Публикации
Программа по курсу "Робототехника EV3 Mindstorms"
Всероссийский сборник статей и публикаций института развития образования, повышения квалификации и переподготовки.
Скачать публикацию
Язык издания: русский
Периодичность: ежедневно
Вид издания: сборник
Версия издания: электронное сетевое
Публикация: Программа по курсу "Робототехника EV3 Mindstorms"
Автор: Свирина Елена Александровна
Периодичность: ежедневно
Вид издания: сборник
Версия издания: электронное сетевое
Публикация: Программа по курсу "Робототехника EV3 Mindstorms"
Автор: Свирина Елена Александровна
МИНИСТЕРСТВО ПРОСВЕЩЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИМуниципальное общеобразовательное учреждение Средняя общеобразовательная школа №3МОУ СОШ №3РАБОЧАЯ ПРОГРАММАпо курсу внеурочной деятельности«Робототехника EV3 Mindstorm»5 классУглич 2024Структура программыПояснительная записка Дополнительная общеобразовательная общеразвивающая программа«Образовательная робототехника с использованием конструктора LEGOMindstorms EV3» имеет техническую направленность и ориентирована на развитие творческих способностей и технических умений обучающихся, организацию научно-исследовательской деятельности, профессионального самоопределения.Программа «Образовательная робототехника с использованием конструктора LEGO Mindstorms EV3» модифицированная, составлена с учетом имеющегося опыта, материально-технических условий учреждения, следующих нормативных документов:Федеральный Закон «Об образовании в Российской Федерации» (от 29.12.2012№ 273-ФЗ);Санитарные правила СП 2.4.3648-20 «Санитарно-эпидемиологические требования к организациям воспитания и обучения, отдыха и оздоровления детей и молодежи» (утверждено постановлением Главного государственного санитарного врача РФ от 28.09.2020 № 28);Приказ Министерства образования и науки РФ от 9 января 2014 г. № 2«Об утверждении Порядка применения организациями, осуществляющими образовательную деятельность, электронного обучения, дистанционных образовательных технологий при реализации образовательных программ»;Приказ Министерства просвещения РФ от 9 ноября 2018 г. № 196 «Об утверждении Порядка организации и осуществления образовательной деятельности по дополнительным общеобразовательным программам»;Положение о дополнительных общеобразовательных общеразвивающих программах.Дополнительная общеобразовательная общеразвивающая программа«Образовательная робототехника с использованием конструктора LEGO Mindstorms EV3»» составлена на основе программы «Моделирование роботов» В.А Горского, изучены и использованы материалы авторской программы: «Основы робототехники. Конструкторы LEGO Mindstorms», О.Г. Копытовой, учителя математики и ИКТ, образовательная программа «Роботехника» С.В. Крапивка, кандидата педагогических наук, доцента, программа «Легоконструирование» Макеевой О.Н. педагога дополнительного образования МАОУ «Планирование карьеры» г. Томск, программа «Мехатроника и робототехника» МАОУ «Планирование карьеры» г. Томск Д.Н.Репина, А.А. Иванова, К.А. Чередниченко.Актуальность. Современное общество характеризуется очень быстрыми и глобальными изменениями во всех областях человеческой жизни. Дополнительное образование обладает большимпотенциалом в развитии и подготовке личности ребенка к самоопределению и самореализации в этих условиях. Стремительный прогрессрадиоэлектроники во всем мире, особенно в таких областях как роботостроение, радиоуправление, компьютерные технологии, делают необходимым создание современной образовательной программы по обучению детейэтим областям знаний.«Робототехника» – прикладная наука, занимающаяся разработкой автоматизированных технических систем. В общем виде, это достаточно сложная дисциплина, которая вбирает в себя научные знания из электроники, механики и программирования.Большую значимость среди учебных роботов в настоящее время имеют LEGO – конструкторы. Разнообразие конструкторов LEGO позволяют сформировать устойчивый интерес к занятиям техническим творчеством, помочь детям раскрыть свой потенциал, создать такие условия, при которых дети смогут работать не только по инструкции, но и активно продвигать собственные идеи. Современные технологии приглашают ребят в увлекательный мир роботов, позволяют погрузиться в сложную среду информационных технологий. LEGO – технологии позволяют осуществить плавный переход от игровой и предметной деятельности к деятельности учебной.