Дополнительная общеобразовательная общеразвивающая программа "Робототехника"

Администрация города Слободского

Муниципальное казенное учреждение дополнительного образования

«Станция юных туристов и техников»

города Слободского Кировской области

Рассмотрено Утверждаю

на педагогическом совете Директор _______Малых В.С.

Протокол № 1 от 21.02.2023 г. 03.04.2023 г.

Дополнительная общеобразовательная

(общеразвивающая) программа

технической направленности

«Робототехника»

Возраст обучающихся 10 - 17 лет

Срок реализации программы 1 год (144 ч.)

Уровень: базовый

Составитель:

Абрамова Любовь Анатольевна

педагог дополнительного

образования

г. Слободской

2023 г.

СОДЕРЖАНИЕ

1. КОМПЛЕКС ОСНОВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРОГРАММЫ

1.1. ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА 3

1.2. УЧЕБНО – ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН 7

1.3. СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММЫ10

1.4. ПЛАНИРУЕМЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ11

2. КОМПЛЕКС ОГРАНИЗАЦИОННО-ПЕДАГОГИЧЕСКХ УСЛОВИЙ

2.1. УСЛОВИЯ РЕАЛИЗАЦИИ ПРОГРАММЫ13

2.2. МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ14

2.3. ФОРМА АТТЕСТАЦИИ15

2.4.ОЦЕНОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ15

3. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ16

ПРИЛОЖЕНИЯ18

1. КОМПЛЕКС ОСНОВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРОГРАММЫ

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Образовательная робототехника – достаточно новая технология обучения, позволяющая вовлечь школьников в процесс инженерного творчества, проектирования и конструирования всевозможных интеллектуальных механизмов - роботов, имеющих модульную структуру и обладающих мощными микропроцессорами. Дополнительная общеобразовательная (общеразвивающая) программа «Робототехника» (далее – программа) разработана на основе дополнительной общеразвивающей программы технической направленности «Робототехника», автор: Куклин Олег Алексеевич в соответствии с основными нормативными и программными документами:

Конвенция о правах ребёнка.

Федеральный закон от 29.12.2012 № 273-ФЗ «Об образовании в РФ».

Распоряжение Правительства Российской Федерации от 31 марта 2022 г. №678-р «Концепция развития дополнительного образования детей до 2030».

Распоряжение Правительства Российской Федерации от 29.05.2015 г. №996-р «Стратегия развития воспитания в Российской Федерации на период до 2025 года».

Приказ Министерства образования и науки РФ от 27.07.2022 г. № 629 «Об утверждении порядка организации и осуществления образовательной деятельности по дополнительным общеобразовательным программам».

Распоряжение Правительства Кировской области от 28.04.2021 № 76 «Стратегия социально-экономического развития Кировской области на период до 2035 года».

Постановление Главного государственного санитарного врача Российской Федерации от 28.09.2020 № 28 «Об утверждении санитарных правил СП 2.4. 3648-20 «Санитарно-эпидемиологические требования к организациям воспитания и обучения, отдыха и оздоровления детей и молодежи».

Постановление Правительства Кировской области от 20.07.2020 № 389-П «О внедрении системы персонифицированного финансирования дополнительного образования детей на территории Кировской области».

Распоряжение Министерства образования Кировской области от 30.07.2020 № 835 «Об утверждении Правил персонифицированного финансирования дополнительного образования детей на территории Кировской области».

Устав МКУ ДО «Станция юных туристов и техников»

Программа относится к программам технической направленности.

Уровень программы – базовый.

Актуальность данной программысостоит в выполнении социального заказа современного общества, направленного на подготовку подрастающего поколения к полноценной работе в условиях глобальной информатизации всех сторон общественной жизни. Именно робототехника стала сегодня одним из важнейших направлений научно-технического прогресса, в котором проблемы механики и новых технологий соприкасаются с проблемами искусственного интеллекта.

