Дополнительная общеобразовательная общеразвивающая программа технической направленности "Робототехника"
Направленность дополнительной образовательной программы
Данная программа имеет техническую направленность. Программа ориентирована на развитие технических и творческих способностей и умений учащихся, а также содействие профессиональному самоопределению учащихся.
Актуальность программы
Развитие робототехники в настоящее время включено в перечень приоритетных направлений технологического развития в сфере информационных технологий, которые определены Правительством в рамках «Стратегии развития отрасли информационных технологий в РФ на 2014–2020 годы и на перспективу до 2025 года». Важным условием успешной подготовки инженерно-технических кадров в рамках обозначенной стратегии развития является внедрение инженерно-технического образования в систему воспитания учащихся. Развитие образовательной робототехники в России сегодня идет в двух направлениях: в рамках общей и дополнительной системы образования. Образовательная робототехника позволяет вовлечь в процесс технического творчества детей, начиная с младшего школьного возраста, дает возможность учащимся создавать инновации своими руками, и заложить основы успешного освоения профессии инженера в будущем.
Актуальность данной программы определяется ее соответствием потребностям государства и общества в инженерно-технических кадрах в области робототехники, а также интеграционным характером: в программе реализована интеграция предметов «информатика», «физика», «технология», «математика». Программа развивает алгоритмическое и логическое мышление учащихся, формирует навыки работы с техническими устройствами, способствует формированию научно-технического мировоззрения и активизации познавательной деятельности.
Педагогическая целесообразность
При освоении данной программы учащиеся получат опыт использования таких способов деятельности, как совместное творчество, поиск проблем и их практическое решение, анализ и обобщение опыта, подготовка проектов и их защита, элементы соревнований и т.д.
Это позволит учащимся получить опыт общения и поведения в социуме, навыки проектного мышления, работы в команде.
Работа по созданию моделей роботов позволит учащимся получить знания основ функционирования простейших автоматических систем и алгоритмов их автоматического функционирования под управлением программируемых контроллеров. Возможность самому создать и запрограммировать робота, действующего в реальной, а не виртуальной среде, выполнить проект «от идеи до результата» сможет привести к развитию уверенности в своих силах и формированию научного и конструкторского мышления учащихся.
Отличительные особенности
Отличительные особенности данной программы заключаются в том, что элементы кибернетики и теории автоматического управления адаптированы для уровня восприятия детей, начиная с 5 класса общеобразовательной школы. Освоение программы не требует от учащихся первоначального запаса знаний из физики, информатики или технологии. В ходе освоения программы учащийся строит действующие устройства, при создании которых он использует полученные на занятиях знания из информатики и ИКТ, основ микроэлектроники, технологии, физики.
Адресат программы
Программа рассчитана на учащихся 5-11 классов общеобразовательных учреждений, не занимавшихся ранее конструированием роботов с использованием Ардуино, интересующихся конструированием и программированием.
Возраст детей, участвующих в реализации программы 10-17 лет.
Дети 10-13 лет активно проявляют самостоятельность, стараются стать как можно более независимыми. Все эти качества могут быть реализованы при занятиях робототехникой, насыщенных большим количеством практических работ, дающих ребенку возможность самостоятельной работы при конструировании робота. Организация работы с Arduino базируется на принципе практического обучения. Учащиеся сначала обдумывают, а затем создают различные модели. При этом активизация усвоения учебного материала достигается благодаря тому, что мозг и руки «работают вместе». При сборке моделей, учащиеся не только выступают в качестве юных исследователей и инженеров. Они ещё и вовлечены в игровую деятельность. Играя с роботом, учащиеся с лёгкостью усваивают знания из естественных наук, технологии, математики, не боясь совершать ошибки и исправлять их.
Дети 14-17 лет, участвующие в реализации программы, это уже подростки. На смену конкретному приходит логическое мышление. Это проявляется в критицизме и требовании доказательств. Подростка начинают интересовать философские вопросы (проблемы происхождения мира, человека). Происходит открытие мира психического, внимание подростка впервые обращается на других лиц. Для подростков характерно новое отношение к учению - подросток стремится к самообразованию. Работа со старшеклассниками, проявившими интерес к робототехнике незадолго до окончания школы, предусматривает создание индивидуальных проектов, возможность самостоятельной работы и конструирования. При работе используются различные приемы групповой деятельности в разноуровневых группах для обучения элементам кооперации, внесения в собственную деятельность самооценки, взаимооценки, умение работать с технической литературой и выделять главное.
