Образовательная программа дополнительного образования детей "Образовательная робототехника" (стартовый уровень)

Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение Владимирской области

«Гусевский стекольный колледж»

Утверждаю

Директор ГБПОУ ВО «ГСК»

__________ Капустин Н.И.

«02» июля 2018 г.

ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА

ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ДЕТЕЙ

«Образовательная робототехника

(стартовый уровень)»

Автор программы –

Груздева Н.В.

Возраст детей: 14-16 лет

Срок реализации: 72 часа

Гусь-Хрустальный

2018

Пояснительная записка

Программа направлена на профессиональную ориентацию обучающихся в сфере инженерно-технологических специальностей. Высокотехнологичная экономика формирует спрос на специалистов, обладающих высоким интеллектом и развитыми творческими способностями в современных областях науки и техники. В связи с этим в последние годы значительно увеличился интерес к образовательной робототехнике. Робототехника в образовании - это междисциплинарные занятия, интегрирующие в себе науку, технологию, инженерное дело, математику, основанные на активном обучении учащихся. Робототехника представляет учащимся технологии 21 века, способствует развитию их коммуникативных способностей, развивает навыки взаимодействия, самостоятельности при принятии решений, раскрывает их творческий потенциал. Этим определяются актуальность и новизна программы.

Современный динамично развивающийся мир требует освоения основ конструкторской и проектно-исследовательской деятельности, развития у обучающихся умений планирования деятельности, сотрудничества, презентации и самооценивания результатов учебной деятельности, что определяет педагогическую целесообразность программы по образовательной робототехнике.

Цель реализации программы: создание условий для развития научно-технического и творческого потенциала личности учащегося путем изучения основ алгоритмизации и робототехники в процессе интеграции начального инженерно-технического конструирования и основ робототехники.

Задачи программы:

• научить основам конструирования роботов на базе робототехнических конструкторов LEGO, а также на базе различных электронных, микропроцессорных и мехатронных компонентов, выпускаемых промышленностью;

• сформировать навыки построения алгоритмов для решения технических задач;

• развивать творческие способности и логическое мышление обучающихся;

• развивать умение выстраивать гипотезу и сопоставлять с полученным результатом;

• развивать образное, техническое мышление и умение выразить свой замысел;

• развивать умения творчески подходить к решению задачи;

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

• развивать умения работать в команде;

• совершенствовать умения адекватно оценивать и презентовать результаты совместной или индивидуальной деятельности и др.

Отличительной особенностью данной программы является то, что она реализуется в логике проектно-исследовательской деятельности обучающихся с соблюдением всех базовых циклов проекта: от планирования деятельности до презентации и обсуждения её результатов. Проекты засчитываются как итоговые работы по курсу обучения. Они могут быть как индивидуальными, так и групповыми. Итоговые работы обязательно презентуются – это дает возможность ребенку увидеть значимость своей деятельности и получить оценку работы как со стороны сверстников, так и со стороны взрослых (педагогов, родителей и др.).

Другой отличительной особенностью программы является ее направленность на достижение личностных результатов обучающихся. Ведь, на современном этапе общественного развития, характеризующемся бурным прогрессом науки, техники и информационной среды, человек пребывает в условиях постоянной конкуренции. Его успешность при этом определяется рядом профессиональных и личностных качеств, наиболее важные из которых – готовность и способность обучающихся к саморазвитию, сформированность мотивации к обучению и познанию, ценностно-смысловые установки обучающихся, отражающие их индивидуально-личностные позиции, социальные компетенции, личностные качества; сформированность основ гражданской идентичности. Данные причины требуют усилий, направленных на повышение эффективности дополнительного образования и, в частности, на приобщение учащихся к самостоятельному поиску необходимых им знаний, освоение различных способов учебной деятельности, развитие внутренней мотивации учения. Для достижения личностных результатов учащихся используются нами разработанные принципы обучения:

• принцип включения школьников в творческую познавательную деятельность;

• принцип разнообразия видов познавательной деятельности;

• принцип организации взаимодействия школьников в процессе осуществления познавательной деятельности;

• принцип формирования рефлексивной позиции учащегося в познавательной деятельности;

• принцип поиска ценностно-смысловых ориентиров и обретение смысла;

• принцип выработки критического отношения к содержанию и форме предъявления задания;

• принцип отсутствия границ в поиске и выборе способов решения.

Ожидаемые результаты:

Личностные результаты:

• 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;

• развитие самостоятельности суждений, независимости и нестандартности мышления;

• воспитание чувства справедливости, ответственности;

• формирование профессионального самоопределения, ознакомление с миром профессий, связанных с робототехникой.