Программа предполагает использование компьютеров и специальных интерфейсных блоков совместно с конструкторами. Важно отметить, что компьютер используется как средство управления моделью; его использование направлено на составление управляющих алгоритмов для собранных моделей. Обучающиеся получают представление об особенностях составления программ управления, автоматизации механизмов, моделирования работы систем.

Новизна программы.

ЛЕГО – это совершенно новые технологии в образовании. Мир «ЛЕГО» очень велик и разнообразен, его значение трудно переоценить. Конструирование роботов, написание программ для управления машиной развивают у детей творческие способности, мышление, социальные навыки. Конструктор «ЛЕГО» помогает детям воплощать в жизнь свои задумки, строить и фантазировать, увлеченно работая и видя конечный результат.

Отличительные особенности программы.

Отличительной особенностью программы является то, что она позволяет создать уникальную образовательную среду, которая способствует развитию инженерного, конструкторского мышления. В процессе работы с LEGO EV3 ученики приобретают опыт решения как типовых, так и нешаблонных задач по конструированию, программированию, сбору данных.

Особенности реализации программы предполагают сочетание возможности развития индивидуальных творческих способностей и формирование умений взаимодействовать в коллективе, работать в группе.

Педагогическая целесообразность этой программы заключается в том, что она является целостной и непрерывной в течение всего процесса обучения, и позволяет обучающимся шаг за шагом раскрывать в себе творческие возможности и самореализоваться в современном техногенном мире. В процессе конструирования и программирования обучающиеся получат дополнительное образование в области физики, механики, электроники и информатики. Использование LEGO-конструкторов повышает мотивацию обучающихся к обучению, при этом требуются знания практически из всех учебных дисциплин от искусства и истории до математики и естественных наук. Межпредметные занятия опираются на естественный интерес к разработке и постройке различных механизмов. Одновременно занятия LEGO как нельзя лучше подходят для изучения основ алгоритмизации и программирования.

Робот-конструктор LEGO позволяет обучающимся:

- обучаться совместно в рамках одной группы;

- распределять обязанности в своей группе;

- проявлять повышенное внимание культуре и этике общения;

- проявлять творческий подход к решению поставленной задачи;

- создавать модели реальных объектов и процессов;

- видеть реальный результат своей работы.

Также работа с образовательными конструкторами LEGO помогает обучающимся узнать в форме познавательной игры многие важные идеи и развить необходимые в дальнейшей жизни навыки. При построении модели затрагивается множество проблем из разных областей знания – от теории механики до психологии, что является вполне естественным.

Очень важным представляется тренировка работы в коллективе и развитие самостоятельного технического творчества.

Изучая простые механизмы, обучающиеся учатся работать руками (развитие мелких и точных движений), развивают элементарное конструкторское мышление, фантазию, изучают принципы работы многих механизмов.

Адресат программы

Дополнительная общеобразовательная (общеразвивающая) программа «Робототехника» предназначена для обучающихся от 10 до 17 лет. Программа предназначена для обучающихся, знающих основы начального программирования lego MINDSTORMS

Количество обучающихся в группе 13 человек.

Набор в группы – свободный.

Состав группы – постоянный.

Подросток уже способен управлять собственным поведением, может дать достаточно аргументированную оценку поведения других, особенно взрослых. У них углубляется интерес к окружающему, дифференцируются интересы, появляется потребность определиться в выборе профессии. В своих коллективных делах подростки способны к большой активности. Они готовы к сложной деятельности, включающей в себя и малоинтересную подготовительную работу, упорное преодоление препятствия. Дети этого возраста склонны признавать только настоящий, по праву завоеванный авторитет. Они зорки и наблюдательны, чутко улавливают противоречия во взглядах и позициях старших, болезненно относятся к расхождениям между их словами и делами. Они все более настойчиво начинают требовать от старших, уважения к себе, к своим мнениям и взглядам, и особенно ценят серьезный, искренний тон взаимоотношений.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ПРОГРАММЫ

Цель программы: формирование интереса к техническим видам творчества, развитие конструктивного мышления средствами робототехники.

