Департамент образования Администрации города Ноябрьска

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение «Гимназия №1»

муниципального образования город Ноябрьск

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

По курсу «Робототехника»

(основы механики, конструирование, программирование)

для учащихся 5-6 классов

                                                                   Составитель:                                       

                                                        Педагог дополнительного образования

                                                                          МБОУ «Гимназия №1»

                                                                   Чумакин Евгений Владимирович

Ноябрьск

Пояснительная записка

Рабочая программа, составлена в соответствии с требованиями Федерального государственного образовательного стандарта основного общего образования (ФГОС ООО), утвержденного приказом Министерства  образования  и  науки  Российской  Федерации  от 17.12.2010 № 1897; на основании учебного плана МБОУ «Гимназия №1 г. Ноябрьск на 2014- 2015 учебный год; учебно-методического пособия: Образовательная робототехника во внеурочной деятельности. В.Н. Халамов, на основе авторского курса «Робототехника», Каширина Дмитрия Алексеевича, г. Курган, 2012, (Электронный ресурс).
Данная программа и составленное тематическое планирование рассчитано на 2 года обучения, 140 часов из расчёта 2 часа в неделю. Название курса первого года – «Лего конструирование», второго – «Робототехника».

Настоящая программа предлагает использование образовательных конструкторов Lego Mindstorms NXT 9797 как инструмента для обучения детей конструированию и моделированию, а также управлению роботом на занятиях по робототехнике.

Цели и задачи курса

Цель: обучение основам конструирования и программирования.

Задачи:

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

2. Способствовать развитию интереса к технике, конструированию, программированию, высоким технологиям.

3. Способствовать развитию конструкторских, инженерных и вычислительных навыков.

4. Развивать мелкую моторику, логическое, абстрактное и образное мышление.

5. Способствовать формированию умения достаточно самостоятельно решать технические задачи в процессе конструирования моделей.

6. Формировать творческий подход к решению  поставленной задачи, а также представление о том, что большинство задач имеют несколько решений;

7. Развивать регулятивную структуру деятельности, включающую: целеполагание, планирование (умение составлять план действий и применять его для решения практических задач), прогнозирование (предвосхищение будущего результата при различных условиях выполнения действия), контроль, коррекцию и оценку;

8. Развивать научно-технический и творческий потенциал личности ребенка путем организации его деятельности в процессе интеграции начального инженерно-технического конструирования и основ робототехники.

Актуальность

Робототехника - область науки и техники, ориентированная на создание роботов и робототехнических систем, построенных на базе мехатронных модулей (информационно-сенсорных, исполнительных и управляющих).

Актуальность и практическая значимость данной программы обусловлена тем, что полученные на занятиях знания становятся для ребят необходимой теоретической и практической основой их дальнейшего участия в техническом творчестве, выборе будущей профессии, в определении жизненного пути.  Овладев же навыками творчества сегодня, они, в дальнейшем, сумеют применить их с нужным эффектом в своих трудовых делах. Данная программа помогает раскрыть творческий потенциал обучающегося, определить его резервные возможности, осознать свою личность в окружающем мире, способствует формированию стремления стать мастером, исследователем, новатором.

Содержание  данной  программы  построено  таким  образом,  что  обучающиеся под руководством педагога смогут не только создавать роботов посредством конструктора Lego NXT Mindstorms 9797, следуя предлагаемым пошаговым инструкциям, но и, проводя эксперименты, узнавать новое об окружающем их мире. Полученное знание служит при этом и доказательством истинности (или ложности) выдвинутых юными экспериментаторами тех или иных теоретических предположений, поскольку именно в ходе творчества они подтверждаются или опровергаются практикой.

Направления обучения.

Программа «ЛЕГО конструирование и робототехника» рассчитана для обучающихся 5-6 классов и имеет инженерно-техническое направление, при котором происходит создание роботов, робототехнических систем для развития изобретательских и рационализаторских способностей через проектную и учебно-исследовательскую деятельность.

Неизменная обязательная часть программы (инвариантная часть) содержит 6 основных модулей: «Общие представления о робототехнике», «Основы конструирования машин и механизмов», «Система передвижения роботов», «Контроллер. Сенсорные системы», «Манипуляционные системы», «Разработка проекта».

Дополнительная часть программы предусмотрена для индивидуальных и подгрупповых занятий в качестве подготовки обучающихся к ежегодным соревнованиям, конкурсам различных уровней: школьных, городских, окружных, всероссийской и  международной олимпиаде роботов (далее WRO) основной категории.

Отличительные особенности.

Отличительной особенностью данной программы является то, что она построена на обучении в процессе практики.

Простота в построении модели в сочетании с большими конструктивными возможностями конструктора позволяют детям в конце занятия увидеть сделанную своими руками модель, которая выполняет поставленную ими же задачу.

Уже на начальной стадии приобщения к процессу творчества, при репродуктивном конструировании (по готовым инструкциям и схемам) и сборке робота по образу и подобию существующих, обучающиеся приобретают для себя немало новых научных и технических знаний.

В поиске решения технических задач претворяются в жизнь основные ступени творческого мышления. Это прежде всего концентрация имеющихся знаний и опыта, отбор и анализ фактов, их сопоставление и обобщение, мысленное построение новых образов, установление их сходства и различия с существующими реальными объектами.

Методы обучения.

Эффективность обучения основам робототехники  зависит от организации занятий проводимых с применением следующих методов по способу получения знаний предложенных В.А. Оганесяном.(1980г.), В.П. Беспалько(1995 г.):

·      Объяснительно - иллюстративный - предъявление информации различными способами (объяснение, рассказ, беседа, инструктаж, демонстрация, работа с технологическими картами и др.);

·      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.

