Программа "Робототехника" первый год обучения

Муниципальное бюджетное образовательное учреждение

дополнительного образования детей

«Илья Муромец» г. Иркутска

Программа                                                УТВЕЖДАЮ

рассмотрена                                              директор МБОУ ДО «Илья Муромец»

на педагогическом                                    ________________________

совете                                                                          Е. В. Кузнецова

дата _____________                                                                                                  

протокол ________                                    дата _____________________

«Робототехника»

Программа

дополнительного образования

для обучающихся 6-9 лет

Педагог дополнительного образования:

Иванова Мария Павловна

Иркутск - 2015

Пояснительная записка

Важнейшей отличительной особенностью стандартов нового поколения является их ориентация на результаты образования, причем они рассматриваются на основе системно-деятельностного подхода.

Деятельность выступает как внешнее условие развития у ребенка познавательных процессов. Чтобы ребенок развивался, необходимо организовать его деятельность. Значит, образовательная задача состоит в организации условий, провоцирующих детское действие.

Такую стратегию обучения легко реализовать в образовательной среде LEGO, которая объединяет в себе специально скомпонованные для занятий в группе комплекты LEGO, тщательно продуманную систему заданий для детей и четко сформулированную образовательную концепцию.

Робототехника является одним из важнейших направлений научно-технического прогресса, в котором проблемы механики и новых технологий соприкасаются с проблемами искусственного интеллекта.

Образовательная программа «Робототехника» является актуальной и социально значимой, так как ориентирована на решение важных задач по воспитанию гуманной, духовно богатой, технически грамотной личности ребенка. Межпредметные знания опираются на естественный интерес к разработке и постройке различных деталей.

Работа с образовательными конструкторами LEGO позволяет обучающимся в форме познавательной игры узнать многие важные идеи и развить необходимые в дальнейшей жизни навыки. При построении модели затрагивается большое количество 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. Простота в построении модели в сочетании с большими возможностями конструктора позволяют детям в конце занятия увидеть сделанную своими руками модель, которая выполняет поставленную ими же самими задачу – в этом и состоит практическая значимость курса.

Изучая простые механизмы, ребята учатся работать руками (развитие мелких и точных движений), развивают элементарное конструкторское мышление, фантазию, изучают принципы работы многих механизмов, чтобы перевести уровень общения обучающихся с техникой «на ты», познакомить с профессией инженера.

Внедрение разнообразных Лего-конструкторов во внеурочную деятельность детей разного возраста помогает решить проблему занятости детей, а также способствует многостороннему развитию личности ребенка.

Новизной данной программы является интеграция содержания. Темы для конструирования подобраны таким образом, чтобы кроме решения конкретных конструкторских задач расширять кругозор ребенка в самых разных областях человеческой жизни. Отличительной особенностью программы также является предоставление детям права выбирать самостоятельно тот или иной конкретный объект конструирования в рамках темы. Программа учит детей осмысленному, творческому подходу к техническому конструированию. Содержание программы направлено на приобретение общих умений и способов интеллектуальной и практической деятельности. Закрепление понятий в процессе выполнения работ по схемам и коллективных творческих проектов. Данная программа является основой для продолжения обучения по «LEGO»-конструированию и робототехнике.

Организация работы с продуктами LEGO базируется на принципе практического обучения. Обучащиеся сначала обдумывают, а затем создают различные модели. При этом активизация усвоения учебного материала достигается благодаря тому, что мозг и руки «работают вместе». При сборке моделей, обучащиеся не только выступают в качестве юных исследователей и инженеров. Они ещё и вовлечены в игровую деятельность.

Играя с роботом, с лёгкостью усваиваются знания из естественных наук, технологии, математики, не боясь совершать ошибки и исправлять их. Ведь робот не может сделать ребенку замечание или выставить оценку, но при этом он постоянно побуждает их мыслить и решать возникающие проблемы.

