2020-07-12
105
Дополнительная общеОбразовательная общеразвивающая программа
«робототехника nxt»
Возраст обучающихся – 9-11 лет
Срок реализации – 3 года
Разработчики:
педагоги дополнительного образования:
Титова Наталья Викторовна
Логачёва Зорислава Дмитриевна
Абрамкина Кристина Вадимовна
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Направленность: техническая.
Актуальность
С началом нового тысячелетия в большинстве стран робототехника стала занимать существенное место в школьном и университетском образовании, подобно тому, как информатика появилась в конце прошлого века и потеснила обычные предметы. По всему миру проводятся конкурсы и состязания роботов для школьников и студентов: научно-технический фестиваль «Мобильные роботы» им. профессора Е.А. Девянина с 1999 г., игры роботов «Евробот» – с 1998 г., международные состязания роботов в России – с 2002 г., всемирные состязания роботов в странах Азии – с 2004 г., футбол роботов Robocup с 1993 г. и т.д. Лидирующие позиции в области школьной робототехники на сегодняшний день занимает фирма Lego (подразделение Lego Education) с образовательными конструкторами серии Mindstorms.
В СПб с 2010 года дважды в год проводятся Открытые состязания по Робототехнике, в 2014 году впервые прошел Международный фестиваль «Робофинист», проводятся соревнования на кубок ЦНИИ РТК. Появляется новых интересных соревнований.
В настоящее время активное развитие робототехники в результате целевого финансирования правительства. В 2012 году робототехника включена в школьный ФГОС в качестве эффективного образовательного средства.в 2014 году Фондом Олега Дерипаска «Вольное Дело» в партнерстве с World Skills Russia при поддержке Агентства стратегических инициатив, Министерства образования и науки РФ, Министерства промышленности и торговли основана –Junior Skills – программа ранней профориентации, основ профессиональной подготовки и состязаний школьников в профессиональном мастерстве В 2016 году разработаны стандарты по компетенции "мобильная робототехника". В 2016 году проведены олимпиады по робототехнике. В ближайшие 20 лет робототехника будет оставаться остро востребованной профессией.
Изучение дополнительной образовательной программы «РобототехникаNXT» неизбежно изменит картину восприятия учащимися технических дисциплин, переводя их из разряда умозрительных в разряд прикладных. Применение детьми на практике теоретических знаний, полученных в школе ведет к более глубокому пониманию основ, закрепляет полученные навыки, формируя образование в его наилучшем смысле. И с другой стороны, игры в роботы, в которых заблаговременно узнаются основные принципы расчетов простейших механических систем и алгоритмы их автоматического функционирования под управлением программируемых контроллеров, послужат хорошей почвой для последующего освоения сложного теоретического материала.
Отличительные особенности
Данная программа позволяет научить учащихся конструированию робототехнических систем на конструкторском наборе Lego Education NXT, изучить построение алгоритмов решения робототехнических задач, научиться программированию в объектно - ориентированной программе Robolab, научиться понимать регламенты соревнований различного уровня
Адресат программы: Учащиеся 9-12 лет
Цель
Освоение комплекса базовых знаний, необходимых для создания алгоритмов решения робототехнических задач, конструирования, программирования робототехнических систем.
Задачи
Образовательные
· Расширить представления о комплексе базовых деталей, устройств и технологий, применяемых при создании робототехнических устройств.
· Актуализировать базовые знания по физике, информатике, математике применительно к задачам робототехники.
· Обучить решению робототехнических задач: создание работающих механизмов и роботов с автономным управлением.
· Обучить конструированию роботов на основе образовательного Lego Mindstroms Education NXT
· Обучить программированию роботов в визуальной среде для программирования Robolab
· Научить поиску неординарных решений в области соревновательной робототехники
Развивающие
Познавательные
Расширение у учащихся кругозора в отношении культуры и истории нашей Родины.
· Развивать навыки создания алгоритмов решения робототехнических задач, конструирования, программирования робототехнических систем.
