 2 - 4 класс

на 2016-2017 учебный год

Начальное общее образование

Составила:

Пушкарева Анастасия Игоревна,

учитель начальных классов,

ст. Арбузовка

Пояснительная записка

Программа «Робототехника и легоконструирование » разработана с учетом требований Федерального государственного образовательного стандарта общего образования и планируемых результатов общего образования. Данная программа представляет собой вариант программы организации урочной деятельности обучающихся средней школы.

Курс рассчитан на 3 года занятий, объем занятий - 34 ч, в год Программа предполагает проведение регулярных еженедельных занятий со школьниками 2- 4 классов (в расчете 1ч. в неделю)

Актуальность данной программы состоит в том, что робототехника в школе представляет учащимся технологии 21 века, способствует развитию их коммуникативных способностей, развивает навыки взаимодействия, самостоятельности при принятии решений, раскрывает их творческий потенциал. Дети и подростки лучше понимают, когда они что-либо самостоятельно создают или изобретают. При проведении занятий по робототехнике этот факт не просто учитывается, а реально используется на каждом занятии.

Реализация этой программы в рамках начальной школы помогает развитию коммуникативных навыков учащихся за счет активного взаимодействия детей в ходе групповой проектной деятельности

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.

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 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.

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

Организация занятости школьников во внеурочное время.

Всестороннее развитие личности учащегося:

Формирование у учащихся целостного представления об окружающем мире.

Ознакомление учащихся с основами конструирования и моделирования.

Развитие способности творчески подходить к проблемным ситуациям.

Развитие познавательного интереса и мышления учащихся.

развитие навыков конструирования, моделирования, элементарного программирования;
развитие логического мышления;
развитие мотивации к изучению наук естественнонаучного цикла.

Овладение навыками начального технического конструирования и программирования

Задачи программы

Задачи:

расширение знаний учащихся об окружающем мире, о мире техники;
учиться создавать и конструировать механизмы и машины, включая самодвижущиеся;
учиться программировать простые действия и реакции механизмов;
обучение решению творческих, нестандартных ситуаций на практике при конструировании и моделировании объектов окружающей действительности;
развитие коммуникативных способностей учащихся, умения работать в группе, умения аргументировано представлять результаты своей деятельности, отстаивать свою точку зрения;

Обучающие:

Ознакомление с комплектом LEGO Wedo;

Ознакомление с основами автономного программирования;

Ознакомление со средой программирования LEGO Wedo;

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.

Основными принципами обучения являются:

Научность. Этот принцип предопределяет сообщение обучаемым только достоверных, проверенных практикой сведений, при отборе которых учитываются новейшие достижения науки и техники.

Доступность. Предусматривает соответствие объема и глубины учебного материала уровню общего развития учащихся в данный период, благодаря чему, знания и навыки могут быть сознательно и прочно усвоены.

Связь теории с практикой. Обязывает вести обучение так, чтобы обучаемые могли сознательно применять приобретенные ими знания на практике.

Воспитательный характер обучения. Процесс обучения является воспитывающим, ученик не только приобретает знания и нарабатывает навыки, но и развивает свои способности, умственные и моральные качества.

Сознательность и активность обучения. В процессе обучения все действия, которые отрабатывает ученик, должны быть обоснованы. Нужно учить, обучаемых, критически осмысливать, и оценивать факты, делая выводы, разрешать все сомнения с тем, чтобы процесс усвоения и наработки необходимых навыков происходили сознательно, с полной убежденностью в правильности обучения. Активность в обучении предполагает самостоятельность, которая достигается хорошей теоретической и практической подготовкой и работой педагога.

Наглядность. Объяснение техники сборки робототехнических средств на конкретных изделиях и программных продукта. Для наглядности применяются существующие видео материалы, а так же материалы своего изготовления.

Систематичность и последовательность. Учебный материал дается по определенной системе и в логической последовательности с целью лучшего его освоения. Как правило этот принцип предусматривает изучение предмета от простого к сложному, от частного к общему.

Прочность закрепления знаний, умений и навыков. Качество обучения зависит от того, насколько прочно закрепляются знания, умения и навыки учащихся. Не прочные знания и навыки обычно являются причинами неуверенности и ошибок. Поэтому закрепление умений и навыков должно достигаться неоднократным целенаправленным повторением и тренировкой.

