Рабочая программа для кружка по робототехнике 6-7 класс

Муниципальное общеобразовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа № 39»

города Магнитогорска

«Утверждаю»

Директор школы

__________________

Игошева С.В.

Приказ № _____

от «___»____________201__ г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

учебного курса

«Лего и робототехника»

для 6-7 класса

на 2015-2016 учебный год

Рабочую программу разработала: Тарасова А.И.

должность: учитель информатики

квалификационная категория: первая

подпись разработчика______________

Согласовано на методическом объединении

Протокол № ______

от «___» _________ 201___г

Принято

на педагогическом совете школы.

Протокол № ______

от «____» _______ 201___г.

Магнитогорск 2015

Пояснительная записка

Введение государственных стандартов общего образования предполагает разработку новых педагогических технологий. Важнейшей отличительной особенностью стандартов нового поколения является их ориентация на результаты образования, причем они рассматриваются на основе системно - деятельностного подхода. Деятельность выступает как внешнее условие развития у ребенка познавательных процессов. Это означает, что, чтобы ребенок развивался, необходимо организовать его деятельность. Значит, образовательная задача состоит в организации условий, провоцирующих детское действие. Такую стратегию обучения легко реализовать в образовательной среде ЛЕГО.

ЛЕГО - одна из самых известных и распространённых ныне педагогических систем, широко использующая трёхмерные модели реального мира и предметно-игровую среду обучения и развития ребёнка. Перспективность применения ЛЕГО - технологии обусловливается её высокими образовательными возможностями: многофункциональностью, техническими и эстетическими характеристиками, использованием в различных игровых и учебных зонах. С помощью ЛЕГО - технологий формируются учебные задания разного уровня - своеобразный принцип обучения «шаг за шагом», ключевой для ЛЕГО-педагогики. Каждый ученик может и должен работать в собственном темпе, переходя от простых задач к более сложным.

Основой современных образовательных стандартов является формирование базовой компетентности современного человека: информационной, коммуникативной, самоорганизация, самообразование. Государственные образовательные стандарты нового поколения требуют применения новых педагогических технологий. Главным отличием принятых стандартов является ориентация образования на результат на основе системно-деятельностного подхода. Деятельность - это первое условие развития у школьника познавательных. То есть, чтобы ребенок развивался, необходимо его вовлечь в деятельность. Образовательная задача заключается в создании условий, которые бы спровоцировали детское действие. Такие условия легко реализовать в образовательной среде Лего.

Одной из значимых составляющих развивающей предметной среды детства являются игрушки. В настоящее время в учреждениях начального образования существуют благоприятные возможности для решения задач, связанных с развитием творческой направленности ребёнка. В условиях дополнительного образования данный курс предлагает использование конструктора ЛЕГО, как инструмента для обучения школьников конструированию, проектированию и моделированию.

Дети рождают новые идеи, воплощая в реальность то, что могло бы быть на самом деле. И помогают им в этом разнообразные наборы ЛЕГО, которые создают питательную почву для игры, учёбы, творчества, фантазии.

Что такое ЛЕГО? Это универсальный конструктор, который имеет ряд преимуществ перед другими видами конструкторов: уникальная пластмасса, большое разнообразие деталей, яркость, качество, безопасность, эргономичный, свобода в выборе тематик, что вызывает со стороны детей большой интерес именно к этому конструктору. У лего конструирования нет возрастных ограничений, дети имеют возможность продолжать занятия этим видом деятельности, усложняя и совершенствуя свои умения.

Основным видом деятельности учащихся является игра. Работа с конструктором ЛЕГО позволяет младшим школьникам в форме познавательной игры узнать многие важные идеи и развить необходимые в дальнейшей жизни навыки. Происходит знакомство с окружающим миром посредством игры и творчества. На каждом занятии педагог предлагает определенную тему, касающуюся истории, географии, культуры, техники, градостроительства и др. А ребята конструируют на заданную тему. Особенности конструктора ЛЕГО, его высокое качество позволяют детям воплотить самые разнообразные проекты, работая по своему замыслу и в своём темпе, самостоятельно решая поставленную задачу, видеть продукт своей деятельности, конструировать свои пространства, в которых можно с удовольствием играть, изменять и совершенствовать.

