Робототехника в школе методика программы проекты

Обновлено: 07.07.2024

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Зарегистрироваться 15–17 марта 2022 г.

Российская Федерация Республика Хакасия

Муниципальное образование город Абакан

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

ОГРН 1021900523028, ОКТМО 9570100, ИНН/КПП 1901044005/190100001

ПРОГРАММА РАЗВИТИЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ РОБОТОТЕХНИКИ

г. Абакан, 2017 ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

«Ключевая задача инновационного развития, сопоставимая по важности и масштабности с суммой всех остальных – создание условий

Подготовка кадров необходимых для решения научно-практических задач, стоящих перед Российской Федерацией, должна начинаться уже в общеобразовательной школе и продолжаться в учебных учреждениях среднего и высшего профессионального образования. Для чего уже на уровне основного общего образования организовывалась ориентация учащихся на инженерно-техническую деятельность в сфере высокотехнологического производства.

Согласно программе, различные виды роботов находят всё большее применение в машиностроении, медицине, космической промышленности и т.д. Наибольшее распространение получили промышленные роботы. Из-за чего образовательная робототехника в школе приобретает все большую важность. Вовлечение учащихся в процесс проектирования и программирования робототехнических устройств, а также создания моделей-роботов, обеспечивает развитее у них технических, а защита проектов на различных конкурсах, конференциях и семинарах по всей России - коммуникативных компетенций. Широкая интеграция образовательной робототехники в учебный процесс школы, в составе школьных учебных дисциплин, таких как информатика, математика, технология и физика позволяет активизировать развитие учебно-познавательной компетентности учащихся.

Программно-целевые инструменты Программы

Федеральная целевая программа развития образования на 2016-2020г.г.;

Стратегия развития отрасли информационных технологий в Российской Федерации на 2014-2020 гг. и на перспективу до 2025 г.;

АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОГРАММЫ

Сегодня ведущей идеей модернизации образования на всех уровнях от общего до высшего профессионального является компетентностно-деятельностные результаты, которые проявляются в способности выпускников к адекватной адаптации в современных динамичных ритмах социально-экономической сферы. Самостоятельная социализация и профессиональное самоопределение и саморазвитие рассматриваются с точки зрения концепции непрерывного образования как основные компетенции современного человека. Из-за чего ценностным ориентиром при реализации данной программы становится ребенок развивающийся, а не развиваемый, что предъявляет новые требования к педагогу: он должен быть не экскурсоводом, представляя детям великие изобретения, а практиком, показывая детям образцы инженерно-технической деятельности, погружая их в мир технического творчества и направляя их технические поиски. Для чего в арсенале современного педагога имеется набор активных продуктивных методов обучения и современных образовательных технологий, которые позволяют реализовывать субъект-субъектные отношения в образовательном процессе, а не ограничивать ученика ролью объекта педагогического воздействия, как тому способствовали классические подходы традиционной школы.

Серьезной проблемой современного российского образования является существенное ослабление естественнонаучной и технической его составляющих. Среди молодежи популярность инженерных профессий с каждым годом падает. Усилия, предпринимаемые государством, дают неплохой результат на ступенях среднего и высшего образования. Однако для эффективной работы в профессиональном образовании необходима популяризация и углубленное изучение естественно-технических дисциплин, начиная со основного общего образования. Для чего необходимо создавать новые условия в образовательном учреждении, внедрять современные образовательные технологии.

Одним из таких перспективных направлений является – образовательная робототехника. Понятие робототехники вошло в мир в 60-е годы как одно из передовых направлений машиностроения. Его фундаментом были механика, вычислительная техника, электроника, энергетика, измерительная техника, теория управления и многие другие технические дисциплины.

В начале XXI века робототехника и мехатроника пронизывают все без исключения сферы экономики. Высокопрофессиональные специалисты, обладающие знаниями в этой области, необычайно востребованы. Готовить таких специалистов, с учетом постоянного роста объемов информации, необходимо начинать уже со школы, и даже с дошкольных учреждений.

