Краснодарский край, Калининский район, станица Старовеличковская

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение-средняя общеобразовательная школа №5 станицы Старовеличковской

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ВНЕУРОЧНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

общеразвивающая

(тип программы)

                кружок                

(кружок, факультатив, научное объединение и пр.)

Юный изобретатель

(наименование)

        3 года        

(срок реализации программы)

        10-12 лет        

(возраст обучающихся)

Чуб Евгений Викторович

                                                                                                                                                 (Ф. И. О. учителя, составителя)

Содержание

1. Пояснительная записка        

1.1 Актуальность выбранного направления и тематики внеурочной деятельности        

1.2 Цель и задачи обучения        

1.3 Связь содержания программы с учебными предметами (единство учебной и внеурочной деятельности)        

1.4 Особенности реализации программы: форма, режим и место проведения занятий, виды деятельности        

1.5 Количество часов и их место в учебном плане        

1.6 Сроки и этапы реализации программы «Юный изобретатель»        

1.7 Характеристика условий ОО при реализации программы «Юный изобретатель»        

1.8. Обоснованные критерии ограничения и противопоказания на участие в освоении программы «Юный изобретатель»        

1.9 Описание сфер ответственности, основных прав и обязанностей участников программы «Юный изобретатель»        

1.10 Ресурсы, которые необходимы для эффективной реализации программы «Юный изобретатель»        

2. Учебно-тематический план        

3. Содержание программы «Юный изобретатель»        

4. Планируемые результаты освоения обучающимися программы внеурочной деятельности «Юный изобретатель»        

4.1 Описание требований к знаниям и умениям, которые должен приобрести обучающийся в процессе занятий по программе «Юный изобретатель»        

4.1.1 Ожидаемые результаты по окончании усвоения программы «Юный изобретатель»        

4.2 Описание требований к УУД, которые должен сформировать обучающийся в процессе занятий по программе «Юный изобретатель»        

4.3 Качества личности, которые могут быть развиты у обучающихся в результате занятий данным видом деятельности        

4.4 Критерии оценки достижения планируемых результатов        

5. Формы и виды контроля        

5.1 Формы и виды контроля реализации программы «Юный изобретатель»        

5.2 Ожидаемые результаты реализации программы (промежуточные и итоговые)        

5.3 Система организации внутреннего контроля за реализацией программы        

6. Методические рекомендации        

6.1 Описание используемых методик, технологий, инструментария        

7. Описание материально-технического обеспечения образовательного процесса        

7.1 Список литературы и оборудования для учителя        

7.2 Список литературы и оборудования для обучающихся        

8. Сведения о практической апробации программы «Юный изобретатель» на базе образовательного учреждения        

Приложение №1 «Диагностическая карта освоения программы «Юный изобретатель»»        

Приложение №2 «Грамоты, дипломы и сертификаты обучающихся»        

1. Пояснительная записка

1.1 Актуальность выбранного направления и тематики внеурочной деятельности

Сегодня современное общество, являясь стремительно развивающейся системой, ориентирует детей на обладание постоянно растущим кругом знаний и дисциплин.

 Сейчас наступила эпоха бурного развития новой отрасли промышленности-робототехники. Пройдет несколько лет, и мы, приходя домой, уже не будем удивляться наличию дома робота (и скорее всего, не одного). Роботы будут решать наши повседневные дела, помогать в учебе и на отдыхе. Невооруженным глазом видна ярко выраженная тенденция к внедрению роботов в различных сферах человеческой жизнедеятельности-в образовании, в проектировании научных проектов, здравоохранении, военной сфере, в промышленности.

Сегодня робототехника достаточно прочно вошла в нашу повседневную жизнь. Сегодня всю современную технику-телефоны, автомобили собирают роботы. Многие об этом не задумываются, но если вы придете на современный завод, то увидите тысячи роботизированных манипуляторов.

Например, возьмем знаменитую кампанию «Термекс». Она производит водонагревательные котлы, и эти котлы целиком и полностью собирают роботы. Присутствие человека там необходимо, чтобы наблюдать, как роботы выполняют технологическую цепочку, чтобы не было сбоев и сохранялся нормальный режим работы.

Использование конструктора Lego Mindstorms NXT позволяет создать уникальную образовательную среду, способствующую развитию инженерного, конструкторского мышления. Работая с Lego Mindstorms NXT обучающиеся приобретают опыт решения как типовых, так и нешаблонных задач по сбору данных, программированию, конструированию. Кроме того, работа в команде способствует формированию умения взаимодействовать с соучениками, формулировать, анализировать, критически оценивать, отстаивать свои идеи. При дальнейшем освоении Lego Mindstorms NXT становится возможным выполнение серьезных проектов, развитие самостоятельного технического творчества.

Присутствие кружка по робототехнике в школе является актуальным и значимым!

Дети, являясь неутомимыми конструкторы, могут предлагать технические решения, которые остроумны, оригинальны и позволяют реализовывать их творческие возможности. Данный курс-это всегда новое открытие, новая идея! Новый толчок к развитию нестандартного мышления… За время преподавания курса ученики принимают участие в соревнованиях в различных номинациях.

В ходе изучения программы достаточно много возможностей для участия в различных конкурсах для развития творческого и инженерного мышления у детей. Это прекрасный шанс для ребят чему-то научиться, важный творческий стимул, потому что делать что-то просто для себя дома на коленке-это одно, а когда этот же самый робот выносится на всеобщее обозрение, на соревнования, да еще и выигрывает хороший приз-это совсем другое. Плюс общение, коллектив единомышленников.

Повышенный интерес к робототехнике рождает высокий спрос на специалистов в данной области.

