МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

«ОКТЯБРЬСКАЯ СРЕДНЯЯ ШКОЛА №1»

ОКТЯБРЬСКОГО МУНИЦИПАЛЬНОГО РАЙОНА ВОЛГОГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ

Согласовано: Утверждаю:

Заместитель директора по ВР Директор МБОУ «ОСШ №1»

_____________ М.Я. Зинина _____________ С.Н. Пырина

Приказ № ___ от __________

Рабочая программа кружка

«Основы робототехники»

для учащихся 5-7 классов

на 2014/2015 учебный год

педагог: Гуляев Владимир Владимирович

р.п. Октябрьский 2014 г.

СОДЕРЖАНИЕ

1. Пояснительная записка

2. Условия реализации программы

3. Планируемые результаты освоения программы

4 Календарно-тематическое планирование

5. Список использованной литературы

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Характерная черта нашей жизни - нарастание темпа изменений. Мы живем в мире, который совсем не похож на тот, в котором мы родились. И темп изменений продолжает нарастать.

Сегодняшним школьникам предстоит

• работать по профессиям, которых пока нет,

• использовать технологии, которые еще не созданы,

• решать задачи, о которых мы можем лишь догадываться.

Школьное образование должно соответствовать целям опережающего развития. Для этого в школе должно быть обеспечено:

• изучение не только достижений прошлого, но и технологий, которые пригодятся в будущем,

• обучение, ориентированное как на знаниевый, так и деятельностный аспекты содержания образования.

Таким требованиям отвечает робототехника. Сегодня все чаще педагоги задаются вопросом, как подготовить человека к полноценной жизни и труду, как сформировать гармоничную творческую личность. Работа с конструктором Лего - это один из многочисленных путей к решению этой задачи. В непринужденной обстановке дети могут общаться друг с другом, играя учатся выполнять серьезную работу - создавать проекты. Изучение основ программирования и конструирования - это и начальная профессиональная ориентация. Дети узнают на собственном опыте о работе программиста и конструктора, дизайнера, художника и т.д. Ведь выбор темы для проекта ничем неограничен.

Образовательные конструкторы LEGO представляют собой новую, отвечающую требованиям современного ребенка "игрушку". Причем, в процессе игры и обучения ученики собирают своими руками игрушки, представляющие собой предметы, механизмы из окружающего их мира. Таким образом, ребята знакомятся с техникой, открывают тайны механики, прививают соответствующие навыки, учатся работать, иными словами, получают основу для будущих знаний, развивают способность находить оптимальное решение, что несомненно пригодится им в течении всей будущей жизни.

С каждым годом повышаются требования к современным инженерам, техническим специалистам и к обычным пользователям, в части их умений взаимодействовать с автоматизированными системами. Интенсивное внедрение искусственных помощников в нашу повседневную жизнь требует, чтобы пользователи обладали современными знаниями в области управления роботами.

В школе не готовят инженеров, технологов и других специалистов, соответственно робототехника это достаточно условная дисциплина, которая может базироваться на использовании элементов техники или робототехники, но имеющая в своей основе деятельность, развивающую общеучебные навыки и умения.

Использование Лего-конструкторов во дополнительном образовании 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, а именно для первоначального знакомства с этим непростым разделом информатики вследствие адаптированности для детей среды программирования.

Данная программа представляет уникальную возможность для школьников освоить основы робототехники, создавая действующие модели роботов.

Программа рассчитана на учащихся 10-14 лет. Конструктор LEGO Education WeDo предназначен, в первую очередь, для детей младшего возраста, а конструктор LEGO MINDSTORMS NXT для ребят постарше . Работая индивидуально, парами или в командах, учащиеся любых возрастов могут учиться, создавая и программируя модели, проводя исследования, составляя отчёты и обсуждая идеи, возникающие во время работы с этими моделями.

Обоснование программы

Применение конструкторов LEGO в дополнительном образовании в школе, позволяет существенно повысить мотивацию учащихся, организовать их творческую и исследовательскую работу. А также позволяет школьникам в форме познавательной игры узнать многие важные идеи и развивать необходимые в дальнейшей жизни навыки.