Индивидуальный подход в обучении. В процессе обучения педагог исходит из индивидуальных особенностей детей (уравновешенный, неуравновешенный, с хорошей памятью или не очень, с устойчивым вниманием или рассеянный, с хорошей или замедленной реакцией, и т.д.) и опираясь на сильные стороны ребенка, доводит его подготовленность до уровня общих требований.

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

Основы программирования

Умения подключать и задействовать датчики и двигатели;

Навыки работы со схемами.

Второй уровень

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

Использовать датчики и двигатели в сложных задачах, предусматривающих

многовариантность решения;

Проходить все этапы проектной деятельности, создавать творческие работы

Место курса «Роботехника» в учебном плане

Данная программа и составленное тематическое планирование рассчитано на 35 часов (1 часов в неделю) в первом классе и на 35 часов (1 час в неделю) во 2 - 4 классах.

Обоснование выбора данной примерной программы.

На каждом уроке, используя привычные элементы LEGO, а также мотор и датчики, ученик конструирует новую модель, посредством USB-кабеля подключает ее к ноутбуку и программирует действия робота. В ходе изучения курса учащиеся развивают мелкую моторику кисти, логическое мышление, конструкторские способности, овладевают совместным творчеством, практическими навыками сборки и построения модели, получают специальные знания в области конструирования и моделирования, знакомятся с простыми механизмами.

Ребенок получает возможность расширить свой круг интересов и получить новые навыки в таких предметных областях, как Естественные науки, Технология, Математика, Развитие речи.

Комплект заданий WeDo предоставляет средства для достижения целого комплекса образовательных задач :

творческое мышление при создании действующих моделей;

развитие словарного запаса и навыков общения при объяснении работы модели;

установление причинно-следственных связей;

анализ результатов и поиск новых решений;

коллективная выработка идей, упорство при реализации некоторых из них;

экспериментальное исследование, оценка (измерение) влияния отдельных факторов;

проведение систематических наблюдений и измерений;

использование таблиц для отображения и анализа данных;

написание и воспроизведение сценария с использованием модели для наглядности и драматургического эффекта;

развитие мелкой мускулатуры пальцев и моторики кисти младших школьников.

Структура и содержание программы на 4 года обучения

В структуре изучаемой программы выделяются следующие основные разделы:

Забавные механизмы Звери

1. Танцующие птицы 1.Голодный аллигатор

2. Умная вертушка 2. Рычащий лев

3. Обезьянка-барабанщица 3. Порхающая птица

Футбол Приключения

1.Нападающий 1.Спасение самолета

2. Вратарь 2. Спасение от великана

3. Ликующие болельщики 3. Непотопляемый

4. парусник

Решение прикладных задач. 19 часов

Забавные механизмы. Танцующие птицы. Конструирование (сборка) Забавные механизмы. Умная вертушка. Конструирование (сборка) Забавные механизмы. Обезьянка-барабанщица. Конструирование (сборка) Звери. Голодный аллигатор. Конструирование (сборка) Звери. Рычащий лев. Конструирование (сборка) Звери. Порхающая птица. Конструирование (сборка) Футбол. Нападающий. Конструирование (сборка) Футбол. Вратарь. Конструирование (сборка) Футбол. Ликующие болельщики. Конструирование (сборка) Приключения. Спасение самолета. Конструирование (сборка) Приключения. Спасение от великана. Конструирование (сборка) Приключения. Спасение от великана. Конструирование (сборка) Разработка, сборка и программирование своих моделей Приключения. Непотопляемый парусник. Рефлексия (создание отчета, презентации, придумывание сюжета для представления модели) Написание и обыгрывание сценария "Приключение Маши и Макса" с использованием трех моделей (из раздела "Приключения") Конкурс конструкторских идей. Создание и программирование собственных механизмов и моделей с помощью набора Лего

Курс носит сугубо практический характер, поэтому центральное место в программе занимают практические умения и навыки работы на компьютере и с конструктором.

Обучение с LEGO® Education всегда состоит из 4 этапов:

Установление взаимосвязей,

Конструирование,

Рефлексия,

Развитие.