Изучение робототехники создает предпосылки для социализации личности учащихся и обеспечивает возможность ее непрерывного технического образования -это путь школьников к современным перспективным профессиям и успешной жизни в информационном обществе. Знания полученные в ходе изучения курса на практике помогают глубже изучить некоторые темы по другим предметам, позволят раскрыть потенциал учащегося и помочь ему в дальнейшем с выбором будущей профессии.

Своевременное внедрение представлений об инженерно-техническом творчестве как о престижной сфере деятельности способствует эффективной реализации личностных жизненных стратегий, формирует устойчивый интерес молодого поколения к инженерно-техническому творчеству, содействует процессу совершенствования системы профориентации и подготовки квалифицированных инженерно-технических кадров для высокотехнологичных и инновационных отраслей.

Мир не стоит на месте, всегда развивается, и кто знает, может именно, мои ученики, создадут нано-технологичный аппарат или нового робота 21 века.

1.2 Цель и задачи обучения

Цель программы-научить учащихся законам моделирования, конструирования, программирования, тестирования роботов и управления робототехническими устройствами.

Задачи:

• научить детей работать с программным обеспечением и Lego-оборудованием, самостоятельно (или в группе) планировать процесс работы с проектом с момента появления идеи или задания и до создания готового продукта;
• научить применять на практике знания, полученные при изучении других предметов: физики, математики, технологии, информатики;
• развить умение собирать, анализировать и систематизировать информацию;
• научить составлению алгоритмов, основам программирования;
• развить конструкторские, инженерные и вычислительные навыки;
• развить у детей творческое мышление;
• научить создавать собственные проекты по робототехнике и прослеживать их пользу применения роботов в реальной жизни;
• дать детям навыки оценки проекта и поиска пути его усовершенствования;

• развить умение самостоятельно определять цель, для которой должна быть обработана и передана информация;
• научить исследовать проблемы путем моделирования, измерения, регулирования и создания программ;
• научить отстаивать свою точку зрения, анализировать ситуацию и самостоятельно находить ответы на вопросы путем логических рассуждений.

• сформировать команду, в которой каждый ребенок умеет сотрудничать со сверстниками и взрослыми;
• сформировать у ребенка адекватное отношение к командной работе, без стремления к соперничеству;
• сформировать творческую личность с установкой на активное самообразование;
• развить у детей чувство взаимопомощи;
• сформировать навыки современного организационно-экономического мышления, обеспечивающие социальную адаптацию к современным рыночным отношениям;
• ориентировать детей на получение инженерно-технических знаний для выбора их будущей профессии.

1.3 Связь содержания программы с учебными предметами (единство учебной и внеурочной деятельности)

Робототехника-это важное направление работы, которое позволяет развивать межпредметные учебные результаты у школьников: математика, информатика и ИКТ, физика, инженерия, проектирование, технология, черчение-все, что дети используют при проектировании роботов.

В рамках робототехники ребята на практике используют свои знания, полученные по школьным предметам. Присутствие в школе роботов это большой плюс, поскольку решается одна из важнейших задач школы: научить учеников применять полученные знания на практике. Такая внеурочная деятельность помогает ответить на извечные вопросы учеников: «Зачем мне это нужно? Где мне это пригодится? Зачем мне знать закон Ома? Где геометрия пригодится в жизни?». Занятия рассчитаны на общенаучную подготовку школьников, развитие их мышления, логики, математических способностей, исследовательских навыков.

В первую очередь, школьникам нужно будет освоить серьезный багаж знаний по различным дисциплинам: физике, геометрии, алгебре, информатике, а также освоить специализированную литературу и справочники и массу разных аспектов естественных наук. И это всё стоит того-образование в сфере робототехники открывает невероятные возможности, и при этом не ориентирует на какое-то определенное место работы. Учащиеся могут стать специалистами широкого профиля.

В процессе активного конструирования, проведения исследований, испытаний и обсуждения результатов у обучающихся развивается широкий спектр навыков и знаний.

Связь программы внеурочной деятельности «Юный изобретатель» с естественными науками заключается в следующем:

Научные исследования, включающие в себя изучение различных факторов на работу простых механизмов. Наблюдение, описание и представление результатов. Обучающиеся знакомятся с такими понятиями, как энергия ветра, понятия площади, зубчатой передачи, вращения, равновесия, вращения, понятия массы, соударения, силы трения, наклонной плоскости, считывания показаний шкалы при измерении расстояния, понятия силы, понятия трения.

Связь программы с предметом технология можно описать следующим образом:

Работа с различными элементами механизмов и конструкций с целью приобретения технических знаний. Оценка результатов с технической точки зрения; развитие дизайнерских навыков. Дети изучают шестерни, колёса, оси, рычаги и блоки; проектируют и конструируют модели и проводят их испытания; учатся принимать решения в соответствии с поставленной задачей, выбирать подходящие материалы, оценивать полученные результаты, пользоваться двухмерными чертежами в инструкциях для построения трёхмерных моделей, приобретают навык слаженной работы в команде.

Программа «Юный изобретатель» связана с математикой в следующем контексте:

Обучающиеся осваивают стандартные и нестандартные способы измерения расстояния, времени, массы, а также чтение показаний измерительных приборов. Они учатся производить расчёты, обрабатывать данные, строить графики и принимать решения.

1.4 Особенности реализации программы: форма, режим и место проведения занятий, виды деятельности

В данной программе используется групповая форма организации деятельности учащихся на занятии.

         Формы проведения занятий подбираются с учетом цели и задач, познавательных интересов и индивидуальных возможностей обучающихся, специфики содержания образовательной программы и возраста воспитанников: беседа, дискуссия, учебная познавательная игра, мозговой штурм, и др.