• Цели использования «Робототехники» в системе дополнительного образования - научить использовать средства информационных технологий, чтобы проводить исследования и решать задачи в межпредметной деятельности, развивать навык взаимодействия в группе, подготовка команд к участию в соревнованиях разных уровней, начальная профориентация учащихся.

Цели программы:

1. Овладение навыками начального технического конструирования,

2. Всестороннее развитие личности учащегося:

• Развитие логического мышления

• Мотивация к изучению наук естественно - научного цикла: окружающего мира, краеведения, физики, информатики, математики.

• Познакомить детей со способами взаимодействия при работе над совместным проектом в больших (5-6 человек) и малых (2-3 человека) группах

• Развитие у детей интереса к техническому творчеству и обучение их конструирования через создание простейших моделей и управления готовыми моделями с помощью простейших компьютерных программ. Вырабатывается навык работы в группе.

Основными задачами занятий являются:

На базе конструктора LEGO Education WeDo:

• обеспечивать комфортное самочувствие школьников;

• развивать творческие способности и логическое мышление ребят;

• развивать образное, техническое мышление и умение выразить свой замысел;

• развивать умения работать по предложенным инструкциям по сборке моделей;

• развивать умения творчески подходить к решению задачи;

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

На базе конструктора LEGO MINDSTORMS NXT:

• конструирование роботов на базе микропроцессоров NXT,

• умение работать в среде программирования RoboLab Lego Mindstorms,

• умение составлять программы управления Лего-роботами,

• развитие творческих способностей и логического мышления детей,

• умение выстраивать гипотезу и сопоставлять с полученным результатом,

• развивать образное, техническое мышление и умение выразить свой замысел;

• развивать умения работать по предложенным инструкциям по сборке моделей;

• развивать умения творчески подходить к решению задачи;

• применение знаний из различных областей знаний,

• развивать умения излагать мысли в четкой логической последовательности, отстаивать свою точку зрения, анализировать ситуацию и самостоятельно находить ответы на вопросы путем логических рассуждений;

• обеспечивать комфортное самочувствие каждого ребенка.

В процессе решения практических задач и поиска оптимальных решений школьники осваивают понятия баланса конструкции, ее оптимальной формы, прочности, устойчивости, жесткости и подвижности, а также передачи движения внутри конструкции. Изучая простые механизмы, дети учатся работать руками (развитие мелких и точных движений), развивают элементарное конструкторское мышление, фантазию.

Обучающая среда позволяет учащимся использовать и развивать навыки конкретного познания, строить новые знания на привычном фундаменте. В то же время новым для учащихся является работа над проектами. И хотя этапы работы над проектом отличаются от этапов, по которым идет работа над проектами в средней школе, но цели остаются теми же. В ходе работы над проектами дети начинают учиться работать с дополнительной литературой. Идет активная работа по обучению ребят анализу собранного материала и аргументации в правильности выбора данного материала. В ходе занятий повышается коммуникативная активность каждого ребенка, происходит развитие его творческих способностей. Повышается мотивация к учению. Занятия помогают в усвоении математических и логических задач, связанных с объемом и площадью, а так же в усвоении других математических знаний, так как для создания проектов требуется провести простейшие расчеты и сделать чертежи. У учащихся, занимающихся конструированием, улучшается память, появляются положительные сдвиги в улучшении почерка (так как работа с мелкими деталями конструктора положительно влияет на мелкую моторику), речь становится более логической.

Образовательная система предлагает такие методики и такие решения, которые помогают становиться творчески мыслящими, обучают работе в команде. Эта система предлагает детям проблемы, дает в руки инструменты, позволяющие им найти своё собственное решение. Благодаря этому учащиеся испытывают удовольствие подлинного достижения.

