Программа «Робототехника»

  • (1)

С началом нового тысячелетия в большинстве стран робототехника стала занимать существенное место в образовании, подобно тому, как информатика появилась в конце прошлого века и потеснила обычные предметы.

 

По всему миру проводятся конкурсы и состязания роботов для обучающихся: научно-технический фестиваль «Мобильные роботы» им. профессора Е.А. Девянина с 1999 г., игры роботов «Евробот» – с 1998 г., международные состязания роботов в России – с 2002 г., всемирные состязания роботов в странах Азии – с 2004 г., футбол роботов Robocup с 1993 г. и т.д. Лидирующие позиции в области образовательной робототехники на сегодняшний день занимает фирма Lego (подразделение Lego Education) с образовательными конструкторами серии Mindstorms. В некоторых странах (США, Япония, Корея и др.) при изучении робототехники используются и более сложные кибернетические конструкторы.

 

В настоящее время активное развитие образовательной робототехники наблюдается в Москве в результате целевого финансирования правительства столицы, в Челябинской области и некоторых других регионах России.

 

Новосибирск существенно отстает по количеству кружков, занимающихся робототехникой, хотя уровень подготовки отдельных преподавателей и учащихся достаточно высокий. Назрела необходимость в некотором движущем центре, способном вовлечь в процесс как детей и педагогов, так и администрации образовательных организаций.

Педагоги

Легостаева Ксения Сергеевна, педагог высшей квалификационной категории, аттестация в 2017 году.

Общий педагогический стаж: 8 лет.

Образование: Новосибирский государственный педагогический университет по специальности учитель физики в 2011 г.

  • Призёр Окружного конкурса: «Новой школе – современный учитель», 2014 г.
  • Победитель окружного этапа конкурса профессионального мастерства «Сердце отдаю детям», 2018 г.

 

Лейман Эдуард Викторович, педагог высшей квалификационной категории, аттестация в 2017 году.

Общий педагогический стаж: 7 лет.

Образование: Новосибирский государственный педагогический университет по специальности учитель физики и информатики в 2010 году.

  • Призёр конкурса «Всероссийский педагогический конкурс в номинации «Авторский предметный сайт»», 2016 г.

Содержание программы

Содержание программы первого года обучения :

  1. Знакомство с компьютером (16 часов)
  2. Работа с информацией (28)
  3. Знакомство с программным обеспечением (16)
  4. Простейшие механизмы (20)
  5. Моторные механизмы (16)
  6. Управление мобильным роботом (48)
    Итого: 144

Содержание программы второго года обучения:

  1. Элементы теории информации (8 часов)
  2. Алгоритм и исполнитель (36)
  3. Программирование исполнителей (36)
  4. Простейшие механизмы (16)
  5. Управление мобильным роботом (32)
  6. Удаленное управление (16)
    Итого: 144

Содержание программы третьего года обучения:

  1. Среда программирования RobotC (40 часов)
  2. Алгоритмы и программы (44)
  3. Моторные механизмы, манипуляторы (32)
  4. Управление мобильным роботом (36)
  5. Работа над проектом (64)
    Итого: 216

Цели программы

Цель программы – создание условий для мотивации, подготовки и профессиональной ориентации обучающихся для возможного продолжения учебы в ВУЗах и последующей работы на предприятиях по специальностям, связанным с робототехникой.

 

Задачи программы.

Образовательные:

  • Использование современных разработок по робототехнике в области образования, организация на их основе активной внеурочной деятельности учащихся.
  • Ознакомление учащихся с комплексом базовых технологий, применяемых при создании роботов.
  • 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 обучающихся инженерного мышления, навыков конструирования, программирования и эффективного использования кибернетических систем.
  • Развитие мелкой моторики, внимательности, аккуратности и изобретательности.
  • Развитие креативного мышления и пространственного воображения учащихся.
  • Организация и участие в играх, конкурсах и состязаниях роботов в качестве закрепления изучаемого материала и в целях мотивации обучения.

 

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.
  • Формирование у учащихся нравственно-патриотического воспитания.
  • Повышение чувства гордости за собственную страну.

Результат программы

Личностные, метапредметные и предметные результаты изучения курса «Робототехника».

 

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.

 

Метапредметные результаты:

Регулятивные универсальные учебные действия:

  • принимать и сохранять учебную задачу;
  • планировать последовательность шагов алгоритма для достижения цели;
  • формировать умения ставить цель – создание творческой работы, планировать достижение этой цели;
  • осуществлять итоговый и пошаговый контроль по результату;
  • адекватно воспринимать оценку учителя;
  • различать способ и результат действия;
  • вносить коррективы в действия в случае расхождения результата решения задачи на основе ее оценки и учета характера сделанных ошибок;
  • в сотрудничестве с учителем ставить новые учебные задачи;
  • проявлять познавательную инициативу в учебном сотрудничестве;
  • осваивать способы решения проблем творческого характера в жизненных ситуациях;
  • оценивать получающийся творческий продукт и соотносить его с изначальным замыслом, выполнять по необходимости коррекции либо продукта, либо замысла. 

Познавательные универсальные учебные действия:

  • осуществлять поиск информации в индивидуальных информационных архивах учащегося, информационной среде образовательного учреждения, в федеральных хранилищах информационных образовательных ресурсов;
  • использовать средства информационных и коммуникационных технологий для решения коммуникативных, познавательных и творческих задач;
  • ориентироваться на разнообразие способов решения задач;
  • осуществлять анализ объектов с выделением существенных и несущественных признаков;
  • проводить сравнение, классификацию по заданным критериям;
  • строить логические рассуждения в форме связи простых суждений об объекте;
  • устанавливать аналогии, причинно-следственные связи;
  • моделировать, преобразовывать объект из чувственной формы в модель, где выделены существенные характеристики объекта (пространственно-графическая или знаково-символическая);
  • синтезировать, составлять целое из частей, в том числе самостоятельное достраивание с восполнением недостающих компонентов;
  • выбирать основания и критерии для сравнения, классификации объектов. 