В процессе решения практических задач и поиска оптимальных решений младшие школьники осваивают понятие баланса конструкции, её оптимальной формы, прочности, устойчивости, жесткости и подвижности. Знания ребята закрепляют, строя замки и крепости, играя в космонавтов и создавая космические корабли, они узнают о невесомости, спутниках, кометах. Так в непринужденной игровой форме, подбираю нужную по размеру, форме и цвету деталь, школьники закрепляют понятия, учатся считать, сравнивать, анализировать. Такие занятия расширяют кругозор ребенка, развивают его речь, а также происходит концентрирование внимания на конкретной конструкции. Деятельность, связанная с конструктором ЛЕГО развивает у детей мелкую моторику, пространственное мышление, воображение, фантазию, эстетические представления, умение рассуждать и рассказывать.

Пояснительная записка

Нормативные документы

Программа курса по Lego и робототехнике

Рабочая программа составлена на основании следующих нормативно-правовых документов и методических рекомендаций:

Федеральный уровень

1. Федеральный закон от 29.12.2012 г. № 273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации» (редакция от 23.07.2013).

2. Об утверждении федерального государственного образовательного стандарта начального общего образования / Приказ Министерства образования и науки Российской Федерации от 06.10.2009 г. № 373 (Зарегистрирован Минюстом России 22.12.2009 г. № 17785).

3. О внесении изменений в Федеральный государственный образовательный стандарт начального общего образования, утвержденный приказом Министерства образования и науки РФ от 6 октября 2009 г. № 373 / Приказ Министерства образования и науки Российской Федерации от 26.11.2010 г. № 1241 (Зарегистрирован Минюстом России 04.02.2011 г. № 19707).

4. О внесении изменений в федеральный государственный образовательный стандарт начального общего образования, утверждённый приказом Министерства образования и науки Российской Федерации от 6 октября 2009 г. № 373 / Приказ Министерства образования и науки Российской Федерации от 22.09.2011 г. № 2357 (Зарегистрирован Минюстом России 12.12.2011 г. № 22540).

5. О внесении изменений в федеральный государственный образовательный стандарт начального общего образования, утверждённый приказом Министерства образования и науки Российской Федерации от 6 октября 2009 г. № 373 / Приказ Министерства образования и науки Российской Федерации от 18.02.2012 г. № 1060 (Зарегистрирован Минюстом России 11.02.2013 г. № 26993).

6. Об утверждении Федерального перечня учебников, рекомендуемых к использованию при реализации имеющих государственную аккредитацию образовательных программ начального общего, основного общего, среднего общего образования / Приказ Министерства образования и науки Российской Федерации от 31.03.2014 г. № 253.

7. О федеральном перечне учебников / Письмо Министерства образования и

науки Российской Федерации от 29.04.2014 г. № 08-548.

8. Об утверждении СанПиН 2.4.2.2821-10 «Санитарно-эпидемиологические требования к условиям и организации обучения в образовательных учреждениях» / Постановление Главного государственного санитарного врача Российской Федерации от 29.12.2010 № 02-600 (Зарегистрирован Минюстом России 03.03.2011 № 23290).

9. Фундаментальное ядро содержания общего образования /под редакцией В.В. Козлова. - А. М. Кондакова

Региональный уровень

1. Закон Челябинской области «Об образовании в Челябинской области» / Постановление Законодательного Собрания Челябинской области от 29.08.2013 г. № 1543.

2. Об утверждении Концепции региональной системы оценки качества образования Челябинской области / Приказ Министерства образования и науки Челябинской области от 28.03.2013 г. № 03/961.

