Дополнительная общеобразовательная общеразвивающая программа «Малая инженерная академия»

Направленность: научно-техническая.

Возраст учащихся: 7-15 лет.

Срок реализации: 3 года.

Пояснительная записка

Дополнительная общеобразовательная общеразвивающая программа «Малая инженерная академия» разработана на основании следующих нормативных документов:

• Федеральный закон об образовании в Российской Федерации от 29 декабря 2012 года. 273-ФЗ.
• Приказ Министерства просвещения РФ №196 от 09.11.2018 г. «Об утверждении Порядка организации и осуществления образовательной деятельности по дополнительным общеобразовательным программам».
• Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы СанПиН 2.4.4.3172-14 (Зарегистрировано в Минюсте России 20 августа 2014 г. N 33660).
• Примерные требования к содержанию и оформлению образовательных программ дополнительного образования детей Министерства образования (Приложение к письму Департамента молодежной политики, воспитания и социальной поддержки детей Минобрнауки России от 11 декабря 2006 г. № 06-1844).
• Приложение к письму Департамента молодёжной политики, воспитания и социальной поддержки детей Минобразования и науки России от 11.12.2006 г. № 06-1844 «О примерных требованиях к программам дополнительного образования детей».
• Устав учреждения.

Программа научно-технического объединения «Малая инженерная академия» направлена на воспитание современных детей как творчески активных и технически грамотных начинающих инженеров, способствует возрождению интереса молодежи к технике, в воспитании культуры жизненного и профессионального самоопределения.

Актуальность программы состоит в необходимости овладения будущими разработчиками основ проектирования аппаратной и программной частей автоматических и автоматизированных изделий, начиная со знаний электронной элементной базы.

Цель программы - формирование комплекса знаний, умений и навыков в области применения технологий механики, робототехники, инженерного дизайна CAD для обеспечения эффективности процессов проектирования и изготовления изделий.

Задачи программы:

• освоение системы знаний в области основ механики, робототехники, программирования, 3D-моделирования;
• развитие технического, понятийно-образного мышления, информационных и коммуникативных компетенций;
• формирование у обучающихся ключевых компетентностей (аналитической, когнетивной, коммуникативной, проектной, креативной) формирование высокой мотивации к получению инженерного образования;
• обучение способам организации собственной деятельности.

Педагогическая целесообразность программы объясняется формированием высокого интеллекта через мастерство. Целый ряд специальных заданий на наблюдение, сравнение, домысливание, фантазирование служат для достижения этого. Программа направлена на то, чтобы через труд приобщить детей к творчеству. 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.

Принцип построения программы: На занятиях создана структура деятельности, создающая условия для творческого развития воспитанников на различных возрастных этапах и предусматривающая их дифференциацию по степени одаренности. Основные дидактические принципы программы: доступность и наглядность, ориентация на результат.

Эффективность обучения зависит и от организации занятий проводимых с применением следующих методов:

• объяснительно-иллюстративный - предъявление информации различными способами (объяснение, рассказ, беседа, инструктаж, демонстрация, работа с технологическими картами);
• эвристический - метод творческой деятельности (создание творческих моделей)
• проблемный - постановка проблемы и самостоятельный поиск её решения обучающимися;
• программированный - набор операций, которые необходимо выполнить в ходе выполнения практических работ (форма: компьютерный практикум, проектная деятельность);
• репродуктивный - воспроизводство знаний и способов деятельности (форма: собирание моделей и конструкций по образцу, беседа, упражнения по аналогу);
• частично - поисковый - решение проблемных задач с помощью педагога;
• поисковый - самостоятельное решение проблем;
• метод проблемного изложения - постановка проблемы педагогам, решение ее самим педагогом, соучастие обучающихся при решении.

И все-таки, главный метод - это метод проектов как технология организации образовательных ситуаций, в которых учащийся ставит и решает собственные задачи, и технология сопровождения самостоятельной деятельности учащегося

Проектно-ориентированное обучение - это систематический учебный метод, вовлекающий учащихся в процесс приобретения знаний и умений с помощью широкой исследовательской деятельности, базирующейся на комплексных, реальных вопросах и тщательно проработанных заданиях.