Установление взаимосвязей. При установлении взаимосвязей учащиеся как бы «накладывают» новые знания на те, которыми они уже обладают, расширяя, таким образом, свои познания. К каждому из заданий комплекта прилагается анимированная презентация с участием фигурок героев - Маши и Макса. Использование этих анимаций, позволяет проиллюстрировать занятие, заинтересовать учеников, побудить их к обсуждению темы занятия.

Конструирование. Учебный материал лучше всего усваивается тогда, когда мозг и руки «работают вместе». Работа с продуктами LEGO Education базируется на принципе практического обучения: сначала обдумывание, а затем создание моделей. В каждом задании комплекта для этапа «Конструирование» приведены подробные пошаговые инструкции.

Рефлексия. Обдумывая и осмысливая проделанную работу, учащиеся углубляют понимание предмета. Они укрепляют взаимосвязи между уже имеющимися у них знаниями и вновь приобретённым опытом. В разделе «Рефлексия» учащиеся исследуют, какое влияние на поведение модели оказывает изменение ее конструкции: они заменяют детали, проводят расчеты, измерения, оценки возможностей модели, создают отчеты, проводят презентации, придумывают сюжеты, пишут сценарии и разыгрывают спектакли, задействуя в них свои модели. На этом этапе учитель получает прекрасные возможности для оценки достижений учеников.

Развитие. Процесс обучения всегда более приятен и эффективен, если есть стимулы. Поддержание такой мотивации и удовольствие, получаемое от успешно выполненной работы, естественным образом вдохновляют учащихся на дальнейшую творческую работу. В раздел «Развитие» для каждого занятия включены идеи по созданию и программированию моделей с более сложным поведением.

Программное обеспечение конструктора ПервоРобот LEGO® WeDo™ (LEGO Education WeDo Software) предназначено для создания программ путём перетаскивания Блоков из Палитры на Рабочее поле и их встраивания в цепочку программы. Для управления моторами, датчиками наклона и расстояния, предусмотрены соответствующие Блоки. Кроме них имеются и Блоки для управления клавиатурой и дисплеем компьютера, микрофоном и громкоговорителем. Программное обеспечение автоматически обнаруживает каждый мотор или датчик, подключенный к портам LEGO®-коммутатора. Раздел «Первые шаги» программного обеспечения WeDo знакомит с принципами создания и программирования LEGO-моделей 2009580 ПервоРобот LEGO WeDo. Комплект содержит 12 заданий. Все задания снабжены анимацией и пошаговыми сборочными инструкциями.

Богатый интерактивный обучающий материал действительно полезен детям, таким образом, курс может заинтересовать большой круг любителей Лего, в первую очередь, младших школьников ценителей TECHICS. Он ориентирован на учащихся 2 - 4 классов.

В программе «Робототехника» включены содержательные линии:

Аудирование - умение слушать и слышать, т.е. адекватно воспринимать инструкции;

Чтение - осознанное самостоятельное чтение языка программирования;

Говорение - умение участвовать в диалоге, отвечать на заданные вопросы, создавать монолог, высказывать свои впечатления;

Пропедевтика - круг понятий для практического освоения детьми с целью ознакомления с первоначальными представлениями о робототехнике и программирование;

Творческая деятельность- конструирование, моделирование, проектирование.

Формы организации занятий

Приемы и методы организации занятий.

I Методы организации и осуществления занятий

1. Перцептивный акцент:

а) словесные методы (рассказ, беседа, инструктаж, чтение справочной литературы);

б) наглядные методы (демонстрации мультимедийных презентаций, фотографии);

в) практические методы (упражнения, задачи).

2. Гностический аспект:

а) иллюстративно- объяснительные методы;

б) репродуктивные методы;

в) проблемные методы (методы проблемного изложения) дается часть готового знания;

г) эвристические (частично-поисковые) большая возможность выбора вариантов;

д) исследовательские - дети сами открывают и исследуют знания.

3. Логический аспект:

а) индуктивные методы, дедуктивные методы;

б) конкретные и абстрактные методы, синтез и анализ, сравнение, обобщение, абстрагирование, классификация, систематизация, т.е. методы как мыслительные операции..