Задачи программы:

Воспитательные: формирование личностных УУД. Программа способствует:

- воспитанию у обучающихся интереса к техническим видам творчества;

- воспитанию трудолюбия, самостоятельности, умения доводить начатое дело до конца;

- воспитанию аккуратности и бережливости, ответственности и культуры работы с наборами LEGO;

- воспитанию самостоятельности при принятии решений и желание к аргументированному обоснованию принятого решения.

Развивающие: формирование метапредметных УУД. Программа способствует:

Развитию регулятивных УУД

- развитие нетривиального подхода к решению конструкторских задач;

- развитие логического и творческого мышления обучающихся при создании действующих моделей роботов, а также их доработке или модификации;

- развитие внимания, оперативной памяти, воображение, мышление (логическое, комбинаторное, творческое).

Развитию познавательных УУД

- формирование и развитие навыков работы с различными источниками информации, умение самостоятельно искать, извлекать и отбирать необходимую для решения учебных задач информацию;

- развитие конструкторских навыков.

Развитию коммуникативных УУД

- воспитание навыков общения друг с другом;

- умение организованно заниматься в коллективе, проявлять дружелюбное отношение к товарищам.

Образовательные:

- решение базовых задач робототехники;

- формирование навыков работы с датчиками и двигателями комплекта;

- развитие навыков программирования.

Объем программы

Программа рассчитана на 1 год обучения, 144 учебных часа. Программа является вариативной. При необходимости в соответствии с материально-техническими и погодными условиями, планами учреждения, в течение учебного года, в пределах учебной нагрузки, возможна перестановка тем календарно-тематического плана программы.

Форма обучения - очная.

Режим занятий

Периодичность и продолжительность занятий: 2 раза в неделю по 2 учебных часа (40 минут занятие, перерыв между занятиями 10 минут).

Форма организации деятельности обучающихся: групповая, индивидуально-групповая.

Программой предусмотрено проведение комбинированных занятий: занятия состоят из теоретической и практической частей. Большее количество времени занимает практическая часть.

При проведении занятий традиционно используются три формы работы:

• демонстрационная, когда обучающиеся слушают объяснения педагога и наблюдают за демонстрационным экраном или экранами компьютеров на ученических рабочих местах;

• фронтальная, когда обучающиеся синхронно работают под управлением педагога;

• самостоятельная, когда обучающиеся выполняют индивидуальные задания в течение части занятия или нескольких занятий.

Для стимулирования учебно-познавательной деятельности применяются методы: соревнования, конкурсы; поощрение и порицание.

1.2. УЧЕБНО – ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН

* Календарный учебный график на 2023-2024 учебный год см. Приложение № 1.

1.3. СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММЫ

Раздел 1. Вводное занятие

Теория.

Организация работы кружка. Инструктаж по ТБ и ПБ. Робототехника. Конструкторы компании ЛЕГО.

Раздел 2. Программно-управляемые модели

Теория.

Робот. Правила робототехники. Видеопрезентации программно-управляемых моделей. Конструирование. Редукторы и передачи, понижающие и понижающие мощность, скорость. Сборка робота «Трёхколёсный бот». Конструирование. Прохождение перекрестков с двумя датчиками цвета, направленными вниз. Инверсионное получение данных. Сборка робота «Бот-внедорожник». Конструирование. Сборка робота «Танк-Сумоист». Соревнование программно-управляемых двухмоторных роботов: «Сумо». Факторы, способствующие победе. Соревнование программно-управляемых роботов «Перетягивание каната». Факторы, способствующие победе. Соревнование программно-управляемых полноприводных моделей: «Спидвей». Факторы, способствующие победе. Соревнование программно-управляемых моделей: «Пугливая собачка» Алгоритм робота пугливой собачки.

Практика.

Построение и улучшение роботов для соревнований в группах.

Раздел 3. Механизмы со смещённым центром

Теория.

