Публикация: «Программа внеурочной деятельности «LEGO- лаборатория»
рабочая программа по информатике и икт на тему

Департамент образования Администрации города Тюмени

Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение

гимназия № 83 города Тюмени

ПРОГРАММА

творческого коллектива

«ЛЕГО – лаборатория»

обучающиеся 7 класса

Составитель программы:

Вострых В.И.,

руководитель творческого коллектива

«Лего – лаборатория»,

педагог дополнительного образования

г. Тюмень, 2014

Содержание:

1. Пояснительная записка…………………………………………………………...3
2. Цели и задачи программы………………………………………………………..5
3. Кадровое обеспечение……………………………………………………………5
4. Ожидаемые результаты…………………………………………………………..6
5. Тематическое планирование……………………………………………………..7
6. Критерии результативности реализации программы…………………………13
7. Литература……………………………………………………………………….17

Пояснительная записка

         «Уже в школе дети должны получить возможность раскрыть свои способности, подготовиться к жизни в высокотехнологичном конкурентном мире»  

Д. А. Медведев.

Задача инновационного развития экономики требует соответствующего развития образовательной среды, в том числе развития детского технического творчества. Одной из наиболее инновационных областей в сфере детского технического творчества является образовательная робототехника, которая объединяет классические подходы к изучению основ техники и современные направления: информационное моделирование, программирование, информационно-коммуникационные технологии.

Актуальность программы

Серьезной проблемой современного российского образования в целом и гимназии в частности является существенное ослабление естественно-научной и технической составляющей школьного образования. Среди молодежи популярность инженерных профессий падает с каждым годом. Усилия, которые предпринимает государство, дают неплохой результат на ступенях среднего и высшего образования. Для эффективной работы в профессиональном образовании необходима популяризация и углубленное изучение естественно-технических дисциплин начиная со школьной скамьи. К сожалению, современное школьное образование, с перегруженными учебными программами и жесткими нормативами, не в состоянии продвигать полноценную работу по формированию инженерного мышления и развивать детское техническое творчество. В таких условиях реализовать задачу формирования у детей навыков технического творчества крайне затруднительно. Гораздо больше возможностей в этом направлении у дополнительного образования. Современные дети, для которых iPad, iPhone, Playstation и другие продукты IT-индустриии – реальная жизнь, с трудом проникаются интересом к центрам технического творчества дополнительного образования с оборудованием прошлого века. Необходимо создавать новые условия в гимназии, которые позволят нам в рамках программы внеурочной занятости на основе модели «школы полного дня», внедрять новые образовательные технологии. Одним из таких перспективных направление является – образовательная робототехника.

Робототехника вошла в мир в 60-е годы как одно из передовых направлений машиностроения. Ее фундаментом были механика и вычислительная техника, электроника и энергетика, измерительная техника, теория управления и многие другие научные и технические дисциплины. В начале XXI века робототехника и мехатроника пронизывают все без исключения сферы экономики. Высокопрофессиональные специалисты, обладающие знаниями в этой области, необычайно востребованы. Готовить таких специалистов, с учетом постоянного роста объемов информации, необходимо со школьной скамьи.

Уникальность образовательной робототехники заключается в возможности объединить конструирование и программирование в одном курсе, что способствует интегрированию преподавания информатики, математики, физики, черчения, естественных наук с развитием инженерного мышления, через техническое творчество. Техническое творчество — мощный инструмент синтеза знаний, закладывающий прочные основы системного мышления. Таким образом, инженерное творчество и лабораторные исследования — многогранная деятельность, которая должна стать составной частью повседневной жизни каждого обучающегося нашей гимназии.

Основным содержанием данного курса являются постепенное усложнение занятий от технического моделирования до сборки и программирования роботов с использованием материалов книги С.А. Филиппова «Робототехника для детей и родителей» и компьютеров.

        Актуальность курса заключается в том, что он направлен на формирование творческой личности живущей в современном мире. Технологические наборы LEGO MINDSTORMS NXT 2.0 ориентированы на изучение основных физических принципов и базовых технических решений, лежащих в основе всех современных конструкций и устройств.

        На занятиях используются конструктор “Базовый  набор 8547” серии LEGO MINDSTORMS NXT 2.0 с программным обеспечением ПервоРобот (CD-R диск с визуальной средой программирования NXT-G).

