Рекомендовано Утверждаю
Педагогическим советом Директор ГБПОУ КС №54 ОП-11
Протокол №_____________ ________________И.А. Павлюк
От «____» __________ 20____г. От «___»___________ 20_____г.
Н А П Р А В Л Е Н Н О С Т Ь: Т Е Х Н И Ч Е С К А Я
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ОБЩЕРАЗВИВАЮЩАЯ ПРОГРАММА
«Лего-конструирование»
Уровень программы - базовый
Возраст обучающихся - 8-14 лет
Срок реализации программы – 1 год
Составитель:
Зимарева Татьяна Евгеньевна,
педагог дополнительного образования
Москва
2015 год
Сожержание
Пояснительная записка …………………………………………….….……2
Учебно-тематический план ………………………………………….……12
Содержание ……………….………………………………………….….13
Методическое обеспечение ……………………………………………….14
Список литературы …………………………………………………..….18
Приложение №1 ………………………………………………………… 19
Приложение №2 ………………………………………………………… 20
Приложение №3 ………………………………………………………… 22
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА.
Данная программа имеет техническую направленность.
Программа является модифицированной на базе программы «Лего-конструирование» (автор Котельников В. В., педагог дополнительного образования, Государственного бюджетного образовательного учреждения центр творческого развития и гуманитарного образования «Экономика-культура-образование», г.Москва, 2014 год).
В современном обществе идет активное внедрение роботов в нашу жизнь, очень многие процессы заменяются роботами. Сферы применения роботов различны: медицина, строительство, геодезия, метеорология и т.д. Очень многие процессы в жизни механизированы, человек уже и не мыслит себя без робототехнических устройств (мобильных роботов): робота для всевозможных детских и взрослых игрушек, робота – сиделки, робота – нянечки, робота – домработницы и т.д. Специалисты, обладающие знаниями в этой области, очень востребованы на рынке труда. Интенсивное использование роботов в быту, на производстве и поле боя требует, чтобы пользователи обладали современными знаниями в области управления роботами, что позволит развивать новые, умные, безопасные и более продвинутые автоматизированные системы.
Главная задача системы образования – заложить основы информационной компетентности личности, т.е. помочь обучающимся овладеть методами сбора и накопления информации, а также технологией ее осмысления, обработки и практического применения. Внедрение робототехники в образовательный процесс приобретают все большую значимость и актуальность.
Основное оборудование, используемое при обучении детей робототехнике, - это ЛЕГО конструкторы Mindstorm. LEGO Mindstorms — это конструктор (набор сопрягаемых деталей и электронных блоков) для создания программируемого робота. Впервые представлен компанией LEGO в 1998 году. Все наборы на основе LEGO® конструктора ПервоРобот RCX, NXT предназначены, чтобы обучающихся, в основном, работали группами. Поэтому обучающиеся одновременно приобретают навыки сотрудничества и умение справляться с индивидуальными заданиями, составляющими часть общей задачи, в процессе конструирования добиваться того, чтобы созданные модели работали и отвечали тем задачам, которые перед ним ставятся. Обучающиеся получают возможность учиться на собственном опыте, проявлять творческий подход при решении поставленной задачи. Задания разной трудности обучающимися осваивают поэтапно. Основной принцип обучения «шаг за шагом», являющийся ключевым для LEGO®, обеспечивает обучающемуся возможность работать в собственном темпе.
Конструктор ПервоРобот NXT позволяют педагогу самосовершенствоваться, брать новые идеи, которые позволяют привлечь и удержать внимание учащихся, организовать образовательную деятельность, применяя различные предметы и проводить интегрированные занятия. Дополнительные элементы, содержащиеся в каждом наборе конструкторов, позволяют обучающимся создавать модели собственного изобретения, конструировать роботов, которые используются в жизни. Данные конструкторы дают возможность обучающимся установить взаимосвязь между различными областями знаний. Модели Конструктора ПервоРобота NXT дают представление о работе механических конструкций, о силе, движении и скорости, производить математические вычисления. Данные наборы помогают изучить разделы информатики: моделирование и программирование.