Категория слушателей, для которых предназначена программа

Настоящая программа учебного курса предназначена для учащихся 5-7 классов образовательных учреждений, которые впервые будут знакомиться с LEGO - технологиями. Занятия проводятся в группах (5-10человек) 1 раз в неделю 2ч. по 40 минут.

УСЛОВИЯ РЕАЛИЗАЦИИ ПРОГРАММЫ

Курс носит сугубо практический характер, поэтому центральное место в программе занимают практические умения и навыки работы на компьютере и с конструктором.

Изучение каждой темы предполагает выполнение небольших проектных заданий (сборка и программирование своих моделей).

Основные формы и приемы работы с учащимися:

• Беседа

• Ролевая игра

• Познавательная игра

• Задание по образцу ( с использованием инструкции)

• Творческое моделирование ( создание модели-рисунка)

• Викторина

• Проект

Материально-техническое оснащение образовательного процесса:

Для реализации программы, данный курс обеспечен наборами-лабораториями Лего серии Образование "Конструирование первых роботов" (Артикул: 9580 Название: WeDo™ Robotics Construction Set Год выпуска: 2009) и диском с программным обеспечением для работы с конструктором ПервоРобот LEGO® WeDo™ (LEGO Education WeDo), компьютерами, принтером, сканером, видео оборудованием. Конструкторы LEGO MINDSTORMS NXT 2.0 версии 8547. В наборе 625 ЛЕГО-элементов, включая NXT-блок, датчик цвета, 2 датчика касания, 1 ультразвуковой датчик, 3 сервомотора 9 В. Программное обеспечение LEGO MINDSTORMS NXT-G, язык интерфейса русский и английский.

Планируемые результаты освоения программы

Знания и умения, полученные учащимися в ходе реализации программы:

• Знание основных принципов механики;

• Умение классифицировать материал для создания модели;

• Умения работать по предложенным инструкциям;

• Умения творчески подходить к решению задачи;

• Умения довести решение задачи до работающей модели;

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

• Умения работать над проектом в команде, эффективно распределять обязанности.

Учебно-тематический план

Календарно-тематическое планирование 1 полугодие (LEGO Education WeDo)

№
п/п

Тема занятия

Кол-во часов

Форма проведения

Дата проведения

план

факт

Введение (3 ч.)

1-2

Введение. Знакомство с конструктором Лего. Организация рабочего места. Техника безопасности

Роботы в нашей жизни. Виды роботов. Что такое робототехника.

2

Теория

3

Первые шаги. Среда конструирования. О сборке и программировании

1

Практика

Изучение механизмов (3 ч.)

4

Забавные механизмы. Танцующие птицы.

1

Практика

5

Забавные механизмы. Умная вертушка.

1

Практика

6

Сравнение механизмов. Танцующие птицы и умная вертушка.

1

Теория

Программирование WeDo. Изучение датчиков и моторов (8 ч.)

7

Обезьянка-барабанщица. Конструирование

1

Практика

8

Голодный аллигатор. Конструирование

1

Практика

9-10

Вратарь, нападающий, болельщики. Знакомство с проектом. Конструирование

2

Теория Практика

11

Знакомство с проектной деятельностью. Структура и алгоритм выполнения проекта.

1

Теория

12

Разработка, сборка и программирование своих моделей

1

Практика

13

Рычащий лев. Знакомство с проектом.

1

Теория

14

Выполнение проекта. Конструирование

1

Практика

Проектирование (10 ч.)

15-16

Спасение от великана. Спасение самолета. Непотопляемый парусник. Знакомство с проектом, выбор темы.

2

Теория

17-18

Выполнение проекта. Конструирование. Защита проекта.

2

Практика

19-20

Создание самостоятельных проектов, моделирование, защита. Рефлексия

2

Практика

21-22

Подготовка к школьным соревнованиям

2

Практика

23-24

Проведение соревнований

2

Практика

ИТОГО:

24

Календарно-тематическое планирование 2 полугодие (LEGO MINDSTORMS NXT)

№
п/п

Тема занятия

Кол-во часов

Форма проведения

Дата проведения

план

факт

Введение (2 ч.)

