"С роботом на ты"
Направленность программы: научно-техническая.
Научно-техническое творчество на сегодняшний день является предметом особого внимания и одним из аспектов развития интеллектуальной одаренности детей.
Робототехника – это активно развивающееся направление как в науке, производстве, так и в образовательных технологиях.
Новизна, актуальность, педагогическая целесообразность программы
Стремительное развитие робототехники в мире является закономерным процессом, который вызван принципиально новыми требованиями рынка к показателям качества технологических машин и движущихся систем.
Предмет робототехники – это создание и применение роботов, других средств робототехники и основанных на них технических систем и комплексов различного назначения. Возникнув на основе кибернетики и механики, робототехника, в свою очередь, породила новые направления развития и самих этих наук. В кибернетике это связано, прежде всего, с интеллектуальным направлением и бионикой как источником новых, заимствованных у живой природы идей, а в механике – с многостепенными механизмами типа манипуляторов. Робот можно определить как универсальный автомат для осуществления механических действий, подобных тем, которые производят человек, выполняющий физическую работу. При создании первых роботов и вплоть до наших дней образцом для них служат возможности человека. Именно стремление заменить человека на тяжелых и опасных работах породило идею робота, затем первые попытки реализации и, наконец, возникновение, и развитие современной робототехники и роботостроения.
В настоящее время происходит информатизация общества, наряду с этим идет внедрение новых информационных технологий практически во все виды деятельности человека. Сенсорное развитие интеллекта учащихся, пронизанное информатикой, - одно из фундаментальных требований к современной образовательной среде. Наиболее естественно оно реализуется в двигательных играх, побуждающих учащихся решать самые разнообразные познавательно-продуктивные, логические, эвристические и конструкторские проблемы. В наше время робототехники и компьютеризации ребенка необходимо учить решать задачи с помощью автоматов, которые он сам может спроектировать, защитить свое решение и воплотить его в реальной модели, т.е. непосредственно сконструировать и запрограммировать.
На уровне края уже традиционно проводятся состязания по конструированию и робототехнике, научно-инженерные выставки, слеты юных техников. Приоритеты в современном обществе и краевая политика, направленная на развитие технического творчества детей и подростков, способствовали созданию образовательной программы «С роботом на ТЫ», основанной на материалах www.legoeducation.com, http://legoengineering.com, http://robosport.ru.
Цель программы: развитие творческого потенциала, инженерного мышления и авторской позиции ребёнка в области технического конструирования и робототехники через разработку и создание собственных автоматизированных моделей.
Задачи:
- познакомить с основами механики, алгоритмизации, программирования;
- способствовать развитию инженерного мышления через решение задач открытого типа;
- способствовать приобретению навыков самостоятельной творческой конструкторской и проектно-исследовательской деятельности;
- развивать мотивацию к изучению наук естественнонаучного цикла: физики, информатики (программирование и автоматизированные системы управления) и математики;
- развивать навыки профессиональной деятельности – проектирование, сборка и программирование роботов (ранняя профессиональная ориентация обучающихся);
- развивать информационную и технологическую культуру воспитанников.
Отличительные особенности программы
Программа не дублирует содержание школьных предметов – математики, информатики, физики. Образовательное действие направлено на создание пространства, способствующего осмыслению подростками своих личных перспектив в контексте развития научного поля. Образовательный эффект заключается ещё и в том, что прохождение программы задаёт образ определённого сообщества, влияет на формирование ценностей.
Деятельность обучающихся будет организована по следующим направлениям: образовательное, спортивное, развивающее, исследовательское и социальное партнерство.
Настоящий курс предлагает использование образовательных конструктов Lego MindStorms и аппаратно-программного обеспечения Robolab 2.5.4 как инструмента для обучения школьников конструированию, моделированию и компьютерному управлению на занятиях. Работа с образовательными конструкторами Lego MindStorms позволяет обучающимся в форме познавательной игры узнать многие важные идеи и развить необходимые в дальнейшей жизни навыки. При построении модели затрагивается множество проблем из разных областей знаний - от механики до психологии, - что является вполне естественным. Очень важным представляется тренировка работы в коллективе и развитие самостоятельного технического творчества.
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. Осуществление образовательного процесса в режиме проектирования способствует формированию у ребенка представлений о культурно-исторических основаниях решаемой проблемы, идентификации себя в современном обществе.
Программа также предусматривает проведение индивидуальных занятий в объеме 72 часов в год. Индивидуальные часы предусмотрены для изготовления роботов для соревнований «FIRST», «Робо-регби», «Робо-суммо», WRO, «Манипуляторы», «Траектория», «Робот-альпинист», «Парковщик».
Возраст детей, участвующих в реализации программы - 13-16 лет.
Срок реализации программы - 2 года.
1 год обучения - освоение основ механики и конструирования, знакомство с профессией инженера.
2 год обучения - освоение управления и автоматизации механизмов, моделирование работы систем, проектирование индивидуальной модели робота.
Срок реализации программы индивидуальной работы – 1 год.
Формы и режим занятий:
Занятия проводятся в соответствии с СаНПиН, 2 раза в неделю по 2 академических часа с десятиминутным перерывом.
Программа предусматривает разнообразные формы организации деятельности обучающихся:
1. Занятия коллективные и групповые.
2. Индивидуальная работа детей, предполагающая самостоятельный поиск различных ресурсов для решения задач:
- учебно-методических (обучающие программы, учебные, методические пособия и т.д.);
- материально-технических (электронные источники информации);
- социальных (консультации специалистов, общение со старшеклассниками, сверстниками, родителями).
3. Участие в выставках, конкурсах, соревнованиях различного уровня.
4. Занятия в группах индивидуальной работы.
Возможно включение в образовательный процесс детей с ограниченными возможностями посредством дистанционного обучения с использованием ИКТ.
Организация занятий: На практике сначала из лего-деталей и блока RCX или блока NXT собирается модель. На компьютере посредством программы Robolab 2.5.4. создается программа управления этой моделью. Затем при помощи инфракрасного передатчика загружается в RCX или соединительного кабеля в NXT и испытывается модель.
Ожидаемые результаты и способы определения их результативности
После прохождения данного курса обучающийся полностью изучает механические передачи (виды механических передач, название и назначение, особенности механических передач и др.) и кинематику их работы (направление вращения, скорость вращения, мощность передачи и др.). Более того, обучающийся может применить свои знания на практике, выразив свои технические решения в сборке какой-либо модели. Ребенок совершенствует навыки работы с компьютером, так как собранную модель необходимо полностью автоматизировать, т. е. написать программу к данной модели. Кроме этого, учащийся может не только видеть саму проблему, но и находить пути ее решения с помощью полученных знаний.
Результаты знаний, которые получил обучающийся, тестируются следующим образом:
1. В конце каждой большой темы проводится контроль знаний обучающегося в области механики и компьютерного языка Robolab 2.5.4 в виде творческой самостоятельной работы.
2. В объединении проводится смотр проектов на конкурсной основе. В качестве комиссии-рецензента проектов выступают сами дети. Каждый ребенок должен защитить свой проект. Лучший проект, отобранный комиссией, тщательно разрабатывается, его конструируют и программируют все дети.
3. В процессе каждого занятия осуществляется индивидуальный подход педагога к обучающемуся, в результате осуществляется контроль за степенью усвоения материала.
Формы контроля:
- педагогическое наблюдение;
- анализ творческих работ;
- тест;
- соревнования;
- самостоятельная работа.
Формы подведения итогов реализации дополнительной образовательной программы:
1. Презентация творческих работ.
2. Защита проектов.
3. Участие в фестивалях и соревнованиях по робототехнике.