Дополнительная общеобразовательная программа «Образовательная робототехника с использованием конструктора LEGO Mindstorms EV3» технической направленности опирается на естественный интерес обучающихся к занятиям техническим творчеством с использованием развивающих наборов конструктора LEGO Mindstorms EV3. Разноообразие комплектующих и запасных частей конструктора LEGO Mindstorms EV3 позволяет организовать занятия по робототехнике с использованием заданий разных уровней сложности.В процессе занятий развивается логика, мелкая моторика, повышается системность мышления, что в свою очередь влияет на степень осознанности в принятии решений, помогает выстраивать правильные причинно-следственные связи, проводить аналитические операции, правильно делать вывод.Занятия конструированием, моделированием и программированием побуждают детей кразвитию логического и пространственного мышления и производству уникального продукта.Проектно-исследовательская деятельность на занятиях образовательной робототехникой позволяет сместить акцент с процесса пассивного накопления обучающимися суммы знаний на овладение ими способами деятельности, что способствует формированию у обучающихся ключевых компетенций.Конструирование позволяет развивать коммуникативные навыки обучающихся за счет активного взаимодействия детей в ходе групповой проектной деятельности. Дети учатся работать в команде, получая навыки сотрудничества.В современных условиях востребован человек, имеющий активную гражданскую позицию, обладающий интеллектом, умеющий принимать решения и нести ответственность за них, умеющий работать в команде. Невозможно получить высокий профессиональный результат без получения системы знаний в той или иной области.Актуальность программы «Образовательная робототехника с использованием конструктора LEGO Mindstorms EV3» соответствует запросу общества и государства на увеличение количества и качества программ технической направленности, поддерживающих интерес обучающихся к профессиям инженерных специальностей, атакже, направлена на выполнение государственной задачи по охвату обучающихся программами дополнительного образования.Новизна. Новизна программы определяется включением в ее содержание профориентационного компонента, в использовании новых эффективных образовательных технологий, позволяющих в игровой форме знакомить детей с наукой. Программа нацелена на создание комфортной среды, оказывающей благотворное воздействие на ребёнка, включённого в учебную, игровую, соревновательную, совместную деятельность детей и взрослых, способствует ранним профессиональным пробам.Уникальность. Уникальной особенностью формы обучения является внедрение игрового процесса в занятие в контексте с выполнением разноуровневых проектных заданий, включенных в общую сюжетную линию занятий. При этом использование современного оборудования позволяет не только изучать базовые концепции, но и формировать образ мышления в контексте использования технологий будущего.Педагогическая целесообразность программы. На современном этапе развития нашей страны особую значимость приобретает одна из самых важных функций образовательных учреждений – социализация ребенка. Программа «Образовательная робототехника с использованием конструктора LEGO Mindstorms EV3» призвана расширить кругозор, развить творческие способности, пространственное и логическое мышление, познакомиться с основами конструирования и программирования, развить интерес к занятиям техническим творчеством, создать условия для самореализации каждого ребенка, развития личностных качеств. Педагогическая целесообразность заключается в раскрытии индивидуальных способностей ребенка, его творческой реализации, формируя качества технически грамотных, трудолюбивых людей, проявляющих интерес к конструированию.Отличительные особенности программы. Отличительные особенности программы заключаются в том, что при реализации программы используется межпредметный подход, позволяющий интегрировать знания из различных областей (математика, физика, окружающий мир, изобразительное искусство, черчение, и др). Работа в разновозрастных группах способствует развитию лидерских качеств, воспитывает толерантность, способствует формированию позитивного отношения обучающегося к занятиям техническим творчеством. Занятия образовательной робототехникой позволят попробовать себя в различных ролях (педагога, конструктора, участника соревнований и др.) что, в дальнейшем, будет способствовать личностному росту, становлению профессиональной направленности на всех возрастных этапах.