Проект - Намская СОШ №2

Министерство образования Республики Саха (Якутия)
МКУ «Управление образования Намского улуса»
МБОУ «Намская средняя общеобразовательная школя №2»
МО «Намский улус РС(Я)»
Проект
курса дополнительного образования
«Робототехника»
Автор проекта:
Гуляев Савелий Николаевич,
техник-инженер компьютерного класса
Намцы 2015г.
Федеральный государственный образовательный стандарт (ФГОС) основного
общего образования второго поколения, учитывая развитие современных технических
средств обучения, вносит изменения в содержание современного образования
школьников. Эти изменения неизбежно сопряжены с требованиями к материальнотехническим условиям реализации основной образовательной программы, одним из
которых является обеспечение возможности «проектирования и конструирования, в том
числе моделей с цифровым управлением и обратной связью, с использованием
конструкторов; управления объектами; программирования».
В рамках уроков информатики (предметная область «Математика и информатика»)
эти требования, по нашему мнению, могут быть реализованы с помощью внедрения
особой образовательной технологии - образовательной робототехники. Являясь
сравнительно новой технологией обучения, образовательная робототехника позволяет
вовлечь в процесс инженерного творчества детей начиная с младшего школьного
возраста.
Цель проекта: Внедрение образовательного курса дополнительного образования
«Робототехника» в МБОУ «Намская СОШ№2»
Объект проекта: Робототехника в образовательном пространстве школы.
Предмет проекта: Робототехника
Сущность проекта состоит в том, чтобы разработать программу курса по робототехнике
для организации дополнительного образования учащихся за счет часов проектной
деятельности
Срок реализации: 1 год
Контингент: учащиеся 3-7 классов
Конечный практический результат проекта: успешное внедрение образовательного
курса по робототехнике в образовательное пространство школы
Одним из ключевых вопросов при реализации данного курса является подбор
конструктора, позволяющего решать современные образовательные задачи. Среди
имеющихся сегодня на рынке образовательных конструкторов бесспорным лидером, с
нашей точки зрения, являются конструкторы, разработанные датской фирмой LEGO.
Заметим, что линейка конструкторов разработанных отделением LEGO MINDSTORMS
охватывает дошкольное, начальное и среднее образование, однако поскольку наш
исследовательский интерес сосредоточен вокруг основного общего образования (средняя
школа), мы акцентируем свое внимание на конструкторе «LEGO MINDSTORMS EV3».
Использование в процессе обучения программированию конструктора «LEGO
MINDSTORMS» позволяет познакомить школьников с моделями, имеющими цифровое
управление и обратную связь, отработать навыки самостоятельного построения моделей
Основой управления моделями является блок с микрокомпьютером EV3, имеется
возможность использования электрических сервомоторов и лампочек, а также датчиков
(звука, касания, расстояния, освещенности). С помощью программного обеспечения
школьники могут планировать, тестировать и изменять набор последовательных команд,
выполняемых роботом. Основные принципы обучения: • развитие навыков выбора и
принятия решений, моделирования, тестирования и оценки; • организация мозгового
штурма для поиска креативных альтернативных решений; • навыки общения,
совместного обсуждения идей и работы в группе практика работы с датчиками,
двигателями и интеллектуальными устройствами. Другим не менее важным вопросом при
реализации технологий образовательной робототехники является подготовленность
педагога, которая, на наш взгляд, должна быть сосредоточена вокруг следующих
содержательных
моментов:
знание
основ
конструирования
и
механики;
программирование робототехнических устройств; выбор форм и методы обучения.
Остановимся на каждом из названных моментов подробнее.
Раздел «Формы и
методы обучения» в первую очередь направлен на знакомство с существующим мировым
и российским опытом использования образовательных конструкторов в учебном
процессе.
Наиболее распространенным является опыт использования конструкторов во
внеурочной деятельности . На современном этапе в соответствии с требованиями ФГОС
уделяется внимание использованию образовательных конструкторов на уроках
естественнонаучного цикла.