Понятия: «Кулачок», «Эксцентрик». Механизмы, построенные на основе эксцентриков с качающим движением шатуна. Кривошипно-шатунный механизм: устройство, особенности конструкции, применение. Механизмы с поступательно-движущимся шатуном. Кулисные механизмы: устройство, особенности конструкции, применение. Механизмы с пространственно-качающимся шатуном. Конструкции с использованием кривошипно-шатунных и кулисных механизмов. Механизмы, построенные на основе эксцентриков с поступательным движением шатуна.

Практика.

Построение сложных моделей роботов с использованием кривошипно-шатунных и кулисных механизмов.

Раздел 4. Модели известных конструкций и исследования

Теория.

Исследование. Транспортное средство. Исследование. Роликовый транспортер. Проект «Гонки на колесах и гусеницах». Проект «Поднимаем». Исследование. Карусель. Исследование. Турникет.

Практика.

Проектирование роботов-моделей известных конструкций и соревнования в группах с целью выявления и устранения недоработок.

Раздел 5. Итоговая работа. Творческая проектная работа по итогам года.

Теория.

Этапы выполнения проектной работы: постановка проблемы, определение цели и задач, составление плана выполнения самостоятельной работы, расчет количества необходимых материалов, выполнение работы, самоанализ выполненной работы.

Практика.

Разработка темы проекта. Конструирование модели, её программирование. Презентация модели. Подготовка итоговой выставки работ учащихся за учебный год. Рефлексия образовательных результатов учащихся.

1.4. ПЛАНИРУЕМЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

Личностные результаты:

- сформированность навыков сотрудничества в коллективе, малой группе (в паре); умение участвовать в беседе, обсуждении;

- умение доводить начатое дело до конца, бережно и аккуратно работать с наборами Lego;

- умение самостоятельно решать учебные задачи; формулировать, аргументировать и отстаивать свое мнение.

Метапредметные результаты:

- проявление интереса к технике, программированию и высоким технологиям

- знание новых тенденций в роботостроении;

- умение быть внимательным в работе, анализировать ситуацию, логически рассуждать и излагать свои конструктивные решения;

- развитие мелкой моторики.

В результате освоения программы, обучающиеся будут знать:

 основные и дополнительные компоненты конструктора Lego;

 основы программирования роботов в программе LegoEducationMindstorms EV3;

 специальную терминологию.

Обучающиеся будут уметь:

 конструировать роботов для решения различных задач;

 составлять программы с различными алгоритмами;

 использовать созданные программы для управления роботами.

Обучающиеся будут владеть:

 навыками работы с конструктором Lego;

 навыками работы в среде программирования LegoEducationMindstorms EV3;

навыками программирования роботов на внутреннем языке микроконтроллера.

Способы определения результативности.

Для контроля и самоконтроля эффективности обучения обучающихся применяются основные методы: педагогическое наблюдение, педагогический анализ и мониторинг отслеживания результатов.

2. КОМПЛЕКС ОГРАНИЗАЦИОННО-ПЕДАГОГИЧЕСКХ УСЛОВИЙ

2.1. УСЛОВИЯ РЕАЛИЗАЦИИ ПРОГРАММЫ

Занятия по программе проводятся на базе МКУ ДО «Станция юных туристов и техников» в типовом, освещенном и проветриваемом учебном помещении, которое отвечает требованиям санитарно-гигиенических норм, правилам техники безопасности, установленных для помещений, где работают обучающиеся, оснащенном типовыми столами и стульями с учетом физиологических особенностей обучающихся.

Обеспечение программы предусматривает наличие следующих методических видов продукции:

- видео ролики;

- информационные материалы на сайте, посвященном данной дополнительной образовательной программе;

- мультимедийные интерактивные работы, выдаваемые обучающимся на занятиях;

Материально-техническое обеспечение программы.

1. Компьютерный кабинет – на момент программирования робототехнических средств, программирования контроллеров конструкторов, настройки самих конструкторов, отладки программ, проверка совместной работоспособности программного продукта и модулей конструкторов LEGO.

