ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА Программа внеурочной деятельности составлена в соответствии с требованиями

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Программа внеурочной деятельности составлена в соответствии с требованиями
Федерального государственного образовательного стандарта основного общего образования.
Обучающийся должен владеть универсальными учебными действиями, способностью их
использовать в учебной, познавательной и социальной практике, уметь самостоятельно
планировать и осуществлять учебную деятельность, создавать, применять и преобразовывать
знаки и символы, использовать ИКТ.
Для достижения требований стандарта к результатам обучения учащихся, склонных к
естественным наукам, технике или прикладным исследованиям, важно вовлечь их в такую
учебно-познавательную деятельность и развить их способности в последующем.
Технологии образовательной робототехники способствуют эффективному овладению
обучающимися универсальными учебными действиями, так как объединяют разные способы
деятельности при решении конкретной задачи. Использование конструкторов значительно
повышает мотивацию к изучению отдельных образовательных предметов на ступени основного
общего образования, способствует развитию коллективного мышления и самоконтроля.
В настоящее время автоматизация достигла такого уровня, при котором технические
объекты выполняют не только функции по обработке материальных предметов, но и начинают
выполнять обслуживание и планирование. Человекоподобные роботы уже выполняют функции
секретарей и гидов. Робототехника уже выделена в отдельную отрасль.
Робототехника - это проектирование, конструирование и программирование
всевозможных интеллектуальных механизмов - роботов, имеющих модульную структуру и
обладающих мощными микропроцессорами.
Сегодня человечество практически вплотную подошло к тому моменту, когда роботы
будут использоваться во всех сферах жизнедеятельности. Поэтому курсы робототехники и
компьютерного программирования необходимо вводить в образовательные учреждения.
Изучение робототехники позволяет решить следующие задачи, которые стоят перед
информатикой как учебным предметом. А именно, рассмотрение линии алгоритмизация и
программирование, исполнитель, основы логики и логические основы компьютера.
Цели и задачи обучения, воспитания и развития детей по данному направлению
Цель: Создание условий для знакомства обучающихся с законами реального мира,
применения теоретических знаний на практике, развития наблюдательности, мышления,
сообразительности, креативности.
Задачи:
• оказать содействие в конструировании роботов на базе микропроцессора NXT;
• освоить среду программирования Lego Mindstorms EduNXT;
• оказать содействие в составлении программы управления Lego -роботами;
• развивать творческие способности и логическое мышление обучающихся;
• развивать 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;
• развивать 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;
• получать навыки проведения физического эксперимента.
Основными педагогическими принципами, обеспечивающими реализацию программы
внеурочной деятельности «Роботландия», являются:
- принцип максимального разнообразия предоставленных возможностей для развития
личности;
- принцип возрастания роли внеурочной работы;
- принцип индивидуализации и дифференциации обучения;
- принцип свободы выбора учащимися образовательных услуг, помощи и наставничества.
В качестве платформы для создания роботов используется конструктор Lego Mindstorms
NXT. Занятия проводятся в специально оборудованном кабинете. На занятиях осуществляется
работа с конструкторами серии Lego Mindstorms NXT. Для создания программы, по которой
будет действовать модель, используется специальный язык программирования Lego Mindstorms
Edu NXT.
Конструктор Lego Mindstorms позволяет обучающимся в форме познавательной игры
узнать многие важные идеи и развить необходимые в дальнейшей жизни навыки. Lego-робот
поможет в рамках изучения данной темы понять основы робототехники, наглядно реализовать
сложные алгоритмы, рассмотреть вопросы, связанные с автоматизацией производственных
процессов и процессов управления. Робот рассматривается в рамках концепции исполнителя,
которая используется в курсе информатики при изучении программирования. Однако в отличие
от множества традиционных учебных исполнителей, которые помогают обучающимся
разобраться в довольно сложной теме, Lego-роботы действуют в реальном мире, что не только
увеличивает мотивационную составляющую изучаемого материала, но вносит в него
исследовательский компонент.
Занятия по программе формируют специальные технические умения, развивают
аккуратность, усидчивость, организованность, нацеленность на результат. Работает Lego
Mindstorms на базе компьютерного контроллера NXT, который представляет собой двойной
микропроцессор, Flash-памяти в каждом из которых более 256 кбайт, Bluetooth-модуль, USBинтерфейс, а также экран из жидких кристаллов, блок батареек, громкоговоритель, порты
датчиков и сервоприводов. Именно в NXT заложен огромный потенциал возможностей
конструктора Lego Mindstorms. Память контроллера содержит программы, которые можно
самостоятельно загружать с компьютера. Информацию с компьютера можно передавать как
при помощи кабеля USB, так и используя Bluetooth. Кроме того, используя Bluetooth можно
осуществлять управление роботом при помощи мобильного телефона. Для этого потребуется
всего лишь установить специальное java-приложение.