Уникальность образовательной робототехники заключается в возможности объединить конструирование и программирование в одном курсе, что способствует интегрированию преподавания информатики, математики, физики, черчения, естественных наук, а также развитию инженерного мышления, через техническое творчество, которое является мощным инструментом синтеза знаний, закладывающим прочные основы системного мышления.

В нем отработана модель школы, реализующей индивидуальные учебные планы. Внедряются проекты Грантов Министерства образования и науки Республики Хакасия: Муниципальный центр технического конструирования, изобретательства и моделирования с 2013, Центр образовательной робототехники (2013), Республиканский ресурсный центр по образовательной робототехнике (2015).

На базе кабинетов физики, технологии, робототехники и радиоэлектроники лицея осуществляет свою деятельность школьный развивающий Центр технического конструирования, изобретательства и моделирования. В Центре имеется: учебная лаборатория с полным комплектом оборудования (2 компьютера, 10 ноутбуков, 2 мультимедиа установки, экран, медиатека, выход в Интернет, оборудование для практических работ).

На базе актового зала проводятся конференции, семинары, круглые столы и тренинги обучающихся, учителей и руководителей сферы образования г. Абакана и Республики Хакасия, а также соревнования. Актовый зал оборудован видеопроектором, экраном для проектора, аудиосистемой.

Четыре победителя регионального этапа Всероссийской олимпиады школьников награждены золотыми медалями Министерства образования и науки Республики Хакасия. Семь учащихся лицея награждены премиями и золотыми медалями Хакасского республиканского Фонда поддержки одаренных детей по химии, физике, робототехнике, информатике, биологии, программированию и лидеры детского движения.

ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ РОБОТОТЕХНИКЕ

Основная цель обучения робототехнике – формирование личности, способной самостоятельно ставить учебные цели, проектировать пути их реализации, контролировать и оценивать свои достижения; владеющей информационной компетенцией, заключающейся в использовании методов сбора, накопления и переработки информации, а также технологией ее осмысления и практического применения; обладающей собственным мнением, суждением и ориентированной на ценность непрерывного образования.

ЗАДАЧИ ОБУЧЕНИЯ

Развить у обучающихся исследовательские навыки в области робототехники, а также формировать умения сбора информации и формулировки новых технических идей;

Создать необходимые условия для достижения высокого качества образования за счет использования в образовательном процессе новых педагогических, информационных и коммуникационных технологий.

Формировать умения самооценки, саморазвития и самообучения.

Развить навыки корректного отстаивания и доказательства собственной точки зрения.

Обеспечить условия для групповой работы с целью формирования коммуникативных навыков учащихся.

Предоставить возможности самореализации учащихся в рамках разнообразных конкурсов муниципального, республиканского и российского уровней.

Обеспечить знакомство учащихся с современными достижениями науки и техники.

ОСОБЕННОСТИ ОРГАНИЗАЦИИ

Программа развития робототехники в школе предполагает работу с детьми в учебное и внеучебное время (в рамках внеурочной деятельности ФГОС). Поставленные цель и задачи обучения возможно реализовать в образовательной среде LEGO (ЛЕГО), которая объединяет в себе специально скомпонованные для занятий в группе комплекты ЛЕГО, тщательно продуманную систему заданий для детей и четко сформулированную образовательную концепцию.

Для реализации поставленных задач преподавателями лицея разработаны программы внеурочной деятельности. Определена роль этих курсов и их место в образовательном пространстве лицея, описана структура этих курсов, определены формы, методы и технологии обучения. Разрабатываются дидактические и методические материалы для их ведения.

Название: Робототехника в школе. Методика, программы, проекты.
Автор: Виктор Тарапата, Надежда Самылкина.
Издательство: Лаборатория знаний.
Год: 2017.
Где купить: Ozon.
Рекомендумая аудитория: для учителей и кружков.