3. О приоритетных направлениях повышения квалификации педагогических и руководящих работников областной системы образования Челябинской области в 2014 году / Письмо Министерства образования и науки Челябинской области от 12.02.2014 г. № 03-02/889.

4. О введении федерального государственного образовательного стандарта начального общего образования в образовательных учреждениях Челябинской области в 2011-2012 учебном году / Письмо Министерства образования и науки Челябинской области № 103/4286 от 18.06.2011 г.

5. О внесении изменений в основные образовательные программы начального общего образования общеобразовательных учреждений Челябинской области / Письмо Министерства образования и науки Челябинской области № 103/651 от 01.02.2012 г.

6. Методические рекомендации по учету национальных, региональных и этнокультурных особенностей при разработке общеобразовательными учреждениями основных образовательных программ начального, основного, среднего общего образования / В. Н. Кеспиков, М. И. Солодкова, Е. А. Тюрина, Д. Ф. Ильясов, Ю. Ю. Баранова, В. М. Кузнецов, Н. Е. Скрипова, А. В. Кисляков, Т. В. Соловьева, Ф. А. Зуева, Л. Н. Чипышева, Е. А. Солодкова, И. В. Латыпова, Т. П. Зуева ; Мин-во образования и науки Челяб. обл. ; Челяб. ин-т переподгот. и повышения квалификации работников образования. - Челябинск: ЧИППКРО, 2013. - 164 с.

7. «Об организации образовательного процесса в начальной школе в общеобразовательных учреждениях Челябинской области в 2014-2015 учебном году» / Приложение к письму Министерства образования и науки Челябинской области от 30.06.2014 № 03-02/4959.

8. «О преподавании учебного предмета «Информатика и ИКТ» и «Информатики» в 2014 - 2015 учебном году» / Приложение №6 к письму Министерства образования и науки Челябинской области от 30.06.2014 № 03-02/4959

Муниципальный уровень

Приказ о введении федерального государственного образовательного стандарта начального общего образования в Магнитогорском городском округе № 332 от 24.06.2010.

Школьный уровень

1. Приказ об утверждении положения о разработке рабочих программ и других локальных актов МОУ «СОШ №39» г. Магнитогорска, утверждённого директором Игошевой С.В., №99 от 01.09.2014

2. Приказ об утверждении рабочих программ учебных курсов, предметов, дисциплин (модулей) МОУ «СОШ №39» г. Магнитогорска, утверждённого директором Игошевой С.В., №99а от 01.09.2015

Цели и задачи

Цель:

• Всестороннее развитие личности учащегося:

• Развитие логического мышления

• Мотивация к изучению наук естественно - научного цикла: окружающего мира, краеведения, физики, информатики, математики.

• Развитие у обучающихся интереса к техническому творчеству и обучение их конструирования через создание простейших моделей и управления готовыми моделями с помощью простейших компьютерных программ.

• Вырабатывается навык работы в группе.

• Обучение основам конструирования и программирования

• Овладение навыками начального технического конструирования;

• Формирование у обучающихся целостного представления о мире техники;

• Изучение понятий конструкций и её основных свойств (жесткости, прочности и устойчивости);

• Формирование мотивации к получению информации, знаний и решению еще более сложных задач;

• Умение самостоятельно решать поставленные конструкторские задачи;

Задачи:

• Стимулировать мотивацию учащихся к получению знаний, помогать формировать творческую личность ребенка.

• Способствовать развитию интереса к технике, конструированию, программированию, высоким технологиям.

• Способствовать развитию конструкторских, инженерных и вычислительных навыков.

• Развивать мелкую моторику.