1-2

Знакомимся с набором Lego Mindstorms NXT . Что необходимо знать перед началом работы с NXT. Знакомство с деталями конструктора. Инструктаж по ТБ.

2

Теория

Конструирование (3 ч.)

3

«Несуществующее животное».

1

Практика

4

Способы крепления деталей. Высокая башня, хваталка.

1

Практика

5

Механическая передача. Передаточное отношение. Волчок. Ручной миксер

1

Практика

Первые модели (7 ч.)

6

Тележки. История колеса. Одномоторная тележка.

1

Практика

7

Полноприводная тележка.

1

Практика

8

Тележка с автономным управлением.

1

Практика

9

Тележка с изменением передаточного отношения.

1

Практика

10

Шагающий робот

1

Практика

11

Маятник Капицы

1

Практика

12

Двухмоторная тележка.

1

Практика

Программирование в среде Robolab (8 ч.)

13

Знакомство со средой программирования Robolab2.9. Режим «Администратор». Режим «Программист».

1

Теория

14-15

Типы команд. Команды действия. Базовые команды. Команды ожидания.

2

Теория

Практика

16-17

Моторы NXT.

2

Теория

Практика

18-19

Управляющие структуры.

2

Теория

Практика

20

Модификаторы.

1

Практика

Алгоритмы управления (4 ч.)

21

Релейный регулятор. Движение с одним датчиком освещенности.

1

Практика

22

Движение с двумя датчиками освещенности

1

Практика

23

Пропорциональный регулятор

1

Практика

24

Пропорционально-дифференцированный регулятор.

1

Практика

Задачи для робота (4 ч.)

25

Кегельринг. Танец в круге.

1

Практика

26

Движение вдоль линии. Один датчик.

1

Практика

27

Движение вдоль линии. Два датчика.

1

Практика

28

Путешествие по кабинету.

1

Практика

Самостоятельная проектная деятельность в группах на свободную тему (6 ч.)

29-34

Творческое конструирование собственной модели. Программирование.

6

Практика

Подготовка к состязаниям роботов (6 ч.)

35

Работа в Интернете. Поиск информации о Лего-состязяниях, описаний моделей, технологии сборки и программирования Лего-роботов.

1

Теория

36

Подготовка школьным соревнованиям

3

Практика

37-38

Проведение соревнований

2

Практика

ИТОГО:

40

Литература и средства обучения.

Методическое обеспечение программы

1. Конструктор ПервоРобот LEGO® WeDo™ (LEGO Education WeDo модели 2009580) - 2 шт.

2. LEGO MINDSTORMS NXT 2.0 версии 8547. В наборе 625 ЛЕГО-элементов, включая NXT-блок, датчик цвета, 2 датчика касания, 1 ультразвуковой датчик, 3 сервомотора 9 В.

3. Программное обеспечение «LEGO Education WeDo Software » Программное обеспечение LEGO MINDSTORMS NXT, язык интерфейса русский и английский.

3. Инструкции по сборке (в электронном виде CD)

4. Книга для учителя (в электронном виде CD)

5. Ноутбук - 6 шт.

Информационное обеспечение программы

1. Наука. Энциклопедия. - М., «РОСМЭН», 2001. - 125 с.

2. Энциклопедический словарь юного техника. - М., «Педагогика», 1988. - 463 с.

3. Книга для учителя по работе с конструктором Перворобот LEGO WeDo (LEGO Education WeDo).

4. Индустрия развлечений. ПервоРобот. Книга для учителя и сборник проектов. LEGO Group, перевод ИНТ, - 87 с., илл.

5. Робототехника для детей и их родителей. Книга для учителя. С.А. Филиппов, - 263 с., илл.,

6. Руководство пользователя LEGO MINDSTORMS NXT 2.0, - 64 стр., илл.