с чего начать? где взять необходимые учебные материалы?
как, играя, учить многим интересным и современным вещам?
что такое робототехнический проект? Каково его назначение и структура?
как в одном проекте изучить тему по математике, пару тем по физике и при этом сильно всех обогнать в программировании? Как интегрировать робототехнику в урок информатики или технологии?
какие виды робототехники в школе бывают? как отличить соревновательную и образовательную робототехнику?

Методическое пособие поможет учителю внедрить робототехнику в учебный процесс, выстроить собственную программу и учебный план. Кроме того, опираясь на различные факторы, он сможет выбрать наиболее подходящую робототехническую платформу. Отличительной особенностью книги является обилие наглядных схем и графических материалов.

Курс рассчитан на 1 год занятий, объем занятий –210 ч, в год Программа предполагает проведение регулярных еженедельных урочных занятий со школьниками (в расчете 6ч. в неделю)

Актуальность данной программы состоит в том, что робототехника в школе представляет учащимся технологии 21 века, способствует развитию их коммуникативных способностей, развивает навыки взаимодействия, самостоятельности при принятии решений, раскрывает их творческий потенциал. Дети и подростки лучше понимают, когда они что-либо самостоятельно создают или изобретают. При проведении занятий по робототехнике этот факт не просто учитывается, а реально используется на каждом занятии.

Реализация этой программы в рамках начальной школы помогает развитию коммуникативных навыков учащихся за счет активного взаимодействия детей в ходе групповой проектной деятельности

Характерная черта нашей жизни – нарастание темпа изменений. Мы живем в мире, который совсем не похож на тот, в котором мы родились. И темп изменений продолжает нарастать.

Сегодняшним школьникам предстоит

работать по профессиям, которых пока нет,
использовать технологии, которые еще не созданы,
решать задачи, о которых мы можем лишь догадываться.

Школьное образование должно соответствовать целям опережающего развития. Для этого в школе должно быть обеспечено

изучение не только достижений прошлого, но и технологий, которые пригодятся в будущем,
обучение, ориентированное как на знаниевый, так и деятельностный аспекты содержания образования.

Таким требованиям отвечает робототехника.

Образовательные конструкторы LEGO Education представляют собой новую, отвечающую требованиям современного ребенка "игрушку". Причем, в процессе игры и обучения ученики собирают своими руками игрушки, представляющие собой предметы, механизмы из окружающего их мира. Таким образом, ребята знакомятся с техникой, открывают тайны механики, прививают соответствующие навыки, учатся работать, иными словами, получают основу для будущих знаний, развивают способность находить оптимальное решение, что несомненно пригодится им в течении всей будущей жизни.

С каждым годом повышаются требования к современным инженерам, техническим специалистам и к обычным пользователям, в части их умений взаимодействовать с автоматизированными системами. Интенсивное внедрение искусственных помощников в нашу повседневную жизнь требует, чтобы пользователи обладали современными знаниями в области управления роботами.

В начальной школе не готовят инженеров, технологов и других специалистов, соответственно робототехника в начальной школе это достаточно условная дисциплина, которая может базироваться на использовании элементов техники или робототехники, но имеющая в своей основе деятельность, развивающую общеучебные навыки и умения.

Использование Лего-конструкторов во внеурочной деятельности повышает мотивацию учащихся к обучению, т.к. при этом требуются знания практически из всех учебных дисциплин от искусств и истории до математики и естественных наук. Межпредметные занятия опираются на естественный интерес к разработке и постройке различных механизмов. Одновременно занятия ЛЕГО как нельзя лучше подходят для изучения основ алгоритмизации и программирования, а именно для первоначального знакомства с этим непростым разделом информатики вследствие адаптированности для детей среды программирования.

