Муниципальное
бюджетное учреждение
дополнительного
образования г. Иркутска
детский
юношеский центр
«Илья
Муромец»
«Робототехника»
Программа
дополнительного
образования
для
обучающихся 7-10 лет
Второй
год обучения
Педагог
дополнительного образования:
Иванова
Мария Павловна
Иркутск
- 2016
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. А также на втором году
обучения вводятся основы программирования в
компьютерной среде LEGO MINDSTORMS Education NXT-G и EV3.
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 и
программирования 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 и программированию. 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, программированию 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.
Если на
первом году обучения происходит знакомство с различными видами соединения
деталей, вырабатывается умение читать чертежи и взаимодействовать в команде,
затем, отклоняясь от инструкции, включая собственную фантазию, создают
совершенно невероятные модели. То на втором году обучения большое количество
занятий отводится на основы программирования.
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 обучающихся.
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 и
программирование, 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 и программирования 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;
- развитие чувства
ответственности за выполнение поставленной задачи.
Обучающие:
- познакомить
с правилами безопасной работы с инструментами необходимыми при конструировании
робототехнических средств;
- познакомить
с основами программирования в компьютерной среде моделирования LEGO Mindstorms NXT и EV3;
- научить
создавать конкурентоспособный продукт;
- формировать
систему знаний, умений, навыков по Лего-конструированию и программированию.
Развивающие:
- развивать
практические навыки конструктивного воображения при разработке индивидуальных
или совместных проектов;
- развивать умения
довести решение задачи до работающей модели;
- 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 7 до 10 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;
- создают
программу для собранного робота и тестируют его на поле;
- 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 второго
года обучения обучающиеся научатся:
•
правилам
безопасной работы;
•
самостоятельно
инициировать трудовую деятельность, создавать творческие работы;
•
самостоятельно
выбирать ИКТ-ресурсы для решения учебно-познавательных и учебно-практических
задач, а также для творческой работы;
•
самостоятельно
создавать модели без инструкции;
•
обобщать
и творчески использовать полученные в ходе обучения знания в новой
нестандартной ситуации, находить оригинальные решения поставленной перед ним
задачи.
Механизм
отслеживания результатов.
Предусматриваются
различные формы подведения итогов реализации дополнительной образовательной
программы:
- соревнования;
- фестивали;
- отзывы
преподавателя и родителей обучающихся.
Тематический план «Робототехника»
(второй год обучения)
|
№ п/п
|
Тема
занятия
|
Количество часов
|
|
Теория
|
Практика
|
Всего
|
|
1.
|
Введение в
лего-конструирование
|
36
|
68
|
104
|
|
1.1
|
Вводный инструктаж по технике безопасности при работе с
оборудованием. Введение в лего-конструирование
|
2
|
-
|
2
|
|
1.2
|
Мир
Лего
|
2
|
4
|
6
|
|
1.3
|
Мир Лего: конструкция.
Основные свойства при ее построении
|
2
|
4
|
6
|
|
1.4
|
Мир Лего: набор Lego Mindstorms Education
|
2
|
4
|
6
|
|
1.5
|
Освоение программы
Lego Digital Designer
|
2
|
4
|
6
|
|
1.6
|
Названия и назначения
деталей
|
2
|
4
|
6
|
|
1.7
|
Проект по теме «Конструкция»,
«Семейный фестиваль»
|
2
|
4
|
6
|
|
1.8
|
Понятие о простых
механизмах и их разновидностях. Колеса и оси
|
2
|
4
|
6
|
|
1.9
|
Рычаг и его
применение
|
2
|
4
|
6
|
|
1.10
|
Рычаги: правило
равновесия рычага
|
2
|
4
|
6
|
|
1.11
|
Проект по теме
«Простые механизмы»
|
2
|
4
|
6
|
|
1.12
|
Виды ременных передач
|
2
|
4
|
6
|
|
1.13
|
Зубчатые колеса
|
2
|
4
|
6
|
|
1.14
|
Зубчатые передачи
|
2
|
4
|
6
|
|
1.15
|
Виды зубчатых передач
|
2
|
4
|
6
|
|
1.16
|
Червячная передача
|
2
|
4
|
6
|
|
1.17
|
Свойства червячной
передачи
|
2
|
4
|
6
|
|
1.18
|
Проект по теме
«Ременные, зубчатые и червячные передачи»
|
2
|
4
|
6
|
|
2.