• формирование осознанного, уважительного и доброжелательного отношения к другому человеку, его мнению, мировоззрению, культур;

• освоение социальных норм, правил поведения, ролей и форм социальной жизни в группах и сообществах;

• формирование коммуникативной компетентности в общении и  сотрудничестве со сверстниками;

• формирование основ экологической культуры соответствующей современному уровню экологического мышления, развитие опыта экологически ориентированной рефлексивно-оценочной и практической деятельности в жизненных ситуациях.

• Метапредметные результаты:

Регулятивные универсальные учебные действия:

• умение принимать и сохранять учебную задачу;

• умение планировать последовательность шагов алгоритма для достижения цели;

• умение ставить цель (создание творческой работы), планировать достижение этой цели;

• умение осуществлять итоговый и пошаговый контроль по результату;

• способность адекватно воспринимать оценку учителя и сверстников;

• умение различать способ и результат действия;

• умение вносить коррективы в действия в случае расхождения результата решения задачи на основе ее оценки и учета характера сделанных ошибок;

• умение в сотрудничестве ставить новые учебные задачи;

• способность проявлять познавательную инициативу в учебном сотрудничестве;

• умение осваивать способы решения проблем творческого характера в жизненных ситуациях;

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

Познавательные универсальные учебные действия:

• умение осуществлять поиск информации в индивидуальных информационных архивах учащегося, информационной среде образовательного учреждения, в федеральных хранилищах информационных образовательных ресурсов;

• умение использовать средства информационных и коммуникационных технологий для решения коммуникативных, познавательных и творческих задач;

• умение ориентироваться в разнообразии способов решения задач;

• умение осуществлять анализ объектов с выделением существенных и несущественных признаков;

• умение проводить сравнение, классификацию по заданным критериям;

• умение строить логические рассуждения в форме связи простых суждений об объекте;

• умение устанавливать аналогии, причинно-следственные связи;

• умение моделировать, преобразовывать объект из чувственной формы в модель, где выделены существенные характеристики объекта (пространственно-графическая или знаково-символическая);

• умение синтезировать, составлять целое из частей, в том числе самостоятельное достраивание с восполнением недостающих компонентов;

• умение выбирать основания и критерии для сравнения, сериации, классификации объектов;

Коммуникативные универсальные учебные действия:

• умение аргументировать свою точку зрения на выбор оснований и критериев при выделении признаков, сравнении и классификации объектов;

• умение выслушивать собеседника и вести диалог;

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

• умение планировать учебное сотрудничество с учителем и сверстниками: определять цели, функций участников, способов взаимодействия;

• умение осуществлять постановку вопросов: инициативное сотрудничество в поиске и сборе информации;

• умение разрешать конфликты: выявление, идентификация проблемы, поиск и оценка альтернативных способов разрешения конфликта, принятие решения и его реализация;

• умение управлять поведением партнера: контроль, коррекция, оценка его действий;

• умение с достаточной полнотой и точностью выражать свои мысли в соответствии с задачами и условиями коммуникации;

• владение монологической и диалогической формами речи.

Предметные результаты:

В результате освоения программы обучающиеся должны знать:

• правила безопасной работы;

• способы планирования деятельности, разбиения задач на подзадачи, распределения ролей в рабочей группе;

• конструктивные особенности различных моделей, сооружений и механизмов;

• компьютерную среду, включающую в себя язык программирования;

• конструктивные особенности различных роботов;

• архитектуру и назначение микроконтроллеров;

• конструктивные особенности различных приводов и датчиков и физические законы, лежащие в основе их функционирования;

• приемы и опыт конструирования с использованием специальных элементов, и других объектов и т.д.;

• основные алгоритмические конструкции, этапы решения задач с использованием ПК.

В результате освоения программы обучающиеся должны уметь:

• составить план проекта, включая: выбор темы; анализ предметной области; разбиение задачи на подзадачи;

• использовать основные алгоритмические конструкции для решения задач;

• конструировать различные модели; использовать созданные программы;

• применять полученные знания в практической деятельности;

• подготовить отчет о проделанной работе; публично выступить с докладом;

В результате освоения программы обучающиеся должны владеть:

• навыками работы с роботами;

• навыками разработки управляющих программ для микроконтроллеров.