Отличительные особенности программы: реализация программы осуществляется с
использованием методических пособий, специально разработанных фирмой "LEGO" для
преподавания технического конструирования на основе своих конструкторов. Настоящая
программа внеурочной деятельности предлагает использование образовательных
конструкторов Lego Mindstorms NXT как инструмента для обучения школьников
конструированию, моделированию и компьютерному управлению. Простота в построении
модели в сочетании с большими конструктивными возможностями конструктора позволяют
детям в конце занятия увидеть сделанную своими руками модель, которая выполняет
поставленную ими же самими задачу. При построении модели затрагивается множество
проблем из разных областей знания – от теории механики до психологии.
Программа внеурочной деятельности предполагает использование компьютеров
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.
Методические особенности реализации программы предполагают сочетание возможности
развития индивидуальных творческих способностей и формирование умений
взаимодействовать в коллективе, работать в группе.
Данная программа предназначена для обучающихся 7 классов, которые впервые будут
знакомиться с LEGO – технологиями. Занятия проводятся в специализированном кабинете 1 раз
в неделю по 1 часу. Программа рассчитана на 34 часа. Сроки реализации данной программы – 1
год.
Ценностные ориентиры содержания программы
В процессе решения практических задач и поиска оптимальных решений младшие
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 обучающимся использовать и развивать навыки конкретного
познания, строить новые знания на привычном фундаменте. В то же время новым для
обучающихся является работа над проектами. 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 обучающихся, 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.
Программа внеурочной деятельности развивает творческое мышление, обучает работе в
команде. Данная программа предлагает детям проблемы, дает в руки инструменты,
позволяющие им найти своё собственное решение.
Педагогические технологии
- обучение в сотрудничестве;
- индивидуализация и дифференциация обучения;
- проектные методы обучения;
- технологии использования в обучении игровых методов;
- информационно-коммуникационные технологии.
Основные виды деятельности:
- знакомство с интернет-ресурсами, связанными с робототехникой;
- проектная деятельность;
- работа в парах;
- работа в группах;
- соревнование,
- выставка.
Формы работы, используемые на занятиях:
- беседа;
- ролевая игра;
- познавательная игра;
- викторина;
- творческое моделирование;
- проект.
Формы подведения итогов работы
- текущий контроль уровня усвоения материала осуществляется по результатам
выполнения обучающихся практических заданий;
- итоговый контроль реализуется в форме соревнований по робототехнике.
СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММЫ ВНЕУРОЧНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
«РОБОТЛАНДИЯ»
Введение в робототехнику – 3 ч.
История развития робототехники.
Введение понятия «робот». Поколения роботов. Классификация роботов.
Значимость робототехники в учебной дисциплине информатика.
Знакомимся с набором Lego Mindstorms NXT 2.0
Аппаратный состав конструкторов Lego на базе компьютера NXT.
Программный состав конструкторов Lego на базе компьютера NXT.
Конструирование роботов – 3 ч.
Основы конструирования роботов. Особенности конструирования Lego – роботов.
Стандартные модели Lego Mindstorms. Сборка стандартной модели Lego Mindstorms.
Начало программирования роботов – 20 ч.
Алгоритмы управления роботом.
Знакомство со средой программирования.
Интерфейс программы для настольного компьютера.
Программирование робота.
Датчики и интерактивные сервомоторы. Калибровка датчиков.
Конструирование и программирование робота «Пятиминутка».
Направляющая и начало программы. Палитры блоков.
Блоки стандартной палитры: блоки движения, звука, дисплея, паузы.
Блок условия. Работа с условными алгоритмами.
Блок цикла. Работа с циклическими алгоритмами.
Управление роботами – 8 ч.
Конструируем и программируем шагающего робота.
Конструируем и программируем робота «Линейный ползун».
Конструируем роботов к соревнованиям.
Презентация моделей. Соревнования. Показательные выступления. Выставка.
Учебно-тематический план
№ п/п
Тема занятия
Кол-во
В том числе
Введение в робототехнику
Конструирование роботов
Начало программирования роботов
Управление роботами
Итого:
часов
3
3
20
8
34
Теория
2
1
5
1
9
Практика
1
2
15
7
25
Календарно-тематическое планирование учебного материала и содержания обучения
внеурочной деятельности «Роботландия»
№ Дата
Тема
п/п План Факт
Содержание
Основные виды
деятельности
Введение, 3 часа
Введение в
робототехнику
Цели и задачи курса. Что такое роботы.