|
Робототехника
|
28
|
56
|
84
|
|
2.1
|
Роботы вокруг нас
|
2
|
4
|
6
|
|
2.2
|
Набор
Lego Mindstorms Education
|
2
|
4
|
6
|
|
2.3
|
Микропроцессор NXT и EV3 и
правила работы с ним. Интерфейс и главное меню NXT и EV3
|
2
|
4
|
6
|
|
2.4
|
Главное меню NXT и EV3.
Настройки
|
2
|
4
|
6
|
|
2.5
|
Датчики касания и
звука
|
2
|
4
|
6
|
|
2.6
|
Датчики освещенности
и расстояния
|
2
|
4
|
6
|
|
2.7
|
Интерактивные
сервомоторы. Лампы
|
2
|
4
|
6
|
|
2.8
|
Конструирование
первого робота
|
2
|
4
|
6
|
|
2.9
|
Программирование
первого робота
|
2
|
4
|
6
|
|
2.10
|
Конструирование и
программирование робота с датчиком звука
|
2
|
4
|
6
|
|
2.11
|
Конструирование и
программирование робота с датчиком расстояния
|
2
|
4
|
6
|
|
2.12
|
Конструирование и
программирование робота с датчиком освещенности
|
2
|
4
|
6
|
|
2.13
|
Конструирование и
программирование робота с датчиком касания
|
2
|
4
|
6
|
|
2.14
|
Конструирование и
программирование робота с использованием ламп
|
2
|
4
|
6
|
|
3
|
Свободное
творчество
|
2
|
26
|
28
|
|
3.1
|
Составление
собственного творческого проекта
|
2
|
24
|
26
|
|
3.2
|
Демонстрация и защита
проектов. Итоговый творческий фестиваль по курсу «Робототехники»
|
-
|
2
|
2
|
|
ИТОГО:
|
66
|
150
|
216
|
СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММЫ КУРСА «РОБОТОТЕХНИКА»
Мир Лего
История создания конструктора Lego. Информация о имеющихся конструкторах
компании ЛЕГО, их функциональном назначении и отличии.
Набор Lego Mindstorms Education
Правила организации рабочего места. Правила и приемы безопасной работы
с конструктором Lego. Практическая работа «Фантастическое животное». Из
деталей, которые имеются в наборе, собирается сказочное или фантастическое
животное. И ему дается имя.
Конструкция. Основные свойства конструкции при ее построении
Понятие конструкции. Основные свойства при построении конструкции (равновесие,
устойчивость, прочность). Способы описания конструкции (рисунок, схема и чертеж)
их достоинства и недостатки. Практическая работа. Механический манипулятор
«Хваталка».
Используя балки и штифты, создается механизм, способный изменять длину
и захватывать детали. Построение модели по образцу.
Освоение программы Lego Digital Designer
Вспомогательные средства конструирования – чертежные и программные
(программа ЗD-моделирования и конструирования). Знакомство с программой Lego
Digital Designer - создание 3D моделей в натуральном виде. Представление о
компьютерном моделировании: построение модели, уточнение модели. Практическая
работа. Создание 3D модели по схеме. Выбирается не сложная модель и в
соответствии со схемой, собирается виртуальная 3D модель.
Названия и назначения деталей
Названия и назначения всех деталей конструктора. Виды соединений деталей.
