Учителю
Программа Робототехникадля учеников 7-11 класса

Программа Робототехникадля учеников 7-11 класса

Автор публикации: Адов А.А.

Дата публикации: 24.09.2016

Краткое описание:

предварительный просмотр материала

1. Пояснительная записка.

В настоящее время в мире широко внедряется робототехника, как еще одна ступень инновационного развития технологий. Роботов в мире существует множество, начиная от простеньких конструкций из кубиков «Lego», создаваемых школьниками на уроках робототехники, до сложных человекоподобных созданий с запрограммированным интеллектом. Разработки роботов пользуются спросом- применением роботов в исследованиях и обучении в научных и учебных учреждениях. Изучая область робототехники, можно познакомиться с такими понятиями как кинематика, конструирование, моделирование, программирование с использованием мультимедийных возможностей, используя разные области науки. использованием мультимедийных возможностей, используя разные области наук

Программа «Робототехника» - научно- технической направленности общекультурного уровня освоения, предназначена для желающих получить основы знаний в области робототехники и программирования роботов, на бюджетной основе.

Актуальность и педагогическая целесообразность образовательной программы в том, что разработка и программирование роботов - одно из перспективных направлений не одного десятка лет. Данная программа знакомит

учащихся с инновационными технологиями в области робототехники, помогает ребёнку адаптироваться в образовательной и социальной средах.

Программа «Робототехника» разработана на основе Федерального государственного стандарта основного общего образования. Данный курс позволяет формировать у учащихся картину мира с технической направленностью, стать опорным для формирования системы универсальных учебных действий. Курс развивающе - обучающий по своему характеру с приоритетом развивающей функции, интегрированный по своей сути. В его основе лежит целостный образ окружающего мира, который преломляется через результат творческой деятельности учащихся.

При разработке рабочей программы учтены следующие нормативные документы:

 Закон РФ «Об образовании» от 01.12.2007 № 309-ФЗ;

 Федеральный базисный учебный план, утвержденным приказом Министерства образования и науки Российской Федерации от 09 марта 2004 года № 1312, в редакции приказов Министерства образования и науки Российской Федерации от 20 августа 2008 года № 241, от 30 августа 2010 года № 889, от 3 июня 2011 года № 1994;

 Федеральный компонент государственного стандарта общего образования, утвержденный приказом Министерства образования Российской Федерации от 05 марта 2004 года № 1089 "Об утверждении федерального компонента государственных стандартов начального общего, основного общего и среднего (полного) общего образования", в редакции приказов Министерства образования и науки Российской Федерации от 03 июня 2008 года, № 164, от 31 августа 2009 года, № 320, от 19 октября 2009 года, № 427 (для 2-11 классов);

Цель и задачи образовательной программы.

Цель - создать условия для адаптации ребенка в мире современных информационных и инновационных технологиях с вовлечением его в процесс социализации.

Задачи:

Обучающие задачи:

Ознакомить с основными понятиями и принципами информатики;
Ознакомить с аппаратной частью персонального компьютера;
Формирование навыков владения клавиатурой, пользования локальной

сетью, информационными носителями;

Ознакомить с основными понятиями, командами, принципами

программирования;

Формирование навыков составления и редактирования программ с

базовыми конструкциями языка RoboLab;

Ознакомить с правилами оформления программных работ;
Ознакомить с принципами моделирования;
Ознакомить с основными принцами и понятиями физической кинетики;
Ознакомить с основными принцами и понятиями кинематики.

Развивающие задачи:

Формирование информационной культуры учащегося - умение

целенаправленно работать с информацией, компьютером, робототехникой;

Развитие у ребенка интереса к программированию и исследовательской

деятельности;

Формирование навыков переноса теоретических знаний на выполнение

практического задания;

Раскрытие природно-творческих способностей детей через интерес к

программированию и моделированию (а также выявление творчески одаренных

детей);

Способствовать развитию познавательных способностей ребенка: внимание, мышление (в том числе логическое), память, воображение;
Формирование ориентации на личностные достижения (своих собственных и других учащихся группы);
Развивать навыки самоконтроля и взаимоконтроля;
Формирование мотивации выбора деятельности в данном направлении;
Развитие умения представить и защитить собственный проект.