В ходе реализации программы наряду с групповой формой работы во время занятий осуществляется индивидуальный и дифференцированный подход к детям. Все занятия делятся на теоретические и практические. Теоретические занятия планируются с учетом возрастных, психологических и индивидуальных особенностей обучающихся.

План теоретического занятия:

• заполнение журнала присутствующих на занятиях обучаемых, организационный момент;
• объявление темы занятий, постановка целей и задач;
• раздача наглядных материалов для самостоятельной работы, повторение пройденного материала;
• представление и объяснение новой темы как вербальным, классическим методом преподавания, так и при помощи различных современных технологий в образовании: аудио- , видеолекции, презентации, интернет-сайты, электронные учебники;
• проверка и закрепление полученных знаний.

План практического занятия:

• показ конечного результата занятия, т.е. преподаватель заранее показывает робота или его часть;
• показ последовательности сборки узлов робота;
• раздача мультимедийных материалов по изучаемой теме для самостоятельной работы;
• далее обучаемые самостоятельно (и/или) в группах проводят сборку узлов робота;
• весь процесс работы преподаватель снимает на видеокамеру или фотоаппарат, ранее установленные в аудитории, и использует их в дальнейшей работе, например, при разборе ошибок;
• практические занятия начинаются с правил техники безопасности при работе с различным инструментом и электричеством, заканчиваются разбором допущенных ошибок во время занятия.

Именно принадлежность к внеурочной деятельности определяет режим проведения, а именно все занятия по внеурочной деятельности проводятся после всех уроков основного расписания, продолжительность соответствует рекомендациям СанПиН, т. е. 45 минут.

Место проведения занятий: кабинет информатики.

Режим занятий-1 раз в неделю:

• первый год: 34 часа в год (1 час в неделю);
• второй год: 34 часа в год (1 час в неделю);
• третий год: 34 часа в год (1 час в неделю).

Виды деятельности: активная лекция, выполнение проектов и исследовательских работ, работа осуществляется в группах, в парах и индивидуально с правом выбора вида деятельности. По результатам выполненной деятельности учащиеся представляют готовый проект (готовая модель конструктора, составленная к ней программа с заданным алгоритмом действий и корректное выполнение этой программы роботом).

1.5 Количество часов и их место в учебном плане

Учебный курс реализуется за счет вариативного компонента учебного плана МБОУ-СОШ №5 ст. Старовеличковской.

На реализацию учебного курса используется время, отведенное на внеурочную деятельность. Форма реализации курса по выбору-кружок, реализуемый в рамках Федерального Государственного Образовательного Стандарта.

Общий объем учебного времени 102 учебных часа и рассчитан на три года обучения по 34 часа ежегодно с 5 по 7 классы.

1.6 Сроки и этапы реализации программы «Юный изобретатель»

Срок реализации программы 2013-2016 гг.

1 этап (2013-2014 гг.)

2 этап (2014-2015 гг.)

3 этап (2015-2016 гг.)

1.7 Характеристика условий ОО при реализации программы «Юный изобретатель»

Для проведения занятий используется кабинет информатики. Полной реализации программы помогает современное оснащение ОО новейшим оборудованием: интернет, проектор, интерактивная доска, компьютеры (ноутбуки)-в количестве 12 штук, комплект ПервоРобот Lego Mindstorms NXT 9797-в количестве 5 штук, игровые поля-в количестве 6 штук, специальный короб для полей, цифровая видеокамера, доска настенная, шкаф металлический с полками, принтер лазерный цветной.

1.8. Обоснованные критерии ограничения и противопоказания на участие в освоении программы «Юный изобретатель»

Принимать участие в занятиях по программе может любой ребёнок, посещающий муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение-среднюю общеобразовательную школу, годный по состоянию здоровья.

Низкий уровень познавательного развития не является противопоказанием к участию в программе.

1.9 Описание сфер ответственности, основных прав и обязанностей участников программы «Юный изобретатель»

Гарантии прав участников программы «Юный изобретатель» обеспечиваются обязанностью учителя знать и соблюдать права детей, предусмотренные Конвенцией о правах ребёнка, Конституцией РФ, Уставом МБОУ-СОШ № 5. Во время проведения занятий специалист несёт ответственность за жизнь и здоровье школьников, соблюдает их права и свободы, предусматривая:

• единую форму обращения друг к другу. Для создания климата доверия в группе, предложить обращаться друг к другу по имени.
• не опаздывать.  Во время занятий создается определенная психологическая атмосфера. Опаздывающие участники снижают эффективность проводимой работы.

Родители детей-участников имеют право знакомиться с результатами деятельности детей и смотреть диагностические карты, присутствовать на занятиях, а также выразить запрет на участие ребёнка в любых мероприятиях, предусмотренных программой.

1.10 Ресурсы, которые необходимы для эффективной реализации программы «Юный изобретатель»

Требования к специалистам, реализующим программу, заключаются в следующем. Вести занятия может учитель физики, математики, информатики и технологии:

• имеющий опыт работы со школьниками, знающий их возрастные особенности;
• внимательный, чутко реагирующий на изменения, происходящие в поведении детей по ходу занятия;
• эмоционально открытый, способный к импровизации;
• владеющий навыками саморегуляции и релаксации;
• прошедший курсы повышения квалификации в направлении «Робототехника».

С точки зрения материально-технической оснащенности учреждения для реализации программы понадобятся ноутбуки, проектор, конструкторы Lego Mindstorms NXT 9797 (базовый и ресурсный наборы), цветной лазерный принтер, цифровая видеокамера. Мероприятия необходимо проводить в помещении, дающем возможность расположиться участникам на стульях по кругу, а также свободно передвигаться, выполнять творческие задания.

Различные вспомогательные материалы подробно описаны в конспектах каждого занятия. Также требуется наличие Интернета и локальной сети в образовательном учреждении.