Первоначальное использование конструкторов Лего требует наличия готовых шаблонов: при отсутствии у многих детей практического опыта необходим первый этап обучения, на котором происходит знакомство с различными видами соединения деталей, вырабатывается умение читать чертежи и взаимодействовать в команде.

В дальнейшем, обучащиеся отклоняются от инструкции, включая собственную фантазию, которая позволяет создавать совершенно невероятные модели. Недостаток знаний для производства собственной модели компенсируется возрастающей активностью любознательности учащегося, что выводит обучение на новый продуктивный уровень.

Основные этапы разработки Лего-проекта: обозначение темы проекта, цель и задачи представляемого проекта, разработка механизма на основе конструктора Лего, составление программы для работы механизма, тестирование модели, устранение дефектов и неисправностей.

При разработке и отладке проектов обучащиеся делятся опытом друг с другом, что очень эффективно влияет на развитие познавательных, творческих навыков, а также самостоятельность школьников.

Традиционными формами проведения занятий являются: беседа, рассказ, проблемное изложение материала. Основная форма деятельности обучащихся – это самостоятельная интеллектуальная и практическая деятельность, в сочетании с групповой, индивидуальной формой работы школьников.

Обучение с LEGO всегда состоит из 4 этапов: установление взаимосвязей, конструирование, рефлексия, развитие. На каждом из вышеперечисленных этапов обучащиеся как бы «накладывают» новые знания на те, которыми они уже обладают, расширяя, таким образом, свои познания.

Главной целью ЛЕГО-конструирования является развить научно-технический и творческий потенциал личности ребенка, путем организации его деятельности в процессе интеграции начального инженерно-технического конструирования и основ робототехники.

Задачи, посредством которых достигается цель:

Воспитательные:

- содействовать воспитанию ответственности, аккуратности, внимательности, коммуникативных способностей, культуры общения;

- способствовать формированию умений излагать мысли в четкой логической последовательности, отстаивать свою точку зрения, анализировать ситуацию и самостоятельно находить ответы на вопросы путем логических рассуждений.

Обучающие:

- способствовать овладению образного, технического мышления и умения выразить свой замысел;

- обучать работать по предложенным инструкциям и по собственному замыслу, творчески подходить к решению задач;

- формировать систему знаний, умений, навыков по Лего-конструированию.

Развивающие:

- развивать практические навыки конструктивного воображения при разработке индивидуальных или совместных проектов;

- развивать умения работать в команде, эффективно распределяя обязанности.

Программа направлена на выявление, отбор, обучение талантливых детей в области технического творчества и робототехники. Обучающиеся в возрасте от 6 до 9 лет участвуют в реализации данной программы 2 раза в неделю по 2 часа всего 144 часа в форме теоретических, а в основном практических занятий.

Для предъявления учебной информации используются следующие методы: наглядные; словесные; практические. Для стимулирования учебно-познавательной деятельности применяются методы: соревнования, поощрение и порицание. Для контроля и самоконтроля за эффективностью обучения применяются методы:

- предварительные (анкетирование, диагностика, наблюдение, опрос);

- текущие (наблюдение, ведение таблицы результатов);

- тематические (билеты, тесты);

- итоговые (соревнования).

Теоретические занятия по изучению робототехники строятся следующим образом:

- заполняется журнал присутствующих на занятиях обучаемых;

- объявляется тема занятий;

- происходит повторение предыдущего материала;

- теоретический материал преподаватель дает обучаемым, помимо вербального, классического метода преподавания, при помощи различных современных технологий в образовании (аудио, видео лекции, презентации, интернет, электронные учебники);

- проверка полученных знаний осуществляется при помощи устного опроса или в виде презентаций для комментирования

Практические занятия проводятся следующим образом:

- преподаватель рассказывает тему и способы сборки робота;

- далее обучаемые самостоятельно (и, или) в группах проводят обсуждение, собирают робота по заданной теме;

- практические занятия начинаются с правил техники безопасности при работе с различным инструментом и с электричеством и разбора допущенных ошибок во время занятия в обязательном порядке.