· Способствовать развитию инженерного мышления.
· Способствовать развитию творческого мышления.
· Развивать способность обучаться в процессе соревнований, стрессоустойчивость, навыки самоанализа по результатам участия в соревнованиях.
Коммуникативные
· Развитие способности к сотрудничеству, взаимопомощи и работы в команде
Регулятивные
· Развитие способности к самоорганизации и организации: умение распределять свои усилия во времени и пространстве, в том числе в разновозрастной социальной среде, выполнять правила, удерживать внимание, способность к мобилизации усилий, аккуратности, самостоятельности, усердию.
· Способствовать развитию мелкой моторики, внимательности, способности выполнять действия по заданному алгоритму.
Воспитательные
· • Развитие позитивной «Я - концепции» у учащихся, воспитание позитивного отношения к себе, как изобретателю.
· Поддержание мотивации к совместному осознанному взаимодействию со сверстниками и взрослыми в условиях разновозрастного событийного сообщества, воспитывать ответственное поведение на занятии, самостоятельность в учебном процессе и в ситуации соревнований, воспитывать уважительное отношение к педагогу и сверстникам.
· Создание условий и ситуаций для становления нравственной рефлексии.
Условия реализации
Программа рассчитана на трехгодичный цикл обучения. В программе участие в соревнованиях различного уровня.
Условия набора и формирования групп:
Принимаются все желающие согласно возрасту без тестирования.
9 летние – на 1-й год обучения
10 летние – По результатам собеседования и тестирования на 2й год обучения
11 летние – По результатам собеседования и тестирования на 3й год обучения
Перевод на следующий год по результатам итоговой диагностики.
Наполнение групп
1 год обучения – не менее 15 человек;
2 год обучения – не менее 12 человек;
3 год обучения – не менее 10 человек;
Особенности организации образовательного процесса
В первый год обучения учащиеся работают в подгруппах по 2-3 человека.
На втором, третьем году обучения наиболее эффективна работа в командах либо работа индивидуально.
Материально-техническое обеспечение программы:
1. Компьютерный класс - от 10 компьютеров
2. Конструкторские наборы «Lego NXT» 10 шт
3. Ресурсные конструкторские наборы «Lego NXT» 10 шт
4. Дополнительные датчики света, ультразвука и другие
5. Поля для соревнований: линии, кегельринги и другие
6. Лабиринт
7. Горки
Планируемые результаты:
Предметные
· Учащиеся будут уметь собирать различные конструкции роботов «LegoMindstroms Education NXT»
· Учащиеся будут уметь управлять роботам через смартфон, планшет, ноутбук.
· Учащиеся будут понимать алгоритмы решения робототехнических задач
· Учащиеся будут понимать регламенты соревнований для начинающих и продолжающих:
· Учащиеся будут уметь программировать роботов в программе Robolab
· Учащиеся будут понимать регламенты соревнований сложных видов робототехники: полигонов, полос препятствий
Личностные
· Учащиеся будут уметь работать в команде
· Учащиеся будут уметь доводить задачу до конца
· Учащиеся научатся отвечать за общекомандную игру
Метапредметные
· Учащиеся научатся применять математику и физику для решения робототехнических задач
· Учащиеся научатся рассказывать о творческом проекте, правильно создать презентацию для творческого проекта
·