История развития робототехники. Ролики,
фотографии и мультимедиа. Рассказ о
соревнованиях роботов: Евробот,
фестиваль мобильных роботов,
олимпиады роботов. Спортивная
робототехника. Конструкторы и
«самодельные» роботы.
Аппаратный
Датчики конструкторов LEGO на базе
состав
компьютера NXT.
конструкторов
Датчик касания. Датчик звука. Датчик
LEGO на базе
освещенности. Датчик расстояния.
компьютера NXT Интерактивные сервомоторы. Лампы.
Знакомство с
интернетресурсами,
связанными с
робототехникой.
Работа в парах.
Программный
состав
конструкторов
LEGO на базе
компьютера NXT
Знакомство с
интернетресурсами,
связанными с
робототехникой.
Работа с
раздаточным
материалом.
Конструирование роботов, 3 часа
Описание микрокомпьютера NXT.
Интерфейс NXT. Технические
характеристики. Главное меню NXT.
Программы NXT. Интерфейс программы.
Знакомство с
интернетресурсами,
связанными с
робототехникой.
Работа с
раздаточным
материалом.
Сборка
стандартной
модели Lego
Mindstorms
Модель
автомобиля с
датчиками
касания, с
датчиками звука
Модель
автомобиля с
датчиками
освещенности
Конструирование
робота
Сборка простейшей модели на базе блока Работа с
NXT. Знакомство с работой встроенных раздаточным
программ.
материалом.
Работа в парах.
Сборка модели автомобиля с датчиками Работа с
касания. Крепление датчика касания.
раздаточным
Сборка модели автомобиля с датчиками материалом.
звука. Крепление датчика звука.
Работа в парах.
Сборка модели автомобиля с датчиками
освещенности. Крепление датчика
освещенности.
Собираем модель робота по инструкции.
Работа с
раздаточным
материалом.
Работа в парах.
Проектная
деятельность.
Начало программирования роботов, 20 часов
Знакомство со
Изучение программного обеспечения,
средой
изучение среды программирования,
программирования управления. Краткое изучение
программного обеспечения.
Программирование Знакомство с палитрой команд. Создание
робота
первой программы. Разработка программ
для выполнения поставленных задачи:
несколько коротких заданий из 4-5 блоков
Датчики и
Программирование роботов.
интерактивные
Разработка программ для выполнения
сервомоторы
поставленных задачи.
Конструирование Собираем модель робота «Пятиминутка»
робота
по инструкции. Программируем робота
«Пятиминутка»
«Пятиминутка» для управления двумя
Программирование серводвигателями.
робота
«Пятиминутка»
Знакомство с
интернетресурсами,
связанными с
робототехникой.
Работа с
раздаточным
материалом.
Работа в парах.
Работа с
раздаточным
материалом.
Работа в парах.
Работа с
раздаточным
материалом.
Работа в парах.
Работа с
раздаточным
материалом.
Работа в парах.
Проектная
деятельность.
Использование
звука
Знакомство с блоком «Звук».
Программирование роботов.
Разработка программ для выполнения
поставленных задачи: несколько коротких
заданий из 2-3 блоков.
Работа с
раздаточным
материалом.
Работа в парах.
Самостоятельная
работа на основе
наблюдений.
Движение вперед Знакомство с блоком «Движение».
Работа с
Движение назад Программирование роботов.
раздаточным
Разработка программ для выполнения
материалом.
поставленных задачи: несколько коротких Работа в парах.
заданий из 2-3 блоков.
Ускорение
Изменение параметра блока.
Работа с
Программирование роботов.
раздаточным
Разработка программ для выполнения
материалом.
поставленных задачи: несколько коротких Работа в парах.
заданий из 2-3 блоков.
Разворот на месте Программирование роботов.
Работа с
Разработка программ для выполнения
раздаточным
поставленных задачи: несколько коротких материалом.
заданий из 2-3 блоков.
Работа в парах.
Езда по квадрату Программирование роботов.
Работа с
Разработка программ для выполнения
раздаточным
поставленных задачи: несколько коротких материалом.
заданий из 2-3 блоков.
Работа в парах.
Мой Блок 1
Сборка своей собственной модели.
Работа с
Программирование робота.
раздаточным
Разработка программ для выполнения
материалом.
