Рабочая программа курса внеурочной деятельности «Робототехника»
рабочая программа по информатике и икт (5 класс) на тему

Частное общеобразовательное учреждение

«Средняя школа №23«Менеджер»

Рабочая программа курса внеурочной деятельности

«Робототехника»

общеинтеллектуальное направление

5-6 классы

Разработана

Нугумановым Ринатом Габдрашитовичем,

Учителем информатики

Первой квалификационной категории

г. Альметьевск 2015г.

Пояснительная записка.

Рабочая программа курса внеурочной деятельности “Робототехника” составлена в соответствии с Федеральным законом «Об образовании в Российской Федерации» от 29.12.2012 г.  № 273;

Приказом Министерства образования и науки РФ от 17.12.2010 г. №1897, зарегистрированным Минюстом России 01.02.2011 г., регистрационный №19644 «Об утверждении ФГОС ООО»;

Письмом МОиН РФ от 12.05.2011 г. № 03-296 «Об организации внеурочной деятельности при введении ФОС ОО»;

Основной образовательной программой основного общего образования Частного образовательного учреждения «Средняя школа №23 «Менеджер» на 2014-19 уч. гг.;

Учебным планом ЧОУ СШ №23«Менеджер» на 2014-15 учебный год;

Календарным учебным графиком на 2014-15 учебный год ЧОУ СШ №23«Менеджер»;

Положением о рабочей программе педагога ЧОУ СШ №23«Менеджер».

Данная         программа  по робототехнике   общеинтеллектуальной направленности, т.к. так как в наше время робототехники и компьютеризации, ребенка необходимо учить решать задачи с помощью автоматов, которые он сам может спроектировать, защищать свое решение и воплотить его в реальной модели, т.е. непосредственно сконструировать и запрограммировать.

Актуальность развития этой темы заключается в том, что в настоящий момент в России развиваются нанотехнологии, электроника, механика и программирование. Т.е. созревает благодатная почва для развития компьютерных технологий и робототехники. Успехи страны в XXI веке будут определять не природные ресурсы, а уровень интеллектуального потенциала, который определяется уровнем самых передовых на сегодняшний день технологий. 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.

    Педагогическая целесообразность этой программы  заключается в том что, она является целостной  и непрерывной  в течении всего процесса обучения, и позволяет школьнику шаг за шагом раскрывать в себе творческие возможности  и само реализоваться в с современном мире .  В процессе конструирования и программирования  дети   получат дополнительное образование в области физики, механики, электроники и информатики.

    Использование Лего-конструкторов во внеурочной деятельности повышает мотивацию учащихся к обучению, т.к. при этом требуются знания практически из всех учебных дисциплин от искусств и истории до математики и естественных наук. Межпредметные занятия опираются на естественный интерес к разработке и постройке различных механизмов. Одновременно занятия ЛЕГО как нельзя лучше подходят для изучения основ алгоритмизации и программирования

Работа с образовательными конструкторами LEGO позволяет школьникам в форме познавательной игры узнать многие важные идеи и развить необходимые в дальнейшей жизни навыки. При построении модели затрагивается множество проблем из разных областей знания – от теории механики до психологии, – что является вполне естественным.

Очень важным представляется тренировка работы в коллективе и развитие самостоятельного технического творчества.

Изучая простые механизмы, ребята учатся работать руками (развитие мелких и точных движений), развивают элементарное конструкторское мышление, фантазию, изучают принципы работы многих механизмов.

    Преподавание курса предполагает использование компьютеров и специальных интерфейсных блоков совместно с конструкторами. Важно отметить, что компьютер используется как средство управления моделью; его использование направлено на составление управляющих алгоритмов для собранных моделей. Учащиеся получают представление об особенностях составления программ управления, автоматизации механизмов, моделировании работы систем.

Lego позволяет учащимся:

- совместно обучаться в рамках одной бригады;

- распределять обязанности в своей бригаде;

- проявлять повышенное внимание культуре и этике общения;

- творческий подход к решению поставленной задачи;

- создавать модели реальных объектов и процессов;

- видеть реальный результат своей работы.

Возраст детей, участвующих в реализации данной дополнительной образовательной программы колеблется от 12 до 14 лет. В коллектив могут  быть приняты все желающие, не имеющие противопоказаний по здоровью.

Сроки реализации программы 1 год.