На занятиях кружка «Робототехника» используются в процессе обучения дидактические игры , отличительной особенностью которых является обучение средствами активной и интересной для детей игровой деятельности. Дидактические игры, используемые на занятиях, способствуют:

Развитию мышления (умение доказывать свою точку зрения, анализировать конструкции, сравнивать, генерировать идеи и на их основе синтезировать свои собственные конструкции), речи (увеличение словарного запаса, выработка научного стиля речи), мелкой моторики;

Воспитанию ответственности, аккуратности, отношения к себе как самореализующейся личности, к другим людям (прежде всего к сверстникам), к труду.

Обучению основам конструирования, моделирования, автоматического управления с помощью компьютера и формированию соответствующих навыков.

Основными формами учебного процесса являются:

групповые учебно-практические и теоретические занятия;
работа по индивидуальным планам (исследовательские проекты);
участие в соревнованиях между группами;
комбинированные занятия.

Основные методы обучения , применяемые в прохождении программы

1. Устный.

2. Проблемный.

3. Частично-поисковый.

4. Исследовательский.

5. Проектный.

6. Формирование и совершенствование умений и навыков

(изучение нового материала, практика).

7. Обобщение и систематизация знаний (самостоятельная работа, творческая работа, дискуссия).

8. Контроль и проверка умений и навыков (самостоятельная работа).

9. Создание ситуаций творческого поиска.

10. Стимулирование (поощрение).

II Методы стимулирования и мотивации деятельности

Методы стимулирования мотива интереса к занятиям:

познавательные задачи, учебные дискуссии, опора на неожиданность, создание ситуации новизны, ситуации гарантированного успеха и т.д.

Методы стимулирования мотивов долга, сознательности, ответственности, настойчивости: убеждение, требование, приучение, упражнение, поощрение.

Формы подведения итога реализации программы

защита итоговых проектов;

участие в конкурсах на лучший сценарий и презентацию к созданному проекту;
участие в школьных и районных научно-практических конференциях (конкурсах исследовательских работ).

Ожидаемые результаты изучения курса

Осуществление целей и задач программы предполагает получение конкретных результатов:

В области воспитания:

адаптация ребёнка к жизни в социуме, его самореализация;
развитие коммуникативных качеств;
приобретение уверенности в себе;
формирование самостоятельности, ответственности, взаимовыручки и взаимопомощи.

В области конструирования, моделирования и программирования:

знание основных принципов механической передачи движения ;
умение работать по предложенным инструкциям;
умения творчески подходить к решению задачи;
умения довести решение задачи до работающей модели;
умение излагать мысли в четкой логической последовательности, отстаивать свою точку зрения, анализировать ситуацию и самостоятельно находить ответы на вопросы путем логических рассуждений;
умение работать над проектом в команде, эффективно распределять обязанности.

Требования к уровню подготовки обучающихся:

Учащийся должен знать/понимать:

влияние технологической деятельности человека на окружающую среду и здоровье;
область применения и назначение инструментов, различных машин, технических устройств (в том числе компьютеров);
основные источники информации;
виды информации и способы её представления;
основные информационные объекты и действия над ними;
назначение основных устройств компьютера для ввода, вывода и обработки информации;
правила безопасного поведения и гигиены при работе с компьютером.

Уметь:

получать необходимую информацию об объекте деятельности, используя рисунки, схемы, эскизы, чертежи (на бумажных и электронных носителях);
создавать и запускать программы для забавных механизмов;
основные понятия, использующие в робототехнике: мотор, датчик наклона, датчик расстояния, порт, разъем, USB-кабель, меню, панель инструментов.

Использовать приобретенные знания и умения в практической деятельности и повседневной жизни для:

поиска, преобразования, хранения и применения информации (в том числе с использованием компьютера) для решения различных задач;

использовать компьютерные программы для решения учебных и практических задач;

соблюдения правил личной гигиены и безопасности приёмов работы со средствами информационных и коммуникационных технологий

Тематическое планирование

№ занятия	Наименование разделов и тем занятий	Количество часов	Основные виды учебной деятельности обучающихся	Дата проведения	Корректировка
Робототехника. Основы конструирования. ( 16) Отвечают на вопросы, работают с текстом Учатся слушать и понимать других; умению строить речевое высказывание в соответствии с поставленными задачами. Участвуют в социальных проектах.
	Робототехника. История робототехники. Основные определения. Законы робототехники: три основных и дополнительный «нулевой» закон. Манипуляционные системы.
	Классификация роботов по сферам применения: промышленная, экстремальная, военная. Роботы в быту. Роботы-игрушки. Участие роботов в социальных проектах.
	Детали конструктора LEGO		Проводят исследовательскую деятельность, работают с моделями Учатся умению 14согласованно р1аботать в группах и 1коллективе; ум1ению слушать и понимать других;
	Зубчатые колеса. Промежуточное зубчатое колесо
	Понижающая зубчатая передача. Повышающая зубчатая передача.
	Датчик наклона. Шкивы и ремни
	Перекрестная переменная передача. Шкивы и ремни
	Снижение скорости. Увеличение скорости
	Датчик расстояния.
	Коронное зубчатое колесо
	Червячная зубчатая передача
	Блок "Цикл"
	Блок "Прибавить к экрану"
	Блок "Вычесть из Экрана"
	Блок "Начать при получении письма"
	Маркировка
Решение прикладных задач. 19 Учатся умению извлекать информацию из текста и иллюстрации; умению на основе анализа рисунка- схемы делать выводы. Учатся умению мобильно перестраивать свою работу в соответствии с полученными данными. Конструируют и собирают забавные механизмы
	Забавные механизмы. Танцующие птицы. Конструирование (сборка
	Забавные механизмы. Умная вертушка. Конструирование (сборка)
	Забавные механизмы. Обезьянка-барабанщица. Конструирование (сборка)
	Звери. Голодный аллигатор. Конструирование (сборка)
	Звери. Рычащий лев. Конструирование (сборка)
	Звери. Порхающая птица. Конструирование (сборка)
	Футбол. Нападающий. Конструирование (сборка)
	Футбол. Вратарь. Конструирование (сборка)
	Футбол. Ликующие болельщики. Конструирование (сборка)
	Приключения. Спасение самолета. Конструирование (сборка)
	Приключения. Спасение от великана. Конструирование (сборка)
	Разработка, сборка и программирование своих моделей1
	Разработка, сборка и программирование своих моделей
	Приключения (фокус: развитие речи). Непотопляемый парусник. Знакомство с проектом (установление связей)
	Приключения. Непотопляемый парусник. Конструирование (сборка)
	Приключения. Непотопляемый парусник. Рефлексия (создание отчета, презентации, придумывание сюжета для представления модели)
	Написание и обыгрывание сценария "Приключение Маши и Макса" с использованием трех моделей (из раздела "Приключения")
	Сравнение механизмов. Танцующие птицы, умная вертушка, обезьянка-барабанщица, голодный аллигатор, рычащий лев (сборка, программирование, измерения и расчеты)
	Конкурс конструкторских идей. Создание и программирование собственных механизмов и моделей с помощью набора Лего

Литература и средства обучения.

Методическое обеспечение программы

1. Конструктор ПервоРобот LEGO® WeDo™ (LEGO Education WeDo модели 2009580) - 10 шт.

2. Программное обеспечение «LEGO Education WeDo Software »

3. Инструкции по сборке (в электронном виде CD)

4. Книга для учителя (в электронном виде CD)

5. Компьютер

6. Проектор.

Список литературы

В.А. Козлова, Робототехника в образовании [электронный Дистанционный курс «Конструирование и робототехника» - ЛЕГО-лаборатория (Control Lab):Справочное пособие, - М.: ИНТ, 1998, 150 стр.
Ньютон С. Брага. Создание роботов в домашних условиях. - М.: NT Press, 2007, 345 стр.
ПервоРобот NXT 2.0: Руководство пользователя. - Институт новых технологий;
Применение учебного оборудования. Видеоматериалы. - М.: ПКГ «РОС», 2012;
Программное обеспечение LEGO Education NXT v.2.1.;Рыкова Е. А. LEGO-Лаборатория (LEGO Control Lab). Учебно-методическое пособие. - СПб, 2001, 59 стр.
Чехлова А. В., Якушкин П. А.«Конструкторы LEGO DAKTA в курсе информационных технологий. Введение в робототехнику». - М.: ИНТ, 2001 г.
Филиппов С.А. Робототехника для детей и родителей. С-Пб, «Наука», 2011г. Наука. Энциклопедия. - М., «РОСМЭН», 2001. - 125 с.
Энциклопедический словарь юного техника. - М., «Педагогика», 1988. - 463 с.