Объединение «Лего-конструирование»- межпредметный модуль, где дети комплексно используют свои знания, интегрирующий в себе науку, технологию, инженерное дело, математику и т.д. В основе курса лежит целостный образ окружающего мира, который преломляется через результат деятельности обучающихся. Занятия по ЛЕГО-конструированию главным образом направлены на развитие изобразительных, словесных, конструкторских способностей. Все эти направления тесно связаны, и один вид творчества не исключает развитие другого, а вносит разнообразие в творческую деятельность. Каждый ребенок, участвующий в работе по выполнению предложенного задания, высказывает свое отношение к выполненной работе, рассказывает о ходе выполнения задания, о назначении выполненного проекта.
Новизна программы заключается в том, что обучение с использованием образовательных конструкторов LEGO позволяет обучающимся в форме познавательной игры узнать многие важные идеи и развить необходимые в дальнейшей жизни умения и навыки. При построении модели затрагивается множество проблем из разных областей знания – от теории механики до психологии, что является вполне естественным.
Актуальность: данная программа способствует формированию человека, способного: самостоятельно критически мыслить, уметь видеть возникающие проблемы и находить пути их решения; четко осознавать, где могут быть применены его знания; творчески мыслить; грамотно работать с информацией; уметь работать сообща; самостоятельно развивать собственный интеллект. Кроме того, в последнее время особенно пользуются спросом профессии технических специальностей. Занятия в данном объединении как нельзя лучше развивает способности технически мыслить и конструировать
Педагогическая целесообразность заключается в раскрытии индивидуальных способностей обучающихся не только в технической сфере, но и в творческом подходе к любому виду деятельности, в повышении его самооценки. Детское техническое творчество – это эффективное средство воспитания, целенаправленный процесс обучения и развития творческих способностей обучающихся в результате создания материальных объектов с признаками полезности и новизны.
Цель программы: овладение учащимися навыками начального технического конструирования, программирования и формирование технически грамотной личности при помощи конструктора Лего «Mindstorms education».
Реализация поставленной цели предусматривает решение следующих задач:
Обучающие:
- сформировать умение искать и преобразовывать необходимую информацию на основе различных информационных технологий (графических текст, рисунок, схема);
- научить умению читать графические изображения;
- научить создавать различные конструкции по рисунку, схеме, условиям, по словесной инструкции и объединённые общей темой;
- обучить технологии легоконструирования и моделирования;
- расширить знания о свойствах различных видов конструкций (жёсткости, прочности и устойчивости);
- научить основам программирования в компьютерной среде Mindstorms NXT на языках NXT-G и Robolab;
Развивающие:
- развивать умение излагать мысли в четкой логической последовательности;
- развивать умение анализировать ситуацию и самостоятельно находить ответы на вопросы путем логических рассуждений;
- развивать умение составлять план действий и применять его для решения практических задач;
- развивать умение работать над проектом в команде, эффективно распределять обязанности;
- развивать умения творчески подходить к решению поставленной задачи;
- развивать интерес обучающихся к выбранному профилю деятельности.
Воспитательные:
-научить действовать сплоченно в составе команды;
-воспитать волевые качества, такие как собранность, настойчивость;
-выработать стремление к достижению поставленной цели.
Отличительные особенности данной программы от уже существующих.
Главной отличительной особенностью данной программы является использование лего-конструкторов в сочетании с другими материалами, применение некоторых технологий и материалов, используемых в моделизме, как правило, легкодоступных. Также необходимо отметить еще одно важное обстоятельство данной дополнительной образовательной программы, являющееся её отличительной особенностью – это возможность и постоянная необходимость обновления и дополнения материалов рассматриваемой программы в связи с тем, что научно-технический прогресс стремительно идет вперед, появляются новые технологии и материалы, с помощью которых можно создавать оригинальные конструкции.
Возраст детей, участвующих в реализации данной дополнительной образовательной программы, составляет от 8 до14 лет.
