Рабочая программа кружка по робототехнике

Муниципальное казённое общеобразовательное учреждение

«Шатровская средняя общеобразовательная школа»

Рабочая программа

кружка по робототехнике

Составитель: учитель физики и информатики

Маслова Наталья Николаевна

2019-2020 год

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Рабочая программа курса внеурочной деятельности разработана: в соответствии с Федеральным Законом Российской Федерации от 29.12.2012 г. № 273 «Об образовании в Российской Федерации»; в целях реализации ФГОС НОО (утв. приказом МОиН РФ от 6 октября 2009г. №373, с изменениями от 26 ноября 2010 г. №1241) , ФГОС ООО (утв. приказом МОиН РФ от 17 декабря 2010 г. №1897) и ФГОС СОО (утв. приказом МОиН РФ от 7 июня 2012 г. № 24480) , с учетом положений Приказа Минобрнауки России от 30.08.2013 № 1015 «Об утверждении Порядка организации и осуществления образовательной деятельности по основным общеобразовательным программам — программам начального общего, основного общего и среднего общего образования» и иных нормативных правовых документов.

Современный человек участвует в разработке, создании и потреблении огромного количества артефактов: материальных, энергетических, информационных. Соответственно, он должен ориентироваться в окружающем мире как сознательный субъект, адекватно воспринимающий появление нового, умеющий ориентироваться в окружающем, постоянно изменяющемся мире, готовый непрерывно учиться. Понимание феномена технологии, знание законов техники, позволит младшему школьнику соответствовать запросам времени и найти своё место в современной жизни.

Особенно важно не упустить имеющийся у младшего школьника познавательный интерес к окружающим его рукотворным предметам, законам их функционирования, принципам, которые легли в основу их возникновения.

Курс направления внеурочной деятельности «Робототехника» предназначен для того, чтобы положить начало формированию у учащихся целостного представления о мире техники, устройстве конструкций, механизмов и машин, их месте в окружающем мире. Реализация данного курса позволяет стимулировать интерес и любознательность, развивать способности к решению проблемных ситуаций умению исследовать проблему, анализировать имеющиеся ресурсы, выдвигать идеи, планировать решения и реализовывать их, расширить технический и математический словари ученика.

Кроме этого, реализация этого курса помогает развитию коммуникативных навыков учащихся за счет активного взаимодействия детей в ходе групповой проектной деятельности.

Учащиеся испытывают собранные модели и анализируют предложенные конструкции. Далее они выполняют самостоятельную работу по теме, предложенной учителем. Помощь учителя при данной форме работы сводится к определению основных направлений работы и к консультированию учащихся.

Самостоятельная работа выполняется учащимися в форме проектной деятельности, может быть индивидуальной, парной и групповой. Выполнение проектов требует от детей широкого поиска, структурирования и анализа дополнительной информации по теме.

Занятия представляют уникальную возможность для детей младшего школьного возраста освоить основы робототехники, создав действующие модели роботов Mindstorms NXT.

Благодаря датчикам поворота и расстояния, созданные конструкции реагируют на окружающих мир. С помощью программирования на персональном компьютере ребенок наделяет интеллектом свои модели и использует их для решения задач, которые по сути являются упражнениями из курсов математики, информатики.

Место курса «Робототехника » в учебном плане

Курс разработан для обучающихся 5 класса (возрастная категория: 11-12 лет). Программа рассчитана на 1 час в неделю, на протяжении учебного года, т.е 34 часа. Занятия проводятся в кабинете информатики . Сроки реализации данной программы – 1 год.

Также программа рассчитана на детей с ОВЗ.  Для таких детей обучение - важнейшая часть социализации и реабилитации. Робототехника - это решение задач в игровой форме и с понятными для ребенка учебными материалами. Реализация проекта реабилитационной робототехники направлена на развитие творческих технических навыков у детей. Оптимальная форма обучения в такой ситуации – это предметно-практическое обучение, когда дети, осваивая робототехнический конструктор, приобретают новые знания и навыки, получают определённый «продукт» своей деятельности – модель и возможность представить его сверстникам. Подобная презентация продукта своего творчества – важный аспект социализации и самореализации для детей с ОВЗ, этап личностного развития ребёнка. Конструирование и программирование проводится в доступной игровой форме, от простого к сложному. Конструктор побуждает работать в равной степени и голову и руки, при этом работают оба полушария головного мозга, что сказывается на всестороннем развитии ребенка. Ребенок не замечает, что он осваивает устный счет, состав числа, производит простые арифметические действия, каждый раз непроизвольно создаются ситуации, при которых ребенок рассказывает о своём проекте, что способствует развитию речи и умению публичных выступлений. 
Безусловно, внедрение робототехники и конструкторов для детей с ОВЗ имеет преимущества:
- Активизация творческих способностей у детей, имеющих какие-либо ограничения. 
- Предоставление одинаковых возможностей для освоения инновационных технологий, например, программирования или моделирования. 
- Формирование коммуникативных навыков и поэтапное пополнение словарного запаса. 
- Развитие собственных профессиональных навыков у детей с ОВЗ, возможность определения будущей специальности. 