К концу первого года обучения ребенок научится:

•      правилам безопасной работы;

•      понимать конструктивные особенности различных моделей и механизмов;

•      различать виды подвижных и неподвижных соединений в конструкторе; основные приемы конструирования роботов;

•      самостоятельно решать технические задачи в процессе конструирования роботов (планирование предстоящих действий, самоконтроль, применять полученные знания, приемы и опыт конструирования с использованием специальных элементов, и других объектов и т.д.);

•      создавать реально действующие модели роботов из конструктора ЛЕГО; при помощи специальных элементов по разработанной схеме, по собственному замыслу;

•      демонстрировать технические возможности роботов;

•      нормам коллективной работы;

•      развивать творческие способности

Механизм отслеживания результатов.

Предусматриваются различные формы подведения итогов реализации дополнительной образовательной программы:

- соревнования;

- фестивали;

- отзывы преподавателя и родителей обучающихся.

«Робототехника»

Тематический план

(первый год обучения)

№ п/п	Тема занятия	Количество часов
		теория	практика	Всего
1	Введение в робототехнику	8	8	16
1.1.	Введение. Предмет и содержание курса	1	-	1
1.2.	Вводный инструктаж по технике безопасности при работе с оборудованием	1	-	1
1.3.	Идея создания роботов. История робототехники.	2	2	4
1.4.	Что такое робот. Виды роботов.	2	2	4
1.5.	Современные роботы. Соревнования роботов	2	2	4
1.6	Семейный фестиваль	-	2	2
2	Знакомство с Lego Техник конструктором	14	28	42
2.1	Знакомство с Lego Техник	4	6	10
2.2	Lego-игра детей или «Знакомство с Lego продолжается»	2	4	6
2.3	Путешествие по Lego–стране. Исследователи цвета	2	4	6
2.4	Исследователи кирпичиков	2	4	6
2.5	Волшебные кирпичики	2	4	6
2.6	Исследователи форм: круг, треугольник	2	4	6
2.7	Соревнования	-	2	2
3	Основы моделирования	16	32	48
3.1	Симметричность Lego моделей. Моделирование бабочки	4	8	12
3.2	Устройство Lego Техник моделей. Постройка пирамид	4	8	12
3.8.	Какой бывает транспорт. Пассажирский транспорт	4	8	12
3.9.	Специальный транспорт	4	8	12
4	Свободное творчество	22	16	38
4.1.	Составление собственного творческого проекта	18	16	34
4.2.	Демонстрация и защита проектов	4	-	4
ИТОГО:		60	84	144

Содержание программы

Введение в робототехнику (16 ч)

Обсуждение направлений и тематики занятий. Учебные пособия и литература, рекомендованные для освоения курса и самостоятельного изучения. Вводный инструктаж по технике безопасности при работе с электроинструментами и приборами, питающимися от сети переменного тока. Исторические сведения. Понятие о проектировании и конструировании робототехнических устройств. Роботы, реально используемые в промышленности, быту. Проведение семейного фестиваля с родителями и детьми, создание роботов из подручных средств.

Знакомство с Lego Техник конструктором (42 ч)

Знакомство с Lego Техник конструктором в игровой форме. Lego-детали, основные цвета Lego-элементов. Знакомство с формой Lego-деталей, кирпичики, формы фигур, формочки, варианты их скреплений. Классификация деталей. Создание замысла предстоящего проекта. Работа в группах и индивидуально.

Основы моделирования (48 ч)

Основы моделирования из деталей Lego Техник. Способы крепления. Понятие о симметрии. Чередование цвета в моделях. Различные виды бабочек. Способы моделирования и конструирования симметричных моделей. Моделирование бабочек. Соединение деталей, расположенных в рядах в порядке убывания. Соединение деталей в прочную, устойчивую постройку. Знакомство с видами и историей пирамид. Моделирование пирамид.