Учебно-тематический план дополнительной образовательной программы

Тема		Всего часов	Теория	Практика
1	Введение в робототехнику. Основные понятия и определения.	1	1	0
2	Введение в робототехнику. Техника безопасности.	1	1	0
3	Введение в робототехнику. Принципы робототехники.	1	1	0
4	Введение в робототехнику. Соревнования	1	0	1
5	Введение в робототехнику. Продвижение в социальных сетях.	1	0	1
6	Введение в робототехнику. Продвижение в социальных сетях.	1	0	1
7	Предмет и значение логики. Виды понятий. Отношения между понятиями. Суждения	1	1	0
8	Преобразование суждений. Умозаключения. Правила вывода умозаключений. Законы логики	1	0	1
9	Математическая логика. Алгебра высказываний. Логические операции.	1	0	1
10	Математическая логика. Таблицы истинности. Логические функции	1	0	1
11	Математическая логика. ДНФ и КНФ, их синтез по таблице истинности	1	1	0
12	Преобразование логических выражений	1	0	1
13	Алгоритмизация. Основные понятия. Способы записи алгоритмов.	1	1	0
14	Алгоритмизация. Основные понятия. Способы записи алгоритмов.	1	0	1
15	Алгоритмизация. Объекты алгоритмов. Основные алгоритмические структуры	1	0	1
16	Алгоритмизация. Объекты алгоритмов. Основные алгоритмические структуры	1	0	1
17	Алгоритмизация. Конструирование алгоритмов	1	0	1
18	Алгоритмизация. Конструирование алгоритмов	1	0	1
19	Алгоритмизация. Примеры алгоритмов управления	1	0	1
20	Алгоритмизация. Примеры алгоритмов управления	1	0	1
21	Устройство персонального компьютера. Порты ввода-вывода	1	1	0
22	Устройство персонального компьютера. Порты ввода-вывода	1	0	1
23	Устройство персонального компьютера. Интерфейсы. Принципы фон Неймана. Операционная система	1	1	0
24	Устройство персонального компьютера. Интерфейсы. Принципы фон Неймана. Операционная система	1	0	1
25	Устройство персонального компьютера. Программное обеспечение. Типы лицензий.	1	1	0
26	Прикладное программное обеспечение для роботизированных систем	1	0	1
27	Конструирование робототехнической модели на примерах конструктора Lego	1	0	1
28	Конструирование робототехнической модели на примерах конструктора Lego	1	0	1
29	Конструирование робототехнической модели на примерах конструктора Lego	1	0	1
30	Конструирование робототехнической модели на примерах конструктора Lego	1	0	1
31	Конструирование робототехнической модели на примерах конструктора Lego	1	0	1
32	Конструирование робототехнической модели на примерах конструктора Lego	1	0	1
33	Конструирование робототехнической модели на примерах конструктора Lego	1	0	1
34	Конструирование робототехнической модели на примерах конструктора Lego	1	0	1
35	Конструирование робототехнической модели на примерах конструктора Lego	1	0	1
36	Конструирование робототехнической модели на примерах конструктора Lego	1	0	1
37	Конструирование робототехнической модели на примерах конструктора Lego	1	0	1
38	Конструирование робототехнической модели на примерах конструктора Lego	1	0	1
39	Конструирование робототехнической модели на примерах конструктора Lego	1	0	1
40	Конструирование робототехнической модели на примерах конструктора Lego	1	0	1
41	Конструирование робототехнической модели на примерах конструктора Lego	1	0	1
42	Конструирование робототехнической модели на примерах конструктора Lego	1	0	1
43	Конструирование робототехнической модели на примерах конструктора Lego	1	0	1
44	Конструирование робототехнической модели на примерах конструктора Lego	1	0	1
45	Конструирование робототехнической модели на примерах конструктора Lego	1	0	1
46	Конструирование робототехнической модели на примерах конструктора Lego	1	0	1
47	Конструирование робототехнической модели на примерах конструктора Lego	1	0	1
48	Конструирование робототехнической модели на примерах конструктора Lego	1	0	1
49	Конструирование робототехнической модели на примерах конструктора Lego	1	0	1
50	Конструирование робототехнической модели на примерах конструктора Lego	1	0	1
51	Конструирование робототехнической модели на примерах конструктора Lego	1	0	1
52	Конструирование робототехнической модели на примерах конструктора Lego	1	0	1
53	Конструирование робототехнической модели на примерах конструктора Lego	1	0	1
54	Конструирование робототехнической модели на примерах конструктора Lego	1	0	1
55	Конструирование робототехнической модели на примерах конструктора Lego	1	0	1
56	Конструирование робототехнической модели на примерах конструктора Lego	1	0	1
57	Конструирование робототехнической модели на примерах конструктора Lego	1	0	1
58	Конструирование робототехнической модели на примерах конструктора Lego	1	0	1
59	Конструирование робототехнической модели на примерах конструктора Lego	1	0	1
60	Конструирование робототехнической модели на примерах конструктора Lego	1	0	1
61	Конструирование робототехнической модели на примерах конструктора Lego	1	0	1
62	Конструирование робототехнической модели на примерах конструктора Lego	1	0	1
63	Конструирование робототехнической модели на примерах конструктора Lego	1	0	1
64	Конструирование робототехнической модели на примерах конструктора Lego	1	0	1
65	Конструирование робототехнической модели на примерах конструктора Lego	1	0	1
66	Подготовка к защите индивидуальных проектов и создание презентации	1	0	1
67	Подготовка к защите индивидуальных проектов и создание презентации	1	0	1
68	Подготовка к защите индивидуальных проектов и создание презентации	1	0	1
69	Подготовка к защите индивидуальных проектов и создание презентации	1	0	1
70	Защита индивидуальных проектов	1	0	1
71	Защита индивидуальных проектов	1	0	1
72	Защита индивидуальных проектов	1	0	1
	ИТОГО	72	9	63

