VIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2016

Под проектированием образовательной программы понимают коллективную инновационную управленческо-педагогическую деятельность педагогов по созданию междисциплинарных проектов образовательной деятельности обучающихся, обеспечивающих их творческую самореализацию в избранном направлении или профиле дополнительного образования [5].

В настоящее время все большую популярность в образовательном процессе приобретает робототехника – прикладная наука, занимающаяся вопросами построения технических систем, функционально эквивалентных некоторым из важнейших систем человеческого организма [1]. В процессе разработки, программирования и тестирования роботов ученики приобретают важные навыки творческой и исследовательской работы; встречаются с ключевыми понятиями информатики, прикладной математики, физики, знакомятся с процессами исследования, планирования и решения возникающих задач; получают навыки пошагового решения проблем, выработки и проверки гипотез, анализа неожиданных результатов.

Интерес детей младшего школьного возраста к конструированию обусловлен увлекательностью и игровой формой этих занятий. Работа с образовательными конструкторами LEGO позволяет воспитанникам в форме познавательной игры получить знания в области естественных наук и развить необходимые в дальнейшей жизни навыки. Такие знания вызывают у детей желание двигаться по пути открытий и исследований, а любой признанный и оцененный успех добавляет уверенности в себе.

Учение происходит особенно успешно, когда ребенок вовлечен в процесс создания значимого и осмысленного продукта, который представляет для него интерес.

Занятия по робототехнике помогают учащимся в интеллектуальном и личностном развитии, способствует повышению их мотивации к учебе, увлекают интересными проектами.

В связи с новизной робототехники как образовательного направления, недостаточной разработанностью методических и учебных материалов, актуальным является разработка учебных программ по данному курсу.

Программа дополнительного образования детей, как правило, включает следующие структурные элементы [Error: Reference source not found]:

1. Титульный лист.

2. Пояснительную записку.

3. Учебно-тематический план.

4. Содержание изучаемого курса.

5. Методическое обеспечение дополнительной образовательной программы.

6. Список литературы.

Содержание структурных элементов дополнительной образовательной программы представлено в табл. 1.

Таблица 1

Содержание структурных элементов дополнительной образовательной программы

Структурный элемент	Содержание
Титульный лист	- наименование образовательного учреждения; - где, когда и кем утверждена дополнительная образовательная программа; - название дополнительной образовательной программы; - возраст детей, на которых рассчитана дополнительная образовательная программа; - срок реализации дополнительной образовательной программы; - ФИО, должность автора(ов) дополнительной образовательной программы; - название города, населенного пункта, в котором реализуется дополнительная образовательная программа; - год разработки дополнительной образовательной программы.
Пояснительная записка	- направленность дополнительной образовательной программы; - новизну, актуальность, педагогическую целесообразность; - цель и задачи дополнительной образовательной программы; -отличительные особенности данной дополнительной образовательной программы от уже существующих образовательных программ; - возраст детей, участвующих в реализации данной дополнительной образовательной программы; - сроки реализации дополнительной образовательной программы (продолжительность образовательного процесса, этапы); - формы и режим занятий; - ожидаемые результаты и способы определения их результативности; - формы подведения итогов реализации дополнительной образовательной программы (выставки, фестивали, соревнования, учебно-исследовательские конференции и т.д.).
Учебно-тематический план	- перечень разделов, тем; - количество часов по каждой теме с разбивкой на теоретические и практические виды занятий.
Содержание изучаемого курса	Краткое описание тем (теоретических и практических видов занятий).
Методическое обеспечение программы	- обеспечение программы методическими видами продукции (разработки игр, бесед, походов, экскурсий, конкурсов, конференций и т.д.); - рекомендации по проведению лабораторных и практических работ, по постановке экспериментов или опытов; -дидактический и лекционный материалы, методики по исследовательской работе, тематика опытнической или исследовательской работы.

Подробнее остановимся на целевом и содержательном аспектах дополнительной образовательной программы по робототехнике «Конструкторское бюро».

Цель: создание условий для развития самостоятельной творческой деятельности учащихся в процессе проектирования, конструирования и соревнований LEGO-роботов.

Задачи:

• формирование умения самостоятельно решать вопросы конструирования и программирования LEGO-роботов.

• развитие смекалки, изобретательности детей и их устойчивого интереса к поисковой творческой деятельности.

• накопление учащимися социального опыта и обогащение навыками общения в процессе технических игр и соревнований.

Занятия на данном уровне проводятся на базе конструкторов LEGO Экоград, LEGO Mindstorms NXT и Mindstorms EV3, учащиеся имеют возможности для выполнения естественнонаучных исследований и приобретения различных знаний в связанных между собой дисциплинах. Эти возможности они реализуют в процессе конструирования, сборки, программирования и тестирования LEGO-роботов [4].

Учебно-тематический план программы «Конструкторское бюро» представлен в табл. 2.

Таблица 2

Учебно-тематический план программы «Конструкторское бюро»

№	Тема	Кол-во часов
		Всего	Теория	Практика
1.	Вводное занятие. Техника безопасности при работе. Правила поведения уч-ся	2	1	1
2.	Повторение. Детали конструктора LEGO Mindstorms NXT, его возможности. Интерфейс программы LEGO Mindstorms: основная и полная палитры. Простой бот	4	1	3
3.	Знакомство с программой ПервоРобот Экоград. Конструирование и программирование	12	4	8
4.	Расширение знаний о программе NXT-G	48	12	36
5.	Знакомство с конструктором и программой LEGO Mindstorms EV3	48	12	36
6.	Подготовка к соревнованиям и соревнования роботов	50	8	42
7.	Творческие проекты	50	10	40
8.	Итоговое занятие	2	0	2
	Итого за год	216	48	168

Содержание тем учебного курса

Тема 1.Вводное занятие (2 ч)

Программа, перспективы, задачи. Техника безопасности. Противопожарная безопасность. Правила поведения на улице, в здании, в кабинете. Предотвращение террористических актов.