 Дети учатся конструировать постепенно, шаг за шагом. Такое обучение позволяет им продвигаться вперед в собственном индивидуальном темпе, стимулирует желание учиться и решать новые более сложные задачи. Любой признанный и оцененный успех приводит к тому, что ребенок становится более уверенным в себе. 
Робототехническое конструирование является продуктивным методом формирования творческой, разносторонне развитой личности, позволяет включать детей с ограниченными возможностями здоровья в социально значимую деятельность, способствует их самореализации.

. Цель: Социализация и реабилитация детей с ограниченными возможностями здоровья, привлечение их к научно-техническому творчеству. Возможность заинтересовать ребят к получению специальностей в сфере информационных технологий. Создание современной образовательной среды с использованием робототехники для развития потенциальных возможностей детей с ОВЗ.

Задачи:

- мотивирование детей с ОВЗ к техническому творчеству и самореализации; 
- включение детей с ОВЗ в социально значимую деятельность; 
- создание для детей с ОВЗ возможности представления продуктов своего творчества сверстникам; 
- создание условий для выявления склонностей и способностей к техническим видам творчества.

Внедрение современных технологий наряду с правильным отношением к детям с ограниченными возможностями здоровья — залог эффективной социализации и гарантия их полноценного развития. Робототехническое конструирование является продуктивным методом формирования творческой, разносторонне развитой личности, позволяет включать детей с ограниченными возможностями здоровья в социально значимую деятельность, способствует их самореализации.

Основные цели программы:

• формирование у учащихся целостного представления об окружающем мире;

• ознакомление    учащихся    с    основами    конструирования    и    моделирования,

• расширение  знаний  об  основных  особенностях     конструкций,  механизмов и машин;

• развитие способности творчески подходить к проблемным ситуациям;

• развитие познавательного интереса и мышления учащихся;

• развитие общеучебных навыков, связанных с поиском, обработкой информации и представлением результатов своей деятельности;

• развитие коммуникативных навыков.

• овладение навыками начального технического конструирования и
  программирования.

Таким образом, программа нацелена на расширение следующих основных задач:

• расширение знаний учащихся об окружающем мире, о мире техники;

• актуализация   имеющихся   у   учащихся   знаний   об   окружающем   мире  и  их практическое применение;

• 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.

• создание завершенных проектов с использованием освоенных инструментальных компьютерных сред.

 

Результаты освоения курса внеурочной деятельности

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).

Личностные результаты

К личностным результатам освоения курса можно отнести:

 критическое отношение к информации и избирательность её восприятия;

 осмысление мотивов своих действий при выполнении заданий;

 развитие любознательности, сообразительности при выполнении разнообразных заданий проблемного и эвристического характера;

 развитие внимательности, настойчивости, целеустремленности, умения преодолевать трудности – качеств весьма важных в практической деятельности любого человека;

 развитие самостоятельности суждений, независимости и нестандартности мышления;

 воспитание чувства справедливости, ответственности;

 начало профессионального самоопределения, ознакомление с миром профессий, связанных с робототехникой.

Основными метапредметными результатами, формируемыми при изучении курса «Введение робототехнику», являются:

Регулятивные УУД:

 понимать, принимать и сохранять учебную задачу;

 планировать и действовать по плану;

 контролировать процесс и результаты деятельности, вносить коррективы;

 адекватно оценивать свои достижения;

 осознавать трудности, стремиться их преодолевать, пользоваться различными видами помощи,

 осознавать социальную значимость своей будущей профессии, обладать мотивацией к осуществлению профессиональной деятельности

Познавательные УУД:

 осознавать познавательную задачу;

 читать, слушать, извлекать информацию, критически ее оценивать;

 понимать информацию в разных формах (схемы, модели, рисунки), переводить ее в словесную форму;