Цель программы: формирование интереса к техническим видам творчества, развитие конструктивного мышления средствами робототехники. Цели программы:

Организация занятости школьников во внеурочное время.
Всестороннее развитие личности учащегося:

развитие навыков конструирования, моделирования, элементарного программирования;
развитие логического мышления;
развитие мотивации к изучению наук естественнонаучного цикла.

Формирование у учащихся целостного представления об окружающем мире.
Ознакомление учащихся с основами конструирования и моделирования.
Развитие способности творчески подходить к проблемным ситуациям.
Развитие познавательного интереса и мышления учащихся.

Овладение навыками начального технического конструирования и программирования

расширение знаний учащихся об окружающем мире, о мире техники;
учиться создавать и конструировать механизмы и машины, включая самодвижущиеся;
учиться программировать простые действия и реакции механизмов;
обучение решению творческих, нестандартных ситуаций на практике при конструировании и моделировании объектов окружающей действительности;
развитие коммуникативных способностей учащихся, умения работать в группе, умения аргументировано представлять результаты своей деятельности, отстаивать свою точку зрения;

- ознакомление с комплектом LEGO Education;

- ознакомление с основами автономного программирования;

- ознакомление со средой программирования LEGO Education;

- получение навыков работы с датчиками и двигателями комплекта;

- получение навыков программирования;

- развитие навыков решения базовых задач робототехники.

- развитие конструкторских навыков;

- развитие логического мышления;

- развитие пространственного воображения.

- воспитание у детей интереса к техническим видам творчества;

- развитие коммуникативной компетенции: навыков сотрудничества в коллективе, малой группе (в паре), участия в беседе, обсуждении;

-развитие социально-трудовой компетенции: воспитание трудолюбия, самостоятельности, умения доводить начатое дело до конца;

- формирование и развитие информационной компетенции: навыков работы с различными источниками информации, умения самостоятельно искать, извлекать и отбирать необходимую для решения учебных задач информацию.

Основными принципами обучения являются:

В процессе обучения используются разнообразные методы обучения.

- объяснительно-иллюстративный метод (лекция, рассказ, работа с литературой и т.п.);

- метод проблемного изложения;

- частично-поисковый (или эвристический) метод;

- метод обучения в сотрудничестве;

Планируемые личностные и метапредметные результаты освоения

обучающимися программы курса

1. Коммуникативные универсальные учебные действия: формировать умение слушать и понимать других; формировать и отрабатывать умение согласованно работать в группах и коллективе; формировать умение строить речевое высказывание в соответствии с поставленными задачами.

2. Познавательные универсальные учебные действия: формировать умение извлекать информацию из текста и иллюстрации; формировать умения на основе анализа рисунка-схемы делать выводы.

3. Регулятивные универсальные учебные действия: формировать умение оценивать учебные действия в соответствии с поставленной задачей; формировать умение составлять план действия на уроке с помощью учителя; формировать умение мобильно перестраивать свою работу в соответствии с полученными данными.

4. Личностные универсальные учебные действия: формировать учебную мотивацию, осознанность учения и личной ответственности, формировать эмоциональное отношение к учебной деятельности и общее представление о моральных нормах поведения.

Ожидаемые предметные результаты реализации программы

у обучающихся будут сформированы:

- основные понятия робототехники;

- умения автономного программирования;

- знания среды LEGO

- умения подключать и задействовать датчики и двигатели;

- навыки работы со схемами.

обучающиеся получат возможность научиться:

- собирать базовые модели роботов;

- составлять алгоритмические блок-схемы для решения задач;

- использовать датчики и двигатели в простых задачах.

обучающиеся получат возможность научиться:

- использовать датчики и двигатели в сложных задачах, предусматривающих

- проходить все этапы проектной деятельности, создавать творческие работы.

Данная программа и составленное тематическое планирование рассчитано на 210 часов (6 часов в неделю)

Для реализации программы д анный курс обеспечен компьютерам, принтером, комплектом мебели, шкафом для хранения, кабинетом.