Практическая работа: свободное конструирование.

Тема 2.Повторение (4 ч)

Детали конструктора LEGO Mindstorms NXT, его возможности. Интерфейс программы LEGO Mindstorms: основная и полная палитры. Простой бот. Работа с раздаточными материалами.

Практическая работа: конструирование простого бота с сервоприводами. Программирование в среде Mindstorms NXT. Соревнования в группах.

Тема 3. Знакомство с программой ПервоРобот Экоград (12 ч)

Что такое Экоград? Существует ли он на самом деле? Инновации в области экономии энергии, экологического жилья в мировой практике. Возобновляемые источники энергии.

Практическая работа: конструирование моделей Экограда, доработка базового модуля, работа с программами. Выполнение заданий по сборке топлива. Миссии «Закрыть дамбу», «Запуск ветровой турбины», «Сортировка отходов», «Установка новой дымовой трубы», «Установка солнечной панели», «Энергоснабжение Экограда».

Тема 4. Расширение знаний о программе NXT-G (48 ч)

Искусственный интеллект. Релейный регулятор, пропорциональный регулятор, движение по линии с двумя датчиками света, движение по датчику оборотов, выравнивание, движение вдоль стенки, инверсная линия, счетчик поворотов, защита от застреваний. Звуковой редактор и конвертер. Вложенные циклы. Вспомогательные алгоритмы. Датчик цвета. Курвиметр и одометр. Регистрация данных.

Практическая работа: конструирование и программирование моделей для выполнения заданий на полях. Задания «Засуха», «Траектория», «Пересеченная местность», «Лабиринт». Конструирование редукторов и манипуляторов. Задание «Стройка». Радиус, диаметр, вычисление длины окружности. Проект «Робот-калькулятор». Различение деталей по цвету. Проект «Сортировщик». Работа со звуковыми программами, запись голоса в блоке «Звук».

Тема 5. Знакомство с конструктором и программой LEGO Mindstorms EV3 (48 ч)

Основы работы с программным обеспечением блока EV3. Интерфейс программы LEGO Mindstorms EV3. Датчик касания. Датчик ультразвука. Датчик света. Движение по двум датчикам света. Перекресток. Датчик цвета. Знакомство с гироскопом. Эксперименты с регистрацией данных. Составление и доработка программ.

Практическая работа: конструирование и программирование моделей для выполнения заданий на полях.

Тема 6.Подготовка к соревнованиям и соревнования роботов (50 ч)

Биатлон. Танковый биатлон. Траектория. Траектория-противостояние. Лабиринт. Шагающие роботы. Сумо шагающих роботов. Кегельринг шагающих роботов. Футбол роботов. Соревнования на полях.

• между объединениями Станции юных техников (4 раза в год);

• городские (2 раза в год);

• областные (2 раза в год);

• в рамках проекта «Школа Росатома» (1 раз в год);

• региональные в рамках международного конкурса роботов (1 раз в год).

Практическая работа: поиск информации в интернете, просмотр видео соревнований, конструирование модели, испытания, доработка, тренировки по сборке и программированию моделей. Участие в соревнованиях различных уровней, анализ ошибок.

Тема 7. Творческие проекты (50 ч)

Понятие проектирование, виды проекта, основные этапы создания проекта. Определение проблемы, выбор темы проекта. Поиск и обработка информации по выбранной теме.Анализ аналогов и прототипов. Конструирование и программирование модели. Эксперименты, опыты, наблюдения в ходе исследования модели.Работа по представлению результатов проекта в программе PowerPoint. Подготовка к защите, защита проекта

Практическая работа: Поиск информации о лего-проектах, описаний моделей, технологии сборки и программирования Лего-роботов. Проекты «Умный дом», «Тренажерный зал», «Бионическая модель», «Манипулятор», «Чертежная машина», «Сбор космического мусора», «Органайзер», «Домашний помощник», «Музыкальные инструменты», «Робот-художник», «Концепт-кар». Конструирование и программирование робота-танцора с мигающими лампочками.

Тема 8. Итоговое занятие (2 ч)

Практическая работа: подведение итогов работы объединения. Результаты, достижения, награждение, перспективы деятельности группы на следующий учебный год.

Таким образом, разработанная нами программа дополнительного образования «Конструкторское бюро» направлена на развитие творческих способностей и инженерных способностей обучающихся. Данная программа апробирована и используется в практике работы кабинета робототехники на базе «СЮТ» города Новоуральск.

Список литературы

1. Накано Э. Введение в робототехнику. – М.: Мир, 1988. – 344 с.

2. О примерных требованиях к программам дополнительного образования детей. Письмо от 11 декабря 2006 г. N 06-1844. Официальный сайт Министерства образования и науки Российской Федерации URL: http://base.consultant.ru/cons/cgi/online.cgi?req=doc;base=LAW;n=66841.

3. Санитарова, Н. Д. Проектирование интегративных образовательных программ педагогами дополнительного образования детей на основе акмеологического подхода: автореф. дис. к.п.н. / Санитарова Н. Д. – СПб., 2004.

4. Филиппов С.А. Робототехника для детей и родителей. – СПб.:Наука, 2010, 195 стр.

Код для цитирования: Скопировать