2. Наборы конструкторов:

- LEGOMindstormsEV3 Education – 6 шт.;

- программный продукт – по количеству компьютеров в классе;

- поля для проведения соревнования роботов –3  шт.;

- зарядное устройство для конструктора – 6 шт.

- ящик для хранения конструкторов (по объёму).

2.2. МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

При обучении по программе используются следующие технологии: группового обучения, проектного обучения, здоровье сберегающие технологии

Групповые технологии – обучение проходит в разновозрастных группах, объединяющих старших и младших общим делом.

Технология проектного обучения - ребята учатся создавать проекты по решению доступных им проблем и умело защищать их перед другими. Поощряется смелость в поисках новых форм, проявление фантазии, воображения.

Здоровье сберегающие технологии. Важное значение в проведении занятий имеет организация динамических пауз. Введение этих упражнений в процесс занятия обеспечивает своевременное снятие физической усталости и оживление работоспособности детей. Количество таких пауз (физкультминутки) в течение занятия зависит от возраста детей, от сложности изучаемого материала, от состояния работоспособности. Занятия строятся с учетом индивидуальных и возрастных особенностей, степени подготовленности, имеющихся знаний и навыков.

Учебное занятие - основной элемент образовательного процесса, который проходит в комбинированной форме в двух частях: теоретической и практической.

Теоретическая часть проходит в виде лекций, где объясняется новый материал, практическая часть – закрепление пройденного материала посредством выполнения практических заданий по разделам и темам программы. На занятиях используется индивидуальный подход к каждому обучающемуся, особенно при выполнении итоговой практической работы.

В процессе выполнения практических работ происходит обсуждение способов решения поставленной задачи, выбора инструментов. Комбинированная форма занятий обеспечивает смену видов деятельности и перерывы в работе за компьютером.

2.3. ФОРМА АТТЕСТАЦИИ

Проверка полученных умений, навыков и знаний осуществляется на контрольных занятиях, а также в процессе участия обучающихся в соревнованиях разного уровня, профильных конференциях и семинарах, внутренних соревнованиях.

Текущий контроль усвоения теоретического материала осуществляется с помощью опроса (зачета) по отдельным темам (разделам).

Основным результатом обучения является творческая работа – создание и программирование робототехнического устройства собственной конструкции.

Аттестация по итогам освоения программы проводится в форме

итогового зачета по разделам программы и защиты творческого проекта.

Формой итогового контроля также может являться результативное участие обучающегося в конкурсных мероприятиях муниципального, городского и более высокого уровней.

2.4. ОЦЕНОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Для оценивания результатов текущей и промежуточной диагностики используется уровневая система: низкий, средний и высокий уровень. В начале учебного года проводится собеседование, с целью выявления начальных умений и навыков, мотивации поступления в объединение. Во время всего периода обучения применяются тесты на развитие памяти, мышления, воображения.

Оценочный лист заполняется педагогом в конце учебного года по результатам наблюдений, тестирования и выполнения практических заданий.

Оценочный лист по итогам обучения

Критерии оценивания знаний, умений и навыков обучающихся

*Оценочные материалы см. Приложение № 2.

3. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Для педагогов

1. Добриборш Д.Э., Чепинский С.А., Артѐмов К.А. Основы робототехники на Lego® Mindstorms® EV3. Учебное пособие. – М.: Лань, 2019. – 108 с. Иванов А.А. Основы робототехники. Учебное пособие. - М: ИНФРА-М, 2019. – 223с.

2. Злаказов А.С. Уроки Лего-конструирования в школе: методическое пособие. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2011. – 120с.: ил

3. Копосов Д.Г. Первый шаг в робототехнику: практикум для 5-6 классов. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012. – 286с.: ил.

4. Корягин А.В. Образовательная робототехника LegoWedo. Сборник методических рекомендаций и практикумов. - М.: «ДМК-Пресс», 2016. – 254 с.