Воспитательные задачи:

Формировать у учащихся усидчивость и трудолюбие;
Формировать аккуратность, эстетический вкус;
Формировать коммуникативные навыки - работы в малой группе

(коллективе детей, решающим общую задачу) - доброжелательного и

конструктивного стиля взаимоотношений с окружающими;

Способствовать развитию организаторских способностей детей;
Ориентировать учащихся на жизненные важнейшие ценности,

формирование культуры, мировоззрения.

Личностные, метапредметные и предметные результаты освоения учебного предмета

Все результаты (цели) освоения предмета образуют целостную систему вместе с предметными средствами

Личностными результатами изучения курса «Робототехника» является формирование следующих умений:

оценивать жизненные ситуации (поступки, явления, события) с точки зрения собственных ощущений

самостоятельно определять и объяснять свои действия, возникающие в результате, рассуждения, обсуждения, самые простые общие для всех людей правила поведения (основы общечеловеческих нравственных ценностей);

в предложенных ситуациях, опираясь на общие для всех простые правила поведения, делать выбор. в предложенных ситуациях, опираясь на общие для всех простые правила поведения, делать выбор, какой поступок совершить.

Средством достижения этих результатов служат учебный материал и задания, предложенные учителем.

Метапредметными результатами изучения курса является формирование следующих универсальных учебных действий (УУД).

Регулятивные УУД:

самостоятельно формулировать цель урока после предварительного обсуждения;

уметь с помощью учителя анализировать предложенное задание, отделять известное и неизвестное;

уметь совместно с учителем выявлять и формулировать учебную проблему;

под контролем учителя выполнять пробные поисковые действия (упражнения) для выявления оптимального решения проблемы (задачи);

выполнять задание по составленному под контролем учителя плану, сверять свои действия с ним;

в диалоге с учителем учиться вырабатывать критерии оценки и определять степень успешности выполнения своей работы и работы всех, исходя из имеющихся критериев.

Средством формирования этих действий служит технология оценки учебных успехов.

Познавательные УУД:

искать и отбирать необходимые для решения учебной задачи источники информации в учебнике (текст, иллюстрация, схема, чертёж, инструкционная карта), энциклопедиях, справочниках, Интернете;

добывать новые знания в процессе наблюдений, рассуждений и обсуждений материалов учебника, выполнения пробных поисковых упражнений;

перерабатывать полученную информацию: сравнивать и классифицировать факты и явления; определять причинно-следственные связи изучаемых явлений, событий;

делать выводы на основе обобщения полученных знаний;

преобразовывать информацию: представлять информацию в виде текста, таблицы, схемы (в информационных проектах).

Коммуникативные УУД:

донести свою позицию до других: оформлять свои мысли в устной и письменной речи с учётом своих учебных и жизненных речевых ситуаций;

донести свою позицию до других: высказывать свою точку зрения и пытаться её обосновать, приводя аргументы;

слушать других, пытаться принимать другую точку зрения, быть готовым изменить свою точку зрения;

Средством формирования этих действий служит технология проблемного диалога (побуждающий и подводящий диалог).

уметь сотрудничать, выполняя различные роли в группе, в совместном решении проблемы (задачи);

уважительно относиться к позиции другого, пытаться договариваться.

Средством формирования этих действий служит работа в малых группах.

Предметными результатами изучения курса является формирование следующих умений: под контролем учителя проводить анализ задания, планировать и контролировать выполняемую практическую работу.

По трудовой (технико-технологической) деятельности: уметь под контролем учителя выстраивать весь процесс выполнения задания (от замысла или анализа готового образца до практической его реализации или исполнения), выбирать рациональные технико-технологические решения и приёмы. Организовывать рабочее место рациональное размещение материалов и сохранение порядка на нём во время и после работы.

Простейший анализ задания (образца), планирование трудового процесса.

Работа с доступной информацией в учебнике  рисунки, схемы, интернет.