        Используя персональный компьютер, либо нетбук или ноутбук с ПО NXT-G, LEGO-элементы из конструктора ученики могут конструировать управляемые модели роботов.  Загружая управляющую программу в специальный LEGO-компьютер NXT и присоединяя его к модели робота, робот функционирует автономно. NXT работает независимо от настольного компьютера, на котором была написана управляющая программа; получая информацию от различных датчиков и обрабатывая ее, он управляет работой моторов.

         Итоги изученных тем подводятся созданием учениками собственных автоматизированных моделей, с написанием программ, используемых в своих проектах, и защитой этих проектов.

Цель и задачи программы

Цель:

• Научить использовать средства информационных технологий, чтобы проводить исследования и решать задачи в межпредметной деятельности.

Задачи:

• Знакомство со средой программирования NXT-G;
• Усвоение основ программирования, получить умения составления алгоритмов;
• Умение использовать системы регистрации сигналов датчиков, понимание принципов обратной связи;
• Проектирование роботов и программирование их действий;
• Через создание собственных проектов прослеживать пользу применения роботов в реальной жизни;
• Расширение области знаний о профессиях;
• Умение учеников работать в группах.

Кадровое обеспечение

Руководитель творческого коллектива Гоняев Денис Сергеевич, педагог дополнительного образования

Материально-техническое обеспечение

Кабинет ЛЕГО-лаборатории – 1

Конструкторы Lego Mindstorms NXT 2.0 – 6 шт.

Lego Wedo – 8 шт.

Ноутбук – 15 шт.

Ожидаемые результаты

• Самостоятельное  использование современных информационных технологий для решения типовых задач в рамках своих функциональных обязанностей всеми участниками образовательного процесса.
• Функционирующий «Центр робототехники».
• Возможность переноса учебного процесса за пределы традиционного пространства гимназии.
• Осуществление внедрения современных образовательных технологий.
• Повышение мотивации гимназистов к техническим дисциплинам.

Требования к уровню подготовки обучающихся

Обучающиеся должны знать:

• роль и место робототехники в жизни современного общества;
• назначение, особенности проектирования и программирования роботов различных классов, включая андроидных.
• 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;
• общую методику расчета основных кинематических схем;
• порядок отыскания неисправностей в различных роботизированных системах;
• методику проверки работоспособности отдельных узлов и деталей;
• основы популярных языков программирования;

Уметь:

• работать с популярными программными пакетами технического моделирования;
• самостоятельно проектировать и собирать из готовых деталей манипуляторы и роботов различного назначения;
• программировать собранные конструкции под задачи начального уровня сложности;
• оформлять начальную техническую документацию на готовые изделия
• самостоятельно разрабатывать кинематические, логические и электрические схемы андроидных роботов;
• пользоваться монтажными инструментами и электроизмерительными приборами;
• вести индивидуальные и групповые исследовательские работы;
• самостоятельно изготавливать андроидных роботов из готовых и самодельных узлов и деталей;
• самостоятельно программировать андроидных роботов на одном из популярных языков программирования.

Тематическое планирование

68 часов (2 часа в неделю)

Критерии результативности реализации программы:

Устойчивое развитие воспитательных результатов внеурочной деятельности предполагает три уровня результатов.

Первый уровень результатов – приобретение обучающимися специальных знаний, понимания социальной реальности и повседневной жизни.

Второй уровень результатов – формирование позитивных отношений    обучающимися   к базовым    ценностям   общества   (человек,   семья,   Отечество,   природа,  мир,   знания, труд, культура)  ценностного отношения к социальной реальности в целом. Для достижения данного уровня результатов особое значение имеет равноправное взаимодействие обучающихся с другими учениками на уровне класса, гимназии, то есть в защищенной, дружественной ему просоциальной среде. Именно в такой близкой социальной среде ребенок получает (или не получает) первое практическое подтверждение приобретенных социальных знаний, начинает их ценить (или отвергает).

Третий уровень результатов – получение обучающимся опыта самостоятельного социального действия. Для достижения данного уровня результатов особое значение имеет взаимодействие гимназиста с социальными субъектами  за пределами гимназии, в открытой общественной среде.

На выходе из программы обучающийся должен иметь:

• наличие интереса к трудовой деятельности;
• стремление к творческому самовыражению через работу с конструктором LEGO NXT Mindstorms 9797;
• навыки владения основными принципами механики;
• навыки владения основами программирования в компьютерной среде моделирования LEGO Mindstorms Eduсation NXT 2.0;
• навыки работы по алгоритму.