Программа состоит из 2 модулей, включающих в себя 5 кейсов: модуль «Теория программирования» включает в себя 2 кейса, модуль «Практическое программирование» включает в себя 3 кейса.Объем программы: 34 ч.Цели и задачи программы Цель программы – формирование навыков конструирования, моделирования, программирования, мотивации к техническим специальностям и раннего профессионального самоопределения путем вовлечения их в творческую деятельность по созданию робототехнических моделей.Задачи программы:Воспитательные:формирование новаторского отношения ко всем сферам жизнедеятельности человека, развивать потребности в саморазвитии, самостоятельности, ответственности, активности; обучение приемам работы в микро группах, коллективе в целоми самостоятельной работы, самоконтролю и взаимоконтролю, самооценке и взаимооценке; способствование развитию инженерного мышления, навыков конструирования, программирования, творческому и личностному развитию детей в практической деятельности: развивающие:формирование творческой личности, имеющую активную гражданскую позицию, культуру общения и поведения в социуме; способствование формированию логического и пространственного мышления, творческого подхода к решению поставленной задачи, становлению профессиональной направленности посредством практической деятельности в области робототехники; обучающие:научить строить конструкции по схемам, образцам, инструкциям, условиям, заданными педагогом и использовать программное обеспечение LEGO Mindstorms EV3, научить основным принципам механики, анализу и обработке информации; сформировать знания, умения и навыки для применения основ конструирования присоздании моделей реальных объектов и процессов. Календарный учебный график Содержание программы (учебно-тематический план программы) Учебно-тематический план Содержание курсаМодуль «Теория программирования» (6 ч)Инструктаж по ТБ. Теория: Знакомство с кабинетом, программой, расписанием занятий. Правила поведенияв компьютерном классе. Основные устройства компьютера.Практика: Запуск программы. Завершение выполнения программы.Теория: Введение в робототехнику. Применение роботов в различных сферах человеческой жизни. Кейс № 1. Практика: Поиск информации в интернете. Короткие сообщения на заданную тему.Теория: Знакомство с конструктором LEGO Mindstorms EV3 Практика: Компоненты конструктора LEGO Mindstorms EV3 (блок управления, датчики, сервоприводы, соединительные кабели и т.д.)Теория: Изучение механических передач и принципов их работы. Изучение видов механических передач, расчет редуктора и мультиплексора. Практика: Практическая работа.Теория: Знакомство со средой программирования конструктора LEGO Mindstorms EV3. Изучение ПО: разделы меню, палитры инструментов, программные блоки. Основные термины и понятия. Кейс № 2. Практика: Практическая работа.Модуль «Практическое программирование» (30 ч)Теория: Одномоторная колесная платформа. Конструирование одномоторной колесной платформы. Составление программы для движения различными методами (по оборотам, по градусам и т.д.). Практика: Практическая работа.Теория: Шагающий робот. Конструирование шагающей одномоторной платформы. Изучение кривошипно-шатунных механизмов Практика: Практическая работа.Теория: Циклы (счетный, бесконечный). Применение блока цикл для организации условного и безусловного повторения действий. Практика: Практическая работа.Теория: Алгоритмы. Правила построения. Изучение основных терминов и понятий теории алгоритмов. Построение линейных алгоритмов, алгоритмов со структурой ветвление и т.д. Практика: Практическая работа.Теория: Движение робота вдоль траекторий (ломаная линия). Кейс № 3. Практика: Выполнение задания на составление программы для езды по заданной траектории (ломаной линии).Теория: Движение робота на фиксированное расстояние (по сантиметрам). Установление зависимости между размерами колеса и дистанции проходимой роботом при различных методах управления. Практика: Практическая работа.Теория: Использование дисплея блока EV3 c выводом информации на экран. Изучение программного блока работы с дисплеем модуля EV3. Работа с информацией различного типа (число, строка, изображение). Практика: Практическая работа.Теория: Использование записи звука на блоке EV3 и реализация голосового сопровождения системы открытия ворот. Выполнение задания по сборке модели устройства запорного механизма дверей, пользуясь пошаговой инструкцией. Запись голоса и организация звукового сопровождения. Практика: Практическая работа.