Для освоения программы целесообразно набирать учеников средней и старшей школы, интересующихся программированием и конструированием. Знание какого-либо языка программирования не требуется. Состав групп может быть как одновозрастным, так и смешанным (как по возрасту, так и по полу учащихся). Заниматься робототехникой могут как мальчики, так и девочки. Наполняемость группы – 15 человек. Каждый учащийся обеспечивается индивидуальным набором для работы (компьютер, набор деталей для конструирования).
Уровень программы, объем и сроки реализации
Уровень программы: ознакомительный.
Программа рассчитана на 1 год обучения.
Количество учебных часов в год: 72 ч.
Количество обучающихся в группе: от 10 до 15 человек. Группы постоянного состава. В составе группы могут учащиеся как одного, так и разных возрастов.
Формы обучения
Форма обучения: очная.
Режим занятий
Режим занятий: 1 раз в неделю по 2 часа;
Продолжительность учебного занятия – 45 минут. Перерыв между занятиями – 10 минут.
Виды занятий по программе: лекции, практические занятия, выполнение самостоятельной работы, выставки, соревнования.
Особенности организации образовательного процесса
Для занятий по освоению данной программы учащиеся организуются в группы от 10 до 15 человек, как одного возраста, так и разновозрастные. Состав групп постоянный.
Занятия предусматривают лекционные, практические занятия, создание творческих проектов.
В образовательном процессе предусмотрено использование современных образовательных технологий, таких как: игровые технологии, технология индивидуализации обучения, информационно-коммуникационные технологии, проектная технология.
Предусматриваются различные формы подведения итогов реализации образовательной программы: выставка, соревнование, внутригрупповой конкурс, презентация проектов обучающихся.
Цель программы
Цель программы: Развитие технических и творческих способностей и умений учащихся в процессе конструирования и программирования роботов на основе микроконтроллера Arduino.
Задачи программы
Личностные
1) формировать ответственное отношение к учению, готовность и способность к саморазвитию и самообразованию, осознанному выбору и построению дальнейшей индивидуальной траектории образования на базе ориентировки в мире профессий и профессиональных предпочтений;
2) содействовать формированию целостного мировоззрения, соответствующего современному уровню развития науки и общественной практики;
3) формировать осознанное, уважительное и доброжелательное отношение к другому человеку, его мнению, готовность вести диалог с другими людьми и достигать в нём взаимопонимания;
4) содействовать формированию коммуникативной компетентности в общении и сотрудничестве со сверстниками, детьми старшего и младшего возраста, взрослыми в процессе образовательной и творческой деятельности;
Метапредметные
1) учить самостоятельно определять цели своего обучения, ставить и формулировать для себя новые задачи в учебной деятельности;
2) формировать умение самостоятельно планировать пути достижения целей, в том числе альтернативные, осознанно выбирать наиболее эффективные способы решения конструкторских и программистских задач;
3) учить соотносить свои действия с планируемыми результатами, осуществлять контроль своей деятельности в процессе достижения результата, определять способы действий, корректировать свои действия в соответствии с изменяющейся ситуацией;
4) формировать умение оценивать правильность выполнения учебной задачи, находить собственные возможности её решения;
5) формировать навыки самоконтроля, самооценки, принятия решений и осуществления осознанного выбора;
6) учить определять понятия, создавать обобщения, устанавливать аналогии, классифицировать, самостоятельно выбирать основания и критерии для классификации, устанавливать причинно-следственные связи, строить логическое рассуждение, умозаключение и делать выводы;
7) учить создавать, применять и преобразовывать модели и схемы для решения конструкторских задач;
8) формировать умение организовывать учебное сотрудничество и совместную деятельность с учителем и сверстниками; работать индивидуально и в группе: находить общее решение и разрешать конфликты на основе согласования позиций и учёта интересов; формулировать, аргументировать и отстаивать своё мнение;
9) формировать и развивать компетентность в области использования информационно-коммуникационных технологий.
Предметные
- Обучить приемам сборки робототехнического устройства из деталей конструктора «Пионер»;
- учить программировать заданное поведение модели путем изменения физических параметров конструкции и написания программы на языке программирования;
- учить создавать модели с обратной связью;
- формировать умение проводить систематические наблюдения и измерения;
- формировать умение проводить экспериментальное исследование, давать оценку (измерение) влияния отдельных факторов на поведение модели робота;
- формировать умение проводить настройку и отладку конструкции робота;
- формировать умение конструировать простейшие электрические схемы;
- учить простейшим навыкам программирования микроконтроллера Ардуино
Полный текст образовательной программы