Коммуникативные универсальные учебные действия:

  • аргументировать свою точку зрения на выбор оснований и критериев при выделении признаков, сравнении и классификации объектов;
  • выслушивать собеседника и вести диалог;
  • признавать возможность существования различных точек зрения и права каждого иметь свою;
  • планировать учебное сотрудничество с учителем и сверстниками – определять цели, функций участников, способов взаимодействия;
  • осуществлять постановку вопросов – инициативное сотрудничество в поиске и сборе информации;
  • разрешать конфликты – выявление, идентификация проблемы, поиск и оценка альтернативных способов разрешения конфликта, принятие решения и его реализация;
  • управлять поведением партнера – контроль, коррекция, оценка его действий;
  • уметь с достаточной полнотой и точностью выражать свои мысли в соответствии с задачами и условиями коммуникации;
  • владеть монологической и диалогической формами речи.

 

Предметные результаты:

В результате реализации программы обучающиеся будут знать:

  • 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;
  • конструктивные особенности различных роботов;
  • как передавать программы NXT;
  • как использовать созданные программы;
  • приемы и опыт конструирования с использованием специальных элементов, и других объектов и т.д.;
  • основные алгоритмические конструкции, этапы решения задач с использованием ЭВМ. 

В результате реализации программы обучающиеся будут уметь:

  • использовать основные алгоритмические конструкции для решения задач;
  • конструировать различные модели; использовать созданные программы;
  • применять полученные знания в практической деятельности.

В результате реализации программы обучающиеся будут владеть:

  • навыками работы с роботами;
  • навыками работы в среде ПервоРобот NXT. 

В результате освоения программы обучающиеся научатся строить роботов и управлять ими.

 

Ожидаемые результаты первого года реализации программы:

Образовательные:

  • освоение принципов работы простейших механизмов;
  • расчет передаточного отношения;
  • понимание принципа устройства робота как кибернетической системы;
  • использование простейших регуляторов для управления роботом;
  • решение задачи с использованием одного регулятора;
  • умение собрать базовые модели роботов и усовершенствовать их для выполнения конкретного задания;
  • навыки программирования в графической среде.

Развивающие:

  • изменения в развитии мелкой моторики, внимательности, аккуратности и особенностей мышления конструктора-изобретателя проявляется на самостоятельных задачах по механике;
  • строительство редуктора с заданным передаточным отношением и более сложных конструкций из множества мелких деталей является регулярной проверкой полученных навыков.

Воспитательные:

  • воспитательный результат занятий робототехникой можно считать достигнутым, если учащиеся проявляют стремление к самостоятельной работе, усовершенствованию известных моделей и алгоритмов, созданию творческих проектов;
  • участие в научных конференциях для обучающихся, открытых состязаниях роботов и просто свободное творчество во многом демонстрируют и закрепляют его.

Кроме того, простым, но важным результатом будет регулярное содержание своего рабочего места и конструктора в порядке, что само по себе непросто.

 

Ожидаемые результаты второго года реализации программы:

Образовательные:

  • использование регуляторов для управления роботом;
  • решение задачи с использованием двух регуляторов или дополнительного задания для робота;
  • умение конструировать сложные модели роботов с использованием дополнительных механизмов;
  • расширенные возможности графического программирования.
  • навыки программирования исполнителей в текстовой среде.

Развивающие:

  • изменения в развитии мелкой моторики, внимательности, аккуратности и особенностей мышления конструктора-изобретателя проявляется на самостоятельных задачах по механике;
  • новые алгоритмические задачи позволяют научиться выстраивать сложные параллельные процессы и управлять ими.

Воспитательные:

  • 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.

 

Ожидаемые результаты третьего года реализации программы:

Образовательные:

  • 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.

Развивающие:

  • 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.

Воспитательные:

  • воспитательный результат занятий робототехникой можно считать достигнутым, если учащиеся проявляют стремление к самостоятельной работе, усовершенствованию известных моделей и алгоритмов, созданию творческих проектов;
  • участие в научных конференциях для обучающихся, открытых состязаниях роботов и просто свободное творчество во многом демонстрируют и закрепляют его. Способность работать в команде является результатом проектной деятельности.

Особые условия проведения

Не предусматриваются.

Материально-техническая база

  • Учебное помещение.
  1. Отдельный кабинет
  2. Учебные парты, стулья, доска
  • Материально-техническое обеспечение.
  1. Конструктор Lego «Перворобот», наборы № 9786 – 15 шт.
  2. Конструктор Lego «Перворобот», ресурсные наборы −10 шт.
  3. LEGO Mindstorms EV3 с программным обеспечением LEGO Mindstorms EV3 – 10 шт.
  4. LEGO Mindstorms EV3 с программным обеспечением LEGO Mindstorms EV3, ресурсный набор – 10 шт.
  5. LEGO 9686 Набор технология и физика – 5 шт.
  6. Электромеханический конструктор LEGO Education WeDo 2.0 45300 Базовый набор – 6 шт.
  7. Ноутбуки – 16 шт.
  • Информационное обеспечение
  1. ПО WeDo
  2. ПО Ev3
  3. ПО LegoDigitalDesign

Видео

[ "", "https://youtu.be/y93h1p3TTZg" ]