Дети подросткового возраста характеризуются рядом психофизиологических особенностей, способствующих успешному развитию технических способностей:
- наблюдательность;
- достаточно развитое техническое мышление, которое проявляется в рациональном подходе к практической задаче, в учете свойств и возможностей материалов, в хорошем планировании умственных операций;
- достаточно развитое пространственное воображение;
- большая любознательность;
- общая активность мысли;
- настойчивость в поисках, умение не опускать руки при неудаче, упорство в борьбе за поставленную цель.
В данном объединении преобладают разновозрастные группы. Деятельность разновозрастных детских коллективов дает высокие результаты, потому что в ее основе лежит особое общение детей.
Во время работы в группах разновозрастного состава всегда найдется старший, который сможет помочь разобраться в деталях изучаемой темы, и у младшего есть возможность получить поддержку и одобрение. При взаимодействии старшего и младшего большое значение имеет взаимообучение.
Срок реализации программы составляет 1 год.
Формы и режим занятия.
Формы проведения занятий делятся на:
- групповые – для всей группы, посвященные обсуждению общих практических и теоретических вопросов;
- индивидуальные консультации в рамках подгрупповых занятий.
Занятия, как правило, состоят из практической и теоретической частей.
Основное время отводится на практическую часть занятий.
Программа может корректироваться с учетом имеющейся материально-технической базы и контингента обучающихся. Количество детей в группе - 15 человек.
Обучающиеся занимаются 2 раза в неделю по 2 часа (2 раза по 45 минут с перерывом 15 минут). Общее количество часов в год составляет 160 часов.
Ожидаемые результаты и способы определения их результативности.
По окончании обучения обучающиеся будут знать:
• правила и порядок чтения схем, наглядных изображений и
инструкционных карт,
• основные приемы конструирования,
• способы и приемы соединения деталей,
• горячие клавиши программы Лего «Mindstorms education»,
• цифровую раскладку клавиатуры,
• правила техники безопасности,
• основные виды архитектурных строений и уметь их различать,
• основные виды механизмов и техники,
• дополнительные материалы, которые можно использовать в конструировании, чтобы расширить возможность конструктора Лего, и уметь с ними обращаться,
• основные операторы языка Роболаб,
• как осуществить взаимодействие компьютера и микроконтроллера RCX.
Будут уметь:
• читать графические изображения,
• собирать макеты различных строений и технических устройств, внешне напоминающие оригиналы,
• строить некоторые движущиеся механизмы,
• создавать реально действующие модели.
• демонстрировать работу моделей,
• составить элементарный чертеж на бумаге, вырезать и склеить из бумаги или картона простые элементы конструкции.
• конструировать и программировать модель, автономно выполняющую несложные задания,
• пользоваться горячими клавишами программы Лего «Mindstorms
education»,
• пользоваться цифровой раскладкой клавиатуры.
При оценке знаний используются различные формы и методы работы:
• Практические занятия на заданную тему;
• Выставки,;
• Обобщающие, тематические занятия;
• Тематические выставки по пройденному материалу
• Соревнования
Подведение итогов освоения программы проводится на основе индивидуального рейтинга ребенка (оптимальный, допустимый, недопустимый). Оценка результатов обучения детей по программе проводится на основе критериев оценивания:
Максимальный – 8-10 баллов – уверенное и точное выполнение работ, владение приемами работы;
Средний – 7-5 баллов – в выполнении заданий имеются ошибки, исправленные вместе с педагогом;
Минимальный _______– 4-0 баллов – задания выполнены с существенными ошибками.
УЧЕБНО-ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН.
№
|
Наименование темы
|
Всего
|
В том числе
|
Теория
|
Практика
|
1
|
Вводное занятие
|
2
|
2
|
0
|
2
|
Знакомство с конструктором Лего «Mindstorms education». Устройство контруктора. Функционирование и программирование.
|
28
|
12
|
16
|
3
|
Моделирование и конструирование роботов. Знакомство с дополнительными частями конструктора.
|
64
|
20
|
44
|
4
|
Авторские работы. Проектирование.
|
56
|
0
|
56
|
5
|
Подготовка к конкурсам
|
6
|
0
|
6
|
6
|
Итоговое занятие
|
4
|
2
|
2
|
Итого
|
160
|
36
|
124
|
Содержание программы.