Содержание программы дополнительного образования детей

1. Введение в робототехнику. 6 часов.

Введение в робототехнику. Требования, предъявляемые к обучающимся. Техника безопасности. Знакомство с компонентной базой и используемым оборудованием. Знакомство с понятиями «механизм», «автомат», «робот». Обсуждение существующих и перспективных областей применения автоматических устройств и роботов. Знакомство с существующими дисциплинами в робототехнических соревнованиях. Принципы робототехники. Формирование карьерного трека на примере организации продвижения в социальных сетях. Хештеги. Сайты.

1. Основы математической логики. 6 часов.

Предмет и значение логики. Виды понятий. Отношения между понятиями. Суждения. Преобразование суждений. Умозаключения. Правила вывода умозаключений. Законы логики. Математическая логика. Алгебра высказываний. Логические операции. Таблицы истинности. Логические функции. Математическая логика. ДНФ и КНФ, их синтез по таблице истинности. Преобразование логических выражений.

3. Алгоритмизация. 8 часов.

Алгоритмизация. Основные понятия. Способы записи алгоритмов. Объекты алгоритмов. Основные алгоритмические структуры: ветвление, цикл, постусловие и предусловие. Конструирование простейших алгоритмов. Примеры алгоритмов управления для робототехнических платформ

4. Устройство персонального компьютера. 6 часов

Устройство персонального компьютера. Порты ввода-вывода. Интерфейсы внешние и внутренние. Принципы фон Неймана. Операционная система, основные понятия и определения. Программное обеспечение, классификация. Типы лицензий. Прикладное программное обеспечение для роботизированных систем, установка, настройка.

5. Конструирование робототехнической модели на примерах конструктора Lego. 28 часов.

Окончательное проектирование и конструирование робототехнических платформ для решения поставленных задач. Испытания и доработка робота.

6. Подготовка к защите индивидуальных проектов и создание презентации. 4 часа.

Подготовка слайдов и текста презентации для защиты проекта. Оформление проектной документации.

7. Защита индивидуальных проектов. 3 часа.

Защита индивидуальных проектов. Коллективное обсуждение. Формирование вывода о проделанной работе. Рефлексия.

Условия реализации программы

Материальные ресурсы:

1. Наборы конструкторов Lego:

• Lego Mindstorms EV3 – 13 шт.

• Сервисный набор – 4 шт.

2. АРМ учителя (компьютер, проектор)

3. АРМ обучающегося (ноутбуки Lenova) – 11 шт.

4. Общеобразовательный конструктор – 5 шт.

5. Базовый разно уровневый набор Стем-Академия – 3 шт.

6. Ресурсный набор Стем-Академия – 8 шт.

7. Настольный 3D-принтер с программным обеспечением

8. Тиски, верстаки, ручной инструмент.

Кабинеты и лаборатории

1. Кабинет основ робототехники.

2. 3D-лаборатория.

Список литературы

1. Белиовская Л. Г. / Белиовский Н.А. Использование LEGO- роботов в инженерных проектов школьников. Отраслевой подход. – М.: МК-Пресс, 2016. – 88 с.

2. Копосов Д.Г. Первый шаг в робототехнику: рабочая тетрадь для 5-6 классов. – М.: Бином. Лаборатория знаний, 2014. - 88 с.

3. Копосов Д.Г. Первый шаг в робототехнику: практикум для 5-6 классов. – М.: Бином. Лаборатория знаний, 2014. - 292 с.

4. Петин Виктор Проекты с использованием контроллера Arduino. – С-Пб: БХВ-Петербург, 2015. – 448 с.

5. Соммер Уилл Программирование микроконтроллерных плат Arduino/Freeduino – С-Пб: БХВ-Петербург, 2016. – 256 с.

6. Филиппов С. А. Робототехника для детей и родителей. – М.: Наука, 2013. – 320 с.

12