Приветствуется наличие у специалиста, реализующего программу, книжных изданий, указанных в списке использованной литературы, подписки на ежемесячные периодические издания для педагогических работников ОО.

2. Учебно-тематический план

3. Содержание программы «Юный изобретатель»

I год обучения (34 часа)

Тема №1 «Введение в Lego-робототехнику. Роботы» (4 часа)

Вводный инструктаж по технике безопасности при работе с электроинструментами и приборами, питающимися от сети переменного тока. Исторические сведения о роботах (1 час).

Понятие о проектировании и конструировании робототехнических устройств (1 час).

Практическая работа по теме: «Определение технических требований при конструировании и программировании манипуляторов и простейших роботов» (1 час).

Практическая работа по теме: «Технический рисунок намеченных для изготовления роботов и их узлов при помощи программы Lego Digital Designer. Создание 3D моделей NXT роботов в натуральном виде, их обсуждение» (1 час).

Тема №2 «Основные составные части Lego-роботов» (6 часов)

Основные узлы и общая структура стандартных роботов для наборов с NXT (1 час).

Разъемные и неразъемные, подвижные и неподвижные соединения. Электрические контакты и коммутация разъемов (1 час).

Практическая работа по теме: «Определение возможных способов соединения деталей выбранных для изготовления роботов (с помощью схем, таблиц и технических рисунков, входящих в состав наборов). Сборка отдельных узлов из готовых деталей. Регулировка» (1 час).

Обзор робототехнических приводов. Знакомство с основными видами электродвигателей и сервоприводов. (1 час)

Практическая работа по теме: «Определение и подбор двигателя (правила снятия технических характеристик для NXT). Знакомство с командами и способами программирования сервопривода». (1 час)

Правила расчета и сборки простейших редукторов из готовых деталей (на примере сервомотора) (1 час).

Тема №3 «Основы программирования Lego-роботов в среде Lego NXT-G» (10 часов)

Рассмотрение простейших примеров программ, встроенных в справке ПО (1 час).

Изучение основных пиктограмм языка, относящихся к программированию движения робота (2 час).

Практическая работа по теме: «Создание первых простейших программ по аналогии с примерами» (1 час).

Практическая работа по теме: «Составление алгоритмов для решения часто используемых в робототехнике задач» (1 час).

Изучения понятия «цикл», возможностей его использования (1 час).

Практическая работа по теме: «Программирование циклов в NXT-G» (2 часа).

Практическая работа по теме: «Применение ветвлений» (1 час).

Практическая работа по теме: «Использование подпрограмм» (1 час).

Тема №4 «Изучение датчиков Lego-роботов. Построение моделей. Программирование с использованием датчиков» (7 часов)

Принцип работы датчиков: касания, освещенности, ультразвукового, оборотов (2 часа).

Практическая работа по теме: «Датчик касания. Бампер. «Пульт управления». Захват» (1 час).

Практическая работа по теме: «Датчик освещенности. Ориентация в пространстве. Траектория» (1 час).

Практическая работа по теме: «Ультразвуковой датчик. Определение расстояния до объектов» (1 час).

Практическая работа по теме: «Датчик оборотов» (1 час).

Практическая работа по теме: «Создание различных моделей с использованием датчиков» (1 час).

Тема №5 «Составление творческих проектов учащихся. Подготовка к соревнованиям» (7 часов)

Принципы построения творческих моделей по различной тематике (1 час).

Написание технического задания, принципы оформления технической документации (1 час).

Построение творческих моделей по свободной тематике. Работа в проектных группах (5 часов).

II год обучения (34 часа)

Тема №1 «Введение. Место робототехники в России» (4 часа)

Инструктаж по технике безопасности при работе с электроинструментами и приборами, питающимися от сети переменного тока. Знакомство с содержанием курса. Значение теоретического и практического материала программы в контексте развития науки в Российской Федерации (1 час).

Практическая работа по теме: «Обсуждение идей, придуманных детьми за лето, из планов на год» (1 час).

Практическая работа по теме: «Разработка листа, содержащего формулировку целей нового этапа в освоении идей Lego-робототехники» (2 часа).

Тема №2 «Нестандартные конструкторские решения в области робототехники» (6 часов)

Изучение нестандартных конструкторских робототехнических решений. Экскурс в историю (1 час).

Схемы нетипичных решений в конструировании роботов (1 час).

Практическая работа по теме: «Конструирование модели с двумерным «джойстиком». Изменение скорости робота с помощью «педали»» (1 час).

Практическая работа по теме: «Применение моделей-манипуляторов с «рукой». Конструкция «змея»» (1 час).

Практическая работа по теме: «Создание «шагающей» модели на принципе «змея». Проблемы стандартных конструкций и колес на поворотах траектории» (1 час).

Практическая работа по теме: «Конструирование моделей для СУМО. Конструирование моделей для перетягивания каната» (1 час).

Тема № 3 «Алгоритмы программирования Lego-роботов в среде

Lego NXT-G» (10 часов)

Функции контейнеров. Применения и правила записи контейнеров (1 час).

Калибровка датчиков (1 час).

Система защиты от сбоев (1 час).

Практическая работа по теме: «Решение задач программирования при помощи контейнеров» (1 час).

Практическая работа по теме: «Основные алгоритмические конструкции для реализации базовых умений робота» (2 часа).

Практическая работа по теме: «Проведение разной калибровки на собственных моделях на примере решения задачи о движении по траектории» (1 час).

Практическая работа по теме: «Реализация моделей, защищенных от застреваний. Модель, которая не ходит туда-сюда при сбое» (1 час).

Практическая работа по теме: «Движение по датчику оборотов-одна из разновидностей т.м. Тестирование источников питания. Корректировка значений в программе в соответствии с зарядом батареек» (1 час).