Режим работы, в неделю 1 занятие по 1 часу. Часовая нагрузка 35 часов.

Цель: обучение воспитанников основам робототехники, программирования. Развитие творческих способностей в процессе конструирования и проектирования.

Формы и методы занятий.

Логика взаимодействия учащихся и педагога на занятиях независимо от избранной формы занятия строится на принципах: диалога и множественности коммуникативных связок в инфо-образовательной среде, предъявления разумных требований, свободы проявления творческой личности. Педагог использует различные формы занятий в зависимости от стратегических и тактических целей и задач. Разнообразные формы предъявления учебно-познавательного материала делают содержание доступным, интересным и привлекательным для подростков.

I. Формы организации деятельности воспитанников:

1. Занятия коллективные, индивидуально-групповые, межуровневые (занятия для воспитанников, освоивших или осваивающих начальные уровни программы, проводят воспитанники, освоившие более высокий уровень).

2. Индивидуальная работа детей, предполагающая самостоятельный поиск различных ресурсов для решения задач:

учебно-методических (обучающие программы, учебные, методические пособия и т.д.);

материально-технических (электронные источники информации);

социальных (консультации специалистов, общение со старшеклассниками, сверстниками, родителями).

3. Участие в выставках, конкурсах, соревнованиях различного уровня.

II. Методы:

Объяснительно-иллюстративный – предъявление информации различными способами (объяснение, рассказ, беседа, инструктаж, демонстрация, работа с технологическими картами и др.);

Эвристический – метод творческой деятельности (создание творческих моделей и т.д.)

Проблемный – постановка проблемы и самостоятельный поиск её решения воспитанниками;

Программированный – набор операций, которые необходимо выполнить в ходе выполнения практических работ (форма: компьютерный практикум, проектная деятельность);

Репродуктивный – воспроизводство знаний и способов деятельности (форма: собирание моделей и конструкций по образцу, беседа, упражнения по аналогу),

Частично-поисковый – решение проблемных задач с помощью педагога;

Поисковый – самостоятельное решение проблем;

Метод проблемного изложения – постановка проблемы педагогам, решение ее самим педагогом, соучастие обучающихся при решении.

Метод проектов – технология организации образовательных ситуаций, в которых воспитанник ставит и решает собственные задачи, технология сопровождения самостоятельной деятельности воспитанника.

III. Приемы: создание проблемной ситуации, построение алгоритма сборки модели и составления программы и т.д.

Личностные и метапредметные результаты.

К личностным результатам освоения курса можно отнести: критическое отношение к информации и избирательность её восприятия; осмысление мотивов своих действий при выполнении заданий; развитие любознательности, сообразительности при выполнении разнообразных заданий проблемного и эвристического характера; развитие внимательности, настойчивости, целеустремленности, умения преодолевать трудности – качеств весьма важных в практической деятельности любого человека; развитие самостоятельности суждений, независимости и нестандартности мышления; воспитание чувства справедливости, ответственности; начало профессионального самоопределения, ознакомление с миром профессий, связанных с робототехникой.

Метапредметными результатами изучения курса «Робототехника» является формирование следующих универсальных учебных действий (УУД):

Познавательные УУД:

определять,  различать и называть детали конструктора,

конструировать по условиям, заданным взрослым, по образцу, по чертежу, по заданной схеме и самостоятельно строить схему.

ориентироваться в своей системе знаний: отличать новое от уже известного.

перерабатывать полученную информацию: делать выводы в результате совместной работы всего класса,  сравнивать и группировать предметы и их образы;

Регулятивные УУД:

уметь работать по предложенным инструкциям.

умение излагать мысли в четкой логической последовательности, отстаивать свою точку зрения, анализировать ситуацию и самостоятельно находить ответы на вопросы путем логических рассуждений.

определять и формулировать цель деятельности на занятии с помощью учителя;

Коммуникативные УУД:

уметь работать в паре и в коллективе; уметь рассказывать о постройке.

 уметь  работать над проектом в команде, эффективно распределять обязанности.

Содержание курса.

Программа рассчитана на 1 год обучения или 35 учебных часов для учащихся 5- 6 классов. В основу программы положено моделирование роботов, как прогрессивного, наглядного и одновременно практически полезного раздела – робототехники, вобравшего в себя ее передовые достижения. В программе освещены темы, интересные учащимся как теоретически, так и для самостоятельного конструирования и моделирования разнообразных роботов.

