Использование элементов 3D моделирования в процессе создания учебных проектов на занятиях робототехники.

Муниципальное бюджетное образовательное учреждение

дополнительного образования

«Детский технопарк «Кванториум»

Дополнительная общеразвивающая программа

технического направления

«Инженерная школа «Образовательная робототехника и 3D моделирование»

Возраст обучающихся 10-12 лет

Срок реализации 10 учебных часов

Разработчик:

Тендит Татьяна Николаевна,

педагог дополнительного образования

Комсомольск-на-Амуре

2017 год

Содержание

Информационная карта3

Пояснительная записка7

Учебно-тематическое планирование10

Содержание программы11

Программное обеспечение12

Список литературы13

Пояснительная записка

Робототехника в образовании — это междисциплинарные занятия, интегрирующие в себе науку, технологию, инженерное дело, математику, основанные на активном обучении учащихся. Робототехника играет очень важную роль в дополнительном образовании детей, так как оно решает одну из главных проблем в России, это недостаточная обеспеченность инженерными кадрами.

Дополнительная общеразвивающая программа имеет техническую направленность, прививает интерес учащихся к области робототехники и автоматизированных систем, обладает целым рядом возможностей и способствует популяризации профессии инженер.

Актуальностьпрограммы заключается в том, что она направлена на развитие логического и инженерно-технического мышления личности посредством современных технологий и методов обучения.

Новизна данной образовательной программы заключается в том, что она позволяет построить взаимосвязь между такими областями инженерных знаний, как робототехника и 3D моделирование.

Педагогическая целесообразность изучения данной образовательной программы заключается в том, что представленные в ней с современные позиции теоретические и практические вопросы, значительно повышают подготовку учащихся к самостоятельному творческому конструированию и проектированию, различных автоматических устройств.

Цель программы: раскрытие интеллектуального и творческого потенциала детей с использованием возможностей робототехники и 3D моделирования.

Основные задачи:

Образовательные:

знакомство с основными принципами механики и основами моделирования роботов Lego;

знакомство с программой 3D моделирования и работой 3D принтера;

формирование у учащихся инженерного мышления, навыков конструирования и проектирования автоматизированных систем;

Воспитательные:

формирование навыков коллективного труда: воспитание у детей отношения делового сотрудничества (доброжелательность друг к другу, уважение мнения других, умение слушать товарищей), воспитание чувства товарищеской взаимовыручки и этики групповой работы;

формирование самоконтроля и самооценки у учащихся;

формирование навыков проектного мышления;

Развивающие:

развитие алгоритмического, логического и инженерно-технологического мышления;

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

развитие познавательного интереса, интеллектуальных и творческих способностей путем освоения робототехнических устройств;

формирование потребности в творческом и познавательном досуге.

Исполнение программы производится в строгом соответствии с нормативными документами: СанПиН 2.4.4.3172 - 14, Уставом образовательного учреждения, Конституцией РФ, Федеральным государственным образовательным стандартом второго поколения.

Программа предназначена для обучения детей 10-12 лет.

Учебный план рассчитан на 10 учебных часов,занятия проводятся 5 раза в неделю по 2 учебных часа.

Набор свободный. Социально-педагогическое направление программы заключается в том, что обучение проходят ребята и из неблагополучных семей, а также те, кто не нашел себя в других областях, в том числе трудные подростки.

Ожидаемый результат – пройдя курс дополнительной общеразвивающей программы «Основы робототехники и 3D моделирования», учащиеся получат начальные знания, связанные с понятиями автоматизация, автоматизированные системы и их проектирование.

Дополнительная общеразвивающая программа направлена на достижение обучающимися различных результатов:

Личностные умения:

критически относиться к информации и избирательно ее воспринимать;

самостоятельно и творчески реализовывать собственные замыслы;

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

планировать учебное сотрудничество с педагогом и сверстниками — определять цели, функций участников, способов взаимодействия.

Метапредметными:

принимать и сохранять учебную задачу; 

планировать последовательность шагов алгоритма для достижения цели;

осуществлять итоговый и пошаговый контроль по результату;

оценивать получающийся творческий продукт и соотносить его с изначальным замыслом, выполнять по необходимости коррекции либо продукта, либо замысла;

адекватно воспринимать оценку педагога;

проявлять познавательную инициативу в учебном сотрудничестве;

осваивать способы решения проблем творческого характера в жизненных ситуациях.

Предметные:

применять необходимые для построения моделей знания робототехнических систем (информационных, электромеханических, электронных элементов и средств вычислительной техники);

проектировать необходимые детали конструкции робота с помощью компьютерной программы по 3D моделированию;

проводить настройку и отладку конструкции робота.

Учащиеся должны использовать приобретённые знания и умения в практической деятельности:

создавать реально действующие модели устройств при помощи специальных элементов по разработанной схеме, по собственному замыслу;

создавать 3D модель отдельных деталей робота.

В процессе обучения по программе осуществляется контроль за успешностью усвоения программного материала, который проводится по результатам:

интерактивных тестовых заданий;

соблюдения правил по технике безопасности;

защиты творческих проектов.

