Рабочая программа Беспилотные летательные аппараты»

МИНИСТЕРСТВО ПРОСВЕЩЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ КАМЧАТСКОГО КРАЯ АДМИНИСТРАЦИЯ ПЕНЖИНСКОГО МУНИЦИПАЛЬНОГО РАЙОНА

МКОУ "Каменская средняя школа"

РАССМОТРЕНО Руководитель ШМО ________________________ Лукьянчикова И.В. Протокол 1  от «31» августа 2023г.

СОГЛАСОВАНО    Зам по УВР ________________________ Ж.К. Эльзессер  «07» сентября 2023 г.

УТВЕРЖДЕНО    Директор школы ________________________ О.В. Колмакова Приказ № от «       » сентября 20 23 г.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ

ОБЩЕРАЗВИВАЮЩАЯ ПРОГРАММА

Беспилотные летательные аппараты

(наименование программы)

Направленность: техническая

Уровень программы: базовый

Возраст обучающихся: 14-18 лет

Срок реализации программы: 1 год

                                                                Автор-составитель программы:

                                                               Ковальчук Максим Владимирович

с. Каменское 2023

Пояснительная записка

Современное состояние российского общества требует интенсивного развития передовых наукоемких инженерных дисциплин, масштабного возрождения производств и глубокой модернизации научно-технической базы.

Отрасль беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) является относительно новой и уже сейчас к ней проявляют активный интерес ведущие страны мира. Статистика приводит следующие данные – на одного профильного специалиста в БПЛА строительстве приходятся более десяти специалистов в смежных направлениях. Таким образом, подготовка специалистов в отрасли БПЛА-строительства является важнейшей задачей для достижения опережающего технического развития и способствует диверсификации экономики страны.

Применение современных систем БПЛА возможно практически во всех областях повседневной жизни людей – проведение воздушного мониторинга общественной и промышленной безопасности, участие в поисково-спасательных операциях, метеорологических исследованиях, мониторинг сельскохозяйственных угодий и многое другое. Дополнительное роботизированное оборудование позволяет добиться высокого уровня точности измерений и автоматизации выполнения полетных операций.

Актуальность беспилотных технологий и робототехники очевидна – это новое слово в науке и технике, способное преобразить привычный мир уже в ближайшее время. Именно поэтому важно на текущем этапе правильно подготовить и сориентировать будущих специалистов, которым предстоит жить и работать в новую эпоху повсеместного применения беспилотных летательных аппаратов и робототехники.

Дополнительная общеразвивающая программа «Оператор квадрокоптера» имеет техническую направленность. Программы научно-технической направленности в системе дополнительного образования направлены на развитие технических и творческих способностей и умений учащихся, организацию научно-исследовательской деятельности, профессионального самоопределения учащихся.

Актуальность дополнительной общеразвивающей программы «Оператор квадрокоптера» подтверждается идеями, заложенными в ее концепции, которая позволяет реализовать на практике всестороннее развитие личности учащихся путем введения в мир труда, техники, производства, современных компьютерных технологий, ориентирует на развитие конструкторских умений, подготавливает к сознательному выбору самостоятельной трудовой деятельности. Обоснованием актуальности программы служит использование элементов метапредметного подхода, позволяющего формировать универсальные учебные действия учащихся.

Отличительные особенности данной образовательной программы от уже существующих в этой области заключаются в том, что она интегрированная и построена с использованием межпредметных связей. Она объединяет в себе такие направления деятельности как современные компьютерные технологии, традиционное техническое моделирование и проектную деятельность. Также в учебном процессе используются информационно-компьютерные технологии, которые способствуют приобретению нового опыта познавательной деятельности.

Формы проведения занятий – групповые. Занятия проводятся с учётом возрастных и психологических особенностей на основе дифференцированного подхода.

Разнообразие учебного материала позволяет применять на занятиях различные методы обучения: частично - поисковый, проблемный, объяснительно - иллюстративный, наглядный, словесный, репродуктивный и практический. Данные методы создают максимальные условия для формирования разносторонне развитой личности.