Ожидаемый результат:

• Знание основных принципов механики.
• Знание основ программирования в компьютерной среде, моделирования.
• Умение работать по предложенным инструкциям.
• Умения творчески подходить к решению задачи.
• Умения довести решение задачи до работающей модели.
• Умение излагать мысли в четкой логической последовательности, отстаивать свою точку зрения, анализировать ситуацию и самостоятельно находить ответы на вопросы путем логических рассуждений.

Основные этапы разработки проекта:

1. Обозначение темы проекта.
2. Цель и задачи представляемого проекта. Гипотеза.
3. Разработка механизма на основе конструктора.
4. Составление программы для работы механизма.
5. Тестирование модели, устранение дефектов и неисправностей.

Основная цель технического творчества - это социальный заказ общества: сформировать личность, способную самостоятельно ставить учебные цели, проектировать пути их реализации, контролировать и оценивать свои достижения, работать с разными источниками информации, оценивать их и на этой основе формулировать собственное мнение, суждение, оценку. То есть формирование ключевых компетентностей учащихся.

Отличительные особенности данной программы от уже существующих Используется идея компетентно-ориентированного образования. Деятельностный подход обучения, акцент на обучение через практику, продуктивную работу учащихся в малых группах, использование меж предметных связей, развитие самостоятельности учащихся и личной ответственности за принятие решений.

Изменение функций между педагогом и обучающимися.

Идея формирующего оценивания как наиболее адекватного требованиям современного общества механизма само регуляции образовательного процесса, учитывающего личностные особенности обучающихся, содействующего выработке у обучающихся способности к самооценке, стимулирующего их образовательную активность.

Программа рассчитана на 3 года обучения с общим объемом 576 часов и реализуется в три этапа (1 год обучения - 144 часа; 2,3 года обучения - 216 часов).

Программа рассчитана на группу учащихся (15 человек), в которой каждый участник активно задействован в процессе изучения теоретического и освоения практического материала.

Режим занятий. Программа объединения «Малая инженерная академия» предназначена для учащихся 1-9 классов. Занятия проводятся по 2 часа 2 раза в неделю, всего за год - 144 часа первого года обучения, по 2 часа 3 раза в неделю, всего за год - 216 часов второго и третьего года обучения. Продолжительность одного занятия - 45 минут.

После изучения программного материала обучающиеся объединения «Малая инженерная академия» должны

Знать:

• правила и меры безопасности при работе с электроинструментами;
• общее устройство и принципы действия роботов;
• общую методику расчета основных кинематических схем;
• порядок отыскивания неисправностей в различных роботизированных системах;
• методику проверки работоспособности отдельных узлов и деталей;
• основы популярных языков программирования;
• интерфейс редактора трехмерного моделирования (Ком­пас 3D, ADEM);
• создание простых моделей;
• выполнение эскизов;
• работа с инструментами;
• сборочный чертеж и правила его оформления;
• виды технической до­кументации;
• заполнение спецификации в Компас 3D, ADEM.
• правила и меры безопасности при работе с электроинструментами;
• общее устройство и принципы действия роботов;
• основные характеристики основных классов роботов;
• общую методику проектирования роботов различных классов;
• общую методику расчета основных кинематических схем;
• порядок отыскивания неисправностей в различных роботизированных системах;
• методику проверки работоспособности отдельных узлов и деталей;
• основы популярных языков программирования.

Уметь:

• работать с популярными программными пакетами технического моделирования;
• самостоятельно проектировать и собирать из готовых деталей манипуляторы и роботов различного назначения;
• программировать собранные конструкции под задачи начального уровня сложности;
• создавать графические примитивы;
• осуществлять операции редактирования объектов, используя соответ­ствующие инструменты;
• редактировать свойства объектов;
• работать с физической моделью (определять размеры с помощью инстру­ментов, выполнять эскизы);
• строить простые компьютерные модели; анализировать соответствие мо­дели исходной задаче;
• вести индивидуальные и групповые исследовательские работы;
• пользоваться монтажными инструментами и электроизмерительными приборами.