Самоконтроль в ходе работы.

Выполнение коллективных работ.

Возраст детей, участвующих в реализации образовательной программы.

Данная программа предназначена для обучения детей 11 - 17 лет.

Численность группы - определяется в соответствии с санитарными нормами,

предъявленными к компьютерной аудитории.

Сроки реализации образовательной программы.

Полный курс обучения рассчитан на 1 учебный год - 36 ак. часа, занятия

проводятся - 1 академический час в неделю.

В зависимости от уровня подготовки учащихся, повышенной заинтересованности в изучении отдельных вопросов последовательность тем и количество часов, отведенных на изучение отдельных тем, может варьироваться в пределах общего количества учебных часов всей программы.

Методически занятия строятся таким образом, чтобы ребенок с первых занятий мог практически заниматься на компьютере. Практическая направленность обучения обуславливает следующее методическое построение занятий: теоретическая часть занятия проводится в том же в классе, что и практическая часть занятия. Теория, по своей тематике, связана с практическими занятиями и служат для ознакомления учащегося с основными конструкциями изучаемого курса. В практическую часть занятия включается: работа на компьютере, моделирование в робототехнике, работа с роботом. Важным в организации занятия является соблюдение и выполнение санитарных норм при занятии в компьютерном классе и техники безопасности при работе с робототехникой.

Формы занятий

Основной формой занятий является комбинированное занятие.

Учебно-воспитательная работа

Воспитательный процесс обеспечивается на каждом занятии в течение всего года в ненавязчивой и доброжелательной форме: в виде беседы на темы общечеловеческих ценностей, этики межличностных отношений, асоциальных явлений в обществе, отношений старшего и младшего поколений, политической обстановки в мире и роли России в мировом сообществе. При этом особое значение уделяется доброжелательной атмосфере в коллективе.

В учебно-тематическом плане и содержании образовательной программы выделены часы порядка 5% всего учебного времени на подготовку и проведение конкурсов по информационным технологиям и робототехники. Учебно-массовые мероприятия проводятся согласно планам, составляемым ежегодно.

Участие в районных, городских и всероссийских выставках, конкурсах, встречи и общение с яркими людьми, возможность показать свою работу обеспечивает развитие личности с активной жизненной позицией.

Ожидаемые результаты и способы определения их результативности

По мере реализации образовательной программы обучающийся

Получит знания:

основные понятия и принципы робототехники;
основной состав и назначение аппаратной части персонального компьютера;
состав и назначение робототехнических комплектов серии Перво-Робот;
основные принципы программирования в среде Robo-Lab;
понятие моделирование, физическая кинетика, кинематика;
правила оформления программных работ.

Научится:

работать на персональном компьютером и пользоваться локальной сетью;
применить теоретические знания на практике;
использовать самостоятельно дидактический материал;
работать с робототехникой;
составлять и редактировать программы;
моделировать;
организовать деятельность;
понимать о творческом отношении к решению поставленных задач;
организовать защиту своей итоговой разработки.

Будет:

усидчивым, внимательным, трудолюбивым;
достаточно коммуникативным для работы в малой группе и в команде;
понимающим и уважающим окружающих;
ориентирован на жизненные важнейшие ценности.

Способы определения результативности:

Текущая результативность

Отслеживается на каждом занятии при проведении повторения и

заключительной части занятия - методом устного контроля (чаще фронтальный

опрос), наблюдение. А также идет учет выполнения практической или теоретической части занятия (что выполнил, как выполнил и т.д.).

Промежуточная результативность

По завершении каждого тематического блока ребенок выполняет

самостоятельную теоретическую или практическую работу, или выполняет работу по заданию. Оценкой результативности обучения является практическая реализация ребенком знаний, полученных в процессе обучения, в виде самостоятельных работ по тематическим блокам. Используется метод практического контроля.