поставленных задачи: несколько коротких Работа в парах.
заданий из 2-3 блоков.
Проектная
Провести испытание поведения робота,
деятельность.
подумать в каких случаях может
пригодиться полученный результат.
Управление по
Изменение параметра блока «Звук».
Работа с
звуку
Программирование роботов.
раздаточным
Разработка программ для выполнения
материалом.
поставленных задачи: несколько коротких Работа в парах.
заданий из 2-3 блоков.
Определение
Программирование роботов.
Работа с
расстояния
Разработка программ для выполнения
раздаточным
поставленных задачи: несколько коротких материалом.
заданий из 2-3 блоков.
Работа в парах.
Самостоятельная
работа на основе
наблюдений.
Обнаружение
черты Движение
по линии
Программирование роботов.
Разработка программ для выполнения
поставленных задачи: несколько коротких
заданий из 2-3 блоков.
Сенсорный бампер Программирование роботов.
Разработка программ для выполнения
поставленных задачи: несколько коротких
заданий из 2-3 блоков.
Управление
Программирование роботов.
скоростью
Разработка программ для выполнения
поставленных задачи: несколько коротких
заданий из 2-3 блоков.
Реакция на
расстояние
Реакция на
освещенность
Датчик оборотов
Управление
ускорением
Работа с
раздаточным
материалом.
Работа в парах.
Работа с
раздаточным
материалом.
Работа в парах.
Работа с
раздаточным
материалом.
Работа в парах.
Самостоятельная
работа на основе
наблюдений.
Программирование роботов. Настройка
Работа с
датчика расстояния.
раздаточным
Разработка программ для выполнения
материалом.
поставленных задачи: несколько коротких Работа в парах.
заданий из 2-3 блоков.
Программирование роботов. Настройка
Работа с
датчика освещенности.
раздаточным
Разработка программ для выполнения
материалом.
поставленных задачи: несколько коротких Работа в парах.
заданий из 2-3 блоков.
Программирование роботов.
Работа с
Разработка программ для выполнения
раздаточным
поставленных задачи: несколько коротких материалом.
заданий из 2-3 блоков.
Работа в парах.
Программирование роботов.
Работа с
Разработка программ для выполнения
раздаточным
поставленных задачи: несколько коротких материалом.
заданий из 2-3 блоков.
Работа в парах.
Самостоятельная
работа на основе
наблюдений.
Мой Блок 2
Сборка своей собственной модели.
Программирование робота.
Разработка программ для выполнения
поставленных задачи: несколько коротких
заданий из 2-3 блоков.
Провести испытание поведения робота,
подумать в каких случаях может
пригодиться полученный результат.
Работа с
раздаточным
материалом.
Работа в парах.
Проектная
деятельность.
Управление роботами, 8 часов
Конструирование Назначение и возможности шагающих
шагающего робота роботов.
Стопоходящая машина Чебышева.
Технология сборки Шагающих
роботов.Собираем шагающего робота.
Запоминаем конструкцию. Анализируем
плюсы и минусы конструкции.
Знакомство с
интернетресурсами,
связанными с
робототехникой.
Работа с
раздаточным
материалом.
Работа в парах.
Программирование Разработка программ для выполнения
Работа с
шагающего робота поставленных задачи: несколько коротких раздаточным
заданий из 4-5 блоков.
материалом.
Работа в парах.
Соревнование
Собираем на время шагающего робота.
Соревнование.
шагающих роботов Составляем простую программу.
Конструирование Собираем робота «Линейный ползун».
Знакомство с
и
Запоминаем конструкцию. Анализируем интернетпрограммирование плюсы и минусы конструкции.
ресурсами,
«Линейный ползун Разработка программ для выполнения
связанными с
поставленных задачи: несколько коротких робототехникой.
заданий из 4-5 блоков
Работа с
раздаточным
материалом.
Работа в парах.
Соревнование
Собираем на время роботов «Линейный Соревнование.
роботов
ползун». Составляем простую программу.
«Линейный
ползун»
Конструирование Собираем робота на гусеницах.
гусеничного
Запоминаем конструкцию. Анализируем
робота
плюсы и минусы конструкции.
Знакомство с
интернетресурсами,
связанными с
робототехникой.
Работа с
раздаточным
материалом.
Работа в парах.
Программирование Разработка программ для выполнения
Работа с
гусеничного
поставленных задачи: несколько коротких раздаточным
робота
заданий из 4-5 блоков.
материалом.
Работа в парах.