Практическая работа по теме: «Реализация программы для прохождения траектории на регуляторах» (1 час),

Тема №4 «Дистанционное управление конструкциями роботов. Передача данных с помощью Bluetooth» (7 часов)

Прямой обмен данными между NXT и Bluetooth (1 час).

Взаимодействие NXT-NXT (1 час).

Практическая работа по теме: «Тестирование возможности обмена» (1 час).

Практическая работа по теме: «Передача данных с помощью Bluetooth-передатчика между 2-мя NXT» (2 часа).

Практическая работа по теме: «Операторы коммуникаций 2-х NXT» (2 часа).

Тема №5 «Составление творческих проектов учащихся. Подготовка к соревнованиям» (7 часов)

Обсуждение предложенных тем. Формирование творческих групп для работы над проектами (1 час).

Обсуждение правил олимпиад и соревнований роботов. Выработка алгоритма действия команды на соревнованиях (психологический тренинг) (1 час).

Построение творческих моделей по свободной тематике. Работа в проектных группах (5 часов).

III год обучения (34 часа)

Тема №1 «Нестандартные методы программирования в среде

Lego NXT-G» (12 часов)

Инструктаж по технике безопасности при работе с электроинструментами и приборами, питающимися от сети переменного тока (1 час).

Изучение некоторых нестандартных приёмов программирования в среде Lego NXT-G (2 часа).

Необычное программирование роботов с помощью циклов (2 часа).

Программирование роботов с помощью изученных нестандартных приёмов в контексте поставленных задач (7 часов).

Тема №2 «Программирование Lego-роботов в среде Robolab» (13 часов)

Знакомство со средой программирования Robolab (2 часа).

Основные базовые конструкции среды программирования Robolab (2 часа).

Реализация известных алгоритмических конструкций в среде Robolab (2 часа).

Практическая работа по теме: «Создание и программирование робота с использованием среды Robolab» (1 час).

Практическая работа по теме: «Составление алгоритмов для решения часто используемых в робототехнике задач с помощью среды Robolab» (1 час).

Практическая работа по теме: «Программирование циклов в среде Robolab» (2 часа).

Практическая работа по теме: «Применение ветвлений с использованием среды Robolab» (1 час).

Практическая работа по теме: «Использование подпрограмм с использованием среды Robolab» (2 часа).

Тема №3 «Подготовка моделей роботов к олимпиаде, соревнованиям роботов» (9 часов)

Обсуждение предложенных тем. Формирование творческих групп для работы над проектами. Обсуждение правил олимпиад и соревнований роботов. Выработка алгоритма действия команды на соревнованиях (психологический тренинг) (1 час).

Построение творческих моделей по свободной тематике. Работа в проектных группах. Выход на известные соревновательные мероприятия (8 часов).

4. Планируемые результаты освоения обучающимися программы внеурочной деятельности «Юный изобретатель»

4.1 Описание требований к знаниям и умениям, которые должен приобрести обучающийся в процессе занятий по программе «Юный изобретатель»

Учащиеся I года обучения должны знать:

• роль и место робототехники в жизни современного общества;
• назначение, особенности проектирования и программирования роботов различных классов;
• работу цифровых и аналоговых приборов (датчиков);
• навыки оценки завершенного технологического проекта.

Уметь:

• самостоятельно проектировать и собирать из готовых деталей манипуляторы и роботов различного назначения;
• работать с популярными программными пакетами технического моделирования;
• оформлять начальную техническую документацию на готовые изделия;
• программировать собранные конструкции под задачи начального уровня сложности;
• формулировать задачи, требующие технического решения;
• создавать и модифицировать в среде Mindstorms NXT программы и алгоритмы;
• создавать, проверять и модифицировать различные модели;
• выявлять закономерности и взаимосвязи для предсказания результатов различных решений

Учащиеся II года обучения должны знать:

• правила и меры безопасности при роботе с электроинструментами;
• общее устройство и принципы действия роботов;
• основные характеристики основных классов роботов;
• общую методику проектирования роботов различных классов;
• порядок отыскания неисправностей в различных роботизированных системах;
• методику проверки работоспособности отдельных узлов и деталей;
• основы языка программирования;
• работу обратной связи (система управления робота);
• методику конструирования, проектирования и моделирования;
• меры оценки завершенного технологического проекта;

Уметь:

• самостоятельно разрабатывать схемы роботов;
• пользоваться электроизмерительными приборами;
• вести индивидуальные и групповые исследовательские работы;
• самостоятельно изготавливать роботов из готовых и самодельных узлов и деталей;
• самостоятельно программировать роботов на одном из языков программирования.
• представлять свою модель на конкурс;
• применять в работе цифровые датчики;
• применять полученные знания в межпредметных связях-математике, физике, информатике, технологии;
• создавать и модифицировать программы и алгоритмы в программных средах;
• составлять с помощью пиктограмм программы для определенного набора переменных;
• формулировать задачу, требующую технического решения;

Учащиеся III года обучения должны знать:

• правила и меры безопасности при работе с электроинструментами;
• методы проектирования, сборки, налаживания, испытаний готовых устройств;
• элементы технической эстетики;
• основные понятия о системах автоматического регулирования и управления;
• основы программирования роботов и роботизированных комплексов. 

Уметь:

• самостоятельно разрабатывать схемы роботов;
• разрабатывать и изготавливать различные робототехнические комплексы;
• грамотно применять электроизмерительные приборы и комплексы для наладки изготовленных роботов;
• разрабатывать и конструировать учебно-демонстрационные пособия по робототехнике.

