КОМИТЕТ ПО ОБРАЗОВАНИЮ И МОЛОДЕЖНОЙ ПОЛИТИКЕ
АДМИНИСТРАЦИИ ЭНГЕЛЬССКОГО МУНИЦИПАЛЬНОГО РАЙОНА
САРАТОВСКОЙ ОБЛАСТИ
МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ «СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА № 32» ЭНГЕЛЬССКОГО МУНИЦИПАЛЬНОГО РАЙОНА САРАТОВСКОЙ ОБЛАСТИ
413111, Саратовская область, г. Энгельс, ул. Минская, дом 29, тел. (8453) 95-06-50
Рекомендована к утверждению методическим советом МБОУ «СОШ №32» |
Утверждаю Директор МБОУ «СОШ №32» _______________/С.А.Рогачева/ |
Протокол №______от_______ |
Приказ №_________от________ |
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ОБЩЕРАЗВИВАЮЩАЯ ПРОГРАММА «Основы автоматики и робототехники»
для учащихся 15-18 лет
срок реализации программы — 1 год
Разработчик:
Спивак Антон Владимирович,
педагог дополнительного образования
Энгельс, 2016 г.
1. Пояснительная записка
Одним из эффективных путей решения проблемы творческого развития личности ребенка выступает интеграция основного и дополнительного образования, реализация личностно-ориентированного и личностно-деятельностного подходов, способных сыграть в его жизни значительную роль при достижении вершин своего творческого развития, в определении жизненного пути.
Направленность программы - техническая.
Одной из наиболее перспективных областей в сфере детского технического творчества является образовательная робототехника, которая объединяет классические подходы к изучению основ техники и современные направления: информационное моделирование, программирование, информационно-коммуникационные технологии.
Занятия робототехникой способствуют:
развитию коммуникативных способностей;
приобретению навыков взаимодействия в команде;
развитию самостоятельности при принятии решения;
раскрытию творческого потенциала ученика.
С точки зрения организации учебного процесса данная дисциплина интересна тем, что в игровой форме она включает в себя межпредметные связи, которые развивают не поддельный интерес у детей к науке и экспериментам.
АКТУАЛЬНОСТЬ
Востребованными являются наукоёмкие технологии, использующие высокоточное оборудование с программным управлением, роботизированные линии. Требуется разработка, внедрение и развитие нанотехнологий, микроэлектроники, механики и программирования отечественными промышленными предприятиями, медицинскими центрами, космической промышленности, системах передачи информации и т.д. Возник спрос на специалистов владеющих на высоком уровне компьютерными технологиями и робототехникой. В педагогической целесообразности образовательной программы не приходиться сомневаться, так как воспитанники, в процессе её освоения научатся использовать компьютеры и их программное обеспечения для создания автоматов, элементов роботизированных систем, программ управления ими. В процессе конструирования и программирования учащиеся получат дополнительное образование в области физики, механики, электроники и информатики. Таким образом, образовательная робототехника в образовательном учреждении приобретает все большую значимость и актуальность. Обучающиеся старшей и средней школы вовлечены в образовательный процесс создания моделей - роботов, проектирования и программирования робототехнических устройств. Они имеют возможность представить результаты своего труда, участвуя в робототехнических соревнованиях, конкурсах, олимпиадах, конференциях, выставках, профильных сменах и фестивалях.
Образовательная робототехника — часть инженерно-технического образования. Сейчас создаются условия, позволяющие обратить внимание учащихся на профессию инженера, сделать её популярной, тем самым задав вектор развития их личности в направлении инженерных, технических специальностей, начиная со школы. Этому процессу способствует богатая история российской науки, персоналия, даже в таких сравнительно молодых областях знаний как информатика, робототехника, кибернетика. Полученные знания о вкладе советских и российских ученых в развитие мирового сообщества, современные технологии, гордость за сделанные ими открытия позволяют воспитывать подростков в духе гражданственности и патриотизма, верном служении своей отчизне.
Робототехника развивает ребят в режиме опережающего развития, опираясь на знания, полученные в рамках школьных уроков естественнонаучных дисциплин. Робототехника предполагает развитие учебно-познавательной компетентности учащихся. В основе содержания данной программы лежит концепция инженерного образования на основе интеллектуальной и творческой деятельности. Образовательная программа дополнительного образования «Основы автоматики и робототехники» направлена на поддержку среды для детского научно-технического творчества и обеспечение возможности самореализации обучающихся. Содержание программы направлено на создание условий для развития личности ребенка, развитие мотивации личности к познанию и творчеству, обеспечение эмоционального благополучия ребенка, приобщение обучающихся к общечеловеческим ценностям и знаниям, интеллектуальное и духовное развитие личности ребенка.