Изучение типовых соединений деталей. Практическая работа. Конструирование
высокой башни. Из всех возможных деталей конструктора собирается по усмотрению
учащегося башня. Построение модели по замыслу.
Проект по теме «Конструкция»
Построение модели по замыслу. Понятие о простых механизмах и их
разновидностях. Колеса и оси. Понятие о простых механизмах и их разновидностях.
Примеры применения простых механизмов в быту и технике. Колесо. Ось. Практическая
работа. Модель «Отверткомобиль». Построение модели по образцу.
Рычаг и его применение
Понятие о рычагах. Основные определения. Практическая работа. Модель
«Катапульта». Задача заключается в том, чтобы спроектировать и собрать
катапульту для метания маленьких снарядов – как можно дальше и как можно
точнее. Построение модели по образцу. Проведение исследования в соответствии с
рабочими листами.
Рычаги: правило равновесия рычага
Правило равновесия рычага. Решение задач с применением правила равновесия
рычага. Практическая работа. Модель «Шлагбаум». Построение модели по
образцу.
Проект по теме «Простые механизмы»
Построение модели по замыслу.
Виды ременных передач
Виды ременных передач; сопутствующая терминология. Применение и
построение ременных передач в технике, быту и спорте. Практическая работа. Модель
«Велотренажер». Построение модели по образцу.
Зубчатые колеса
Зубчатые колеса. Назначение зубчатых колес, их виды. Практическая
работа. Модель «Кримпер для бумаги». Построение модели по образцу.
Зубчатые передачи
Зубчатые передачи. Наблюдение и проведение эксперимента. Практическая
работа. Модель «Волок». Построение модели по образцу. Проведение исследования в
соответствии с рабочими листами.
Виды зубчатых передач
Виды зубчатых передач. Их применение в технике. Направление
вращения. Скорость вращения зубчатых колес разных размеров при совместной
работе. Практическая работа. Конструирование модели «Миксер». Построение модели
по образцу. Наблюдение, эксперимент и фиксация результата.
Червячная передача
Изучение червячной передачи. Применение червячных передач в технике.
Практическая работа. Модель «Регулируемый по высоте стол». Построение
модели по образцу. Наблюдение, эксперимент и фиксация результата.
Свойства червячной передачи
Изучение свойств червячной передачи. Построение модели по образцу. Практическая
работа. Создание модели «Карусель». Построение модели по образцу. Наблюдение,
эксперимент и фиксация результата.
Проект по теме «Ременные, зубчатые и червячные
передачи»
Построение модели по замыслу.
Введение в робототехнику. Роботы вокруг нас
История создания роботов. Что такое роботы. Робототехника. Роботы в
быту и промышленности. Соревнования роботов. Понятие команды, программы и
программирования. Практическая работа. Фантазийный рисунок на тему: «Какие бывают
роботы» или «Робот моей мечты».
Набор Lego Mindstorms Education
Что необходимо знать перед началом работы с NXT и EV3.
Датчики конструкторов Lego на базе компьютера NXT и EV3,
аппаратный и программный состав конструкторов Lego на базе компьютера NXT и EV3,
сервомотор NXT и EV3.
Основы работы с микрокомпьютером NXT. Микропроцессор NXT и правила работы с ним.
Интерфейс и главное меню NXT
Техника безопасности при работе с микрокомпьютером NXT. Технические характеристики.
Выбор батареек. Практическая работа. Первое включение микрокомпьютера NXT. Установка
батареек. Порты для подключения датчиков и электромоторов. Знакомство с
интерфейсом и главным меню NXT. Функциональное на-значение кнопок.
Главное меню NXT. Настройки
Энергосберегающий режим. Удаление всех программ. Назначение пиктограмм
главного меню NXT. Кнопки управления. Практическая работа. Знакомство с
настройками главного меню NXT.
Датчики касания и звука
Принцип работы датчика касания. Практическая работа. Подключение и
тестирование датчиков касания и звука. Подключение и тестирование датчика
касания при помощи функции Try Me (Испытай меня). Назначение датчика звука
и его технические характеристики. Тестирование датчика звука при помощи меню View.