Обоснование выбора данной примерной программы.

В основе обучающего материала лежит изучение основных принципов механической передачи движения и элементарное программирование. Работая индивидуально, парами, или в командах, учащиеся младшего школьного возраста могут учиться создавать и программировать модели, проводить исследования, составлять отчёты и обсуждать идеи, возникающие во время работы с этими моделями.

На каждом уроке, используя привычные элементы LEGO, а также мотор и датчики, ученик конструирует новую модель, посредством USB-кабеля подключает ее к ноутбуку и программирует действия робота. В ходе изучения курса учащиеся развивают мелкую моторику кисти, логическое мышление, конструкторские способности, овладевают совместным творчеством, практическими навыками сборки и построения модели, получают специальные знания в области конструирования и моделирования, знакомятся с простыми механизмами.

Ребенок получает возможность расширить свой круг интересов и получить новые навыки в таких предметных областях, как Естественные науки, Технология, Математика, Развитие речи.

комплекс образовательных задач :

творческое мышление при создании действующих моделей;
развитие словарного запаса и навыков общения при объяснении работы модели;
установление причинно-следственных связей;
анализ результатов и поиск новых решений;
коллективная выработка идей, упорство при реализации некоторых из них;
экспериментальное исследование, оценка (измерение) влияния отдельных факторов;
проведение систематических наблюдений и измерений;
использование таблиц для отображения и анализа данных;
написание и воспроизведение сценария с использованием модели для наглядности и драматургического эффекта;
развитие мелкой мускулатуры пальцев и моторики кисти младших школьников.

Робототехника. Основы конструирования.

Манипуляционные системы. Классификация роботов по сферам применения: промышленная,

Роботы в быту. Роботы-игрушки. Участие роботов в социальных проектах. Детали конструктора LEGO Зубчатые колеса. Промежуточное зубчатое колесо Понижающая зубчатая передача. Повышающая зубчатая передача. Датчик наклона. Шкивы и ремни Перекрестная переменная передача. Шкивы и ремни Снижение скорости. Увеличение скорости Датчик расстояния. Коронное зубчатое колесо Червячная зубчатая передача Блок "Цикл" Блок "Вычесть из Экрана" Блок "Начать при получении письма" Маркировка

Курс носит сугубо практический характер, поэтому центральное место в программе занимают практические умения и навыки работы на компьютере и с конструктором.

Изучение каждой темы предполагает выполнение небольших проектных заданий (сборка и программирование своих моделей).

Обучение с LEGO® Education всегда состоит из 4 этапов:

Установление взаимосвязей,
Конструирование,
Рефлексия,
Развитие.

Программное обеспечение конструктора LEGO Education предназначено для создания программ путём перетаскивания Блоков из Палитры на Рабочее поле и их встраивания в цепочку программы. Для управления моторами, датчиками наклона и расстояния, предусмотрены соответствующие Блоки. Кроме них имеются и Блоки для управления клавиатурой и дисплеем компьютера, микрофоном и громкоговорителем. Программное обеспечение автоматически обнаруживает каждый мотор или датчик, подключенный к портам LEGO®-коммутатора.

Формы организации занятий

Приемы и методы организации занятий.

I Методы организации и осуществления занятий

1. Перцептивный акцент:

а) словесные методы (рассказ, беседа, инструктаж, чтение справочной литературы);

б) наглядные методы (демонстрации мультимедийных презентаций, фотографии);

в) практические методы (упражнения, задачи).

2. Гностический аспект:

а) иллюстративно- объяснительные методы;

б) репродуктивные методы;

в) проблемные методы (методы проблемного изложения) дается часть готового знания;

г) эвристические (частично-поисковые) большая возможность выбора вариантов;

д) исследовательские – дети сами открывают и исследуют знания.

3. Логический аспект:

а) индуктивные методы, дедуктивные методы;

б) конкретные и абстрактные методы, синтез и анализ, сравнение, обобщение, абстрагирование, классификация, систематизация, т.е. методы как мыслительные операции.