Показательное
Показательный урок: демонстрируем
Проектная
выступление
робота, запускаем программу, показываем деятельность.
возможности движения, соревнуемся на
скорость перемещения. Командапобедитель получает призы.
ОЖИДАЕМЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ПРОГРАММЫ ВНЕУРОЧНОЙ
ДЕЯТЕЛЬНОСТИ «РОБОТЛАНДИЯ»
Основными личностными результатами, формируемыми при изучении курса
«Роботландия» являются:
формирование критического отношения к информации и избирательности ее восприятия;
формирование уважения к информационным результатам деятельности других людей;
формирование самостоятельности при творческой реализации собственных замыслов и
проектов;
способность и готовность к принятию ценностей здорового образа жизни за счет знания
основных гигиенических, эргономических и технических условий безопасной эксплуатации
средств легоконструирования и робототехники.
Основными метапредметными результатами, формируемыми при изучении курса
«Роботландия», являются:
Регулятивные УУД:
понимать, принимать и сохранять учебную задачу;
планировать и действовать по плану;
контролировать процесс и результаты деятельности, вносить коррективы;
адекватно оценивать свои достижения;
осознавать трудности, стремиться их преодолевать, пользоваться различными видами
помощи.
Познавательные УУД:
осознавать познавательную задачу;
читать, слушать, извлекать информацию, критически ее оценивать;
понимать информацию в разных формах (схемы, модели, рисунки), переводить ее в
словесную форму;
проводить анализ, синтез, аналогию, сравнение, классификацию, обобщение;
устанавливать причинно-следственные связи, подводить под понятие, доказывать и т.д.
Коммуникативные УУД:
аргументировать свою точку зрения;
признавать возможность существования различных точек зрения и права каждого иметь
свою;
уметь с достаточной полнотой и точностью выражать свои мысли;
владеть монологической и диалогической формами речи;
быть готовым к общению и сотрудничеству со сверстниками и взрослыми в процессе
образовательной, общественно-полезной, учебной и исследовательской, творческой
деятельности.
Предметные результаты
У обучающихся будут сформированы:
• правила безопасной работы;
• основные понятия робототехники;
• основы алгоритмизации;
• знания среды программирования LegoMindstormsEduNXT;
• умения подключать и задействовать датчики и двигатели;
• навыки работы со схемами.
Обучающиеся получат возможность научиться:
• собирать базовые модели роботов;
• составлять алгоритмические блок-схемы для решения задач;
• использовать датчики и двигатели в простых задачах;
• программировать в среде LegoMindstormsEduNXT;
• использовать датчики и двигатели в сложных задачах, предусматривающих
многовариантность решения.
ОПИСАНИЕУЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОГО И МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОГО
ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА
Учебно-методическое обеспечение:
• презентации;
• видеофрагменты;
• инструкционные карты;
• демонстрационные и раздаточные материалы
Материально-техническое обеспечение:
• роботы Lego Mindstorms NXT;
• ноутбуки;
• компьютерные мыши;
• плазменная панель;
• акустические колонки.
Программное обеспечение:
• операционная система;
• среда программирования Lego Mindstorms EduNXT;
• мультимедиа проигрыватель.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Литература для учителя:
Филиппов С.А. Робототехника для детей и родителей. 2-е издание. – СПб.: Наука, 2011. 263 с.
Образовательная робототехника во внеурочной деятельности младших школьников: раб.
тетр. №1 / [В.Н. Халамов (рук.) и др.,; ред. Никольская О.А.]. – Челябинск: Челябинский Дом
печати, 2012. -52 с.: ил.
Lego Mindstorms: Создавайте и программируйте роботов по вашему желанию.
Руководство пользователя.
Методические аспекты изучения темы «Основы робототехники» с использованием Lego
Mindstorms, Выпускная квалификационная работа Пророковой А.А.
Программа «Основы робототехники», Алт ГПА
Интернет- ресурсы:
• http://www.gruppa-prolif.ru
• http://robotics.ru
• http://moodle.uni-altai.ru/mod/forum/discuss.php
• http://ar.rise-tech.com/Home/Introduction
• http://www.prorobot.ru/lego.php
• http://robotor.ru
Литература для ученика:
Филиппов С.А. Робототехника для детей и родителей. 2-е издание. – СПб.: Наука, 2011. 263 с.
Lego Mindstorms: Создавайте и программируйте роботов по вашему желанию.
Руководство пользователя.
Интернет- ресурсы:
• http://robotor.ru
• http://www.prorobot.ru/lego.php
• http://robotics.ru/