Свободное творчество (38 ч)

Выполнение итого задания. Моделирование, проектирование и конструирование моделей роботов по собственному замыслу. Выставка и защита работ-проектов.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1.   Конституция РФ

2.   Закон РФ «Об образовании» № 122-ФЗ в действующей редакции (Консультант плюс)

3.   Кружок робототехники, [электронный ресурс]//http://lego.rkc-74.ru/index.php/-lego-

4.   В.А. Козлова, Робототехника в образовании [электронный ресурс] //http://lego.rkc-74.ru/index.php/2009-04-03-08-35-17, Пермь, 2011 г.

5.   Комарова Л. Г. «Строим из LEGO» (моделирование логических отношений и объектов реального мира средствами конструктора LEGO).  М.; «ЛИНКА - ПРЕСС», 2001.

6.   Каталог сайтов по робототехнике - полезный, качественный и наиболее полный сборник информации о робототехнике. [Электронный ресурс] Режим доступа: свободный http://robotics.ru/.

7.   http://robototechnika.ucoz.ru

8.   http://russianrobotics.ru

9.   http://russos.livejournal.com/817254.html

10.   http://ru.wikipedia.org/wiki/ определения и основные факты

11.   http://roboforum.ru/ открытый технический форум по робототехнике

12.   http://4robots.ru/ все для роботов

13.   http://roboting.ru/ статьи, новости о роботах.

14.   http://www.robolive.ru/ конструирование роботов.

15.   http://www.alfarobot.ru/ промышленные роботы.

16.   http://www.allrobots.ru/ книги, видео, новости о роботах.

17.    

Приложения

Схемы для конструирования фигур простых геометрических форм: шар, круг, треугольник.

Вид сбоку и сверху

 

Схемы для создания пирамиды с разным углом наклона (вид сбоку)

Иллюстрации и описание некоторых современных роботов

Самые современные роботы

В аптеках Шанхая работают роботы-фармацевты. Надо просто нажать на сенсорный экран с описанием симптомов, и робот поставит диагноз и даст необходимые рекомендации. Дальше остается только предложить автомату купюру, и лекарство можно забирать.

В Южной Корее сконструировали сторожевого робопса для охраны частных усадеб. Пес весит 40 кг, в его нос встроена фотокамера, а в корпусе имеется сотовый телефон, который немедленно посылает сигнал хозяину в случае обнаружения опасности. В критических случаях робот способен сам вызвать полицию.

Японский семейный робот. Он запоминает до 7 членов семьи и распознает их по лицам или голосу. Словарный запас – 65 тыс. фраз и 1000 отдельных слов. Он держит в памяти привычки каждого члена семьи и пытается находить к каждому подход. Он краснеет в ответ на шутку и бледнеет в замешательстве.

Механическая актиния. Зачем это нужно, непонятно, но робот точно имитируют поведение морской актинии. У него гибкое силиконовое тело, а пять щупалец чутко реагируют на освещение и движения внутри и за стеклом аквариума. Напуганный робот-актиния уползает в угол.

Крысы-киборги: американские ученые вживили микрочип в мозг крыс. Теперь крысами можно управлять на расстоянии 500 метров. Предполагается, что киборги будут незаменимыми в поиске людей, оказавшихся под завалами.

Ученые американского университета Карнеги сконструировали робота-старика. Это очень занимательный и милый андроид с чертами старого горемыки из русских народный сказок. Простенькая система интеллекта позволяет роботу сносно общаться с окружающими. При этом он по-старчески шамкает, бубнит что-то под нос, чихает и икает. На расспросы он отвечает, что из семьи пастуха, а главное его изобретение – это плитка шоколада. Наибольший восторг публики робот вызывает, когда просит простить его за старческий маразм.