ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

ЦЕНТР ДЕТСКОГО (ЮНОШЕСКОГО) ТЕХНИЧЕСКОГО ТВОРЧЕСТВА «СТАРТ+»

НЕВСКОГО РАЙОНА САНКТ-ПЕТЕРБУРГА

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ

ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ

ОБЩЕРАЗВИВАЮЩАЯ ПРОГРАММА

«ИНЖЕНЕРНАЯ МАСТЕРСКАЯ»

Возраст детей: 10-15 лет

Срок реализации: 1 год

Разработчик: Дугин Максим Александрович,

педагог дополнительного образования

Санкт-Петербург

2022 г.

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Дополнительная общеобразовательная общеразвивающая программа «ИНЖЕНЕРНАЯ МАСТЕРСКАЯ» (далее – Программа) является Программой технической направленности.  Уровень освоения Программы – базовый.

Актуальность и целесообразность программы заключается в том, что человечество остро нуждается в роботах, которые могут без помощи оператора тушить пожары, самостоятельно передвигаться по заранее неизвестной, реальной пересеченной местности, выполнять спасательные операции во время стихийных бедствий, аварий атомных электростанций, в борьбе с терроризмом. Появилась необходимость в мобильных роботах, предназначенных для удовлетворения каждодневных потребностей людей. И уже сейчас в современном производстве и промышленности востребованы специалисты, обладающие знаниями в этой области. Поэтому, образовательная робототехника приобретает все большую значимость и актуальность в настоящее время.

С началом нового тысячелетия в большинстве стран робототехника занимает существенное место, как в школьном, так и в университетском образовании, подобно тому, как информатика появилась в конце прошлого века и потеснила обычные предметы.

Образовательная робототехника – это    новая, актуальная педагогическая технология, которая находится на стыке перспективных областей знания: механика, электроника, автоматика, конструирование, программирование и технический дизайн.

Введение дополнительной образовательной программы «Инженерная мастерская» неизбежно изменит картину восприятия учащимися технических дисциплин, переводя их из разряда умозрительных в разряд прикладных.

Применение детьми на практике теоретических знаний, полученных на математике или физике, ведет к более глубокому пониманию основ, закрепляет полученные навыки, формируя образование в его наилучшем смысле. И с другой стороны, игры в роботы, в которых заблаговременно узнаются основные принципы расчетов простейших механических систем и алгоритмы их автоматического функционирования под управлением программируемых контроллеров, послужат хорошей почвой для последующего освоения сложного теоретического материала на уроках.

Программирование на компьютере (например, виртуальных исполнителей) при всей его полезности для развития умственных способностей во многом уступает программированию автономного устройства, действующего в реальной окружающей среде. Подобно тому, как компьютерные игры уступают в полезности играм настоящим.

Возможность прикоснуться к неизведанному миру роботов для современного ребенка является очень мощным стимулом к познанию нового, преодолению инстинкта потребителя и формированию стремления к самостоятельному созиданию. При внешней привлекательности поведения, роботы могут быть содержательно наполнены интересными и непростыми задачами, которые неизбежно встанут перед юными инженерами. Их решение сможет привести к развитию уверенности в своих силах и к расширению горизонтов познания.

Адресат Программы

Программа рассчитана на детей в возрасте 10-15 лет, увлекающимися техническим и компьютерным творчеством. Программа предполагает возможность зачисления способных детей без опыта в данной сфере.

Объем и срок реализации Программы

По всей Программе запланировано на весь срок обучения 144 учебных часа.

Срок реализации Программы - 1 год:

• 144 часа в год - по 4 академических часа в неделю, 2 раза в неделю по 2 часа;

В Программе соблюдается преемственность с федеральным государственным образовательным стандартом начального общего образования; учитываются возрастные и психологические особенности школьников, обучающихся на ступени основного общего образования, учитываются межпредметные связи.

Обучающиеся включаются в проектную и исследовательскую деятельность, основу которой составляют такие учебные действия, как умение видеть проблемы, ставить вопросы, классифицировать, наблюдать, проводить эксперимент, делать выводы, объяснять, доказывать, защищать свои идеи, давать определения понятий, структурировать материал.

Цель Программы

Целью данной Программы является:

- привлечение внимания детей к сфере высоких технологий и инновационной деятельности;

- популяризация научно-технического творчества и робототехники;

- формирование компетенций в области технического производства с применением робототехнических систем;

- совместно обучаться в рамках одной бригады;

-  распределять обязанности в своей бригаде;

- проявлять повышенное внимание культуре и этике общения;

- проявлять творческий подход к решению поставленной задачи;

- создавать модели реальных объектов и процессов;

- видеть реальный результат своей работы.