Организационно-педагогические основы обучения:

Программа предназначена для учащихся 14-18 лет, требует базовой подготовки и минимального владения компьютером.

Программа рассчитана на 1 год обучения: 2 часа в неделю (51 час в год). Продолжительность занятия 40 минут. Расписание занятий по программе составляется в соответствии с СанПиН 2.4.4.3172-14 "Санитарно-эпидемиологические требования к устройству, содержанию и организации режима работы, образовательных организаций дополнительного образования детей".

Цель: формирование навыков сборки, программирования, эксплуатации беспилотных летательных систем и робототехнического навесного оборудования.

Задачи:

Обучающие:

- приобретение знаний об устройстве беспилотных летательных аппаратов и робототехнических систем навесного оборудования;

- овладение основными приемам сборки, программирования, эксплуатации беспилотных летательных систем и робототехнического навесного оборудования;

- овладение правилами безопасной работы с инструментами, необходимыми при конструировании беспилотных систем и робототехники.

Развивающие:

- развитие технического и аналитического мышления;

- формирование умения анализировать поставленные задачи, планировать и

применять полученные знания при реализации проектов;

- развитие мотивации к занятиям инженерно-конструкторской деятельностью;

- формирование навыков использования информационных технологий. Воспитательные:

- формирование личностных качеств: настойчивости, целеустремленности, самостоятельности, ответственности и работоспособности;

- развитие стремления использовать полученные знания в повседневной жизни.

Критерии и способы определения результативности  

Виды контроля:

·       вводный, который проводится перед началом работы и предназначен для закрепления знаний, умений и навыков по пройденным темам;

·       текущий, проводимый в ходе учебного занятия и закрепляющий знания по данной теме;

·       итоговый, проводимый после завершения всей учебной программы.

Формы проверки результатов:

·       наблюдение за детьми в процессе работы;

·       соревнования;

·       индивидуальные и коллективные технические проекты.             

Ожидаемые результаты     Предметные:

·         приобретение обучающимися знаний в области эксплуатации БПЛА;

·         занятия по настоящей программе помогут обучающимся сформировать технологические навыки;

·         сформированность навыков современного организационно-экономического мышления, обеспечивающая социальную адаптацию в условиях рыночных отношений.

Метапредметные:

·         сформированность у обучающихся самостоятельности в учебно-познавательной деятельности;

·         развитие способности к самореализации и целеустремлённости;

·         сформированность у обучающихся технического мышления и творческого подхода к работе;

·         развитость навыков научно-исследовательской, инженерно-конструкторской и проектной деятельности у обучающихся;

·         развитые ассоциативные возможности мышления у обучающихся.

Личностные:

·         сформированность коммуникативной культуры обучающихся, внимание, уважение к людям;

·         развитие трудолюбия, трудовых умений и навыков, широкий политехнический кругозор;

·         сформированность умения планировать работу по реализации замысла, способность предвидеть результат и достигать его, при необходимости вносить коррективы в первоначальный замысел;

·         сформированность способности к продуктивному общению и сотрудничеству со сверстниками и взрослыми в процессе творческой деятельности.

Формы подведения итогов реализации программы

·       выполнение практических полётов (визуальных и с FPV);

·       практические работы по сборке, программированию и ремонту квадрокоптеров;

·       творческие задания (подготовка проектов и их презентация).

Учебный план

№ п/п	Разделы, темы	Кол-во часов
		Теория	Практика	Всего
1	Структура, технические особенности квадрокоптера	4	0	4
2	Особенности предполетной настройки и калибровки квадрокоптера, первые полеты	4	3	7
3	Обзор программной среды Mission Planer, установка, настройка	5	5	9
4	Режим стабилизации, особенности регулировки, настройка	5	4	9
5	Работа с большим квадрокоптером DJI Mavic Air 2	4	7	11
6	Работа в группах над проектом	5	6	11
	Итого	26	25	51