Теория: Кнопки управления модулем. Выполнение задания по сборке модели двухмоторной колесной платформы, пользуясь пошаговой инструкцией и составление программы для ручного управления роботом по средствам кнопок управления модулем EV3.Практика: Практическая работа. Теория: Датчик касания (кнопка) (пуск - стоп). Выполнение задания по сборке моделиодномоторной колесной платформы, пользуясь пошаговой инструкцией. Изучение программного блока ожидания и составление программы для старта и остановки робота. Практика: Практическая работа.Теория: Ультразвуковой дальномер. Выполнение задания по сборке модели двухмоторной колесной платформы, пользуясь пошаговой инструкцией. Изучение программногоблока «ультразвуковой датчик» и примеры использования данного блока для составленияразличного рода задач. Практика: Практическая работа.Теория: Измеритель роста (ультразвуковой датчик). Выполнение сборки устройствадля измерения расстояний. Проведение эксперимента по измерению роста. Практика: Практическая работа.Теория: Ультразвуковой дальномер и преграда. Выполнение задания по сборке моделиробота для обхода препятствий, пользуясь пошаговой инструкцией и составление программы для езды робота по реакции на наличие препятствия. Практика: Практическая работа. Теория: Обход препятствий (ультразвуковой датчик). Выполнение задания по сборке модели робота для обхода препятствий, пользуясь пошаговой инструкцией и составление программы для езды робота по реакции на наличие препятствия и обхода данного препятствия. Практика: Практическая работа.Теория: Движение робота в горку (ультразвуковой датчик). Выполнение задания по сборке модели двухмоторной колесной платформы, пользуясь пошаговой инструкцией. Составление программы для обнаружения ямы. Практика: Практическая работа.Теория: Таймер и сторожевые таймеры. Практика: Практическая работа.Теория: Датчик цвета. Определение цветов. Выполнение задания по сборке модели двухмоторной колесной платформы, пользуясь пошаговой инструкцией. Изучение программного блока «датчик цвета», режимы работы датчика. Составление программы для поиска заданного цвета. Практика: Практическая работа.Теория: Датчик цвета. Релейный регулятор. Выполнение задания по сборке модели двухмоторной колесной платформы, пользуясь пошаговой инструкцией. Изучение принципа работы релейного регулятора. Составление программы движения по черной линии сиспользованием релейного регулятора. Практика: Практическая работа.23. Теория: Датчик цвета (освещенность) Пропорциональный. Выполнение задания по сборке модели двухмоторной колесной платформы, пользуясь пошаговой инструкцией. Изучение принципа работы пропорционального регулятора, алгоритм его работы.Составление программы движения по черной линии с помощью пропорционального регулятора,используя датчик цвета в режиме «Яркость отраженного освещения».Практика: Практическая работа.Теория: Датчик цвета (освещенность) Кубический регулятор. Выполнение задания по сборке модели двухмоторной колесной платформы, пользуясь пошаговой инструкцией. Изучение принципа работы кубического регулятора, алгоритм его работы. Составление программы движения по черной линии с помощью кубического регулятора, используя датчик цвета в режиме «Яркость отраженного освещения».Практика: Практическая работа.Теория: Датчик цвета. Езда по двум датчикам. Выполнение задания по сборке модели двухмоторной колесной платформы, пользуясь пошаговой инструкцией. Составление программы движения по черной линии с использованием двух датчиков и пропорционального регулятора в режиме «Яркость отраженного освещения». Практика: Практическая работа.Теория: Датчик цвета. Счетчик линии. Выполнение задания по сборке модели двух- моторной колесной платформы, пользуясь пошаговой инструкцией. Изучение принципа работы цифрового счетчика. Проезд перекрестков. Движение вдоль черной линии с проездом и счетом. Практика: Практическая работа.Теория: Bluеtooth. Передача сообщений. Передача блок и отправка с блока пакетов информации. Практика: Практическая работа.Теория: Преодоление роботом преграды на колесном шасси. Преодоление роботом преграды на гусеничном такси. Кейс № 4. Практика: Выполнение задания по сборке модели робота на колесном шасси, пользуясь пошаговой инструкцией. Составление программы для преодоления роботом определенной программы. Сборка и запуск робота на гусеничном шасси. Выполнение задания по сборке и запуску модели робота на гусеничном шасси, пользуясь пошаговой инструкцией.Преодоление роботом преграды на гусеничном шасси. Выполнение задания по сборке модели робота на гусеничном шасси, пользуясь пошаговой инструкцией.