РП Основы робототехники. РП основы робототехники. Программа внеурочной деятельности Основы робототехники (для учащихся 6 9 классов)
 Скачать 41.29 Kb.
|
|
Рабочая программа внеурочной деятельности «Основы робототехники» (для учащихся 6- 9 классов) Срок реализации программы 2 года Автор программы: Ким Р.М. учитель химии и физики Пояснительная записка Общая характеристика курса Модное течение «робототехника» сегодня не является чем-то фантастическим. Это реальная область науки и перспективная сфера деятельности. Только в России тысячи детей занимаются робототехникой. Ребята со школьной скамьи привыкают к тому, что ещё пару десятков лет назад казалось возможным только в фантазиях и фильмах — конструирование роботов. А педагоги имеют широкие возможности для обучения детей. Множество направлений развития, множество инструментов для работы. Кажется, что всё ограничено только фантазией. Согласно концепция модернизации российского образования цель общего образования –это не только на усвоение обучающимися определенной суммы знаний, но и на развитие его личности, его познавательных и созидательных способностей, таких качеств личности как инициативность, самодеятельность, фантазия, самобытность, то есть всего того, что относится к индивидуальности человека. Как показывает практика, указанные требования к образованности человека не могут быть удовлетворены только школьным образованием: базовое образование все больше нуждается в дополнительном неформальном, которое было и остается одним из определяющих факторов развития склонностей, способностей и интересов человека, его социального и профессионального самоопределения. В последние годы робототехника - одно из самых передовых, престижных, дорогостоящих направлений машиностроения. Основой робототехники были техническая физика, электроника, измерительная техника и многие другие технические и научные дисциплины. Специалисты, обладающие знаниями в этой области, востребованы. В нашей стране существует такая проблема: недостаточная обеспеченность инженерными кадрами и низкий статус инженерного образования. Поэтому необходимо вести работу по популяризации профессии инженера, ведь использование роботов в быту, на производстве и поле боя требует, чтобы пользователи обладали современными знаниями в области управления роботами. Каким образом можно этого достичь? С чего начинать? Школа – это и есть та первая ступень, где можно закладывать начальные знания и навыки в области робототехники, прививать интерес учащихся к робототехнике и автоматизированным системам. Постигать азы робототехники можно в процессе увлекательных практических занятий. Актуальность курса обусловлена тем, что отечественные наука и техника нуждаются в специалистах, которые смогут поднять техническое оснащение различных видов производства на уровень, соответствующий современным мировым стандартам, и сократить отставание от передовых стран в технической области, в том числе и в роботостроении. Согласно исследованиям ученых только в детстве у детей закладываются основы творческой личности, формируется особый склад ума – конструкторский. Поэтому эффективным путем развития устойчивого интереса детей и подростков к науке и технике являются занятия в области робототехники. Использование конструкторов повышает мотивацию учащихся к обучению, так как при этом требуются знания практически из всех учебных дисциплин от искусств и истории до математики и естественных наук. При построении модели затрагивается множество проблем из разных областей знания – от теории механики до психологии. Изучая простые механизмы, учащиеся учатся работать руками (развитие мелких и точных движений), развивают элементарное конструкторское мышление, фантазию, изучают принципы работы многих механизмов. Учащиеся получают представление об особенностях составления программ управления, автоматизации механизмов, моделировании работы систем. Адресат программы: учащиеся 6-9 класса. Отличительной особенностью данной программы является включение в образовательный процесс многих предметных областей. При построении модели робота вырабатывается умение решать проблемы из разных областей знаний: теория механики, математика, психология. На занятиях у учащихся вырабатываются такие практические навыки: умение пользоваться разнообразными инструментами и приборами, умение работать с технической литературой, составлять техническую документацию на изделие. В процессе освоения программы планируется создание учащимися действующих экспонатов. Вид программы – общеразвивающая. Особенности уровня реализации программы. Программа «Основы робототехники» является разноуровневой. Это предполагает участие в программе разновозрастных детей без деления их на группы по возрасту. Содержание и материал программы дифференцировано по двум уровням сложности: «стартовому», «базовому». Объем и срок освоения программы. Программа рассчитана на два года обучения: 1 год обучения – 34 часа, занятия проводятся один час в неделю, 2 год обучения – 34 часа, занятия проводятся один час в неделю. Форма обучения – очно-заочная. Форма проведения занятий: аудиторная. Форма организации деятельности: фронтальная, групповая, индивидуальная. Цель курса: формирование интереса к техническим видам творчества, развитие конструктивного мышления средствами робототехники. Задачи: Личностные развивать личностную мотивацию к техническому творчеству, изобретательности; формировать общественную