Задачи Программы

Обучающие

• Научить строить модели по схемам;
• Научить основным практическим навыкам конструктивного воображения при разработке индивидуальных или совместных проектов;
• Научить подготавливать и оформлять готовые продукты.

Развивающие

• Развить мелкую моторику;
• Развить навыки пространственного мышления;
• Развить интерес к моделированию и конструированию;
• Развить коммуникативные навыки;
• Развить внимательность, аккуратность и изобретательность;
• Развить креативное и критическое мышление;
• Сформировать умение и желание трудиться, выполнять задания в соответствии с инструкцией и поставленной целью, доводить начатое дело до конца, планировать будущую работу.

Воспитательные

• Повысить уровень мотивации учащихся к саморазвитию и самообразованию;
• Воспитать трудолюбие, аккуратность;
• Воспитать уважение к чужому труду;
• Сформировать у учащихся стремление к получению качественного законченного результата.

Условия реализации Программы

Условия набора и формирования групп

Программа предназначена для работы с детьми в системе дополнительного образования. В объединение принимаются дети 10-15 лет без медицинских противопоказаний. Программа может быть адаптирована для детей с особыми возможностями здоровья без потери когнитивных способностей.

Занятия проводятся с учетом возрастных и индивидуальных особенностей детей. Приём в группы осуществляется на добровольной основе. Набор в группы 1-го года обучения идет в приёмную кампанию «Старт+» и возможен для детей 10-15 лет.

Особенности организации образовательного процесса

Программа направлена на развитие пространственного и креативного мышления и конструкторских навыков, способствует многостороннему развитию личности ребенка и побуждает получать новые знания, учитывает психологические, индивидуальные и возрастные особенности детей.

Первый год обучения по Программе предполагает формирование у учащихся представлений о закономерностях протекания информационных процессов в системах различной природы, а также о методах и средствах их автоматизации. Отбор содержания проведен с учетом изучения фундаментальных основ информатики, формирования информационной культуры, развития алгоритмического мышления, реализованности в полной мере общеобразовательного потенциал этого курса.  Особое внимание уделяется практическим занятиям, в ходе которого каждый ребёнок разрабатывает собственный продукт. Занятия могут быть как коллективными, групповыми, так и индивидуально-групповыми. Форму проведения занятия в зависимости от темы и цели занятия выбирает и устанавливает педагог.

Формы проведения занятий

Основными формами проведения занятий являются:

• практическое задание;
• самостоятельная работа;
• проектировочные занятия (разработка учащимися собственных эскизов, чертежей, моделей, роботов);
• защита проектов;
• презентация;
• творческая мастерская.

Применяемые в рамках данной Программы формы занятий носят развивающий характер и направлены на формирование опыта учащихся, стимулирования интереса детей к техническим наукам и развитие их творческих навыков.

Условия реализации программы в условиях вынужденного временного перехода в дистанционный режим.

Согласно Положению ГБУ ДО ЦД(Ю)ТТ «Старт+» Невского района Санкт Петербурга «Об использовании дистанционных образовательных технологий и электронных образовательных ресурсов при реализации дополнительных общеобразовательных общеразвивающих программ» по решению внепланового педагогического совета учреждения может быть принято решение о внеплановом временном переходе на дистанционный режим в связи с особыми обстоятельствами, например с эпидемиологической обстановкой.

В период подготовки к переходу на дистанционное обучение проводится мониторинг материально-технического и программного обеспечения учащихся и уровня их информационно-коммуникационной грамотности. Затем учащиеся (их родители или законные представители) извещаются о переходе на дистанционный режим обучения.

Если темы из календарно-тематического планирования адаптировать под дистанционный режим затруднительно, то составляется корректировка программы (в соответствии с Приложением 3 к Положению «Об использовании дистанционных образовательных технологий и электронных образовательных ресурсов…»), в которой при необходимости:

        указываются темы, которые добавляются в учебный план, или происходит перераспределение часов между разделами или темами,

        производится изменение содержания,

        корректируется календарно-тематическое планирование (например, на период дистанционного обучения переносятся темы, ориентированные на освоение теории),

        прописывается режим оказания педагогом консультационной помощи учащимся, при выполнении заданий,

        описывается характер дистанционного взаимодействия и конкретизируется необходимое материально-техническое и программное обеспечение, а также информационно-коммуникационные умения, необходимые для дистанционного взаимодействия.