- развитию мышления (умение доказывать свою точку зрения, анализировать конструкции, сравнивать, генерировать идеи и на их основе синтезировать свои собственные конструкции), речи (увеличение словарного запаса, выработка научного стиля речи), мелкой моторики;

- воспитанию ответственности, аккуратности, отношения к себе как самореализующейся личности, к другим людям (прежде всего к сверстникам), к труду.

- обучению основам конструирования, моделирования, автоматического управления с помощью компьютера и формированию соответствующих навыков.

Основными формами учебного процесса являются:

групповые учебно-практические и теоретические занятия;
работа по индивидуальным планам (исследовательские проекты);
участие в соревнованиях между группами;
комбинированные занятия.

Основные методы обучения , применяемые в прохождении программы

Формирование и совершенствование умений и навыков (изучение нового материала, практика).

7. Обобщение и систематизация знаний (самостоятельная работа, творческая работа, дискуссия).

8. Контроль и проверка умений и навыков (самостоятельная работа).

9. Создание ситуаций творческого поиска.

10. Стимулирование (поощрение).

II Методы стимулирования и мотивации деятельности

Методы стимулирования мотива интереса к занятиям:

познавательные задачи, учебные дискуссии, опора на неожиданность, создание ситуации новизны, ситуации гарантированного успеха и т.д.

Методы стимулирования мотивов долга, сознательности, ответственности, настойчивости: убеждение, требование, приучение, упражнение, поощрение.

Формы подведения итога реализации программы

защита итоговых проектов;
участие в конкурсах на лучший сценарий и презентацию к созданному проекту;
участие в школьных и городских научно-практических конференциях (конкурсах исследовательских работ).

Ожидаемые результаты изучения курса

Осуществление целей и задач программы предполагает получение конкретных результатов:

В области воспитания:

адаптация ребёнка к жизни в социуме, его самореализация;
развитие коммуникативных качеств;
приобретение уверенности в себе;
формирование самостоятельности, ответственности, взаимовыручки и взаимопомощи.

В области конструирования, моделирования и программирования:

знание основных принципов механической передачи движения ;
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;
умение работать над проектом в команде, эффективно распределять обязанности.

Требования к уровню подготовки обучающихся:

Учащийся должен знать/понимать:

влияние технологической деятельности человека на окружающую среду и здоровье;
область применения и назначение инструментов, различных машин, технических устройств (в том числе компьютеров);
основные источники информации;
виды информации и способы её представления;
основные информационные объекты и действия над ними;
назначение основных устройств компьютера для ввода, вывода и обработки информации;
правила безопасного поведения и гигиены при работе с компьютером.

получать необходимую информацию об объекте деятельности, используя рисунки, схемы, эскизы, чертежи (на бумажных и электронных носителях);
создавать и запускать программы для забавных механизмов;
основные понятия, использующие в робототехнике: мотор, датчик наклона, датчик расстояния, порт, разъем, USB-кабель, меню, панель инструментов.

Использовать приобретенные знания и умения в практической деятельности и повседневной жизни для:

поиска, преобразования, хранения и применения информации (в том числе с использованием компьютера) для решения различных задач;
использовать компьютерные программы для решения учебных и практических задач;

соблюдения правил личной гигиены и безопасности приёмов работы со средствами информационных и коммуникационных технологий

В пособии предлагается система подготовки к экзаменам по информатике, предполагающая отработку типовых приёмов решения задач сначала на материале основной школы, затем на материале старшей школы. Приводятся примеры заданий с решениями, задания для тренировки с ответами, подробный методический комментарий к каждой теме. Издание можно использовать в процессе освоения тем на уроках, а также для самостоятельной подготовки учащихся к ОГЭ и ЕГЭ по информатике. Особую пользу книга принесёт учителям информатики и методистам.

Читайте также: