Элективный курс "Робототехника". 10-й класс

Предмет: информатика, физика.

Класс: 10.

Образовательная область: информатика.

Дополнительная образовательная программа: «ROBOmax. Робототехника» для детей 10-17 лет, срок реализации 1 год.

Учебное пособие: Филиппов С.А. «Робототехника для детей и родителей» – Санкт-Петербург: Издательство «Наука», 2010. - 195 стр.

Количество часов в неделю:

• По программе: 2.
• По учебному плану школы: 2.
• Практические работы: 18.
• Контрольные работы: 5.

Актуальность и педагогическая целесообразность программы

В период перехода современного общества от индустриальной к информационной экономике, от традиционной технологии к гибким наукоёмким производственным комплексам исключительно высокие темпы развития наблюдаются в сфере робототехники. По последним данным, сегодня в мире работают 1,8 млн. самых различных роботов - промышленных, домашних, роботов-игрушек. Век накопления знаний и теоретической науки сменяется новой эпохой - когда всевозможные роботы и механизмы заполняют мир. Потребности рынка труда в специалистах технического профиля и повышенные требования современного бизнеса в области образовательных компетентностей, выдвигают актуальную задачу обучения детей основам радиоэлектроники и робототехники. Технологическое образование является одним из важнейших компонентов подготовки подрастающего поколения к самостоятельной жизни. Деятельностный характер технологического образования, направленность содержания па формирование учебных умений и навыков, обобщенных способов учебной, познавательной, коммуникативной, практической, творческой деятельности позволяет формировать у школьников способность ориентироваться в окружающем мире и подготовить их к продолжению образования в учебных заведениях любого типа. Актуальность и мотивация для выбора подростками данного вида деятельности является практическая направленность программы, возможность углубления и систематизации знаний из курса основного образования. Работа с образовательными конструкторами LEGO Education и MINDSTORM NXT позволяет школьникам в форме познавательной игры узнать многие важные идеи и развить необходимые в дальнейшей жизни навыки. Занятия по данной программе формируют специальные технические умения, развивают аккуратность, усидчивость, организованность, нацеленность на результат.

Проведение краевых массовых мероприятий научно-технической направленности показывает все большую представленность детских проектов по тематике «Робототехника и конструирование», в том числе и по легоробототехнике.

ЦЕЛИ ИЗУЧЕНИЯ КУРСА  

Образовательные:

• Углубление знаний по основным принципам механики; ознакомление с основами программирования в компьютерной среде MINDSTORMS NXT на языках NXT, Robolab, Robot C.

Развивающие:

• Развитие логического, абстрактного и образного мышления. Развитие умения творчески подходить к решению задачи. Развитие научно-технического и творческого потенциала личности ребенка путем организации его деятельности в процессе интеграции начального инженерно-технического конструирования и основ робототехники.
• Развитие умения довести решение задачи до работающей модели. Развитие умения излагать мысли в четкой логической последовательности, отстаивать свою точку зрения, анализировать ситуацию и самостоятельно находить ответы на вопросы путем логических рассуждений.

Воспитательные:

• формирование творческого подхода к поставленной задаче;
• формирование представления о том, что большинство задач имеют несколько решений;
• формирование целостной картины мира;
• ориентирование на совместный труд.

Отличительные особенности курса

Реализация программы осуществляется с использование методических пособий, специально разработанных фирмой LEGO для преподавания технического конструирования на основе своих конструкторов. Настоящий курс предлагает использование образовательных конструкторов LEGO Education и MINDSTORMS NXT как инструмента для обучения школьников конструированию, моделированию и компьютерному управлению на уроках робототехники. Простота в построении модели в сочетании с большими конструктивными возможностями конструктора позволяют детям в конце урока 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.

Курс 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. Методические особенности реализации программы предполагают сочетание возможности развития индивидуальных творческих способностей и формирование умений взаимодействовать в коллективе, работать в группе. Программа предполагает возможность участия детей трёх возрастных групп. Ведущие типы деятельности детей среднего школьного возраста обуславливают включение их в коллективную творческую деятельность, использование таких педагогических технологий как обучение в сотрудничестве, проектные методы обучения, технологию использования в обучении игровых методов, информационно - коммуникационные технологии. Выполнение практических работ и подготовка к состязаниям роботов (проектирование, конструирование, программирование, испытание и запуск модели робота) требует консультирования педагога, тщательной подготовки и соблюдения правил техники безопасности. Поэтому есть необходимость в организации занятий по подгруппам с учётом индивидуальных особенностей детей разных возрастных категорий (младшая - 10-12 лет, средняя - 12-15 лет, старшая - 15-17 лет). Одно из двух занятий в объединении организуется по подгруппам.

Сроки реализации курса, режим занятий

Программа рассчитана 1 год обучения. Годовая нагрузка на ученика составляет 36 часов. Занятия проводятся 1 раз в неделю по 2 часа (2 х45 мин., с перерывом 10-15 мин.)

Формы и режимы занятий

При проведении занятий используются следующие формы работы:

• лекционная (получение учащимися нового материала);
• самостоятельная (ученики выполняют индивидуальные задания в течение части занятия или одного-двух занятий);
• проектная деятельность (получение новых знаний, реализация личных проектов);
• соревнования (практическое участие детей в разнообразных мероприятиях по техническому легоконструированию).

Учебно-тематический план, содержание курса, календарно-тематический план (см. Приложение).

ВЫЯВЛЕНИЕ УРОВНЯ ОСВОЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ

Требования к знаниям, умениям и способам действия

По окончании программы учащийся должен:

• знать основы механики, автоматики и программирования в среде MINDSTORMS NXT на языках NXT-G и Robolab, RobotC;
• уметь собирать модели, используя готовую схему сборки, а также по эскизу;
• уметь создавать собственные проекты и при необходимости программировать роботизированные модели.

Предъявляемый результат в конце учебного года:

• осуществление сборки не менее 5 моделей роботов;
• создание не менее двух индивидуальных конструкторских проектов;
• создание коллективного выставочного проекта;
• участие в соревнованиях и мероприятиях различного уровня.

Контрольные мероприятия

Виды и формы контроля

• индивидуальные задания;
• контрольные задания;
• личные проекты;
• участие в соревнованиях и мероприятиях различного уровня.

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

Для проведения занятий по программе необходимо использовать образовательные конструкторы LEGO Education 9797 «ПервоРобот NXT» и дополнительные элементы:

1. Условия реализации данной программы:

Специальный кабинет, где на одно рабочее место: комплект ЛЕГО NXT "Команда", оптимальный + компьютер ОС Windows XP или W7.

Комплект представляет из себя оптимальный набор оборудования на основе конструктора LEGO MINDSTORMS NXT (образовательная версия) и позволяет 2 учащимся 10-18 лет (команде) создать робота способного выполнить большинство задач предлагаемых современными робототехническими соревнованиями. Комплект содержит один конструктор, набор дополнительных деталей, программное обеспечение.

2. Информационное обеспечение программы:

1. Методическое пособие для учителя: ПервоРобот NXT. Введение в робототехнику. MINDSTORMS NXT education, 2006. – 66 с.
2. «Робототехника для детей и родителей» С.А. Филипов – Санкт-Петербург: «Наука», 2010. - 195 стр.
3. www.legoeducation.com,
4. LEGO Dacta: The educational division of Lego Group. 1998. – 39 pag.
5. LEGO Technic 1. Activity Centre. Teacher’s Guide. – LEGO Group, 2000 г. – 143 pag.
6. LEGO Technic 1. Activity Centre. Useful Information. – LEGO Group, 1998.- 23 pag.
7. LEGO DACTA. Early Control Activities. Teacher’s Guide. – LEGO Group, 1998. - 43 pag.
8. LEGO DACTA. Motorised Systems. Teacher’s Guide. – LEGO Group, 1998. - 55 pag.
9. Наука. Энциклопедия. – М., «РОСМЭН», 2001. – 125 с.
10. legoengineering.com,
11. robosport.ru
12. learning.9151394.ru/course/view.phpid=280