Итоговая результативность

По окончании обучения по программе наиболее подготовленные учащиеся

представляют собственную итоговую разработку (или программу). Использование той или иной конструкции языка в итоговой практической работе не является обязательным, и зависит от поставленной задачи на работу. Остальные обучающиеся сдают самостоятельную итоговую работу. По результатам учебного года ребенку дается рекомендация по продолжению

обучения. Учащимся, успешно изучившим курс, могут быть рекомендованы следующие направления:

Объектно-ориентированное программирование;
Программирование в других языках программирования;
Компьютерная графика и компьютерное моделирование;
Моделирование и управление роботом-андроидом;
Конструирование и моделирование робототехники (проектировка роботов).

Основное содержание (36 часов)

Тема 1. Введение, 3 часа

Конструктор Mindstorms NXT. Знакомство с набором 9797, изучение его деталей. Получение представлений о микропроцессорном блоке NXT, являющимся мозгом конструктора LEGO Mindstorms 9797. Подготовка конструктора и NXT к дальнейшей работе.

Тема 2. Конструирование, 8 часов

Знакомство с электронными компонентами и их использование:

Модуль NXT с батарейным блоком; датчики: ультразвуковой (датчик расстояния), касания, звука - микрофон, освещенности; соединительные кабели разной длины для подключения датчиков и сервоприводов к NXT и USB - кабели для подключения NXT к компьютеру.

Тема 3. Управление, 6 часов

Составление программ передвижения робота вперед и назад, который имеет мотор, способный изменять вращение оси машины. Робот имеет правый и левый моторы, подключенные к портам B и C. Сборка и программирование робота Mindstorms NXT, который должен двигаться вперед и поворачивать под прямым углом направо. Определение общих для всех датчиков параметров, которые надо проверить перед работой и настроить по заданным параметрам.

Тема 4. Проектно-конструкторская деятельность, 15 часов

Работа в Интернете. Поиск информации о Лего-соревнованиях, описаниях моделей, технологии сборки и программирования Лего-роботов. Сборка своих моделей. Анализ умений программирования робота. Подведение итогов курса - проведение соревнований (турниров), учебных исследовательских конференций.

Тема 5. Свободное моделирование, 3 часа

Литература для учащихся:

Чехлова А. В., Якушкин П. А.«Конструкторы LEGO DAKTA в курсе информационных технологий. Введение в робототехнику». - М.: ИНТ, 2001 г.

Филиппов С.А. «Робототехника для детей и родителей» - «Наука» 2010г.

Литература для учителя:

Тришина С. В. Информационная компетентность как педагогическая категория [Электронный ресурс]. ИНТЕРНЕТ-ЖУРНАЛ «ЭЙДОС» -www.eidos.ru .

Поташник М.М. Управление профессиональным ростом учителя в современной школе.- М., 2009 Концепция модернизации российского образования

www.ug.ru/02.31/t45.htm

«Новые информационные технологии для образования». Институт ЮНЕСКО по информационным технологиям в образовании. Издательство «Москва». 2000 г

Интернет - ресурсы

lego.rkc-74.ru/

www.9151394.ru/projects/lego/lego6/beliovskaya/

www.lego.com/education/

www.wroboto.org/

learning.9151394.ru

www.roboclub.ru/

robosport.ru/

www.prorobot.ru/

Календарно-тематическое планирование занятий по курсу «Робототехника»

Дата

Тема

Содержание

Форма организации учащихся на уроке

Форма контроля за усвоением учебного материала

компетенции

1неделя

Введение в робототехнику

Цели и задачи курса. Что такое роботы. Ролики, фотографии и мультимедиа. Рассказ о соревнованиях роботов: Евробот, фестиваль мобильных роботов, олимпиады роботов. Спортивная робототехника. В т.ч. - бои роботов (неразрушающие). Конструкторы и «самодельные» роботы.

Лекция. Ознакомительная беседа

конспект

организационные

2неделя

Конструкторы компании ЛЕГО

. Информация о имеющихся конструкторах компании ЛЕГО, их функциональном назначении и отличии, демонстрация имеющихся у нас наборов

Лекция Ознакомительная беседа

конспект

организационные

3неделя

Знакомство с набором Lego Mindstorms NXT 2.0

Знакомимся с набором Lego Mindstorms NXT 2.0 сборки 8547. Что необходимо знать перед началом работы с NXT. Датчики конструкторов LEGO на базе компьютера NXT (Презентация), аппаратный и программный состав конструкторов LEGO на базе компьютера NXT (Презентация), сервомотор NXT.