4.1.1 Ожидаемые результаты по окончании усвоения программы «Юный изобретатель»

К концу обучения по данной программе будет сформирована полноценная команда робототехников, умеющая создавать реальные проекты с момента их идейного зарождения и до презентации проекта. Все члены команды будут обладать знаниями и умениями, достаточными для проведения мастер-классов по робототехнике другим командам, а также владеть креативно-аналитическим подходом к решению проблем из разных сфер деятельности.

4.2 Описание требований к УУД, которые должен сформировать обучающийся в процессе занятий по программе «Юный изобретатель»

В результате прохождения программного материала у обучающихся должны быть сформированы следующие УУД:

Метапредметные результаты

Познавательные учебные действия

Обучающийся научится:

• осуществлять выбор наиболее эффективных способов решения задач в зависимости от конкретных условий;
• основам реализации проектно-исследовательской деятельности;
• проводить наблюдение и эксперимент под руководством учителя;
• осуществлять расширенный поиск информации с использованием ресурсов библиотек и Интернета;
• создавать и преобразовывать модели и схемы для решения задач;
• объяснять явления, процессы, связи и отношения, выявляемые в ходе исследования.

Коммуникативные учебные действия

Обучающийся научится:

• учитывать разные мнения и стремиться к координации различных позиций в сотрудничестве;
• устанавливать и сравнивать разные точки зрения, прежде чем принимать решения  делать выбор;
• аргументировать свою точку зрения, спорить и отстаивать свою позицию не враждебным для оппонентов образом;
• формулировать собственное мнение и позицию, аргументировать и координировать ее с позициями партнеров в сотрудничестве при выработке общего решения в совместной деятельности;
• задавать вопросы, необходимые для организации собственной деятельности и сотрудничества с партнёром;
• осуществлять взаимный контроль и оказывать в сотрудничестве необходимую взаимопомощь.

Регулятивные универсальные учебные действия

Обучающийся научится:

• целеполаганию, включая постановку новых целей, преобразование практической задачи в познавательную;
• устанавливать целевые приоритеты;
• самостоятельно анализировать условия достижения цели на основе учёта выделенных учителем ориентиров действия в новом учебном материале;
• планировать пути достижения целей;
• уметь самостоятельно контролировать свое время и управлять им;
• принимать решения в проблемной ситуации на основе переговоров.

Личностные результаты

Обучающийся научится:

• 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.

Основы учебно-исследовательской и проектной деятельности

Обучающийся научится:

• планировать и выполнять учебное исследование и учебный проект, используя оборудование, модели, методы и приемы, адекватные исследуемой проблеме;
• выбирать и использовать методы, релевантные рассматриваемой проблеме;
• распознавать и ставить вопросы, ответы на которые могут быть получены путем научного исследования, отбирать адекватные методы исследования, формулировать вытекающие из исследования выводы;
• ясно, логично и точно излагать свою точку зрения, использовать языковые средства, адекватные обсуждаемой проблеме.

4.3 Качества личности, которые могут быть развиты у обучающихся в результате занятий данным видом деятельности

Качества личности, которые будут развиты у обучающихся в результате занятий данным видом деятельности:

• порядочность;
• желание помочь;
• уверенность в себе;
• умение слушать и слышать;
• умение думать;
• умение аргументировать свою точку зрения, ясно, логично и точно излагать её.

4.4 Критерии оценки достижения планируемых результатов

• Качественные. Повышение качества образования по физике, математике, информатике (в части основ теории управления, кибернетики, искусственного интеллекта, логики, алгоритмизации). Получение учащимися конструкторских, инженерных и вычислительных навыков; умения применять знания и мыслить логически, творчески подходить к решению поставленных задач, проводить исследования, создавать проекты и презентации итогов собственного труда.

• Количественные. Увеличение количества обучающихся увлекающихся направлением инженерно-технического творчества.

5. Формы и виды контроля

5.1 Формы и виды контроля реализации программы «Юный изобретатель»

Выполнение образовательной программы предполагает активное участие в олимпиадах, конкурсах, выставках ученического технического творчества.

Итоги реализации программы могут подводиться в следующих формах: выставка, внутригрупповой конкурс (соревнования), презентация (самопрезентация) проектов обучающихся. Проекты выполняются как итоговые работы по данному курсу обучения. Они могут быть как индивидуальными, так и групповыми. Обучающиеся выполняют проекты самостоятельно, при необходимости консультируясь у учителя. Итоговые работы обязательно демонстрируются в результате работы школьной конференции и защиты проектов детей (в рамках слушания результатов проектной деятельности детей в школе)-это даёт возможность ребёнку увидеть значимость своей деятельности и получить оценку работы, как со стороны сверстников, так и со стороны взрослых. Каждый проект выполняется под руководством учителя, который оказывает помощь в определении темы и разработке структуры работы, даёт рекомендации по подготовке, выбору средств проектирования, обсуждает этапы его реализации. Роль наставника сводится к оказанию методической помощи, а каждый обучающийся учится работать самостоятельно, получать новые знания и использовать уже имеющиеся, творчески подходить к выполнению заданий и представлять свои работы.

Результаты обучающихся фиксируются в диагностической карте. (см. приложение №1)

5.2 Ожидаемые результаты реализации программы (промежуточные и итоговые)

Промежуточным результатом реализации программы будет оценивание текущих результатов успеваемости в ситуации соревнования между участниками образовательного процесса.

Итоговый результат: в виде защиты командного проекта (группы учащихся по 2-3 человека) на массовом мероприятии и анализ результатов, а также участие в конкурсах и мероприятиях различного уровня.

5.3 Система организации внутреннего контроля за реализацией программы

Организация контроля за реализацией программы осуществляется непосредственно учителем, реализующим данную программу при помощи администрации образовательного учреждения.