НОВИЗНА
Программа «Основы автоматики и робототехники» реализуется в формате кружковой работы и предлагает использование персональных компьютеров, бесплатного программного обеспечения, электронные конструкторы "Знаток", микроконтроллеры Arduino и аппаратно-программного обеспечения для их настройки и программирования, как инструмента для обучения детей конструированию, моделированию и компьютерному управлению.
Обучение в рамках выбранного направления, отказ от использования дорогостоящих Lego-платформ, способствует формированию преемственности в области технического образования между общеобразовательной школой, профессиональными ступенями обучения и инновационными отраслями народного хозяйства, такими как промышленная автоматизация, военно-промышленный комплекс, машиностроение, приборостроение, интеллектуальные устройства.
ПЕДАГОГИЧЕСКАЯ ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТЬ
Педагогическая целесообразность программы объясняется соответствием новым стандартам обучения, которые обладают отличительной особенностью: ориентацией на результаты образования, которые рассматриваются на основе системно-деятельностного подхода. Такую стратегию обучения и помогает реализовать деятельность детей, их родителей, наставников которая учит самостоятельно мыслить, находить и решать проблемы, привлекая для этого знания из разных областей, уметь прогнозировать результаты и возможные последствия разных вариантов решения.
Разноплановая работа по конструированию, моделированию, программированию, экскурсии позволяют воспитанникам в форме познавательной игры узнать многие важные идеи и развить необходимые в дальнейшей жизни навыки. Очень важным представляется тренировка работы в коллективе и развитие самостоятельного технического творчества.
Введение в дополнительное образование данной образовательной программы с использованием таких методов, как совместное творчество, поиск проблем и их практическое решение, анализ и обобщение опыта, подготовка исследовательских проектов и их защита, элементы соревнований и т.д., неизбежно изменит картину восприятия учащимися технических дисциплин, переводя их из разряда умозрительных в разряд прикладных. Применение детьми на практике теоретических знаний, полученных из области математики или физики, ведет к более глубокому пониманию основ, закрепляет полученные навыки, формируя образование в его наилучшем смысле. И с другой стороны, игры с созданием моделей роботов, в которых заблаговременно узнаются основные принципы расчетов простейших механических систем и алгоритмы их автоматического функционирования под управлением программируемых контроллеров, послужат хорошей почвой для последующего освоения сложного теоретического материала на занятиях. Программирование на компьютере (например, виртуальных исполнителей) при всей его полезности для развития умственных способностей во многом уступает программированию автономного устройства, действующего в реальной окружающей среде. Подобно тому, как компьютерные игры уступают в полезности играм настоящим.
Возможность прикоснуться к неизведанному миру роботов для современного ребенка является очень мощным стимулом к познанию нового, преодолению инстинкта потребителя и формированию стремления к самостоятельному созиданию. При внешней привлекательности поведения, роботы могут быть содержательно наполнены интересными и непростыми задачами, которые неизбежно встанут перед юными инженерами. Их решение сможет привести к развитию уверенности в своих силах и к расширению горизонтов познания.
Новые принципы решения актуальных задач человечества с помощью роботов, усвоенные в школьном возрасте (пусть и в игровой форме), ко времени окончания вуза и начала работы по специальности отзовутся в принципиально новом подходе к реальным задачам. Занимаясь с детьми на кружках робототехники, мы подготовим специалистов нового склада, способных к совершению инновационного прорыва в современной науке и технике.
ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ПРОГРАММЫ
Цель: Создание условий для личностного развития обучающихся через научно-техническое творчество, включающее в себя конструирование, программирование и исследование моделей с использованием современных информационных и образовательных технологий.
Задачи:
обучение проектной методике работы на примере разработки компьютерных 2D и 3D моделей, программирования микропроцессорных систем Arduino;
развитие образного, технического и логического мышления, умения творчески подходить к решению задачи;
воспитание целеустремленности, трудолюбия, нравственности, коммуникативных навыков, творческих способностей, логического и алгоритмического мышления у детей.
ОТЛИЧИТЕЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ПРОГРАММЫ
Обучение по данной программе направлено на приобретение учащимися знаний и привлечение их к современным технологиям конструирования, программирования и использования роботизированных устройств, а также проведение исследований, создание и работу над проектами.
Специфика предполагаемой деятельности детей в рамках данной программы, заключается в том, что для успешной реализации каждого намеченного этапа, обучение ведется в малокомплектных группах, численностью не более 8 человек, работающих в парах. Изучаемый материал можно объединить на 4 логически связанных блока:
конструирование;
компьютерное 2D и 3D моделирование в среде САПР;
электротехника;
программирование микроконтроллеров Arduino.