активность личности, гражданскую позицию; формировать стремление к получению качественного законченного результата, личностную оценку занятий техническим творчеством; формировать навыки здорового образа жизни; Метапредметные развивать потребность в саморегулировании учебной деятельности в саморазвитии, самостоятельности; формировать культуру общения и поведения в социуме; формировать навыки проектного мышления, работы в команде; развивать познавательный интерес к занятиям робототехникой; Образовательные (предметные) развивать познавательную деятельность; развивать инженерное мышление, навыки конструирования, программирования; реализовывать межпредметные связи с физикой, информатикой и математикой; способствовать приобретению обучающимися знаний, умений, навыков и компетенций по робототехнике. Методы обучения. Познавательный (восприятие, осмысление и запоминание учащимися нового материала с привлечением наблюдения готовых примеров, моделирования, изучения иллюстраций, восприятия, анализа и обобщения демонстрируемых материалов); Метод проектов (при усвоении и творческом применении навыков и умений в процессе разработки собственных моделей) Групповая работа (используется при совместной сборке моделей, а также при разработке проектов и участии в различных образовательных мероприятиях в области робототехники). Программа «Основы робототехники» предназначена для работы с использованием образовательного комплекта VEX IQ. Использование робототехнического модуля VEX IQ позволяет создать такую образовательную среду, которая способствует развитию инженерного, конструкторского мышления. В процессе работы с данным модулем ученики приобретают опыт по конструированию. Кроме того, работа в команде способствует формированию умения взаимодействовать с соучениками, формулировать, анализировать, критически оценивать, отстаивать свои идеи. В совместной работе дети развивают свои индивидуальные творческие способности, коллективно преодолевают творческие проблемы, получают важные фундаментальные и технические знания. Они становятся более коммуникабельными, развивают навыки организации и проведения исследований, что безусловно способствует их успехам в дальнейшем школьном образовании, в будущей работе. Робототехнический модуль VEX IQ обеспечивает простоту при сборке начальных моделей, что позволяет ученикам получить результат в пределах одного или пары уроков. И при этом возможности в изменении моделей очень широкие, и такой подход позволяет учащимся усложнять модель, проявлять самостоятельность в процессе сборки. VEX IQ – это серия робототехники, созданная для учеников и их учителей. Школьники в возрасте от 8 лет могут легко собирать роботов с помощью этой легкой интуитивно понятной платформой. Структурные части VEX IQ соединяются и разъединяются без использования инструментов, что дает возможность быстро собирать и модифицировать робота. При помощи различных шестеренок, колес, соединительных элементов и т.д. можно выполнить окончательную доработку проекта и мобильного робота. Мозговой центр робота использует технологии с широкими функциональными возможностями и упрощает их до уровня пользователя, сохраняя высокий уровень. Можно подключить любую комбинацию портативных устройств (до 12 штук) к контроллеру робота, все они будут управляться встроенными программами или запрограммированным компьютером и совместимым программным обеспечением. В дополнение к заранее запрограммированным командам робот может управляться различными драйверами при помощи оператора. Набор позволяет построить робота, которым можно управлять с помощью джойстика или запрограммировать для его автономной работы, как для образовательных целей, так и для участия в соревнованиях. VEX IQ - это уникальная линейка конструкторов, сочетающая в себе разнообразие металлических конструкторов VEX и простоту использования пластиковых конструкторов. В комплекты VEX IQ входит большое количество пластиковых деталей, сенсоров, контроллеров. Конструкторы очень просты в использовании, структурные элементы соединяются и разъединяются без специальных инструментов. Огромное количество шестеренок, колес и других соединительных механизмов позволяет конструировать разнообразных мобильных роботов. Осваивая приемы проектирования и конструирования, ребята приобретают опыт создания реальных и виртуальных демонстрационных моделей. Подведение итогов работы проходит в форме общественной презентации (выставка, конкурс, и т.д.). Место курса «Основы робототехники» в учебном плане школы. Рабочая программа кружка «Основы робототехники» на примере образовательный модуль VEX IQ составлена в соответствии с учебным планом МБОУ СОШ п.Прикамский. На реализацию учебного курса «Основы робототехники» используется время, отведенное на внеурочную деятельность. Форма реализации курса по выбору - кружок. Общий объем учебного времени 34 учебный час (один час в неделю). Учебно-тематическое планирование