6. Методические рекомендации

6.1 Описание используемых методик, технологий, инструментария

В связи с переходом на Новые Федеральные Государственные Стандарты предусматривается появление внеурочной деятельности в учебном плане школы. Системно-деятельностный подход предполагает «воспитание и развитие качеств личности, отвечающих требованиям информационного общества, инновационной экономики» лежит в основе реализации основной образовательной программы.

Разработанная нашим образовательным учреждением основная образовательная программа основного общего образования предусматривает:

• использование в образовательном процессе современных образовательных технологий деятельностного типа.
• организацию научно-технического творчества и проектно-исследовательской деятельности, интеллектуальных и творческих соревнований;

Таким образом, одним из направлений внеурочной деятельности должна стать проектно-исследовательская деятельность, техническая.

В начале своей деятельности передо мной встала проблема-«Как сделать так, чтобы техническое творчество стало для детей действительно деятельностным, развивающим, современным и интересным?».

Реализацию решения было решено сделать через использование в своей педагогической деятельности идей конструирования роботов на базе конструктора Lego Mindstorms NXT.

Какие же методы, способы, и приёмы деятельности позволяет использовать нам эта «необычная игрушка»?

Работая с этим конструктором индивидуально, парами или в командах, учащиеся могут учиться, создавая и программируя модели, проводя исследования, составляя отчёты и обсуждая идеи, возникающие во время работы с этими моделями.

Комплект Lego Mindstorms NXT позволяет учащимся работать в качестве юных исследователей, инженеров, математиков и даже писателей, предоставляя им инструкции, инструментарий и задания для межпредметных проектов.

Учащиеся собирают и программируют действующие модели, а затем используют их для выполнения задач, по сути являющихся упражнениями из курсов естественных наук, технологии, математики, развития речи.

Конструктор позволяет строить модели машин и животных, программировать действия («поведение») изделия.

Комплект заданий Lego Mindstorms NXT предоставляет учителям средства для достижения целого комплекса образовательных целей:

• развитие творческого мышления при создании действующих моделей.
• развитие словарного запаса и навыков общения при объяснении работы модели.
• установление причинно-следственных связей.
• анализ результатов и поиск новых решений.
• коллективная выработка идей, упорство при реализации некоторых из них.
• экспериментальное исследование, оценка (измерение) влияния отдельных факторов.
• проведение систематических наблюдений и измерений.
• использование таблиц для отображения и анализа данных.
• построение трехмерных моделей по двухмерным чертежам.
• логическое мышление и программирование заданного поведения модели.

Мы видим, как все эти цели тесно перекликаются с основными требованиями новых ФГОС, направленных на развитие личности обучающихся на основе освоения универсальных учебных действий, познания и освоения мира.

При отсутствии у многих детей практического опыта необходим первый этап обучения, на котором происходит знакомство с различными видами соединения деталей, вырабатывается умение читать технологические карты и взаимодействовать друг с другом в единой команде. В дальнейшем, однако, ученики могут отклоняться от инструкций, «включая» собственную фантазию, которая позволит им создавать совершенно новые модели. Недостаток знаний для изготовления собственной модели при этом компенсируется возрастающей активностью и любознательностью школьника, что выводит занятия на новый продуктивный уровень.

Дети работали в парах за ученическими партами. Каждая пара имела свой пронумерованный конструктор. Рабочее место оборудовано специальной коробочкой-контейнером для пересчёта деталей конструктора.

Рабочее место учителя оснащено компьютером с установленной программой Lego Mindstorms NXT, электрифицированной доской для демонстрации и проектором.

Первое занятие посвятили знакомству с конструктором и его программным обеспечением. Дети с удовольствием пересчитывали детали конструктора, запоминали их названия. Учитель демонстрировал детали на доске, используя авторскую презентацию «Перечень элементов Lego Mindstorms NXT».

В дальнейшем использование терминов, заложенных в программе конструктора, стало обязательным при проговаривании всех действий, планировании и рефлексии деятельности, представлении и защите своих проектов.

Вторая часть занятий с конструктором была запланирована как подготовительная к конструированию и программированию моделей. На данном этапе дети осваивали основные механизмы преобразования энергии в машине, включая рычаги, зубчатые и ременные передачи, а также процесс передачи движения. Знакомились с более сложными типами движения, использующими кулачок, червячное и коронное зубчатые колеса. Наблюдали зависимость повышения и понижения скорости движения, направления вращения. Осваивали программное обеспечение конструктора: упражнялись в составлении и модификации программ, учились управлять механизмами с помощью составленных программ. Конструировали механизмы движения, программировали их работу, испытывали модели в действии, экспериментировали, исследовали и делали выводы. С этой целью использовали раздел программного обеспечения программы Lego Mindstorms NXT.

При построении занятий использовался метод исследований и эксперимента. После конструирования моделей обязательным этапом являлся этап обсуждения, проговаривания механизма движения, развития механизма сборки и программирования, исследования и умозаключений.

Третий, основной раздел программы кружка, конструирование моделей конструктора на основе изученных механизмов движения. В каждом задании учащиеся занимаются технологией, сборкой и программированием. Все задания снабжены анимацией и пошаговыми сборочными инструкциями.

На этом этапе работы с конструктором оборудованы рабочие места детей ноутбуками для индивидуальной работы по сборке моделей. Теперь каждая пара могла работать в своём темпе, опираясь на технологические карты по сборке, листая программу компьютера.

Работа с каждой из 12-ти моделей Lego Mindstorms NXT теперь состояла из 4 этапов: установление взаимосвязей, конструирование, рефлексия и развитие.

Установление взаимосвязей

При установлении взаимосвязей учащиеся как бы «накладывали» новые знания на те, которыми они уже обладают, расширяя, таким образом, свои познания.