В каждом учебном блоке учащиеся занимаются технологией, сборкой и/или программированием. В каждом отдельном блоке дети более глубоко изучают какую-то одну дисциплину, на которой фокусируется основная деятельность учащихся.
Кроме того, следует выделить базовые принципы, определяющие особенность данной программы:
принцип интегративности (подразумевает объединение разрозненных экологических знаний из естественнонаучных, гуманитарных и технических дисциплин в единое целое);
принцип деятельностного подхода (знания открываются учащимися и проверяются на практике);
принцип компетентностного подхода (под компетентностью нами понимается способность системно применять знания и умения для самостоятельной и коллективной деятельности при решении проблем).
УСЛОВИЯ РЕАЛИЗАЦИИ ПРОГРАММЫ
Сроки реализации Программы – 1 год.
Возраст детей, участвующих в реализации данной Программы – 15-18 лет, т.к. психолого-педагогические особенности возрастной категории обучающихся до 15 лет не имеют достаточно высокого уровня развития абстрактного мышления и предметных знаний в области физики и информатики.
Формы занятий. Логика взаимодействия воспитанников и педагога на занятиях независимо от избранной формы занятия строится на принципах: диа- и полилогичности (множественность коммуникативных связок в инфо-образовательной среде), предъявления разумных требований, свободы проявления творческой личности. Педагог использует различные формы занятий в зависимости от стратегических и тактических целей и задач:
лекции;
семинары;
практикумы;
круглый стол;
экскурсии;
дистанционное обучение;
самостоятельная работа;
творческая лаборатория.
Разнообразные формы предъявления учебно-познавательного материала делают содержание доступным, интересным и привлекательным для подростков. Формы организации деятельности воспитанников:
занятия коллективные, индивидуально-групповые, межуровневые (занятия для воспитанников, освоивших или осваивающих начальные уровни программы, проводят воспитанники, освоившие более высокий уровень).
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).
Участие в выставках, конкурсах, соревнованиях различного уровня.
Режим и продолжительность занятий основывается на санитарно-эпидемиологических правилах и нормативах 2.4.4.1251-03: групповые занятия проводятся в будничные дни – 2 занятия в неделю с обязательным перерывом через 40 минут. Индивидуально-групповые занятия начинаются со второго этапа обучения (работа с детьми, при подготовке к конкурсам, соревнованиям) и проводятся 2 раза в неделю по 2 часа (2 урока).
По мере освоения проектов проводятся соревнования роботов, созданных группами. В конце года творческая лаборатория – демонстрация возможностей роботов между группами. В конце курса воспитанники в группах или индивидуально создают творческий проект и подготавливают творческий отчет.
Количество занятий и учебных часов в неделю – на группу в неделю выделяется 2 часа – в год 74 часа.
Количество обучающихся в группе – 8 человек; количество воспитанников ограничивается техническими возможностями (8 конструкторов Arduino и 5 компьютеров). Учитывая различный уровень подготовки и возрастные качества воспитанников, разделы данной программы, темы занятий и количество часов, отводимые на них – варьируются.
Особенности набора детей - общедоступный набор.
Основной партнер по реализации обучающей программы – Центр молодежного инновационного творчества «Сигнал» (Адрес: 413119, Саратовская область, г. Энгельс-19, 5-й квартал, 1в).
ОЖИДАЕМЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И СПОСОБЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИХ РЕЗУЛЬТАТИВНОСТИ.
Воспитанники должны знать:
основные принципы механики;
основы построения векторного изображения, в том числе и в среде САПР Компас 3D;
основы электросхематехники;
основы алгоритмизации;
основы объектно-ориентированного программирования микроконтроллера Arduino UNO.
Воспитанники должны уметь:
решать задачи практического содержания;
моделировать и исследовать процессы, творчески подходить к решению задачи;
составлять алгоритмы действий для исполнителя с заданным набором команд;
правильно подключать к блоку Arduino UNO электропитание и внешние устройства;
составлять, отлаживать и модифицировать программы для реальных и виртуальных исполнителей;
разделять обязанности при работе в малой группе, контролировать действия своей «пары», разрешать конфликты.
Формы подведения итогов реализации и контроля. В качестве домашнего задания предлагаются задания для обучащихся по сбору и изучению информации по выбранной теме:
выяснение технической задачи;
определение путей решения технической задачи.
Контроль осуществляется в форме творческих проектов, самостоятельной разработки работ. Не возбраняется подключение членов семей учащихся к реализации технических заданий кружковцев, при выполнении проектов.