По итогам успешного обучения выдаются свидетельства установленного образца.

Методическое обеспечение

На занятиях по конструированию и программированию роботов метод взаимообучения реализуется учениками самостоятельно, иногда даже без участия педагога. Разобравшись в решении какой-либо конструкторской задачи, учащиеся с удовольствием делятся своими знаниями с теми, кто испытывает затруднения при решении подобных задач. Таким образом, может сложиться ситуация, в которой учащиеся обучают самого педагога, что положительно влияет как на самооценку учеников, так и на отношения с педагогом.

Использование метода проектов позволяет развивать познавательные и творческие навыки учащихся при разработке конструкций роботов по заданным функциональным особенностям для решения каких-либо социальных и технических задач. Самостоятельная работа над техническим проектом дисциплинирует ребят, заставляет мыслить критически и дает возможность каждому учащемуся определить свою роль в команде. Работа над проектом разработки модели робота предполагает два взаимосвязанных направления: конструирование и программирование, таким образом, учащийся имеет возможность самостоятельного выбора сферы деятельности.

Конструирование повышает мотивацию обучающихся к овладению новыми знаниями. Необходимо привлекать понятия из других предметов для расширения области практического применения теории, изучаемой в данном предмете. Использовать практические умения и навыки, полученные на занятиях родственных предметов, для получения новых экспериментальных данных. У обучающихся появляется возможность повторять необходимые сведения по соответствующим предметам. При изучении нового учебного материала используются факты и понятия из разных учебных предметов.

Для осуществления образовательного процесса при реализации дополнительной общеразвивающей необходимо следующееметодическое, ресурсное обеспечение:

Робототехнический конструктор LegoEducation Технология и физика.

Ноутбук и проектор.

Компьютеры с программным обеспечением 3DMax.

3D принтер.

Учебно-тематическое планирование

Содержание программы

Знакомство с конструктором LegoEducation «Технология и физика».

Основы конструирования. Механические передачи и узлы.

Практическая работа: сборка моделей собаки и скорохода.

Знакомство с программой трехмерного проектирования 3Dmax.

Интерфейс программы 3DMax. Приемы создания моделей.

Практическая работа: создание геометрических фигур, изменение их формы с помощью программных плагинов.

Конструирование робототехнической основы проекта.

Исследование физических свойств и биологического строения насекомых.

Практическая работа: разработка основных механических узлов робота в соответствии с выбранной реализуемой моделью насекомого.

Моделирование и распечатка каркасной модели для робототехнического проекта.

Рассмотрение каркаса модели насекомого и разделение на простые составляющие.

Практическая работа: моделирование и распечатка каркасной модели.

Финальная сборка и отладка робототехнического проекта.

Практическая работа: сборка и отладка модели.

Список литературы

Литература для педагога

Аббасов, И.Б. Двухмерное и трехмерное моделирование в 3ds MAX / И.Б. Аббасов. - М.: ДМК, 2012.

Большаков В.П. Основы 3D-моделирования / В.П. Большаков, А.Л. Бочков.-СПб.: Питер, 2013.

Злаказовc А.С. Уроки Лего конструирования в школе. М:– Бином, 2011.

Колотова О.И. Образовательная робототехника, рабочая тетрадь №1,2. Челябенский дом печати, 2012.

Копосов Д.Г. Первый шаг в робототехнику. М:-Бином, 2012.

Робототехника / Ю.В. Рогов – Челябинск,2012.

Рыкова Е. А. LEGO-Лаборатория (LEGO Control Lab). Учебно-методическое пособие. – СПб, 2001.

Тозик, В.Т. 3ds Max Трехмерное моделирование и анимация на примерах / В.Т. Тозик. - СПб.: BHV, 2008.

Филиппов С.А. Робототехника для детей и родителей. СПб., Наука 2010.

Халамов В.Н. Образовательная робототехника. Челябенский дом печати, 2012.

Юревич Е.И. Основы робототехники. Серия: Учебное пособие. СПб: БХВ – Петербург, 2011.

Интернет ресурсы

http://le-gofun.ru/nabor/lego/mayndshtorms-nxt-8527/2242

http://www.prorobot.ru

http://www.prorobot.ru/lego/nxt_9797.php

http://3dtoday.ru/blogs/sergey/3d-models-for-3d-printing-and-beyond-top-sites/

Литература для родителей и обучающихся

Большаков В.П. Основы 3D-моделирования / В.П. Большаков, А.Л. Бочков.-СПб.: Питер, 2013

Филиппов С.А. Робототехника для детей и родителей. СПб., Наука 2010.

Юревич Е.И. Основы робототехники. Серия: Учебное пособие. СПб: БХВ – Петербург, 2011.

Интернет ресурсы

http://le-gofun.ru/nabor/lego/mayndshtorms-nxt-8527/2242

http://www.prorobot.ru

http://www.prorobot.ru/lego/nxt_9797.php

http://3dtoday.ru/blogs/sergey/3d-models-for-3d-printing-and-beyond-top-sites/