• Способствовать формированию умения достаточно самостоятельно решать технические задачи в процессе конструирования моделей

• развивать творческие способности и логическое мышление детей;

• развивать образное, техническое мышление и умение выразить свой замысел;

• развивать умения работать по предложенным наглядным и словесным инструкциям, рисункам, схемам;

• развитие мелкой моторики, координацию работы в равной степени головы и рук учащихся;

• развивать умение творчески подходить к решению задачи;

• развивать умение излагать мысли в четкой последовательности, отстаивать свою точку зрения, анализировать ситуацию и самостоятельно находить ответы на вопросы путем логических рассуждений;

• организовывать коллективные формы работы (пары, тройки), чтобы содействовать развитию навыков коллективной работы: умение распределять обязанности, работать в соответствии с общим замыслом, не мешая друг другу;

• обеспечивать комфортное самочувствие ребенка.

Общая характеристика учебного предмета

В современном обществе идет 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 механизировны, человек уже и не мыслит без робототехнических устройств (мобильных роботов): робот для всевозможных детских и взрослых игрушек, робот - сиделка, робот - нянечка, робота - домработница и т.д. Специалисты, обладающие знаниями в этой области сильно востребованы. Одной из проблем в России являются: её недостаточная обеспеченность инженерными кадрами и низкий статус инженерного образования. Сейчас необходимо вести популяризацию профессии инженера. 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 общего 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 учебный процесс и внеурочное время приобретают все большую значимость и актуальность. Необходимо прививать интерес учащихся к области робототехники и автоматизированных систем.

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 школьные наборы на основе LEGO® конструктора ПервоРобот RCX, NXT, EV3 предназначены, чтобы ученики в основном работали группами. Поэтому учащиеся 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. Учащиеся получают возможность учиться на собственном опыте, проявлять творческий подход при решении поставленной задачи. Задания разной сложности учащиеся осваивают поэтапно. Основной принцип обучения «шаг за шагом», являющийся ключевым для LEGO®, обеспечивает учащемуся возможность работать в собственном темпе.

Конструктор EV3 позволяют учителю самосовершенствоваться, брать новые идеи, которые позволяют привлечь и удержать внимание учащихся, организовать учебную деятельность применяя различные предметы и проводить интегрированные занятия. Дополнительные элементы, содержащиеся в каждом наборе конструкторов, позволяют учащимся создавать модели собственного изобретения, конструировать роботов, которые используются в жизни. Данные конструкторы показывают учащимся взаимосвязь между различными областями знаний. Модели Конструктора EV3 дают представление о работе механических конструкций, о силе, движении и скорости, производить математические вычисления. Данные наборы помогают изучить разделы информатики: моделирование и программирование.

Кружок «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 учащихся. 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.

Планируемые результаты изучения курса

Результативность участия учащихся, изучающих робототехнику, в соревнованиях и конкурсах различного уровня.

Ожидаемый результат:

1. Знание основных принципов механики.

2. Знание основ программирования в компьютерной среде, моделирования

LEGO Robolab 2.5.4., NXT 2.0, EV3.

3. Умение работать по предложенным инструкциям.

4. Умения творчески подходить к решению задачи.

5. Умения довести решение задачи до работающей модели.

6. Умение излагать мысли в четкой логической последовательности, отстаивать свою точку зрения, анализировать ситуацию и самостоятельно находить ответы на вопросы путем логических рассуждений.

Основные этапы разработки Лего-проекта:

1. Обозначение темы проекта.

2. Цель и задачи представляемого проекта. Гипотеза.

3. Разработка механизма на основе конструктора Лего модели EV3 (RCX).

4. Составление программы для работы механизма в среде Lego Mindstorms (RoboLab).

5. Тестирование модели, устранение дефектов и неисправностей.

При разработке и отладке проектов учащиеся делятся опытом друг с другом, что очень эффективно влияет на развитие познавательных, творческих навыков, а также самостоятельность школьников. Таким образом, можно убедиться в том, что Лего, являясь дополнительным средством при изучении курса информатики, позволяет учащимся принимать решение самостоятельно, применимо к данной ситуации, учитывая окружающие особенности и наличие вспомогательных материалов. И, что немаловажно, - умение согласовывать свои действия с окружающими, - работать в команде.