1. Вводное занятие
Ознакомление с правилами техники безопасности при работе с конструктором Лего «Mindstorms education» и на персональных компьютерах. Порядок проведения занятий и правила поведения на занятиях.
2. Знакомство с конструктором Лего «Mindstorms education» Устройство конструктора. Функционирование и программирование (28
часов).
Знакомство с конструктором Лего «Mindstorms education». Знакомство с устройствами и функции устройств Лего «Mindstorms education».
Основы интерфейса Лего «Mindstorms education». Программирование в среде Лего «Mindstorms education».
Практика.
Выполнение практических заданий. Сборка робота-хоккеиста. Программирование и испытания робота-хоккеиста
Тема 3. Моделирование и конструирование роботов. Знакомство с дополнительными частями конструктора.
Знакомство с дополнительными частями Лего «Mindstorms education». Управление моделями на расстоянии (bluetooth).
Практика.
Выполнение практических заданий. Сборка транспортных средств «quickstary». Программирование и испытания транспортных средств «quickstary». Сборка машины с рукой-манипулятором. Программирование и испытания машины с рукой-манипулятором. Сборка животного Спайк. Программирование и испытания животного Спайк. Сборка гуманоида Алфа Рекс. Программирование и испытания гуманоида Алфа Рекс. Сборка робота по работе с кубиком-рубиком. Программирование и испытания робота по работе с кубиком-рубиком.
Тема 5. Авторские работы. Проектирование.
Самостоятельная разработка проекта.
Практика.
Выполнение проекта. Программирование и испытания разработанной модели.
Тема 6. Подготовка к конкурсам.
Подготовка и участие в конкурсах.
Практика.
Выполнение конкурсных заданий.
Тема 7. Итоговое занятие.
Итоговое занятие.
Практика.
Сортировка деталей. Подготовка конструктора к новому учебному году.
Методическое обеспечение программы.
Процесс обучения и воспитания основывается на дифференцированном подходе к обучающимся с учетом их возрастных и психических возможностей.
Для достижения максимально возможных результатов используется совокупность методов и приемов обучения.
Методы обучения: словесные (объяснение, рассказ, учебная лекция, беседа), наглядные и практические (упражнения репродуктивные и творческие, практические работы). Так же используются и приемы обучения: анализ ситуации, показ практических действий, выполнение заданий, создание проектных ситуаций, поиск решений.
Наиболее широко на занятиях используются проектный и частично - поисковые методы обучения.
В процессе освоения программы обучающимся могут быть предложены как примерные темы творческих проектов, так и ребенок может самостоятельно предложить тему проекта, который он будет выполнять, защищать, и с которым, возможно, будет участвовать в конкурсах различного уровня.
Индивидуальный темп работы над проектами обеспечивает выход каждого обучающегося на свой уровень развития.
В основе метода проектов лежит:
развитие познавательных умений и навыков обучающихся;
умение ориентироваться в информационном пространстве;
умение самостоятельно конструировать свои знания;
умение интегрировать знания из различных областей наук;
умение критически мыслить.
Трудолюбие, аккуратность, ответственность формируются в результате творческой деятельности, проектной групповой и индивидуальной. Очень важной целью работы является формирование мотивации к получению информации, знаний и решению еще более сложных задач. Важной целью является воспитание потребности общения детей друг с другом, причем целью этого общения у детей становятся передача и получение знаний о мире, согласование различных действий и др. Выполнению этих целей и задач должны способствовать следующие методы, а именно:
соревнование;
поощрение;
наказание (например, временным отстранением от совместной работы).
Всю эту работу необходимо проводить с учетом имеющихся ресурсов и возможностей ребенка. Основные требования к состоянию здоровья и социальной адаптации детей для успешной работы по данному направлению:
ребенок должен иметь такие психические функции как самоконтроль и
самосознание;
уметь сосредоточить свое внимание в течение занятий;
обладать памятью, как совокупностью процессов, обеспечивающих восприятие, запечатление, хранение и воспроизведение информации.