Учебный план
Год обучения
| № | Тема | Количество часов | Формы контроля | ||
| Всего | Теория | Практика | |||
| 1 | Комплектование групп | 9 | 0 | 9 | Опрос |
| 2 | Инструктаж по охране труда (вводный) Организационные вопросы | 1 | 1 | 0 | Опрос |
| 3 | Введение: информатика, кибернетика, робототехника | 1 | 1 | 0 | Опрос |
| 4 | Основы конструирования | 7 | 3 | 4 | Практическая работа |
| 5 | Моторные механизмы | 9 | 3 | 6 | Практическая работа |
| 6 | Основы программирования на блоке NXT | 6 | 1 | 5 | Практическая работа |
| 7 | Основы программирования в среде Robolab | 6 | 1 | 5 | Практическая работа |
| 8 | Силовые механизмы | 6 | 2 | 4 | Практическая работа |
| 9 | Скоростные механизмы | 6 | 2 | 4 | Практическая работа |
| 10 | Подготовка к районным соревнованиям по сумо | 12 | 3 | 9 | Практическая работа |
| 11 | Шагающие механизмы | 6 | 2 | 4 | Практическая работа |
| 12 | Удаленное управление | 12 | 3 | 9 | Практическая работа |
| 13 | Подготовка к соревнованиям "Веселые старты роботов" | 12 | 3 | 9 | Практическая работа |
| 14 | Трехмерное моделирование | 12 | 3 | 9 | Практическая работа |
| 15 | Инструктаж по охране труда(повторный) Организационные вопросы | 1 | 1 | 0 | Опрос |
| 16 | Подготовка к районным соревнованиям «Юный конструктор» | 5 | 2 | 3 | Практическая работа |
| 17 | Подготовка к городским соревнованиям «Юный конструктор» | 6 | 2 | 4 | Практическая работа |
| 18 | Подготовка к районным соревнованиям по управляемому футболу | 12 | 4 | 8 | Практическая работа |
| 19 | Программирование точного движения робота в Robolab | 6 | 2 | 4 | Практическая работа |
| 20 | Программирование точных поворотов робота в Robolab | 9 | 3 | 6 | Практическая работа |
| 21 | Подготовка к соревнованиям «Чертежник» | 12 | 3 | 9 | Практическая работа |
| 22 | Программирование кегельринга | 6 | 2 | 4 | Практическая работа |
| 23 | Программирование движения робота по линии | 9 | 3 | 6 | Практическая работа |
| 24 | Движение робота вдоль стенки | 6 | 2 | 4 | Практическая работа |
| 25 | Движение робота в лабиринте | 9 | 3 | 6 | Практическая работа |
| 26 | Подготовка к отборочным весенним соревнованиям | 9 | 3 | 6 | Практическая работа |
| 27 | Подготовка к весенним городским соревнованиям | 9 | 3 | 6 | Практическая работа |
| 28 | Подготовка к соревнованиям "Гонки управляемых машинок" | 6 | 3 | 3 | Практическая работа |
| 29 | Зачеты | 3 | 1 | 2 | Практическая работа |
| 30 | Итоговое занятие | 3 | 1 | 2 | Практическая работа |
|
|
| 216 | 66 | 150 |
|
Год обучения
| № | Тема | Количество часов | Формы контроля | ||
| Всего | Теория | Практика | |||
| 1 | Инструктаж по охране труда (вводный) Организационные вопросы | 1 | 1 | 0 | Опрос |
| 2 | Повторение. Основные понятия робототехники | 2 | 1 | 1 | Практическая работа |
| 3 | Повторение: кегельринг | 6 | 3 | 3 | Практическая работа |
| 4 | Кегельринг для продолжающих | 6 | 3 | 3 | Практическая работа |
| 5 | Движение робота по линии с одним датчиком на П-регуляторе | 6 | 2 | 4 | Практическая работа |
| 6 | Различные виды калибровок | 6 | 2 | 4 | Практическая работа |
| 7 | Движение робота по линии с одним датчиком на ПД-регуляторе | 6 | 2 | 4 | Практическая работа |
| 8 | Движение по линии с двумя датчиками на П-регуляторе | 6 | 2 | 4 | Практическая работа |