Дополнительным преимуществом изучения робототехники является создание команды и, в перспективе, участие в олимпиадах разного уровня по робототехнике, что значительно усиливает мотивацию учеников к получению знаний. Основная цель использования робототехники - это социальный заказ общества: сформировать личность, способную самостоятельно ставить учебные цели, проектировать пути их реализации, контролировать и оценивать свои достижения, работать с разными источниками информации, оценивать их и на этой основе формулировать собственное мнение, суждение, оценку. То есть формирование ключевых компетентностей учащихся.

Компетентностный подход в общем и среднем образовании объективно соответствует и социальным ожиданиям в сфере образования, и интересам участников образовательного процесса. Компетентностный подход - это подход, акцентирующий внимание на результатах образования, причём в качестве результата образования рассматривается не сумма усвоенной информации, а способность действовать в различных проблемных ситуациях.

Содержание курса

Введение (2 ч.)

Знакомство с миром Lego. История создания и развития компании Lego.

Введение в предмет. Изучение материальной части курса.

Конструирование (44 ч.)

Инструктаж по технике безопасности. Сборка опытной модели «Крыса». Конструирование полигона . Знакомство с программированием. Написание простейшего алгоритма и его запуск. Применение алгоритма и модели на полигоне. Повторение изученного. Развитие модели и сборка более сложных моделей.

Программирование (50 ч.)

История создания языка Lab View. Визуальные языки программирования Разделы программы, уровни сложности. Знакомство с RCX. Инфракрасный передатчик. Передача программы. Запуск программы. Команды визуального языка программирования Lab View. Изучение Окна инструментов. Изображение команд в программе и на схеме. Работа с пиктограммами, соединение команд. Знакомство с командами: запусти мотор вперед; включи лампочку; жди; запусти мотор назад; стоп. Отработка составления простейшей программы по шаблону, передачи и запуска программы.

Составление программы. Сборка модели с использованием мотора.

Составление программы, передача, демонстрация. Сборка модели с использование лампочки. Составление программы, передача, демонстрация.

Линейная и циклическая программа. Составление программы с использованием параметров, зацикливание программы. Знакомство с датчиками. Условие, условный переход. Датчик касания (Знакомство с командами: жди нажато, жди отжато, количество нажатий).

Датчик освещенности (Датчик освещенности. Влияние предметов разного цвета на показания датчика освещенности. Знакомство с командами: жди темнее, жди светлее). Проектная деятельность в группах (40 ч.)

Разработка собственных моделей в группах, подготовка к мероприятиям, связанным с ЛЕГО. Выработка и утверждение темы, в рамках которой будет реализовываться проект. Конструирование модели, ее программирование группой разработчиков. Презентация моделей. Выставки.

Соревнования.

6 класс

7 класс

Календарно - поурочное планирование по лего и робототехнике для 6, 7 класса (68ч)

№ урока

Тема занятия

Кол-во часов

Дата проведения

6кл.

7кл.

1.

Робототехника и её законы.

1

2.

Искусственный интеллект.. Тест Тьюринга и премия Лёбнера Проект «Первые исследования».

1

3.

Эмоциональный робот.

1

4.

Имитация. Роботы симуляторы.

1

5.

Звуковые имитации. Проект «Первый спутник».

1

6.

Концепт-кары. Кольцевые автогонки. Проблема парковки в мегаполисе. Проект «Парковка»

1

7.

Сервопривод. Блок «Рулевое управление», блок «Независимое управление»

1

8-10

Зубчатая передача

3

11-13

Кулачковая передача

3

14-16

Ременная передача

3

17-19

Червячная передача

3

20

Линейный алгоритм в среде программирования EV3 и отладка робота

1

21

Модели и моделирование. Цифровой дизайнер. 3D модель.