5. Огановская Е.Ю., Князева И.В., Гайсина С.В. Робототехника, 3D-

моделирование и прототипирование в дополнительном образовании. – М.: Каро, 2017. – 208 с.

6. Тарапата В.В., Самылкина Н.Н. Робототехника в школе. Методика, программы, проекты. – М.: Лаборотория знаний, 2017. – 109 с.

7. Филиппов С.А. Уроки робототехники. Конструкция. Движение. Управление. – М.: Лаборатория знаний, 2018. – 176 с.

8. Юревич Е.И. Основы робототехники. Учебное пособие. – М.: BHV, 2018. – 304 с.

Для обучающихся

1. Белиовская Л., Белиовский Н. Использование Лего–роботов в инженерных проектах школьников. - М.: «ДМК Пресс», 2016. – 88 с.

2. Винницкий Ю.А. Игровая робототехника для юных программистов и конструкторов. - М.: ВНV, 2019. – 240 с.

3. Русин Г.С., Иркова Ю.А., Дубовик Е.В. Привет, робот! Моя первая книга по робототехнике. – М.: Наука и Техника, 2018. – 304 с.

Ресурсы сети Интернет:

www.int-edu.ru

http://strf.ru/material.aspx?d_no=40548&CatalogId=221&print=1

http://legomet.blogspot.com

http://robosport.ru

http://myrobot.ru/stepbystep/

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

http://technic.lego.com/en-us/BuildingInstructions/9398%20Group.aspx

http://www.nxtprograms.com/robot_arm/steps.html

http://www.isogawastudio.co.jp/legostudio/modelgallery_a.html

http://pacpac.ru/auxpage_activity_booklets/

Приложение № 1.

Календарный учебный график на 2023-2024 учебный год

Приложение № 2

Задания для проверки уровня знаний

Соедини название детали с их изображением.

Изогнутые балки

Штифты

Балки

Оси

Балки с выступами

Зубчатые колёса

(шестерёнки)

Втулки

Фиксаторы

Выполнение практической работы: «Сборка модели бульдозера»

Цель: определение уровня способностей учащихся на начальном этапе обучения.

Условия проведения:

1. Время выполнения –90 мин.

2. Самостоятельное выполнение практической работы.

Оборудование: LEGO-конструктор.

Порядок выполнения:

1. По собственной задумке, придерживаясь оригинального дизайна, собрать модель.

2. Проверить основные узлы соединения.

3. Проверить функциональность передвижения на гусеницах и способность перемещать грузы в ковше.

4. Напишите программу, чтобы бульдозер переместил груз в заданную точку.

Соревнование роботов «Сумо».

 Цель: определение уровня способностей учащихся в процессе этапа обучения.

Условия проведения:

Время проведения 45 мин.

Порядок выполнения:

Собрать робота для боев «сумо».

Написать программу, чтобы вытолкнуть робота противника за круг при этом самому не выехать за границу круга.

Провести 3 матча. Матч проходит до 2 побед и может состоять максимум из 3 раундов. Если один из соперников выиграл первые два раунда, третий раунд не проводится. Раунды отличаются стартовой позицией.

1 раунд ­ боком друг к другу (левым боком к центру)

2 раунд ­ боком друг к другу (правым боком к центру)

3 раунд­ спиной друг к другу

4. Определить наиболее “сильного” робота с точки зрения конструкции и программного обеспечения.

Индивидуальный и групповой творческий проект

«Создание моделей для соревнований между командами»

Цель: определение уровня способностей учащихся по итогам обучения по программе.

Условия проведения:

1. Время выполнения – 90 мин.

Оборудование: LEGO-конструктор.

Порядок выполнения:

1. Придумать командой LEGO-конструкцию транспорта.

2. Выбрать базовые элементы конструкции.

3. Собрать базовые элементы конструкции транспорта, предназначенного для соревнования.

4. Проверить основные узлы соединения.

5. Проверить движение механизмов.

6. При необходимости задать программу реакции на препятствия.

7. Провести соревновательные заезды.