Одновременно рассматриваются принципиальные теоретические положения, лежащие в основе работы ведущих групп робототехнических систем. Такой подход предполагает сознательное и творческое усвоение закономерностей робототехники, с возможностью, их реализации в быстро меняющихся условиях, а также в продуктивном использовании в практической и опытно-конструкторской деятельности.

В процессе теоретического обучения воспитанники знакомятся с назначением, структурой и устройством роботов, с технологическими основами сборки и монтажа, основами вычислительной техники, средствами отображения информации. Программа содержит сведения по истории современной электроники, информатики и робототехники, о ведущих ученых и инженерах в этой области и их открытиях с целью воспитания интереса учащихся к профессиональной деятельности, направлениям развития и перспективам робототехники.

Программа включает проведение практикума начинающего робототехника, включающего проведение лабораторно-практических, исследовательских работ и прикладного программирования. В ходе специальных заданий воспитанники приобретают обще-трудовые, специальные и профессиональные умения и навыки по сборке готовых роботов, их программированию, закрепляемые в процессе разработки проекта. Содержание практических работ и виды проектов могут уточняться, в зависимости от наклонностей учащихся, наличия материалов, средств и др.

Учебные занятия предусматривают особое внимание соблюдению учащимися правил безопасности труда, противопожарных мероприятий, выполнению экологических требований.

 Содержание программы реализуется во взаимосвязи с предметами школьного цикла. Теоретические и практические знания по робототехнике значительно углубят знания учащихся по ряду разделов физики (статика и динамика, электрика и электроника, оптика), черчению (включая основы технического дизайна), математике и информатике.

Учащиеся, войдя в занимательный мир роботов, погружаются в сложную среду информационных технологий, позволяющих роботам выполнять широчайший круг функций. Данный курс призван решить следующие образовательные и развивающие задачи.

Содержание курса включает в себя следующие темы:

1. Основы работы с NXT(1ч.). Рассказ о развитии робототехники в мировом сообществе и в частности в России. Показ видео роликов о роботах и роботостроении. Правила техники безопасности.

2. Среда конструирования - знакомство с деталями конструктора (4 ч.). Твой конструктор (состав, возможности). Основные детали (название и назначение). Датчики (назначение, единицы измерения). Двигатели. Микрокомпьютер NXT. Аккумулятор (зарядка, использование). Названия и назначения деталей. Как правильно разложить детали в наборе

3. Способы передачи движения. Понятия о редукторах (4 ч.). Зубчатые передачи, их виды. Применение зубчатых передач в технике. Различные виды зубчатых колес. Передаточное число.

4. Программа Lego Mindstorm (4 ч.). Знакомство с запуском программы, ее интерфейсом. Команды, палитры инструментов. Подключение NXT.

 5. Понятие команды, программа и программирование (4 ч.). Визуальные языки программирования. Разделы программы, уровни сложности.  Знакомство с RCX. Передача и запуск программы. Окно инструментов. Изображение команд в программе и на схеме.

 6. Дисплей. Использование дисплея NXT (2 ч.). Дисплей. Использование дисплея NXT. Создание анимации.

7. Знакомство с моторами и датчиками (4 ч.). Серводвигатель. Устройство и применение. Тестирование (Try me). Мотор. Датчик освещенности. Датчик звука. Датчик касания.  Ультразвуковой датчик. Структура меню NXT. Снятие показаний с датчиков (view). Тестирование моторов  и датчиков.

8. Сборка простейшего робота, по инструкции ( 2 ч.). Сборка модели по технологическим картам. Составление простой программы для модели, используя встроенные возможности NXT (программа из ТК + задания на понимание принципов создания программ).

 9. Программное обеспечение NXT. Создание простейшей программы (4 ч.). Составление простых программ по линейным и псевдолинейным алгоритма.

10. Управление одним мотором (2 ч.). Движение вперёд-назад. Использование команды « Жди». Загрузка программ в NXT.

 11. Самостоятельная творческая работа учащихся (4 ч.). Самостоятельная творческая работа учащихся.