Конструирование

Учебный материал лучше всего усваивается тогда, когда мозг и руки «работают вместе». Работу с конструктором Lego Mindstorms NXT мы строили на принципе практического обучения: сначала обдумывание, а затем создание моделей, используя пошаговые инструкции.

Рефлексия

 На этапе «Рефлексия» учащиеся исследовали, какое влияние на поведение модели оказывает изменение ее конструкции: они заменяли детали, проводили расчеты, измерения, создавали отчеты, проводили презентации своих моделей. На этом этапе вновь использовали приём проговаривания устройства механизма движения действующей модели. Дети учились объяснять, как работает их конструкция, что приводит её в движение.

Развитие

В этап «Развитие» для каждого занятия включали идеи по созданию и программированию моделей с более сложным поведением. Ребята пытались создавать свои программы, демонстрировали свои проекты друг другу.

            Условия формирования опыта

Наш опыт формировался как инновационный, т. к. в школах района ранее не применялась технология образовательной робототехники. В своей деятельности опирались на методическую поддержку различных сайтов.

В рамках внеурочной деятельности робототехнические комплексы могут применяться по следующим направлениям:

• фронтальные лабораторные работы и опыты;
• демонстрация;
• исследовательская проектная деятельность.

Эффективность обучения основам робототехники зависит и от организации занятий, проводимых с применением следующих методов:

• эвристический-метод творческой деятельности (создание творческих моделей и т.д.);
• объяснительно-иллюстративный-предъявление информации различными способами (объяснение, рассказ, беседа, инструктаж, демонстрация, работа с технологическими картами и др);
• проблемный-постановка проблемы и самостоятельный поиск её решения обучающимися;
• репродуктивный-воспроизводство знаний и способов деятельности (форма: собирание моделей и конструкций по образцу, беседа, упражнения по аналогу);
• программированный-набор операций, которые необходимо выполнить в ходе выполнения практических работ (форма: компьютерный практикум, проектная деятельность);
• частично-поисковый-решение проблемных задач с помощью учителя;
• метод проблемного изложения-постановка проблемы учителем, решение ее самим педагогом, соучастие обучающихся при решении;
• поисковый-самостоятельное решение проблем;

Основной метод, который используется при изучении робототехники,-это метод проектов. Под ним подразумевается технология организации ситуаций, в которых учащийся ставит и решает собственные задачи, и технология самостоятельной деятельности учащегося при сопровождении учителя.

Проектно-ориентированное обучение-это систематический учебный метод, вовлекающий учащихся в процесс приобретения знаний и умений с помощью широкой исследовательской деятельности, базирующейся на комплексных, реальных вопросах и тщательно проработанных заданиях.

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

Дополнительное преимущество изучения робототехники-это создание команды и в перспективе участие в соревнованиях различного уровня, что значительно усиливает мотивацию учеников к получению знаний. Основная цель использования робототехники-это социальный заказ общества, то есть формирование ключевых компетентностей учащихся: формирование личности, способной самостоятельно ставить учебные цели, проектировать пути их реализации, контролировать и оценивать свои достижения, работать с разными источниками информации, оценивать их и на этой основе формулировать собственное мнение, суждение, оценку.

Робототехника в школе представляет учащимся технологии 21 века, способствует развитию их коммуникативных способностей, развивает навыки взаимодействия, самостоятельности при принятии решений, раскрывает их творческий потенциал. Дети и подростки лучше понимают, когда они что-либо самостоятельно создают или изобретают. При проведении занятий этот факт не просто учитывается, а реально используется на каждом занятии.

Ключевая возможность учебных комплектов по робототехнике-простая интеграция с любой образовательной программой.

Сейчас основная задача-как можно больше молодёжи привлечь к науке и инженерному делу.

7. Описание материально-технического обеспечения образовательного процесса

7.1 Список литературы и оборудования для учителя

7.2 Список литературы и оборудования для обучающихся

8. Сведения о практической апробации программы «Юный изобретатель» на базе образовательного учреждения

Практическая апробация программы «Юный изобретатель» была проведена на базе муниципального бюджетного общеобразовательного учреждения-средней общеобразовательной школы №5 станицы Старовеличковской Калининского района Краснодарского края с 2013 по 2016 год.

Срок апробации: сентябрь 2013-май 2016 года.

Количество участников:

- обучающиеся-71 человек;

- родители учащихся-137 человек;

- педагоги-1 человек.

Результаты апробации программы можно просмотреть в таблице № 1.

Таблица 1

Прилагаются копии дипломов, благодарностей учителю, копии свидетельства о прохождении курсов повышения квалификации (Приложение №2).

Подводя итоги можно сказать, что внедрение курса в образовательное пространство школы влечет за собой:

• повышение качества образования обучающихся, заинтересованности предметом.
• сформированностъ новых моделей учебной деятельности, использующих информационные н коммуникационные технологии.
• сформированностъ информационной компетентности.
• совершенствование системы работы с одаренными детьми на основе использования возможностей новых информационных технологий.
• создание условий, которые позволяют реализовать способности н интересы обучающихся.
• создание условий для реализации моделей открытого образования, для вариативности и индивидуализации образования.

Все описанное выше позволяет сформировать у обучающихся школы информационную компетентность, использовать полученные знания при изучении других предметов, создать в урочной н внеурочной деятельности развивающую образовательную среду, которая повлечет повышение качества знаний обучающихся. Описанные мероприятия способствуют освоению и соблюдению норм общения, поведения, общепринятых ценностей человеческого общества, созданию положительной мотивации и стремления к успеху, творчеству.

Приложение №1 «Диагностическая карта освоения программы «Юный изобретатель»»

Дата заполнения «_____» __________________ 20__ год

Учитель ___________________________________

класс _________  ___ года обучения