Учебно-тематический план

№	Наименование тем	Всего часов	Перечень Универсальных Учебных Действий (УУД) обучающихся П - предметные МП - метапредметные: Р - Регулятивные УУД Позн.- Познавательные УУД К.- Коммуникативные УУД Л - личностные
Тема 1. Структура, технические особенности квадрокоптера.		4	П знать правила безопасной работы; основные компоненты квадрокоптера;
Тема 2. Особенности предполетной настройки и калибровки квадрокоптера, первые полеты		7	Позн. УУД. осуществлять поиск информации в индивидуальных информационных архивах учащегося, информационной среде образовательного учреждения, в федеральных хранилищах информационных образовательных ресурсов; Л. - критическое отношение к информации и избирательность её,  начало профессионального самоопределения, ознакомление с миром профессий, связанных с БПЛА.
1	Знакомство с квадрокоптером Tello. Комплектация обучающей модели БПЛА.	1
2	Знакомство с квадрокоптером Tello. Детали и узлы квадрокоптера.	1
3	Разбор работы приложения Tello	2
4	Первые учебные полёты: «взлёт/посадка»	1
5	Полёты: «вперед-назад», «влево- вправо».	1
6	Полёты: «удержание на заданной высоте». Разбор аварийных ситуаций.	1
Тема 3. Обзор программной среды Mission Planer, установка, настройка		9
1	Выполнение полётов: «точная посадка на удаленную точку», «взлет с руки», «8D трюки», «восьмерка», «облет по кругу».	2	П.- Знать конструктивные особенности БПЛА; Уметь использовать основные элементы управления БПЛА для решения задач; применять полученные знания в практической деятельности; МП. Р - Принимать и сохранять учебную задачу; планировать последовательность шагов алгоритма для достижения цели; формировать умения ставить цель – создание творческой работы, планировать достижение этой цели; Позн. УУД проводить сравнение, классификацию по заданным критериям;  строить логические рассуждения в форме связи простых суждений об объекте; устанавливать аналогии, причинно-следственные связи; Л.- восприятия; осмысление мотивов своих действий при выполнении заданий; развитие любознательности, сообразительности при выполнении разнообразных заданий проблемного и эвристического характера; развитие внимательности; развитие самостоятельности суждений, независимости и нестандартности мышления;
2	Полет с использованием функции удержания высоты и курса. Произведение аэрофотосъемки	2
3	Анализ аэрофотосъемки. Полет с использованием функций автоматизации.	2
4	Обзор программной среды Mission Planer	3
Тема 4. Режим стабилизации, особенности регулировки, настройка		9
1	Принцип функционирования полётного контроллера и аппаратуры управления.	2
2	Основы настройки полётного контроллера с помощью компьютера. Настройка аппаратуры управления	2
3	Основы видеотрансляции. Применяемое оборудование, его настройка.	3
4	Основы пилотирования с использованием FPV- оборудования	2
Тема 5. Работа с большим квадрокоптером DJI Mavic Air 2		11	П. Знать основы планирования проектной работы, работа над проектом в составе команды. Владеть навыками работы и умение использовать применяемое оборудование и программное обеспечение.  Позн. УУД использовать средства информационных и коммуникационных технологий для решения коммуникативных, познавательных и творческих задач; ориентироваться на разнообразие способов решения задач; осуществлять анализ объектов с выделением существенных и несущественных признаков;  проводить сравнение, классификацию по заданным критериям; П.- знать компьютерную среду, включающую в себя графический язык программирования; П. знать как передавать программы EV3; использовать созданные программы;
1	Знакомство с квадрокоптером DJI Mavic Air 2. Детали и узлы квадрокоптера	2
2	Установка пропеллеров, обзор фирменного приложения DJI, калибровка, подготовка ко взлету.	2
3	Первые учебные полёты: «взлёт/посадка»,	3
4	Выполнение полётов: точная посадка на удаленную точку, режим «спотлайт», «следование за объектом», «автоматический возврат дрона»	4
Тема 6. Работа в группах над проектом		11
1	Принципы создания инженерной проектной работы.	3
2	Работа в группах над инженерным проектом «Беспилотная авиационная система».	4
3	Подготовка презентации собственной проектной работы	3
4	Презентация и защита группой собственного инженерного проекта	1
Итого:		51

Планируемые результаты

К концу обучения по программе «Оператор беспилотного летательного аппарата» у учащихся сформированы личностные, предметные и метапредметные результаты.