Лекция.

Работа парами

информационная

4неделя

Конструирование первого робота

. Собираем первую модель робота «Пятиминутка» по инструкции.

Беседа. Практическая работа

отчет

информационная

5неделя

Изучение среды управления и программирования

Изучение программного обеспечения, изучение среды программирования, управления. Краткое изучение программного обеспечения, изучение среды программирования и управления.

Собираем робота "Линейный ползун": модернизируем собранного на предыдущем уроке робота "Пятиминутку" и получаем "Линейного ползуна".

Загружаем готовые программы управления роботом, тестируем их, выявляем сильные и слабые стороны программ, а также регулируем параметры, при которых программы работают без ошибок.

Лекция.

обсуждение

познавательная

6неделя

Программирование робота

Разработка программ для выполнения поставленных задачи: несколько коротких заданий из 4-5 блоков

Практика. Групповая работа

Разработка программы

познавательная

7неделя

Конструирование трехколесного робота

Создаём и тестируем "Трёхколёсного робота".

У этого робота ещё нет датчиков, но уже можно писать средние по сложности программы для управления двумя серводвигателями.

Практика. Групповая работа

тест

коммуникативная

8неделя

Программирование трехколесного робота

. Разработка программ для выполнения поставленных задачи: несколько коротких заданий. Количество блоков в программах более 5 штук. (более сложная программа).

Собираем и программируем "Бот-внедорожник"

На предыдущем уроке мы собрали "Трёхколёсного" робота. Мы его оставили в ящике, на этом уроке достаём и вносим небольшие изменения в конструкцию. Получаем уже более серьёзная модель, использующую датчик касания. Соответственно, мы продолжаем эксперименты по программированию робота. Пишем программу средней сложности, которая должна позволить роботу реагировать на событие нажатия датчика.

Задача примерно такая: допустим, робот ехал и упёрся в стену. Ему необходимо отъехать немножко назад, повернуть налево и затем продолжить движение прямо. Необходимо зациклить эту программу. Провести испытание поведения робота, подумать в каких случаях может пригодиться полученный результат.

Практика. Групповая работа

отчет

познавательная

9неделя

Сборка гусеничного робота по инструкции

Создаём и тестируем "Гусеничного робота".

Задача: необходимо научиться собирать робота на гусеницах. Поэтому тренируемся, пробуем собрать по инструкции. Если всё получилось, то управляем роботом с сотового телефона или с компьютера. Запоминаем конструкцию. Анализируем плюсы и минусы конструкции. На следующем уроке попробуем разобрать и заново собрать робота.

Практика. Групповая работа

доклады

информационная

10неделя

Конструирование гусеничного бота

На предыдущем уроке мы собирали гусеничного бота. Нужно ещё раз посмотреть на свои модели, запомнить конструкцию. Далее разобрать и попытаться собрать свою собственную модель. Она должна быть устойчива, не должно быть выступающих частей. Гусеницы должны быть оптимально натянуты. Далее тестируем своё гусеничное транспортное средство на поле, управляем им с мобильного телефона или с ноутбука.

Практика. Групповая работа

Самостоятельная работа

информационные

11неделя

Тестирование

Тест должен содержать простые и чётко сформулированные вопросы о конструкторе, о лего, о законах физики, математики и т.д. Рекомендуемое количество вопросов от 10 до 20. Ученики отвечают на простые вопросы, проверяют свой уровень знаний. В тест рекомендуется включить несколько вопросов на смекалку из цикла: "А что если...". В результате тестирования мы должны понять научился ли чему-нибудь ученик.

Фронтальная работа.

отчет

познавательные

12неделя

Сборка робота-сумоиста

Нам необходимо ознакомиться с конструкцией самого простого робота сумоиста. Для этого читаем и собираем робота по инструкции: бот - сумоист. Собираем, запоминаем конструкцию. Тестируем собранного робота. Управляем им с ноутбука/нетбука.

Сообщение учителя. Практическая работа.

конспект

познавательные

13 14

13неделя14 неделя

Соревнование "роботов сумоистов"

Собираем по памяти на время робота-сумоиста. Продолжительность сборки: 30-60 минут. Устраиваем соревнования. Не разбираем конструкцию робота победителя. Необходимо изучить конструкции, выявить плюсы и минусы бота.

конструирование

Анализ работы

креативная

15неделя

Самостоятельное Конструирование робота к соревнованиям

Задача учеников самостоятельно найти и смастерить конструкцию робота, которая сможет выполнять задания олимпиады. Все задания раскалываем по частям, например, нужно передвигаться из точки А в точку Б - это будет первая задача, нужно определять цвет каждой ячейки - это вторая задача, в зависимости от цвета ячейки нужно выкладывать определённое количество шариков в ячейку - это третья задача.

Практическая работа

16неделя

Работа в группах

Защита работы

информационные

17неделя

беседа

18неделя

Отчет о проделанной

познавательные

19неделя

работе

2021

20неделя21неделя

2223

22неделя23неделя

Свободный урок. Сбор готовой модели на выбор.

Сбор и исследование одной из моделей роботов на выбор:

 Гоночная машина - автобот - автомобиль с возможностью удалённого управления и запрограммирования его для движения по цветным линиям на полу!

 Бот с ультразвуковым датчиком - 4-х колёсный робот с интеллектуальной программой, принимающей решение куда ехать при наличии препятствия.

 Бот с датчиком касания - 4-х колёсный робот с программой, использующей датчик касания в качестве инструмента для определения препятствий.

 Бот с датчиком для следования по линии - робот, программа которого настроена на его движение по чёрной линии.

 Бот стрелок - простейший робот, стреляющий в разные стороны шариками.

Цель: Закрепить навыки конструирования по готовым инструкциям. Изучить программы.

Ученикам необходимо собрать модели по инструкции. Загрузить имеющуюся программу. Изучить работу программы, особенности движения, работы с датчиком и т.д. модели робота. Сделать соответствующие выводы.

Практическая работа

Работа в группах

проект

познавательные

24неделя

Конструирование колёсного или гусеничного робота.

Цель: придумать и собрать робота. Самостоятельно запрограммировать робота.

Придумываем конструкцию, которую мы бы хотели собрать. Назовём конструкции роботом. Пусть робот перемещается на 4-х колёсах или гусеницах. Пусть он может короткое время (минимум 1 минуту) передвигаться самостоятельно.

Начинаем сборку модели. Обсуждаем подробности конструкции и параметры программы.

Лекция с элементами беседы

креативные

252627

25неделя26неделя27неделя

Практическая работа

отчет

28неделя

29неделя

Сборка робота высокой сложности

Собираем робота АЛЬФАРЕКСА (ALFAREX) урок 1.

Инструкция Инструкция по сборке робота 'АЛЬФАРЕКС' для конструктора 8547.

Работа парами

Защита работы

</<font size="2" style="font-size:11pt;">коммуникативные

30неделя

31неделя

Программирование робота высоко сложности

Программируем робота АЛЬФАРЕКСА, готовимся к показательным выступлениям.

беседа

Составление программы на компьютере

познавательные

32неделя

Показательное выступление

Показательный урок: демонстрируем робота, запускаем программу, показываем возможности движения, соревнуемся на скорость перемещения. Команда-победитель получает призы.

Защита проектов

проекты

познавательные

33неделя

Свободное моделирование.

Собираем любую по желанию модель.

Самостоятельная работа

отчет

креативные

34неделя

Свободное моделирование

Собираем любую по желанию модель. Резервный урок.

Самостоятельная работа

защита

креативные

35неделя

Резервный урок

беседа

Защита проектов

Информационные, креативные

36неделя

Резервный урок

⇧

⇩

скачать материал