| 9 | Движение по линии с двумя датчиками на ПД-регуляторе | 6 | 2 | 4 | Практическая работа |
| 10 | Повторение: шагающие роботы | 6 | 2 | 4 | Практическая работа |
| 11 | Повторение: управляемый футбол | 6 | 2 | 4 | Практическая работа |
| 12 | Программирование: алгоритмы проезда слалома(объезд препятствий) | 12 | 3 | 9 | Практическая работа |
| 13 | Подготовка к отборочным ноябрьским соревнованиям | 12 | 3 | 9 | Практическая работа |
| 14 | Подготовка к городским соревнованиям | 12 | 3 | 9 | Практическая работа |
| 15 | Трехмерное моделирование | 6 | 2 | 4 | Практическая работа |
| 16 | «Царь горы» | 6 | 2 | 4 | Практическая работа |
| 17 | Инструктаж по охране труда(повторный) Организационные вопросы | 1 | 1 | 0 | Опрос |
| 19 | Программирование движения по перекресткам и действий на них | 12 | 3 | 9 | Практическая работа |
| 20 | Подготовка к соревнованиям «Полигон» | 12 | 3 | 9 | Практическая работа |
| 21 | Решение задач практической олимпиады для начинающих | 12 | 3 | 9 | Практическая работа |
| 22 | Манипуляторы | 12 | 3 | 9 | Практическая работа |
| 23 | Подготовка к весенним соревнованиям | 12 | 3 | 9 | Практическая работа |
| 24 | Подготовка к соревнованиям Гонки управляемых машинок Профи | 9 | 3 | 6 | Практическая работа |
| 25 | Подготовка к летним соревнованиям | 12 | 3 | 9 | Практическая работа |
| 26 | Творческие проекты | 12 | 3 | 9 | Творческая работа |
| 27 | Зачеты | 3 | 1 | 2 | Творческая работа |
| 28 | Итоговое занятие | 3 | 1 | 2 | Практическая работа |
| 205 | 62 | 143 | |||
Год обучения
| № | Тема | Количество часов | Формы контроля | ||
| Всего | Теория | Практика | |||
| 1 | Инструктаж по охране труда (вводный) Организационные вопросы | 1 | 1 | 0 | Опрос |
| 2 | Повторение. Основные понятия | 2 | 1 | 1 | Практическая работа |
| 3 | Применение регуляторов | 12 | 6 | 6 | Практическая работа |
| 4 | Подготовка к соревнованиям Робофинист | 12 | 3 | 9 | Практическая работа |
| 5 | Игры роботов: теннис | 12 | 3 | 9 | Практическая работа |
| 6 | Программирование движения по линии: инверсия, скоростной робот | 12 | 3 | 9 | Практическая работа |
| 7 | Программирование: дорога (объезд движущихся препятствий) | 12 | 3 | 9 | Практическая работа |
| 8 | Подготовка к отборочным зимним соревнованиям | 12 | 3 | 9 | Практическая работа |
| 9 | Подготовка к городским зимним соревнованиям | 12 | 3 | 9 | Практическая работа |
| 10 | Трехмерное моделирование | 9 | 3 | 6 | Практическая работа |
| 11 | Игры роботов: мини кубок РТК | ||||
| 12 | Программирование: манипуляторы продвинутые | ||||
| 13 | Решение инженерных задач | 12 | 3 | 9 | Практическая работа |
| 14 | Решение инженерных задач | ||||
| 15 | Подготовка к соревнованиям Полигон | ||||
| 16 | Подготовка к отборочным весенним соревнованиям | ||||
| 17 | Поиск пути и цели в лабиринте | 12 | 3 | 9 | Практическая работа |
| 18 | Подготовка к городским весенним соревнованиям | 12 | 3 | 9 | Соревнования |
| 19 | Решение олимпиадных задач в области технологии (робототехнике) | 12 | 3 | 9 | Практическая работа |
| 20 | Творческие проекты | 9 | 3 | 6 | Творческая работа |
| 21 | Подготовка к летним соревнованиям | 12 | 3 | 9 | Соревнования |
| 22 | Зачеты | 3 | 1 | 2 | Опрос |
| 23 | Итоговое занятие | 3 | 0 | 3 | Практическая работа |
| Итого | 171 | 48 | 123 | ||