 проводить анализ, синтез, аналогию, сравнение, классификацию, обобщение;

 устанавливать причинно-следственные связи, подводить под понятие, доказывать и т.д.;

 использовать систематизированные теоретические и практические знания гуманитарных, социальных и экономических наук при решении социальных и профессиональных задач;

 использовать математический аппарат, методологию программирования и современные компьютерные технологии для решения практических задач получения, хранения, обработки и передачи информации;

 владеть современными формализованными математическими, информационно-логическими и логико-семантическими моделями и методами представления, сбора и обработки информации;

 реализовывать аналитические и технологические решения в области программного обеспечения и компьютерной обработки информации

Коммуникативные УУД:

 аргументировать свою точку зрения;

 признавать возможность существования различных точек зрения и права каждого иметь свою;

 уметь с достаточной полнотой и точностью выражать свои мысли;

 владеть монологической и диалогической формами речи;

 быть готовым к общению и сотрудничеству со сверстниками и взрослыми в процессе образовательной, общественно-полезной, учебной и исследовательской, творческой деятельности;

 владеть основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации, имеет навыки работы с компьютером как средством управления информацией

Предметные результаты

У обучающихся будут сформированы:

•правила безопасной работы;

•основные понятия робототехники;

•основы алгоритмизации;

•знания среды программирования Lego Mindstorms NXT;

•навыки работы со схемами.

Обучающиеся получат возможность научиться:

•собирать модели роботов; •составлять алгоритмические блок-схемы для решения задач;

•использовать датчики и двигатели в простых задачах; •программировать в среде Lego Mindstorms Education EV3;

•использовать датчики и двигатели в сложных задачах, предусматривающих многовариантность решения.

Педагогические технологии:

- обучение в сотрудничестве;

- индивидуализация и дифференциация обучения;

- проектные методы обучения;

- технологии использования в обучении игровых методов;

- информационно-коммуникационные технологии.

Основные виды деятельности:

- знакомство с интернет-ресурсами, связанными с робототехникой;

- проектная деятельность;

- работа в парах;

- работа в группах;

- соревнование,

- выставка.

Формы работы, используемые на занятиях:

- беседа;

- творческое моделирование;

- проект.

Формы подведения итогов работы:

- текущий контроль уровня усвоения материала осуществляется по результатам выполнения обучающихся практических заданий;

- итоговый контроль реализуется в форме соревнований по робототехнике.

Оборудование для реализации программы. В качестве платформы для создания роботов используется конструктор Lego Mindstorms NXT. Занятия проводятся в кабинете информатики. Для создания программы, по которой будет действовать модель, используется специальный язык программирования NXT-G.

СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММЫ

Знакомство с различными видами конструкторов. Приемы сборки моделей. Контурное конструирование. Мозаики из ЛЕГО. Тематические игры. Анализ образцов. Анализ схемы. Работа с использованием инструкций и различных способов информации. Ознакомление с понятием ритма, симметрии и пропорции. Простые строительные конструкции. Модели зданий. Законы движения и вращения конструкций. Модели транспорта с передачей различных видов движения. Модели мостов. Знакомство с законами механики и типами механических передач. Механизмы и модели зубчатых передач. Электропривод. Пневмосистема. Сборка моделей с пультами управления.

В программе включены содержательные линии:

- аудирование (А)- умение слушать и слышать, т.е. адекватно воспринимать инструкции.

- чтение (Ч) – осознанное самостоятельное чтение языка программирования.

- говорение (Г) – умение участвовать в диалоге, отвечать на заданные вопросы, создавать монолог, высказывать свои впечатления.

- пропедевтика (П) – круг понятий для практического освоения детьми с целью ознакомления с первоначальными представлениями о робототехнике и программирование.

-творческая деятельность (Т)- конструирование, моделирование, проектирование.

В структуре изучаемой программы выделяются следующие основные разделы - «Конструирование» и «Программирование».

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

Изучение каждой темы предполагает выполнение небольших проектных заданий, реализуемых с помощью изучаемых технологий.

Программа предусматривает проведение занятий во внеурочной деятельности с нетрадиционными формами обучения (проведение викторин, игровые упражнения, творческие упражнения, создание своих проектов).

Форма промежуточной аттестации – обобщающий урок рефлексии и защита проектов.

Основные методы обучения, применяемые в прохождении программы:

1. Устный.

2. Проблемный.

3. Частично-поисковый.