1

22

Вложенные циклы. Вспомогательные алгоритмы. Проект «Правильный тахометр»

1

23

Датчик цвета и его калибровка

1

24

Алгоритм движения по линии «Зигзаг» с одним датчиком цвета и двумя датчиками цвета

1

25-26

Алгоритм «Волна» Проект «Волна»

2

27

Алгоритм автоматической калибровки. Создание блоков подпрограмм.

1

29-30

Робот «Сумо» Проект «Сумо»

2

31

Пропорциональный регулятор (П-регулятор)

1

32

Добавление кубической составляющей к П-регулятору)

1

33

Реализация П-регулятора на основе трёх датчиков с дискретным изменением коэффициента и скорости

1

34

Реализация П-регулятора на основе независимого управления моторами

1

35

Встроенный режим калибровки

1

36

Пропорциональный интегральный регулятор (ПИ-регулятор)

1

37

Пропорциональный дифференциальный регулятор (ПД-регулятор)

1

38

Пропорциональный интегральный дифференциальный регулятор (ПИД-регулятор)

1

39

Пропорциональное линейное управление роботом с четырьмя датчиками цвета (двойной регулятор). Защита от съезда с линии.

1

40-41

Обнаружение и подсчёт перекрёстков Проект «Количество перекрёстков»

2

42-43

Прохождение штрих-кода Проект «Поверни на нужной линии»

2

44-45

Прохождение инверсии Проект «Чёрное и белое»

2

46-47

Поворот на заданный угол и объезд препятствий Проект «Слалом»

2

48-49

Прохождение прерывистой линии Проект «Прерывистая линия»

2

50-51

Датчик гироскоп Проект «Исходное состояние»

2

52

Датчик ультразвука

1

53

Определение расстояния

1

54

Проект «Дистанция

1

55

Алгоритм прохождения лабиринта

1

56

Правило правой руки. Правило левой руки

1

57-59

Проект «Прохождение лабиринта с датчиком ультразвука и датчиком касания»

3

60-62

Проект «Прохождение лабиринта с двумя датчиками ультразвука»

3

64-66

Проект «Прохождение лабиринта с тремя датчиками ультразвука»

4

67

Повторение

1

68

Подведение итогов года

1

Итого

68

Учебно - методический комплект (УМК)

Книги для учителя

Книги для ученика

Рабочая тетрадь

1. Л.Ю. Овсяницкая, Д.Н. Овсяницкий, А.Д. Овсяницкий. Курс программирования робота Lego Mindstorms EV3 в среде EV3: основные подходы, практические примеры, секреты мастерства

2. Первый шаг в робототехнику: учебник для 5-6 классов/ Д.Г. Копосов. - М.: БИНОМ.

3. Филлипов С.А. Робототехника для детей и родителей - СПб. Наука, 2013. 319 с.

-

-

Материально-техническое обеспечение

Наименования объектов и средств материально-технического обеспечения

Количество

Примечание

Встроенный шкаф

2

Стол письменный учительский

1

Стол (компьютерный) для учащихся

10

Парта

6

Стул ученический

16

Стул учительский

1

Доска классная

1

Экран

1

Огнетушитель

1

Концентратор сети

1

Монитор

11

Системный блок

11

Манипулятор мышь

11

Принтер

1

Сканер

1

Акустические колонки

1

Мультимедийный проектор

1

Жалюзи

3

Набор лего mingstorms RCX

2

Программное обеспечение mingstorms RCX

1

Набор лего mingstorms EV3

1

Программное обеспечение mingstorms EV3

1

Лист коррекции выполнения тематического планирования

уроки, которые требуют коррекции

уроки, содержащие коррекцию

дата

№ урока по

ТП

тема урока

Причина

коррекции

дата

форма коррекции: - объединение по темам (указать какой № урока);

-домашнее изучение, к\р, и др.

утверждение зам. директора по УВР