Интернет-ресурсы

1. http://9151394.ru/?fuseaction=proj.lego

2. http://9151394.ru/index.php?fuseaction=konkurs.konkurs

3. http://www.lego.com/education/

4. http://www.wroboto.org/

5. http://www.roboclub.ru/

6. http://robosport.ru/

7. http://lego.rkc-74.ru/

8. http://legoclab.pbwiki.com/

9. http://www.int-edu.ru/

10. http://learning.9151394.ru/course/view.php?id=17

11. http://do.rkc-74.ru/course/view.php?id=13

12. http://robotclubchel.blogspot.com/

13. http://legomet.blogspot.com/

14. http://httpwwwbloggercomprofile179964.blogspot.com/

КАЛЕНДАРНО - ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН

(старшая подгруппа)

№ п/п

Тема занятия

Количество

часов

Дата

теория

практика

1. Введение 1 час

1.1.

Что такое робототехника. Цели и задачи работы кружка. Знакомство с деталями конструктора.

1

2. Конструирование 3 часа

2.1.

«Несуществующее животное».

1

2.2.

Способы крепления деталей. Высокая башня, хваталка.

1

2.3.

Механическая передача. Передаточное отношение. Волчок. Ручной миксер

1

3. Первые модели 7 часов

3.1.

Тележки. История колеса. Одномоторная тележка.

1

3.2.

Полноприводная тележка.

1

3.3.

Тележка с автономным управлением.

1

3.4.

Тележка с изменением передаточного отношения.

1

3.5.

Шагающий робот

1

3.6.

Маятник Капицы

1

3.7.

Двухмоторная тележка.

1

4. Программирование в среде Robolab 2.9. 8 часов

4.1.

Знакомство со средой программирования Robolab2.9. Режим «Администратор». Режим «Программист».

1

4.2.

Типы команд. Команды действия. Базовые команды. Команды ожидания.

1

1

4.3.

Моторы NXT.

1

1

4.4.

Управляющие структуры.

1

1

4.5.

Модификаторы.

1

5. Алгоритмы управления 4 часов

5.1.

Релейный регулятор. Движение с одним датчиком освещенности.

1

5.2.

Движение с двумя датчиками освещенности

1

5.3.

Пропорциональный регулятор

1

5.4.

Пропорционально-дифференцированный регулятор.

1

6. Задачи для робота 4 часа

6.1.

Кегельринг. Танец в круге.

1

6.2.

Движение вдоль линии. Один датчик.

1

6.3.

Движение вдоль линии. Два датчика.

1

6.4.

Путешествие по кабинету.

1

7. Самостоятельная проектная деятельность в группах на свободную тему

2 часа

7.1.

Творческое конструирование собственной модели. Программирование.

2

8. Подготовка к состязаниям роботов 4 часов

8.1.

Работа в Интернете. Поиск информации о Лего-состязяниях, описаний моделей, технологии сборки и программирования Лего-роботов.

1

8.2.

Подготовка к школьному этапу состязаний.

1

8.3.

Подготовка к муниципальному этапу состязаний.

2

Итоговое занятие.

1

Итого:

34 ч.

ПОУРОЧНОЕ ПЛАНИРОВАНИЕ ФАКУЛЬТАТИВНЫХ ЗАНЯТИЙ ПО КУРСУ «Робототехника и Лего-конструирование»

5-7 КЛАСС.

(34 ЧАСА, 1ЧАС В НЕДЕЛЮ).

Учебно-методический комплект: Робототехника для детей и их родителей. Книга для учителя. С.А. Филиппов, - 263 с., илл., Руководство пользователя LEGO MINDSTORMS NXT 2.0, - 64 стр., илл.

Образовательный Лего-конструктор: LEGO MINDSTORMS NXT 2.0 версии 8547. В наборе 625 ЛЕГО-элементов, включая NXT-блок, датчик цвета, 2 датчика касания, 1 ультразвуковой датчик, 3 сервомотора 9 В.

ЦОР: Программное обеспечение LEGO MINDSTORMS NXT-G, язык интерфейса русский и английский, сайт с инструкциями и уроками:

Дата

№ урока

Тема урока

Методические рекомендации и варианты демонстрационного эксперимента (Д), ЦОР

Примечание

1. Введение, 3 часа.