Практика использования образовательных конструкторов в учебном процессе
показала, что наиболее эффективным методом обучения является метод проектов,
который позволяет ученикам не только осваивать предметные знания и применять их на
практике, но и овладевать междисциплинарными умениями и улучшать свои
коммуникативные способности.
Использование метода проектов в образовательной области «Робототехника» имеет
ряд преимуществ перед традиционными методами обучения. Во-первых, он дает
возможность организовать учебную деятельность учащегося, соблюдая разумный баланс
между теорией и практикой, между академическими знаниями и прагматическими
умениями. Во-вторых, реализуется идея профессиональной ориентации на всех уровнях
обучения, так как создание системы проектов в средней школе обусловлен стремлением
найти такие формы организации учебного процесса, которые позволяли бы погрузить
учащихся в учебно-профессиональную деятельность с первых дней обучения, повышая
тем самым уровень мотивации учащихся к процессу обучения и эффективность учебного
процесса, создавая возможности реализации личностно-ориентированного, проблемноориентированного подхода в обучении. В-третьих, проектный метод - один из тех, что
относятся к педагогическим технологиям, которые могут успешно интегрироваться в
учебный процесс.
В качестве тем проектов удачно вписывается подготовка учащихся к различным
соревнованиям по робототехнике. Существует множество различных категорий
соревнований, к которым могут быть допущены учащиеся разных уровней подготовки.
Такие соревнования являются своеобразным смотром достижений, показателем уровня
развития соответствующей учебной деятельности. Подобные соревнования направлены
прежде всего на повышения уровня мотивации учащихся к занятиям. Для школьников
даже само участие в таких соревнованиях уже является «выходом на результат»
Таким образом, обеспечить требования ФГОС к содержанию и организации
учебного процесса на уроках информатики (предметная область «Математика и
информатика») возможно посредством внедрения образовательной робототехники. Не
претендуя на детальное описание данной инновационной технологии, в качестве наиболее
важных моментов, связанных с ее реализацией на уроках информатики считаем выбор
конструктора, позволяющего решать современные образовательные задачи, а также
разработку и апробацию методики подготовки педагогов к использованию
образовательной робототехники в учебном процессе.
Приложение 1
Министерство образования Республики Саха (Якутия)
МКУ «Управление образования Намского улуса»
МБОУ «Намская средняя общеобразовательная школя №2»
МО «Намский улус РС(Я)»
Утверждаю:
Приказом МБОУ НСОШ №2
от « »_______ 2014г.
Директор ______Никонова Н.П.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
курса дополнительного образования
«Робототехника»
на 2014-2015 учебный год
Руководитель программы:
Гуляев Савелий Николаевич
Срок реализации 1 год
Возраст 9 -13 лет
Намцы 2015г.
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Направление программы: научно-техническое
Занятия по робототехнике помогают учащимся в интеллектуальном и личностном
развитии, способствует повышению их мотивации к учебе, увлекают интересными
проектами.
В процессе разработки, программирования и тестирования роботов ученики
приобретают важные навыки творческой и исследовательской работы; встречаются с
ключевыми понятиями информатики, прикладной математики, физики, знакомятся с
процессами исследования, планирования и решения возникающих задач; получают
навыки пошагового решения проблем, выработки и проверки гипотез, анализа
неожиданных результатов.
ЦЕЛЬ ПРОГРАММЫ:
Организация досуга учащихся во внеурочное время: обучение с увлечением.
ЗАДАЧИ:
Познавательная задача: развитие познавательного интереса к робототехнике и предметам
естественнонаучного цикла – физика, технология, информатика.
Образовательная задача: формирование умений и навыков конструирования,
приобретение первого опыта при решении конструкторских
задач по механике,
знакомство и освоение программирования в компьютерной среде моделирования - Lego
Mindstorms EV3
Развивающая задача: развитие творческой активности, самостоятельности в принятии
оптимальных решений в различных ситуациях, развитие внимания, оперативной памяти,
воображения, мышления (логического, комбинаторного, творческого).