Теория: Повторение Кейс № 5. Практика: Итоговое мероприятие. Срез знаний по пройденному материалу в виде теста, сборки модели и ее программирования. Выставка моделей.Методическое обеспечение программы Принципы обучения: учет возрастных и индивидуальных особенностей детей; выбор детьми вида деятельности по интересу; доступность программы (построение от простого к сложному); наглядность в обучении, демонстрация работ; возможность реализации самостоятельных и коллективных проектов; свобода интеллектуальной и творческой деятельности. Методы обучения:по способу организации занятии:лекционные (устное изложение, беседа, вопросы и их обсуждение, построение логических цепочек, обратная связь и т.д.); наглядные (демонстрация аудио- и видеозаписей, презентаций, моделей и т.д.); практические(работасдемонстрационнымиилабораторныминаборами, оптическими схемами, оборудованием и станками, участие в конкурсах и т.д.); по уровню деятельности детей:объяснительно-иллюстрированный - обучающиеся воспринимаю полученные знания и усваиваю готовую информацию; репродуктивный - обучающиеся воспроизводят полученные знания и освоенные способы деятельности; частично-поисковый - участие обучающихся в коллективном поиске, решение поставленной задачи; исследовательский - самостоятельная творческая работа обучающихся; по форме организации деятельности обучающихся на занятиях:фронтальный; индивидуально-фронтальный; групповой; индивидуальный. Применение активных методов обучения: метод кейсов, метод задач.Материально-техническое обеспечение программы Для проведения занятий по программе необходимо: 1.Оборудованный кабинет с партами и стульями, стендами. 2.Наличие технических средств обучения:компьютеры - 6 шт. Интенсивность использования на занятии 100 %, принтер – 1 шт. Интенсивность использования на занятии - 20%, проектор -1 шт. Интенсивность использования на занятии – 100% экран 1 шт. Интенсивность использования на занятии – 100% наушники – 6 шт. Интенсивность использования на занятии - 30% видеокамеры – 6 шт. Интенсивность использования на занятии – 100% 3.Наличие методической литературы.4.Наличие конструкторов LEGO Mindstorms EV3 – 4 - 10 шт. Интенсивность использования на занятии - 100%.Информационное обеспечение:Аудио, видео, фото, интернет источники. Наглядные пособия и готовые изделия, методическая литература, книги, журналы, иллюстрации.7. Ожидаемые результаты и способы их проверкиЛичностные результаты:готовность и способность обучающихся к саморазвитию и самообразованию на основе мотивации к обучению и познанию; сформированностьцелостногомировоззрения,соответствующего современномууровню развития науки и общественной практики; осознанное, уважительное и доброжелательное отношение к другому человеку, его мнению, языку, гражданской позиции; готовность и способность вести диалог с другими людьми и достигать в нем взаимопонимания; освоенность социальных норм, правил поведения, ролей и форм социальной жизни в группах и сообществах; развитие любознательности, сообразительности при выполнении разнообразных заданий проблемного и эвристического характера; начало профессионального самоопределения, ознакомление с миром профессий, связанных с робототехникой. Метапредметные результатыРегулятивные УУДумение самостоятельно определять цели обучения, ставить и формулировать новые задачи в познавательной деятельности, развивать мотивы и интересы своей познавательной деятельности; умение самостоятельно планировать пути достижения целей, осознанно выбирать наиболее эффективные способы решения познавательных задач; умение соотносить свои действия с планируемыми результатами, осуществлять контроль своей деятельности в процессе достижения результата, корректировать свои действия в соответствии с изменяющейся ситуацией; умение оценивать правильность выполнения познавательной задачи, собственные возможности ее решения; владение основами самоконтроля, самооценки, взаимооценки, принятия решений и осуществления осознанного выбора в познавательной деятельности. Познавательные УУДумение определять понятия, создавать обобщения, устанавливать аналогии, классифицировать, устанавливать причинно-следственные связи, строить логическое рассуждение, умозаключение и делать выводы; осуществлять поиск информации в индивидуальных информационных архивах учащегося, информационной среде образовательной организации, в федеральных хранилищах информационных образовательных ресурсов; использовать средства информационных и коммуникационных технологий для решения коммуникативных, познавательных