04.09

1

Введение в робототехнику

11.09

2

Конструкторы компании ЛЕГО

18.09

3

Знакомимся с набором Lego Mindstorms NXT 2.0 версии 8547

ЦОР: Руководство пользователя

2. Конструирование, 7 часов.

25.09

4

Конструирование первого робота

02.10

5

Изучение среды управления и программирования

09.10

6

Программирование робота

ЦОР: ПО LEGO MINDSTORMS NXT-G

16.10

7

Конструируем более сложного робота

23.10

8

Программирование более сложного робота

30.10

9

Собираем гусеничного робота по инструкции

06.11

10

Конструируем гусеничного бота

13.11

11

Тестирование

3. Управление, 6 часов.

20.11

12

Собираем по инструкции робота-сумоиста

27.11

13

Соревнование "роботов-сумоистов"

04.12

14

Анализ конструкции победителей

11.12

15-17

Конструируем робота к международным соревнованиям WRO

18.12

ЦОР: ПО LEGO MINDSTORMS NXT-G

25.12

ЦОР: ПО LEGO MINDSTORMS NXT-G

4. Проектно-конструкторская деятельность, 9 часов.

15.01

18-21

Разработка проектов по группам

22.01

29.01

ЦОР: ПО LEGO MINDSTORMS NXT-G

05.02

12.02

22

Свободный урок. Сбор готовой модели на выбор

19.02

23

Конструируем 4-х колёсного или гусеничного робота

26.02

24-25

Конструируем колёсного или гусеничного робота

05.03

12.03

26

Контрольное тестирование

5. Конструирование и программирование, 6 часов.

19.03

27-28

Собираем робота-богомола

26.03

02.04

29-30

Собираем робота высокой сложности

09.04

16.04

31

Программирование робота высоко сложности

ЦОР: ПО LEGO MINDSTORMS NXT-G

23.04

32

Показательное выступление

6. Свободное моделирование, 2 часа.

14.05

33-34

Свободное моделирование

21.05

28.05

35

Резервный урок

Инструкция загружена с сайта по LEGO-роботам:

Разрешено бесплатное использование в любых целях. В том числе: распечатка, перепечатка, распространение, использование на уроках и т.д. Ссылка на сайт автора желательна.

Литература и средства обучения.

Методическое обеспечение программы

1. Конструктор ПервоРобот LEGO® WeDo™ (LEGO Education WeDo модели 2009580) - 6 шт.

2. Программное обеспечение «LEGO Education WeDo Software »

3. Инструкции по сборке (в электронном виде CD)

4. Книга для учителя (в электронном виде CD)

5. Ноутбук - 1 шт.

6. Интерактивная доска.

Информационное обеспечение программы

7. Наука. Энциклопедия. - М., «РОСМЭН», 2001. - 125 с.

8. Энциклопедический словарь юного техника. - М., «Педагогика», 1988. - 463 с.

9. Книга для учителя по работе с конструктором Перворобот LEGO WeDo (LEGO Education WeDo).

10. Индустрия развлечений. ПервоРобот. Книга для учителя и сборник проектов. LEGO Group, перевод ИНТ, - 87 с., илл.

Интернет-ресурсы

16. http://9151394.ru/?fuseaction=proj.lego

17. http://9151394.ru/index.php?fuseaction=konkurs.konkurs

18. http://www.lego.com/education/

19. http://www.wroboto.org/

20. http://www.roboclub.ru/

21. http://robosport.ru/

22. http://lego.rkc-74.ru/

23. http://legoclab.pbwiki.com/

24. http://www.int-edu.ru/

25. http://learning.9151394.ru/course/view.php?id=17

26. http://do.rkc-74.ru/course/view.php?id=13

27. http://robotclubchel.blogspot.com/

28. http://legomet.blogspot.com/

29. http://httpwwwbloggercomprofile179964.blogspot.com/