Воспитывающая задача: воспитание ответственности, высокой культуры, дисциплины,
коммуникативных способностей.
Краткие сведения о группе
3, 5, 6, 7 класс
Состав – мобильный.
Набор – свободный.
Форма занятий – групповая, индивидуальная.
Год обучения – 1.
Количество занятий в год – 34 часов.
Количество занятий в неделю – 1 часа.
Данная программа направлена на:
 оказание на помощи детям в индивидуальном развитии;
 развитие мотивации к познанию и творчеству:
 стимулирование творческой активности;
 развитие способностей к самообразованию;
 приобщение к общечеловеческим ценностям;
 организацию детей во внеучебное время (досуг)
Количество часов Программы
Введение ………………………………………………… 1ч
Конструирование ………………………………………..4 ч
Первые модели …………………………………………...7 ч
Программирование в среде LEGO MINDSTORMS EV3…….6 ч
Алгоритмы управления …………………………………5 ч
Задачи для робота ………………………………………..5 ч
Самостоятельная проектная деятельность в группах на
свободную тему…………………………………………..3 ч
Подготовка к состязаниям роботов ……………………. 3 ч
ИТОГО: ………………………………………………. …34 ч
КАЛЕНДАРНО - ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН
№ п/п
Тема занятия
Количество
Дата
Часов
теория
Практика
Введение 1 час
1.1.
Что такое робототехника. Цели и задачи работы 1
кружка. Знакомство с деталями конструктора.
Конструирование 4 часов
2.1.
Способы крепления деталей. Высокая башня.
2.2.
Способы крепления деталей. Механический
манипулятор (хваталка).
2.3.
Механическая
передача.
Передаточное 1
отношение. Волчок.
2.4.
Механическая передача. Ручной миксер. Редуктор.
Первые модели 7 часов
3.1.
Тележки. История колеса. Одномоторная тележка.
3.2.
Полноприводная тележка.
3.3.
Тележка с автономным управлением.
3.4.
Тележка с изменением передаточного отношения.
3.5.
Шагающий робот
3.6.
Маятник Капицы
3.7.
Двухмоторная тележка.
Программирование в среде LEGO MINDSTORMS EV3 6 часов
4.1.
Знакомство со средой программирования LEGO
MINDSTORMS EV3 Режим «Администратор».
Режим «Программист».
4.2.
Типы команд. Команды действия. Базовые
команды.
4.3.
Продвинутое управление моторами.
4.4.
Команды ожидания.
4.5.
Управляющие структуры.
4.6.
Модификаторы.
Алгоритмы управления 10 часов
5.1.
Релейный регулятор. Движение с одним датчиком
освещенности.
5.2.
Движение с двумя датчиками освещенности
5.3.
Пропорциональный регулятор
5.4.
Пропорциональный регулятор
5.5.
Пропорционально-дифференцированный
регулятор.
Задачи для робота 12 часов
6.1.
Кегельринг. Танец в круге.
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
6.2.
Кегельринг. Танец в круге.
1
6.3.
Движение вдоль линии. Один датчик.
1
6.4.
Движение вдоль линии. Два датчика.
1
6.5.
Путешествие по кабинету.
1
Самостоятельная проектная деятельность в группах на свободную тему 3 часа
7.1.
Творческое конструирование собственной модели.
1
Программирование.
7.2.
Творческое конструирование собственной модели.
1
Программирование.
7.3.
Творческое конструирование собственной модели.
1
Программирование.
Подготовка к состязаниям роботов 3 часа
8.1.
Работа в Интернете. Поиск информации о Лего1
состязяниях, описаний моделей, технологии сборки и
программирования Лего-роботов.
8.2.
Подготовка к школьному этапу состязаний.
1
8.3.
Подготовка к школьному этапу состязаний.
1
Вводная характеристика занятий.
Занятия будут проходить 1 раза в неделю по 1 часа.
Занятия текущего года направлены овладение первого опыта конструирования,
программирования и моделирования технических устройств.
Методическое обеспечение дополнительной образовательной программы:
Основные формы занятий
- теоретическая часть занятий;
- практическая часть занятий;
Приемы и методы организации занятий.
 Объяснительно - иллюстративный - предъявление информации различными
способами (объяснение, рассказ, беседа, инструктаж, демонстрация, работа с
технологическими картами и
 Эвристический - метод творческой деятельности (создание творческих моделей и
т.д.)
 Проблемный - постановка проблемы и самостоятельный поиск её решения
обучающимися;
 Программированный - набор операций, которые необходимо выполнить в ходе
выполнения практических работ (форма: компьютерный практикум, проектная
деятельность);
 Репродуктивный - воспроизводство знаний и способов деятельности (форма:
собирание моделей и конструкций по образцу, беседа, упражнения по аналогу),
 Частично - поисковый - решение проблемных задач с помощью педагога;
 Поисковый – самостоятельное решение проблем;
 Метод проблемного изложения - постановка проблемы педагогам, решение ее
самим педагогом, соучастие обучающихся при решении.
 И все-таки, главный метод, который используется при изучении робототехники это
метод проектов.
Материальные ресурсы:
1. Наборы Лего - конструкторов:
- Lego Mindstorms EV3 образовательный– 2 набора
- Lego Mindstorms EV3 базовый – 1 набор
2. АРМ учителя физики (компьютер, проектор, сканер, принтер)
Критерии проверки и оценки результатов:
 устойчивый интерес к робототехнике и учебным предметам физика, технология,
информатика – проверка журнала посещения кружка;
 умение работать по предложенным инструкциям – правильная и быстрая сборка
конструктора;
 умения творчески подходить к решению задачи – поиск и реализация
нестандартных решений ;
 умения довести решение задачи до работающей модели – собранная модель;
 умения излагать мысли в четкой логической последовательности, отстаивать свою
точку зрения, анализировать ситуацию и самостоятельно находить ответы на
вопросы путем логических рассуждений – наблюдение учителя и мониторинг
индивидуального развития ученика;
 умения работать над проектом в команде, эффективно распределять обязанности –
формирование лидерских качеств и регулирование позиций в команде;
 подготовка к состязаниям по робототехнике
Ожидаемые результаты:
Приобретаемые знания
 правила безопасной работы;
 основные компоненты конструкторов ЛЕГО;
 конструктивные особенности различных моделей, сооружений и механизмов;
 компьютерную среду, включающую в себя графический язык программирования;
 виды подвижных и неподвижных соединений в конструкторе;
 основные приемы конструирования роботов;
 конструктивные особенности различных роботов;
 как передавать программы в EV3 и NXT;
 как использовать созданные программы;
 приемы и опыт конструирования с использованием специальных элементов, и
других объектов и т.д.).







Сформированные умения и навыки
работать с литературой, с журналами, с каталогами, в интернете (изучать и
обрабатывать информацию);
самостоятельно решать технические задачи в процессе конструирования роботов
(планирование предстоящих действий, самоконтроль, применять полученные
знания, приемы и опыт конструирования с использованием специальных элементов
и т.д.);
создавать действующие модели роботов на основе конструктора LEGO
MINDSTORMS EV3;
создавать программы на компьютере на основе компьютерной программы LEGO
MINDSTORMS EV3;
передавать (загружать) программы в EV3 и NXT;
корректировать программы при необходимости;
излагать логически правильно действие своей модели (проекта).
Формы подведения итогов реализации Программы:
 школьная, муниципальная, региональная состязания по робототехнике;
 турниры на звание лучшего программиста и конструктора по робототехнике
Список литературы:
1. Индустрия развлечений. ПервоРобот. Книга для учителя и сборник проектов.
LEGO Group, перевод ИНТ, - 87 с., илл.
2. Филиппов С.А. Робототехника для детей и родителей. – СПб.:Наука, 2010, 195 стр.
3. Программное обеспечение - Lego Mindstorms EV3
4. Интернет-ресурсы.