Корректировка утверждается директором ГБУ ДО ЦД(Ю)ТТ «Старт+» Невского района Санкт Петербурга и предлагается для ознакомления учащимся и их родителям (законным представителям), которые подтверждают свое согласие на занятие по скорректированной на время дистанционного режима программе.

Если темы, предусмотренные на этот период возможно реализовать дистанционно, лишь изменив форму предоставления заданий и формат взаимодействия, то корректировка не составляется, а темы Программы реализуются в дистанционном режиме с даты его введения.

При этом задания для выполнения учащимися предоставляются средствами электронной почты, официальной группы Вконтакте, не позднее времени и даты занятия по расписанию. Срок выполнения по умолчанию (если иное не оговорено в задании) устанавливается до времени и даты следующего ближайшего занятия. Консультативная поддержка учащимся (их родителей и законных представителей) оказывается по телефону, через электронную почту, группу Вконтакте в день занятия по расписанию в течение 3 часов со времени начала занятия по расписанию.

Для выполнения заданий учащимся потребуется компьютер или ноутбук имеющий выход в Интернет,  с предустановленными программами просмотра видеофайлов и свободный офисный пакет. OpenOffice.org. Они должны иметь (на выбор) адрес электронной почты, аккаунт Вконтакте и уметь ими пользоваться. Наличие у учащихся должного материально-технического и программного обеспечения и их умение этим пользоваться определяется в период подготовки к переходу на дистанционное обучение. Выполненные задания учащиеся высылают (выбрать свое) в виде текстовых, аудио, видео и иных файлов (в соответствии с характером задания), направляемых (на выбор) по электронной почте или через группу Вконтакте. Если некоторые учащиеся не имеют должного обеспечения и не владеют информационно-коммуникационными технологиями, то для них возможна выдача индивидуальных заданий иного характера.

Трудоемкость дистанционного задания в часах в этом случае приравнивается к количеству часов, отведенных на эту тему в календарно-тематическом планировании.

Если на период временного перехода на дистанционный режим приходятся контрольные или итоговые занятия, то они проводятся также в дистанционном режиме.

Формы организации деятельности учащихся на занятиях

В соответствии с темами Программы используются преимущественно следующие формы:

• групповая,
• индивидуально-групповая,
• фронтальная.

Фронтальная – взаимодействие педагога и всех детей объединения осуществляется одновременно, применяется преимущественно при изучении учащимися новых тем, обсуждении сюжета, алгоритма действий на занятии.

При групповой работе дети распределяются по подгруппам (или парам) в зависимости от уровня подготовки, возраста.         Особое внимание оказывается детям, участвующим в различные соревнования за команду.

Индивидуально-групповая – используется при акценте на теоретические занятия в совокупности с практическими.

Планируемые результаты освоения Программы

Личностные результаты:

• наличие представлений об информации как важнейшем стратегическом ресурсе развития личности, государства, общества;
• понимание роли информационных процессов в современном мире;
• владение первичными навыками анализа и критичной оценки получаемой информации;
• ответственное отношение к информации с учетом правовых и этических аспектов ее распространения;
• развитие чувства личной ответственности за качество окружающей информационной среды;
• способность увязать учебное содержание с собственным жизненным опытом, понять значимость подготовки в области информатики и ИКТ в условиях развития информационного общества;
• готовность к повышению своего образовательного уровня и продолжению обучения с использованием средств и методов информатики и ИКТ;
• способность и готовность к общению и сотрудничеству со сверстниками и взрослыми в процессе образовательной, общественно-полезной, учебно-исследовательской, творческой деятельности;
• способность и готовность к принятию ценностей здорового образа жизни за счет знания основных гигиенических, эргономических и технических условий безопасной эксплуатации средств ИКТ.