Замер датчиком громкости окружающих звуков.
Датчики освещенности и расстояния
Назначение датчика освещенности и его возможности. Назначение датчиков
и их технические характеристики. Практическая работа. Подключение и
тестирование датчиков освещенности и расстояния. Сборка «светомера». Тестирование
датчика освещенности с помощью цветовой таблицы и определение освещенности в
разных частях помещения. Тестирование датчика расстояния разными способами.
Зависимость показаний ультразвукового датчика от материала и формы предметов.
Интерактивные сервомоторы. Лампы
Строение сервомотора. Основные технические характеристики и возможности
применения сервомотора. Знакомство с командами сервомотора. Практическая
работа. Подключение сервомоторов и тестирование датчиков оборотов. Одномоторная
тележка. Тестирование сервомотора при помощи меню View и функции Try Me
(Испытай меня). Сбор одномоторной тележки. Функциональное назначение ламп. Практическая
работа. Подключение лампы и активация датчика освещенности. Подключение к
разъемам. Применение лампы для активации датчика освещенности.
Конструирование первого робота. Работа с инструкциями
Понятие о правилах определения требований к результатам конструирования
(определение главной полезной функции, функциональная пригодность, габариты,
вес, шум и др.) Практическая работа. Сборка первой модели робота. Построение
модели по образцу.
Конструирование первого робота
Практическая работа. Сборка первой модели робота. Построение модели по образцу.
Программирование первого робота
Использование интерфейса и главного меню NXT и EV3.
Команды управления моторами в NXT и EV3. Практическая работа. Программирование
первой модели робота. Построение модели по образцу. Движение вперед-назад.
Конструирование и программирование робота с датчиком
звука
Сборка робота с датчиком звука: модернизируем собранного на предыдущем занятии
робота и получаем новую модель, путем добавления датчика звука. Использование
интерфейса и главного меню NXT. Команды управления моторами в NXT и EV3. Практическая
работа. Конструирование и программирование робота с датчиком звука. Построение
модели по образцу. Движение по хлопку.
Конструирование и программирование робота с датчиком
расстояния
Сборка робота с датчиком расстояния: модернизируем первого собранного
робота и получаем новую модель робот «Длинномер», путем добавления датчика
расстояния. Использование интерфейса и главного меню NXT. Команды управления
моторами в NXT Program и EV3. Практическая работа. Конструирование и
программирование робота с датчиком расстояния. Построение модели по
образцу. Остановка – разворот при обнаружении препятствия.
Конструирование и программирование робота с датчиком
освещенности
Сборка робота: модернизируем первого собранного робота и получаем новую
модель "Линейного ползуна". Использование интерфейса и главного меню
NXT. Команды управления моторами в NXT Program и EV3. Практическая работа.
Конструирование и программирование робота с датчиком освещенности. Построение
модели по образцу. Движение вперед по линии.
Конструирование и программирование робота с датчиком
касания
Сборка робота с датчиком касания: модернизируем первого собранного
робота и получаем новую модель. Использование интерфейса и главного меню NXT.
Команды управления моторами в NXT Program и EV3. Практическая работа. Конструирование и
программирование робота с датчиком касания. Построение модели по образцу. Движение
вперед- назад до столкновения с препятствием.
Конструирование и программирование робота с использованием
ламп
Сборка робота с использованием ламп: модернизируем первого собранного
робота и получаем новую модель. Использование интерфейса и главного меню NXT.
Команды управления моторами в NXT Program и EV3. Практическая работа. Конструирование и
программирование робота с использованием ламп. Построение модели по образцу.
Движение вперед-назад мигание лампы.
Итоговый творческий проект по курсу «Робототехники»
Итоговый творческий проект по курсу «Робототехники». Демонстрация и
защита проектов. Творческий фестиваль.
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.