Форма занятия: беседа, практическое занятие , теоретическое занятие, лекция, доклад, игра, упражнения, конкурсы, защита проектов, соревнования, экскурсия, дискуссия, викторина, круглые столы, индивидуальные и коллективные беседы, практикумы, коллективно-творческие дела, конференция, соревнования

Форма контроля: письменный и устный опрос, тест, контрольная работа, зачет, защита проекта, реферат

Формы подведения итогов реализациипрограммы.

Контроль за реализацией программы проводится в разных формах: контрольное занятие, итоговое занятие, тестирование, собеседование, зачет, защита творческих работ и проектов, конференция, олимпиада, конкурс, соревнование, в том числе, промежуточная и итоговая аттестация. Проведение промежуточной (для обучающихся 1 и 2 годов обучения) и итоговой аттестации (для обучающихся 3 года обучения).

Учебно-тематический план 1 года обучения

Содержание программы

Вводное занятие (2 ч.)

Введение. Техника безопасности. Знакомство с правилами поведения во время занятий. Ознакомление с планом работы на год.

История робототехники (4 ч.)

Что такое робот. Робототехника как наука.

Сборка непрограммируемых моделей (8 ч.)

Знакомство с принципами соединения деталей и проектирования. Сборка механических моделей. Башня. Фантастическое животное. Резиновый мотор. Механический манипулятор.

Изучение работы моторов на основе базового шасси робота (16 ч.)

Изучения принципов построения тележек и основ управления.Изучение работы большого мотора. Одномоторная тележка. Двухмоторная тележка. Рулевое управление. Механическая передача. Полно приводная тележка. Гусеницы. Изучение работы малого мотора.

Изучение работы датчиков на основе базового шасси робота (14 ч.)

Датчики и возможности их применения для различных целей.Знакомство с блоком EV3. Датчик касания. Датчик ультразвуковой расстояния. Датчик цвета. Датчик цвета в режиме яркости отраженного света. Датчик цвета в режиме яркости внешнего освещения. Гироскопический датчик. Инфракрасный датчик. Инфракрасный маяк. Датчик вращения моторов.

Программирование (30 ч.)

Визуальное программирование моделей в среде EV3-G. Управление операторами. Линейная и циклическая программа. Блок ожидания. Ветвление, условный переход. Прерывание цикла. Операции с данными. Чтение и запись переменных. Константа. Логические операции. Блок математика. Работа с текстом. Вывод информации на экран. Движение по черной линии. Распознавание перекрестков. Передача и запуск программы. Составление программ по шаблону.

Сборка стандартных моделей роботов согласно инструкции с использованием базового и ресурсного набора LEGO MINDSTROMS EDUCATION EV3 LEGO 45544 (18 ч.)

Сборка моделей для понимания принципов и технических решений.Гиробой. Сортировщик цветов. Щенок. Рука робота Н25. Робот-танк. Знап. Лестничный вездеход. Слон. Производственная линия. Пульт дистанционного управления.

Соревновательная робототехника (16 ч.)

Участие и проведение соревнований внутри объединения. Разбор лучших решений. Особенности конструкций. Кегельринг. Кегель рингквадро. Гонки по линии. Траектория-паззл. Лабиринт. Футбол роботов. Роботраффик. Свободная категория. Инженерные кадры России. RRO. WRO. Подготовка к районным и республиканским соревнованиям.

Проектная деятельность (робот манипулятор «Optima1.0», конструктор MGBot на гусеничной платформе, умная теплица WiFi) (32 ч.)

Робот манипулятор «Optima1.0». Конструктор MGBot на гусеничной платформе. Умная теплица WiFi. Разработка собственных моделей в группах. Выработка и утверждение темы, в рамках которой будет реализовываться проект. Конструирование модели, ее программирование группой разработчиков. Презентация моделей. Выставки. Соревнования.

Промежуточная аттестация (2 ч.)

Проведение промежуточной аттестации.

Итоговое занятие (2 ч.)

Защита проектов. Подведение итогов. Награждение.

См. продолжение программы