·      Метод проектов.

Проектно-ориентированное обучение – это систематический учебный метод, вовлекающий учащихся в процесс приобретения знаний и умений с помощью широкой исследовательской деятельности, базирующейся на комплексных, реальных вопросах и тщательно проработанных заданиях.

Прогнозируемые результаты.

Личностные результаты обучения:

·      формирование познавательных интересов, интеллектуальных и творческих способностей обучающихся;

·      формирование целостного мировоззрения, соответствующего современному уровню развития науки и технологий;

·      самостоятельность в приобретении новых знаний и практических умений;

·      готовность к выбору жизненного пути в соответствии с собственными интересами и возможностями;

·      проявление технико-технологического мышления при организации своей деятельности;

·      мотивация образовательной деятельности школьников на основе личностно ориентированного подхода;

·      формирование ценностных отношений друг к другу, учителю, авторам открытий и изобретений, результатам обучения;

·      формирование коммуникативной компетентности в процессе проектной, учебно-исследовательской, игровой деятельности.

Метапредметные результаты:

·      овладение составляющими исследовательской и проектной деятельности: умения видеть проблему, ставить вопросы, выдвигать гипотезы, давать определения понятиям, классифицировать, наблюдать, проводить эксперименты, делать выводы и заключения, структурировать материал, объяснять, доказывать, защищать свои идеи;

·      умение самостоятельно определять цели своего обучения, ставить и формулировать для себя новые задачи в учёбе и познавательной деятельности, развивать мотивы и интересы своей познавательной деятельности;

·      овладение основами самоконтроля, самооценки, принятия решений и осуществления осознанного выбора в учебной и познавательной деятельности;

·      умение создавать, применять и преобразовывать знаки и символы, модели, схемы для решения учебных и познавательных задач;

·      развитие монологической и диалогической речи, умения выражать свои мысли, способности выслушивать собеседника, понимать его точку зрения, признавать право другого человека на иное мнение;

·      формирование умений работать в группе с выполнением различных социальных ролей, представлять и отстаивать свои взгляды и убеждения, вести дискуссию;

·      комбинирование известных алгоритмов технического и технологического творчества в ситуациях, не предполагающих стандартного применения одного из них;

·      поиск новых решений возникшей технической или организационной проблемы;

·      самостоятельная организация и выполнение различных творческих работ по созданию технических изделий;

·      виртуальное и натурное моделирование технических объектов и технологических процессов;

·      проявление инновационного подхода к решению учебных и практических задач в процессе моделирования изделия или технологического процесса;

·      выявление потребностей, проектирование и создание объектов, имеющих потребительную стоимость;

·      формирование и развитие компетентности в области использования информационно-коммуникационных технологий.

Предметные результаты обучения:

·      умение использовать термины области «Робототехника»;

·      умение конструировать механизмы для преобразования движения;

·      умение конструировать модели, использующие механические передачи, редукторы;

·      умение конструировать мобильных роботов, используя различные системы передвижения;

·      умение программировать контролер NXT и сенсорные системы;

·      умение конструировать модели промышленных роботов с различными геометрическими конфигурациями; умение составлять линейные алгоритмы управления исполнителями и записывать их на выбранном языке программирования;

·      умение использовать логические значения, операции и выражения с ними; умение формально выполнять алгоритмы, описанные с использованием конструкций ветвления (условные операторы) и повторения (циклы), вспомогательных алгоритмов, простых и табличных величин; умение создавать и выполнять программы для решения несложных алгоритмических задач в выбранной среде программирования;

·      умение использовать готовые прикладные компьютерные программы и сервисы в выбранной специализации, умение работать с описаниями программ и сервисами;

·      навыки выбора способа представления данных в зависимости от постановленной задачи;

·      рациональное использование учебной и дополнительной технической и технологической информации для проектирования и создания роботов и робототехнических систем;

·      владение алгоритмами и методами решения организационных и технических задач;

·      владение методами чтения и способами графического представления технической, технологической и инструктивной информации;

·      применение общенаучных знаний по предметам естественнонаучного и математического цикла в процессе подготовки и осуществления технологических процессов;

·      владение формами учебно-исследовательской, проектной, игровой деятельности;

·      планирование технологического процесса в процессе создания роботов и робототехнических систем.

                         Первый этап обучения: «Лего конструирование»

Курс «Лего конструирование» является базовым и не предполагает наличия у обучаемых навыков в области конструирования и программирования. Уровень подготовки учащихся может быть разным. Реализация данного этапа курса позволяет стимулировать интерес и любознательность, развивает способности к решению проблемных ситуаций умению исследовать проблему, анализировать имеющиеся ресурсы, выдвигать идеи, планировать решения и реализовывать их.

Курс предполагает практическое знакомство с определённым аспектом базовой науки (физики) и направлением исследований, которые позволяют подготовить учащихся к осознанному восприятию таких тем курса физики 7 класса, как «Простые механизмы», «Механическая энергия» и «Закон сохранения энергии». Интеграция учебной и вне учебной деятельности учащихся, решение личностно значимых для ученика прикладных задач способствуют расширению его кругозора, усилению интереса к науке физике. Включение в программу кружка вопросов, связанных с изучением множества примеров технологий преобразования энергии, используемых в прошлом и настоящем, позволит учащимся продвинуться по пути познания в области техники и ее возможностей.

Основными целями курса являются:

·      &nbs