4. Исследовательский.

5. Проектный.

Учебно-методический комплект:

• литература для учителя;

• литература для учащихся;

• видеоматериалы сети Интернет;

• электронные издания (обучающие компьютерные программы);

• Интернет-ресурсы.

Учебно-тематический план

№	Тема	Количество часов
		Всего	Теория	Практика
1	Введение	2	2	-
2	Конструирование	5	1	4
3	Программирование. Программы NXT.	9	3	6
4	Программирование.	14	1	13
5	Защита проектов.	4	2	2
	ИТОГО	34	9	25

Календарно – тематическое планирование

(34 часа)

№	Тема	Содержание	Часы
1	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.	1
2	Конструкторы компании ЛЕГО	Лекция. Информация о имеющихся конструкторах компании ЛЕГО, их функциональном назначении и отличии, демонстрация имеющихся у нас наборов	1
3	Знакомство с набором Lego Mindstorms NXT 2.0 сборки 8547	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.	1
4	Конструирование первого робота	Практика. Собираем первую модель робота «Пятиминитука» по инструкции.	1
5	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.	1
6	Программирование робота	Практика. Разработка программ для выполнения поставленных задачи: несколько коротких заданий из 4-5 блоков	1
7-8	Конструирование сложного робота	Создаём и тестируем "Трёхколёсного робота". У этого робота ещё нет датчиков, но уже можно писать средние по сложности программы для управления двумя серводвигателями.	2
9-10	Программирование сложного 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.	2
11	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.	1
12-13	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.	2
14-15	Сборка по инструкции 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.	2
16	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.	1
17	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.	1
18-21	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 презентовать (представлять) свою деятельность. Продолжаем сборку и программирование 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, репетируем. Цель: Научиться публично представлять свои изобретения. Место: Актовый зал Лицея, либо лаборатория робототехники. Публичная ЗАЩИТА проектов с приглашением представителей администрации Лицея, представителей градообразующего предприятия, педагогов дополнительного образования технической направленности организаций дополнительного образования города, учеников Лицея и других школ города.	4
22	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.	1
23	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: запускаем, наблюдаем, тестируем. Меняем программу, добиваемся изменения принципа работы робота. Меняем его конструкцию.	1
24-25	Конструирование колёсного или гусеничного робота.	Цель: придумать и собрать робота. Самостоятельно запрограммировать робота. Придумываем конструкцию, которую мы бы хотели собрать. Назовём конструкции 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.	2
26-27	Сборка робота-богомола	Собираем и программируем робота-богомола МАНТИ. Урок 1. Инструкция Инструкция по сборке робота 'МАНТИ: безобидный богомол'	2
28-29	Сборка робота высокой сложности	Собираем робота АЛЬФАРЕКСА (ALFAREX) урок 1. Инструкция Инструкция по сборке робота 'АЛЬФАРЕКС' для конструктора 8547.	2
30-31	Программирование робота высокой сложности	Программируем робота АЛЬФАРЕКСА, готовимся к показательным выступлениям.	2
32	Показательное выступление	Показательный урок: демонстрируем робота, запускаем программу, показываем возможности движения, соревнуемся на скорость перемещения. Команда-победитель получает призы.	1
33	Свободное моделирование.	Собираем любую по желанию модель.	1
34	Свободное моделирование.	Собираем любую по желанию модель. Резервный урок.	1
ИТОГО:			34

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ИСТОЧНИКИ

1. Конституция РФ

2. Закон РФ «Об образовании» № 122-ФЗ в действующей редакции (Консультант плюс)

3. Федеральный компонент государственного стандарта общего образования. (Приказ МО от 5 марта 2004 г. № 1089);

4. Методические рекомендации к разработке рабочих программ учебных предметов//Составитель: О.Г. Важнова, кандидат педагогических наук, директор МОУ СОШ № 87 г. Ярославля

5. Зверева В.И. Образовательная программа школы: структура, содержание, технология разработки/ М., педагогический поиск. Приложение к журналу «Завуч», 1998.

6. http://www.mindstorms.su

7. Дистанционный курс "Основы робототехники". АЛТГПА. - http://www.uni-altai.ru/ifmo/ktoi/dist_ktoi/

8. 3. Челябинский РКЦ. - http://www.rkc-74.ru

9. 4. Дистанционный курс «Конструирование и робототехника» - http://learning.9151394.ru/course/view.php?id=17

10. 5. Институт новых технологий. - http://www.int-edu.ru

17