Характеристика знаний, умений, которые должны получить обучающиеся, определяется в соответствии с теоретическими и практическим пунктами программы.

В конце учебного курса обучающиеся должны знать правила техники безопасности; правила работы с конструктором LEGO NXT Mindstorms 9797, принципы работы датчиков: касания, освещённости, расстояния, знать  блоки компьютерной программы: дисплей, движение, цикл, блок датчиков, блок переключателей.

Учащиеся должны уметь создавать роботов посредством конструктора LEGO NXT Mindstorms 9797, проводить эксперименты на определение прочности конструкции, устойчивости модели; эксперименты с блоком и рычагом, ременной передачей; эксперименты с шасси; преобразование энергии ветра, а также писать программы: «движение «вперёд-назад», «движение с ускорением», «робот-волчок», «восьмёрка», «змейка», «поворот на месте», «спираль», «парковка», «выход из лабиринта», «движение по линии»; изготавливать модели роботов согласно алгоритму действий, создавать эскизы своих собственных моделей и воплощать замысел.

Основным способом проверки результатов обучающихся является изготовление модели робота посредством конструктора LEGO NXT Mindstorms 9797  во время проведения творческих мастерских, также используется тестовая форма, мини-опросы во время занятий-практикумов, игровые формы контроля, участие в конкурсах и выставках различного уровня.

Отдельно промежуточные тематические контрольные и зачетные занятия не выносятся, так как в этом нет необходимости: оценка и корректировка ЗУН обучающихся происходит во время изготовления роботов и проведения экспериментов.

Педагогический контроль знаний, умений и навыков учащихся осуществляется в несколько этапов и предусматривает несколько уровней:

• 1 уровень – репродуктивный с помощью педагога;
• 2 уровень – репродуктивный без помощи педагога;
• 3 уровень – продуктивный;
• 4 уровень – творческий.

        Промежуточный контроль:

• Тестовый контроль.
• Фронтальная и индивидуальная беседа.
• Цифровой, графический и терминологический диктанты.
• Игровые формы контроля.
• Участие в конкурсах и выставках различного уровня.

        Итоговый контроль:

• Выполнение комплексной работы по предложенной модели.
• Творческая работа по собственным эскизам с использованием различных материалов.

Результатом обучения будет являться изменение в познавательных интересах обучающихся и профессиональных направлениях, в психических механизмах (мышление, воображение), в практических умениях и навыках, в проявлении стремления к техническому творчеству и овладение приемами создания роботов посредством конструктора LEGO NXT Mindstorms 9797.

Литература для учителя

1. Белиовская Л.Г., Белиовский А.Е. Программируем микрокомпьютер NXT в LabVIEW. – М.: ДМК, 2010, 278 стр.;
2. ЛЕГО-лаборатория (Control Lab):Справочное пособие, - М.: ИНТ, 1998, 150 стр.
3. ЛЕГО-лаборатория (Control Lab).Эксперименты с моделью вентилятора: Учебно-методическое пособие, - М.:  ИНТ, 1998, 46 с.
4. Ньютон С. Брага. Создание роботов в домашних условиях. – М.: NT Press, 2007, 345 стр.;
5. ПервоРобот NXT 2.0: Руководство пользователя. – Институт новых технологий;
6. Применение учебного оборудования. Видеоматериалы. – М.: ПКГ «РОС», 2012;
7. Программное обеспечение LEGO Education NXT v.2.1.;
8. Рыкова Е. А. LEGO-Лаборатория (LEGO Control Lab). Учебно-методическое пособие. – СПб, 2001,   59 стр.

Литература для учащихся

1. Наука. Энциклопедия. – М., «РОСМЭН», 2001. – 125 с.
2. Энциклопедический словарь юного техника. – М., «Педагогика», 1988. – 463 с.
3. В. Гоушка. Дайте мне точку опоры. – Прага: Альбатрос, 1971. – 191 с.

Интернет-ресурсы

1. www.school.edu.ru/int
2. http://www.prorobot.ru 
3. http://www.nnxt.blogspot.ru 
4. http://www.ielf.ucoz.ru 
5. http://www.fiolet-korova.ru 
6. http://www.mindstorms.ru 
7. http://www.lego56.ru 
8. http://www.robot-develop.org 
9. http://www.lego.detmir.ru