Планируемые результаты освоения курса внеурочной деятельности В ходе изучения курса формируются и получают развитие метапредметные результаты, такие как: умение самостоятельно планировать пути достижения целей, в том числе альтернативные, осознанно выбирать наиболее эффективные способы решения учебных и познавательных задач; умение оценивать правильность выполнения учебной задачи, собственные возможности ее решения; умение создавать, применять и преобразовывать знаки и символы, модели и схемы для решения учебных и познавательных задач; владение основами самоконтроля, самооценки, принятия решений и осуществления осознанного выбора в учебной и познавательной деятельности; умение организовывать учебное сотрудничество и совместную деятельность с учителем и сверстниками; работать индивидуально и в группе; находить общее решение и разрешать конфликты на основе согласования позиций и учета интересов; формулировать, аргументировать и отстаивать свое мнение; формирование и развитие компетентности в области использования информационно-коммуникационных технологий (далее ИКТ-компетенции). Личностные результаты, такие как: формирование ответственного отношения к учению, готовности и способности, обучающихся к саморазвитию и самообразованию на основе мотивации к обучению и познанию, осознанному выбору и построению дальнейшей индивидуальной траектории образования на базе ориентировки в мире профессий и профессиональных предпочтений, с учетом устойчивых познавательных интересов, а также на основе формирования уважительного отношения к труду, развития опыта участия в социально значимом труде; формирование коммуникативной компетентности в общении и сотрудничестве со сверстниками, детьми старшего и младшего возраста, взрослыми в процессе образовательной, общественно полезной, учебно-исследовательской, творческой и других видов деятельности. Предметные результаты: формирование навыков и умений безопасного и целесообразного поведения при работе с компьютерными программами и в Интернете. В результате изучения курса учащиеся должны: знать/понимать роль и место робототехники в жизни современного общества; основные сведение из истории развития робототехники в России и мире; основных понятия робототехники, основные технические термины, связанные с процессами конструирования и программирования роботов; общее устройство и принципы действия роботов; основные характеристики основных классов роботов; порядок отыскания неисправностей в различных роботизированных системах; методику проверки работоспособности отдельных узлов и деталей; правила техники безопасности при работе в кабинете; определения робототехнического устройства, наиболее распространенные ситуации, в которых применяются роботы; иметь представления о перспективах развития робототехники, основные компоненты программных сред; основные принципы компьютерного управления, назначение и принципы работы датчиков, различных исполнительных устройств; различные способы передачи механического воздействия, различные виды шасси, виды и назначение механических захватов; уметь собирать простейшие модели с использованием VEX IQ; самостоятельно проектировать и собирать из готовых деталей манипуляторы и роботов различного назначения; пользоваться компьютером, программными продуктами, необходимыми для обучения программе; подбирать необходимые датчики и исполнительные устройства, собирать простейшие устройства с одним или несколькими датчиками, собирать и отлаживать конструкции базовых роботов правильно выбирать вид передачи механического воздействия для различных технических ситуаций, собирать действующие модели роботов, а также их основные узлы и системы вести индивидуальные и групповые исследовательские работы. Общие учебные умения, навыки и способы деятельности Познавательная деятельность Использование для познания окружающего мира различных методов (наблюдение, измерение, опыт, эксперимент, моделирование и др.). Определение структуры объекта познания, поиск и выделение значимых функциональных связей и отношений между частями целого. Умение разделять процессы на этапы, звенья; выделение характерных причинно-следственных связей. Определение адекватных способов решения учебной задачи на основе заданных алгоритмов. Комбинирование известных алгоритмов деятельности в ситуациях, не предполагающих стандартное применение одного из них. Исследование несложных практических ситуаций, выдвижение предположений, понимание необходимости их проверки на практике. Творческое решение учебных и практических задач: умение мотивированно отказываться от образца, искать оригинальные решения; самостоятельное выполнение различных творческих работ; участие в проектной деятельности. Информационно-коммуникативная деятельность Адекватное восприятие устной речи и способность передавать содержание прослушанного текста в сжатом или развернутом виде в соответствии с целью учебного задания. Владение монологической и диалогической речью. Умение вступать в речевое общение, участвовать в диалоге (понимать точку зрения собеседника, признавать право на иное мнение). Создание письменных высказываний, адекватно передающих прослушанную и прочитанную информацию с заданной степенью свернутости (кратко, выборочно, полно). Составление плана, тезисов, конспекта. Приведение примеров, подбор аргументов, формулирование выводов. Отражение в устной или письменной форме результатов своей деятельности. Умение перефразировать мысль (объяснять «иными словами»). Выбор и использование выразительных средств языка и знаковых систем (текст, таблица, схема, аудиовизуальный ряд и др.) в соответствии с коммуникативной задачей, сферой и ситуацией общения. Использование для решения познавательных и коммуникативных задач различных источников информации, включая энциклопедии, словари, Интернет-ресурсы и другие базы данных. Рефлексивная деятельность Самостоятельная организация учебной деятельности (постановка