Результативность курса

В результате изучения курса обучающиеся получат возможность расширить, систематизировать углубить свои знания в робототехнике. Учебно-воспитательный процесс направлен на развитие природных задатков детей, на реализацию их интересов и способностей. Каждое занятие обеспечивает развитие личности ребенка. При планировании и проведении занятий применяется личностно-ориентированная технология обучения, в центре внимания которой неповторимая личность, стремящаяся к реализации своих возможностей, а также системно-деятельностный метод обучения.

По окончанию курса обучающиеся должны научиться:

-правилам безопасной работы;

-использовать основные компоненты конструкторов ЛЕГО;

-различать конструктивные особенности различных моделей, сооружений и механизмов;

-знать компьютерную среду, включающую в себя графический язык программирования;

-использовать виды подвижных и неподвижных соединений в конструкторе;
основные приемы конструирования роботов;

-различать конструктивные особенности различных роботов;

- передавать программы в RCX;

-конструировать порядок создания алгоритма программы, действия робототехнических средств;

- 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;

Обучающийся получит возможность :

-принимать или намечать учебную задачу, ее конечную цель.

         - проводить сборку робототехнических средств, с применением LEGO конструкторов;

         - создавать программы для робототехнических средств.

         - прогнозировать результаты работы.

         - планировать ход выполнения задания.

         - рационально выполнять задание.

         - руководить работой группы или коллектива.

         - высказываться устно в виде сообщения или доклада.

         - высказываться устно в виде рецензии ответа товарища.

         - представлять одну и ту же информацию различными способами

Обучающийся получит возможность научиться:

демонстрировать технические возможности роботов;

конструктивные особенности различных роботов;

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 роботизированных устройств, корректировать программы при необходимости;

работать с литературой, с журналами, с каталогами, в Интернете (изучать и обрабатывать информацию);

создавать действующие модели роботов на основе конструктора Lego Mindstorms.

Календарно-тематическое планирование

Перечень учебно-методического и материально-технического обеспечения образовательного процесса.

1. В.А. Козлова, Робототехника в образовании [электронный
2. Дистанционный курс «Конструирование и робототехника»
3. Белиовская Л.Г., Белиовский А.Е. Программируем микрокомпьютер NXT в LabVIEW. – М.: ДМК, 2010, 278 стр.;
4. ЛЕГО-лаборатория (Control Lab):Справочное пособие, - М.: ИНТ, 1998, 150 стр.
5. Ньютон С. Брага. Создание роботов в домашних условиях. – М.: NT Press, 2007, 345 стр.;
6. ПервоРобот NXT 2.0: Руководство пользователя. – Институт новых технологий;
7. Применение учебного оборудования. Видеоматериалы. – М.: ПКГ «РОС», 2012;
8. Программное обеспечение LEGO Education NXT v.2.1.;
9. Рыкова Е. А. LEGO-Лаборатория (LEGO Control Lab). Учебно-методическое пособие. – СПб, 2001, 59 стр.
10. Чехлова А. В., Якушкин П. А.«Конструкторы LEGO DAKTA в курсе информационных технологий. Введение в робототехнику». - М.: ИНТ, 2001 г.
11. Филиппов С.А. Робототехника для детей и родителей. С-Пб, «Наука», 2011г.

Интернет ресурсы

1. http://lego.rkc-74.ru/
2.  http://www.lego.com/education/   
3.  http://www.wroboto.org/
4.  http://www.roboclub.ru РобоКлуб. Практическая робототехника.
5.  http://www.robot.ru Портал Robot.Ru Робототехника и Образование.    
6.  http://learning.9151394.ru
7.   Сайт Министерства образования и науки Российской Федерации/Федеральные государственные образовательные    стандарты: http://mon.gov.ru/pro/fgos/
8.  Сайт Института новых технологий/ ПервоРобот LEGO WeDo: http://www.int-     edu.ru/object.php?m1=3&m2=62&id=1002
9.  http://www.openclass.ru/wiki-pages/123792
10.  www.uni-altai.ru/info/journal/vesnik/3365-nomer-1-2010.html
11.  http://confer.cschool.perm.ru/tezis/Ershov.doc  
12.  http://www.openclass.ru/wiki-pages/123792
13.  http://pedagogical_dictionary.academic.ru
14.  http://learning.9151394.ru/course/view.php?id=17

Техническое оснащение: набор для изучения робототехники LEGO Mindstorms, персональные компьютеры, мультимедиа проектор.

Лист корректировки рабочей программы.