При подведение итогов по каждому разделу образовательной программы используются следующие формы контроля: беседа, наблюдение,
Победители конкурсов, соревнований внутри учебной группы становятся кандидатами на участие в профильных районных, окружных, городских соревнованиях и конкурсах.
Материально-техническое обеспечение программы:
Для реализации программы необходимы:
Помещение для работы объединения должно отвечать требованиям санитарно-гигиенических норм и правил техники безопасности, установленным для помещений, где работают дети:
Оборудование:
конструктор Лего «Mindstorms education» (базовый набор);
ресурсный набор Лего «Mindstorms education»;
компьютер, диски по темам, интернет;
- наглядные пособия по темам;
- образцы моделей техники;
- схемы, эскизы.
Список литературы, используемый при написании программы.
Примерные программы по учебным предметам. Начальная школа. В 2 ч. – 3 –е изд. – М.: Просвещение, 2010. – (Стандарты второго поколения).
Проекты примерных (базисных) учебных программ по предметам начальной школы.
Т. В. Безбородова «Первые шаги в геометрии», - М.:«Просвещение», 2009.
С. И. Волкова «Конструирование», - М: «Просвещение», 2009.
Индустрия развлечений: ПервоРобот. Книга для учителя и сборник проектов.
Автоматизированные устройства: ПервоРобот. Книга для учителя.
MindStorms for schools. Educational division.
Энциклопедический словарь юного техника. – М., «Педагогика», 1988
С.А.Филиппов Робототехника для детей и родителей.
Л.В. Куцакова Конструирование из строительного материала.
Ю.В.Микляева Конструирование для детей.
А.С. Злаказов, Г.А.Горшков, С.Г. Шевалдина Уроки лего-конструирования в школе.
Приложение 1
Задание для раздела «Знакомство с конструктором»
Укажите все основные элементы конструктора:
Приложение 2
Тестовые задания для раздела «Конструирование»
1 вопрос. При подключении мониторов к блоку NXT следует придерживаться правил:
(только один вариант правильный)
Двигатель B - левый, С – правый. Двигатель А – вспомогательный.
Двигатель С - левый, В – правый. Двигатель А – вспомогательный.
Двигатель А - левый, В – правый. Двигатель С – вспомогательный.
2 вопрос. Какие датчики входят в состав стандартного конструктора NXT:
(для правильного ответа нужно отметить несколько вариантов)
Датчик цвета
Датчик звука
Датчик расстояния (ультразвуковой датчик)
Датчик температуры
Датчик атмосферного давления
Датчик касания
3 вопрос. При подключении датчиков к блоку NXT нужно их подключать:
(только один вариант правильный)
К портам обозначенными буквами: А, В, С
К портам обозначенными цифрами: 1, 2, 3, 4
Не имеет значения, к какому порту следует подключать датчики
4 вопрос. Какая кнопка на блоке NXT является «главной» - включения/ввода/запуска:
(только один вариант правильный)
Серая кнопка в виде стрелки
Серая кнопка прямоугольной формы
Оранжевая кнопка прямоугольной формы
Ключ: вопрос 1(1), вопрос 2(1,2,3,6), вопрос 3(2), вопрос 4(3)
Приложение 3
Задания для раздела «Первые программируемые модели»
Ответьте на вопросы и заполните пропуски.
1. Можно ли запустить программу, не отключая робота от порта USB?
2. Что означает надпись Полная над панелью блоков?
3. Что означает надпись Основной над панелью блоков?
4. Чем определяется последовательность выполнения команд?
5. Верно ли утверждение «Какой блок мы расположим на стилизованной белой линии левее, тот и будет выполняться первым»?
6. Вставьте пропущенные слова:
a) Стилизованная белая линия (коммутатор последовательности действий) указывает _______________________________действий «____________________ — ____________________».
б) Каждый блок для робота является ______________________.
в) Робот может подключаться к компьютеру либо через порт ______, либо через беспроводное соединение ________________.
|