цели, планирование, определение оптимального соотношения цели и средств и др.). Владение навыками контроля и оценки своей деятельности, умением предвидеть возможные последствия своих действий. Поиск и устранение причин возникших трудностей. Оценивание своих учебных достижений, поведения, черт своей личности, своего физического и эмоционального состояния. Осознанное определение сферы своих интересов и возможностей. Соблюдение норм поведения в окружающей среде, правил здорового образа жизни. Владение умениями совместной деятельности: согласование и координация деятельности с другими ее участниками; объективное оценивание своего вклада в решение общих задач коллектива; учет особенностей различного ролевого поведения (лидер, подчиненный и др.). Оценивание своей деятельности с точки зрения нравственных, правовых норм, эстетических ценностей. Использование своих прав и выполнение своих обязанностей как гражданина, члена общества и учебного коллектива. Содержание программы. 1. Введение в робототехнику (2 ч) Роботы. Виды роботов. Значение роботов в жизни человека. Основные направления применения роботов. Искусственный интеллект. Правила работы с конструктором LEGO Управление роботами. Методы общения с роботом. Состав конструктора LEGO MINDSTORMS EV3. Визуальные языки программирования. Их основное назначение и возможности. Команды управления роботами. Среда программирования модуля, основные блоки. 2. Знакомство с образовательным комплектом VEX IQ (4 ч) Правила техники безопасности при работе с роботами-конструкторами. Правила обращения с роботами. Основные механические детали конструктора. Их название и назначение. Модуль VEX IQ. Пластиковые конструктивные элементы. Ресурсный набор VEX-IQ. Программируемый контроллер. Программируемый контроллер. Периферийная плата, предназначенная для расширения возможностей программируемого контроллера и обеспечения совместимости с комплектующими (моторы, датчики) из состава набора VEX IQ. Интерфейсный кабель, предназначенный для программирования контроллера. Аккумуляторная батарея для энергоснабжения моделей роботов VEX IQ, выполненных на основе программируемого контроллера. Джойстик и 2 радиомодуля, позволяющих сконструировать и запрограммировать робота, работающего в режиме ручного и программного управления. Сборка роботов. Сборка модели робота по инструкции. Программирование движения вперед по прямой траектории. Расчет числа оборотов колеса для прохождения заданного расстояния. 3. Датчики VEX IQ.и их параметры. (6 ч) Датчики. Датчик касания. Устройство датчика. Практикум. Датчик света и освещенности. Практикум. Подключение датчиков и моторов, контроллера. Интерфейс модуля VEX IQ. Приложения модуля. Управление мотором. 4 Знакомство и работа с пультом дистанционного управления, сборка моделей VEX IQ. (9 ч) Методы принятия решений роботом. Модели поведения при разнообразных ситуациях. Независимое управление моторами. Поворот на заданное число градусов. Расчет угла поворота. Использование нижнего датчика освещенности. 5. Практикум по сборке роботизированных систем (8 ч) Измерение освещенности. Определение цветов. Распознавание цветов. Реакция робота на звук, цвет, касание. Таймер. Движение по замкнутой траектории. Конструирование моделей роботов для решения задач с использованием нескольких разных видов датчиков. Решение задач на выход из лабиринта. Ограниченное движение. 6. Творческие проектные работы и соревнования(6 ч) Правила соревнований. Работа над проектами. Соревнование роботов. Конструирование собственной модели робота. Испытание собственной модели робота. Подведение итогов работы учащихся. Подготовка докладов, презентаций, стендовых материалов для итоговой конференции. Завершение создания моделей роботов для итоговой выставки. Формы организации учебных занятий практикум; урок-проект; соревнование; Разработка каждого проекта реализуется в форме выполнения конструирования и программирования модели робота для решения предложенной задачи ТЕМАТИЧЕСКОЕ ПЛАНИРОВАНИЕ 6-9 класс
Список используемой литературы Копосов Д. Г. Первый шаг в робототехнику. Практикум для 5-6 классов\ Д. Г. Копосов. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012 – 292 с. Блог-сообщество любителей роботов Лего с примерами программ [Электронный ресурс] / http://nnxt.blogspot.ru/2010/11/blog-post_21.html Лабораторные практикумы по программированию [Электронный ресурс] http://www.edu.holit.ua/index.php?option=com_content&view= category&layout=blog&id=72&Itemid=159&lang=ru Образовательная программа «Введение в конструирование роботов» и графический язык программирования роботов [Электронный ресурс] / http://learning.9151394.ru/course/view.php?id=280#program_blocks Примеры конструкторов и программ к ним [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://www.nxtprograms.com/index2.html Программы для робота [Электронный ресурс] / http://service.lego.com/en-us/helptopics/?questionid=2655 Учебник по программированию роботов (wiki) [Электронный ресурс] / Материалы сайтов http://www.prorobot.ru/lego.php http://nau-ra.ru/catalog/robot http://www.239.ru/robot http://www.russianrobotics.ru/actions/actions_92.html http://habrahabr.ru/company/innopolis_university/blog/210906/STEM-робототехника http://www.slideshare.net/odezia/2014-39493928 http://www.slideshare.net/odezia/ss-40220681 http://www.slideshare.net/odezia/180914-39396539 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