и творческих задач. Коммуникативные УУДумение организовывать учебное сотрудничество и совместную деятельность с учителем и сверстниками; работать индивидуально и в группе: находить общее решениеи разрешать конфликты на основе согласования позиций и учета интересов; формулировать, аргументировать и отстаивать свое мнение; умение осознанно использовать речевые средства для выражения своих чувств, мыслей и потребностей для планирования и регуляции своей деятельности; формирование и развитие компетентности в области использования информационно-коммуникационных технологий. Предметные результатыВ результате работы по программе обучающиеся научатся:работать с литературой, с журналами, с Интернет-ресурсами (изучать и обрабатывать информацию); самостоятельно решать технические задачи в процессе конструирования роботов (планирование предстоящих действий, самоконтроль, применять полученные знания, приемы и опыт конструирования с использованием специальных элементов и т.д.); создавать действующие модели роботов на основе конструктора; создавать программы на компьютере на основе программного обеспечения LEGO Mindstorms EV3; демонстрировать технические возможности роботов. В результате освоения программы дети получат возможность научиться:осуществлять компьютерное программирование и моделирование с помощью совре менных программных средств; смогут работать по предложенным инструкциям; смогут довести решение задачи до работающей модели. Оценочные материалыУровень достижения обучающимися образовательных результатов выявляется в ходе реализации программы.Анализ полученных результатов позволяет педагогу подобрать необходимые способы оказания помощи отдельным детям и разработать адекватные задания и методики обучения и воспитания.Практические занятия являются отражением восприятия детьми тех знаний, которые они получили в ходе интерактивных и лекционных занятий, а соответственно откроют наиболее сложные для них моменты.Система контроля знаний и умений обучающихся представляется в виде учета результатов по итогам выполнения заданий отдельных кейсов и посредством наблюдения, отслеживания наставником динамики развития обучающегося.Результативность выполнения проектов оценивается согласно следующим критериям:Дизайн и эргономика – первое впечатление от внешнего вида проекта. Обучающиеся должны постараться создать проект, отвечающий требованиям современного потребителя (0-15 баллов). Функциональность – механизм технической модели работает правильно, выполняет задуманные автором функции, без задержек и технических погрешностей (0-30 баллов). Коллективная работа – каждый член команды должен выполнять в проекте свои функции, всячески способствовать в его реализации (0-20 баллов). Презентация – умение интересно и грамотно преподнести свой проект, рассказать о его лучших сторонах, сопроводив рассказ качественной презентацией (0-15 баллов). Дискуссия – члены команды ориентируются в теме, правильно ответили на дополнительные вопросы относительно функций, принципов работы, особенностей своего проекта (0-20 баллов). Критерии оценки усвоения программного материалаКритерии оценки усвоения программного материала8. Список используемой литературы и источников Основная литература для преподавателяОвсяницкая, Л.Ю. Пропорциональное управление роботом Lego Mindstorms EV3 / Л.Ю.Овсяницкая, Д.Н. Овсяницкий, А.Д. Овсяницкий. – М.: Издательство «Перо», 2015. – 188 с.Овсяницкая, Л.Ю. Курс программирования робота Lego Mindstorms EV3 в среде EV3:основные подходы, практические примеры, секреты мастерства / Л.Ю. Овсяницкая, Д.Н.Овсяницкий, А.Д. Овсяницкий. – Челябинск: ИП Мякотин И.В., 2014. – 204 с.ПервоРобот LEGO WeDo. Книга для учителя (Электронный ресурс)Дополнительная литература для преподавателяИндустрия развлечений. ПервоРобот. Книга для 4..Волкова С.И., Конструирование,- М., 2009, 157 с.Комарова Л.Г. Строим из LEGO (Моделирование логических отношений и объектов ре-ального мира средствами конструктора LEGO), - М., 2001.Лусс Т.В. Формирование навыков конструктивно-игровой деятельности у детей с помо-щью ЛЕГО. – М.,2003- 96 с.Михеева О.В., Якушкин П.А. Наборы LEGO в образовании, или LEGO + педагогика=LEGO DACTA// Информатика и образование, - 1996, - N 3/ - с. 137-140.Литература для обучающихсяБольшая книга LEGO. М., 2013,- 352 с.Даниел Липковиц. LEGO книга игр. Оживи свои модели. М., 2013. – 248.LEGO. Книга идей/Пер. Аревшатян А.А. Ред. Волченко Ю.С. –М., 2013 г.,-174 с.10.Аллан Бедфорд. LEGO. Секретная инструкция, - М.,2013 – 174 с.