Метапредметные результаты:

• владение общепредметными понятиями «объект», «система», «модель», «алгоритм», «исполнитель» и др.;
• владение информационно-логическими умениями: определять понятия, создавать обобщения, устанавливать аналогии, классифицировать, самостоятельно выбирать основания и критерии для классификации, устанавливать причинно-следственные связи, строить логическое рассуждение, умозаключение (индуктивное, дедуктивное и по аналогии) и делать выводы;
• владение умениями самостоятельно планировать пути достижения целей; соотносить свои действия с планируемыми результатами, осуществлять контроль своей деятельности, определять способы действий в рамках предложенных условий, корректировать свои действия в соответствии с изменяющейся ситуацией; оценивать правильность выполнения учебной задачи;
• владение основами самоконтроля, самооценки, принятия решений и осуществления осознанного выбора в учебной и познавательной деятельности; владение основными универсальными умениями информационного характера: постановка и формулирование проблемы; поиск и выделение необходимой информации, применение методов информационного поиска; структурирование и визуализация информации; выбор наиболее эффективных способов решения задач в зависимости от конкретных условий; самостоятельное создание алгоритмов деятельности при решении проблем творческого и поискового характера;
• владение информационным моделированием как основным методом приобретения знаний: умение преобразовывать объект из чувственной формы в пространственно-графическую или знаково-символическую модель; умение строить разнообразные информационные структуры для описания объектов; умение «читать» таблицы, графики, диаграммы, схемы и т.д., самостоятельно перекодировать информацию из одной знаковой системы в другую; умение выбирать форму представления информации в зависимости от стоящей задачи, проверять адекватность модели объекту и цели моделирования;
• ИКТ-компетентность – широкий спектр умений и навыков использования средств информационных и коммуникационных технологий для сбора, хранения, преобразования и передачи различных видов информации, навыки создания личного информационного пространства (обращение с устройствами ИКТ; фиксация изображений и звуков; создание письменных сообщений; создание графических объектов; создание музыкальных и звуковых сообщений; создание, восприятие и использование гипермедиасообщений; коммуникация и социальное взаимодействие; поиск и организация хранения информации; анализ информации).

Предметные результаты:

• формирование информационной и алгоритмической культуры; формирование представления о компьютере как универсальном устройстве обработки информации; развитие основных навыков и умений использования компьютерных устройств;
• формирование представления об основных изучаемых понятиях: информация, алгоритм, модель – и их свойствах;
• развитие алгоритмического мышления, необходимого для профессиональной деятельности в современном обществе; развитие умений составить и записать алгоритм для конкретного исполнителя; формирование знаний об алгоритмических конструкциях, логических значениях и операциях; знакомство с одним из языков программирования и основными алгоритмическими структурами — линейной, условной и циклической;
• формирование умений формализации и структурирования информации, умения выбирать способ представления данных в соответствии с поставленной задачей — таблицы, схемы, графики, диаграммы, с использованием соответствующих программных средств обработки данных;
• формирование навыков и умений безопасного и целесообразного поведения при работе с компьютерными программами и в Интернете, умения соблюдать нормы информационной этики и права.

Должны знать:

• правила безопасной работы;
• основные компоненты конструкторов ЛЕГО;
• конструктивные особенности различных моделей, сооружений и механизмов;
• компьютерную среду, включающую в себя графический язык программирования;
• виды подвижных и неподвижных соединений в конструкторе;
  основные приемы конструирования роботов;
• конструктивные особенности различных роботов;
• как передавать программы в RCX;
• как использовать созданные программы;
• 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 при помощи специальных элементов по разработанной схеме, по собственному замыслу;
• создавать программы на компьютере для различных роботов;
• корректировать программы при необходимости;
• демонстрировать технические возможности роботов;

УМЕТЬ:

• работать с литературой, с журналами, с каталогами, в интернете (изучать и обрабатывать информацию);
• самостоятельно решать технические задачи в процессе конструирования роботов (планирование предстоящих действий, самоконтроль, применять полученные знания, приемы и опыт конструирования с использованием специальных элементов и т.д.);
• создавать действующие модели роботов на основе конструктора ЛЕГО;
• создавать программы на компьютере на основе компьютерной программы Robolab;
• передавать (загружать) программы в RСX;
• корректировать программы при необходимости;
• демонстрировать технические возможности роботов.

Учебный план работы (1-й год обучения, 144 часа в год)

Оценочные и методические материалы

Контроль степени освоения учащимися Программы осуществляется педагогом посредством организации следующих видов контроля:

Виды и периодичность контроля результативности обучения

Результативность освоения Программы демонстрируется презентацией проектов и библиотеки ассетов учащихся.

Вводный (входной) контроль проводится в сентябре с целью выявления у учащихся уровня подготовки в области информатики и первоначальных представлений о мультимедиа.

Текущий контроль (согласно календарно-тематическому плану) осуществляется на занятиях в течение всего учебного года следующими способами:

1. Наблюдение
2. Опрос
3. Анализ практических и творческих работ
4. Мини-конкурсы

Промежуточный контроль – оценка уровня освоения учащимися Программы в конце полугодия (декабрь), учебного года (конец апреля-май), и имеет целью систематизацию знаний.

Перечень педагогических методик и технологий, используемых в процессе обучения

• Лекция (словесный метод);
• Наглядный метод обучения (показ работы по образцу, построение чертежа, модели);
• Объяснительно-иллюстративный метод (показ презентаций, показ видеоматериалов, демонстрация образцов);
• Наглядный и частично-поисковый метод обучения (внедрение улучшений в проектах, выбор оптимального варианта конструкции, материала);
• Исследовательский метод, метод проектов (усовершенствовать модель-прототип, предложить свою модификацию или новую конструкцию).

Перечень дидактических материалов, используемых в процессе обучения

• Образцы:
• образцы чертежей;
• 3D заготовка.

Дидактические пособия:

• демонстрационные схемы;
• шаблоны;
• рисунки, фото;
• дидактические материалы с поясняющими рисунками, планом выполнения заданий и т.п.;
• Инструкции, описания;
• Видеоматериалы.

Перечень дидактических материалов, используемых в процессе обучения

• Демонстрационные схемы;
• Шаблоны;
• Дидактические материалы с поясняющими рисунками и планом выполнения заданий;
• Инструкции к конструкторам;
• Описания механизмов;
• Работы учащихся.

Информационные источники:

Список литературы для педагога

1. Кружок робототехники, [электронный ресурс]//http://lego.rkc-74.ru/index.php/-lego-
2. В.А. Козлова, Робототехника в образовании [электронный ресурс]//http://lego.rkc-74.ru/index.php/2009-04-03-08-35-17, Пермь, 2011 г.
3. Индустрия развлечений. ПервоРобот. Книга для учителя и сборник проектов. LEGO Group, перевод ИНТ, - 87 с., илл.
4. Наборы образовательных Лего-конструкторов:
5. Для реализации программы в кабинете имеются наборы конструктора LegoMindstom, базовые детали, компьютеры, принтер, проектор, экран, видео оборудование.
6. Интеллектуальная школа робота RoboRobo.
7. www.myrobot.ru
8. www.easyelectronics.ru
9. www.roboforum.ru
10. http://www.roboclub.ru РобоКлуб. Практическая робототехника.
11. http://www.robot.ru Портал Robot.Ru Робототехника и Образование.
12. http://learning.9151394.ru
13. http://mon.gov.ru/pro/fgos/ - Сайт Министерства образования и науки Российской Федерации/Федеральные государственные образовательные стандарты:
14. http://www.openclass.ru/wiki-pages/123792
15. www.uni-altai.ru/info/journal/vesnik/3365-nomer-1-2010.html
16. http://confer.cschool.perm.ru/tezis/Ershov.doc
17. http://www.openclass.ru/wiki-pages/123792
18. http://pedagogical_dictionary.academic.ru
19. http://learning.9151394.ru/course/view.php?id=17

Список литературы для учащихся

1. Индустрия развлечений. ПервоРобот. В наборе: 216 ЛЕГО-элементов, включая RCX-блок и ИК передатчик, датчик освещенности, 2 датчика касания, 2 мотора 9 В.
2. Автоматизированные устройства. ПервоРобот. В наборе: 828 ЛЕГО-элементов, включая Лего-компьютер RCX, инфракрасный передатчик, 2 датчика освещенности, 2 датчика касания, 2 мотора 9 В.

Материально-техническое обеспечение, необходимое для реализации программы

LEGO Mindstorms NXT 2.0. с программным обеспечением         5 шт.

LEGO Mindstorms NXT 2.0, № 9797        5 шт.

LEGO Mindstorms NXT 2.0. с программным обеспечением         5 шт.

LEGO Mindstorms NXT 2.0, № 5847         5 шт.

LEGO Mindstorms NXT 2.0. с программным обеспечением         5 шт.

LEGO Mindstorms NXT 2.0, № 9585        5 шт.

Экоград LEGO        4 шт.

LEGO Mindstorms EV3 с программным обеспечением         10 шт.

LEGO WEDO Education № 9585        10 шт.

Мультимедийный проектор         1 шт.

Интерактивная доска        1 шт.

Ноутбуки        15 шт.

3d принтер (Альфа 3d)        1 шт.