Предметные - отражающие приобретенный опыт учащихся в сборке, программировании и эксплуатации беспилотных летательных систем и робототехнического навесного оборудования, а также обеспечивают успешное применение на практике полученных знаний.

Метапредметные - характеризуют уровень сформированности универсальных учебных действий учащихся, которые проявляются в умении анализировать поставленные задачи, планировать и применять полученные знания при реализации проектов, проявлении интереса к занятиям инженерно-конструкторской деятельностью

Личностные - отражающие индивидуальные личностные качества учащихся, которые они приобретают в процессе освоения программы: настойчивость, целеустремленность, самостоятельность, ответственность и работоспособность; стремление использовать полученные знания в повседневной жизни.

К концу обучения по программе учащийся

знает:

 - общенаучные и технические термины, теоретические основы создания БПЛА и навесного оборудования;

 - порядок взаимодействия механических узлов аппаратов с электронными и оптическими устройствами;

 - порядок создания алгоритма функционирования БПЛА;

 - правила техники безопасности при работе с инструментом и электрическими приборами;

 - порядок и правила проведения соревнований по БПЛА;

 - основы воздушного законодательства РФ и порядок эксплуатации БПЛА;

умеет:

 - проводить сборку БПЛА;

 - эксплуатировать БПЛА в ручном и автономном режиме;

 - читать телеметрические данные и анализировать полетные данные;

 у него сформированы:

 - устойчивый познавательный интерес, стремление использовать полученные знания в повседневной жизни;

 - навыки поиска информации в соответствии с поставленными задачами; в том числе с использованием информационно-коммуникационных технологий;

 - коммуникативные навыки, навыки совместной работы в группе;

 - ответственное отношение к выполнению заданий.

учащийся проявляет:

 - интерес к занятиям инженерно-конструкторской деятельностью;

 - настойчивость, целеустремленность, самостоятельность, ответственность, работоспособность.

Условия реализации программы

Для успешной реализации программы «Оператор беспилотного летательного аппарата» необходимо:

Помещение: - учебный кабинет, оформленный в соответствии с профилем проводимых занятий и оборудованный в соответствии с санитарными нормами: столы и стулья для педагога и учащихся, классная доска, шкафы и стеллажи для хранения учебной литературы, наглядных пособий и летающих моделей.

Оснащение кабинета:

- компьютеры;

- программное обеспечение Windows;

- планшет на базе Android;

- ПО Mission Planer;

- Квадрокоптер DJI Tello;

- Квадрокоптер DJI Mavic Air 2;

Методическое обеспечение

Для получения ожидаемого результата предполагается использование следующих методов обучения:

1) По источникам и типу подачи информации:

- разговорный метод (беседа, направленный рассказ, дискуссии и др.);

- практический метод (создание моделей, наложение материалов, печать).

2) По взаимодействию педагога и воспитанника:

- метод совместного поиска истины (социально-педагогические задачи-пробы);

- метод исследования и познания (создание мини-проекта).

3) По основным методам, употребляемым педагогом в своей работе:

- организационные методы;

- методы стимуляции и мотивирования учебного процесса;

Одним из условий эффективной реализации программы является применение активных методов обучения:

- метода взаимодействия;

- метода коллективной творческой деятельности;

- интерактивный метод обучения;

- метод проектной деятельности.

Выбранные для освоения программы методы обучения учащихся предполагают использование следующих форм деятельности:

- рассказ, беседа;

- проблемные обсуждения, дискуссии;

- психологические игры, упражнения;

- психологические и учебно-игровые тренинги;

- коммуникативные и игровые практикумы;

- организационно

-деятельностные игры;

- ролевые, деловые, творческие игры;

- участие в конкурсах.

Программа «Оператор квадрокоптера» предполагает использование следующих образовательных технологий:

- информационно-коммуникационная технология (ИКТ);

- проблемные обсуждения, дискуссии;

- проектная технология.