Основными принципами обучения являются:
1. Научность. Этот принцип предопределяет сообщение обучаемым только достоверных, проверенных практикой сведений, при отборе которых учитываются новейшие достижения науки и техники.
2. Доступность. Предусматривает соответствие объема и глубины учебного материала уровню общего развития учащихся в данный период, благодаря чему, знания и навыки могут быть сознательно и прочно усвоены.
3. Связь теории с практикой. Обязывает вести обучение так, чтобы обучаемые могли сознательно применять приобретенные ими знания на практике.
4. Воспитательный характер обучения. Процесс обучения является воспитывающим, ученик не только приобретает знания и нарабатывает навыки, но и развивает свои способности, умственные и моральные качества.
5. Сознательность и активность обучения. В процессе обучения все действия, которые отрабатывает ученик, должны быть обоснованы. Нужно учить, обучаемых, критически осмысливать, и оценивать факты, делая выводы, разрешать все сомнения с тем, чтобы процесс усвоения и наработки необходимых навыков происходили сознательно, с полной убежденностью в правильности обучения. Активность в обучении предполагает самостоятельность, которая достигается хорошей теоретической и практической подготовкой и работой педагога.
6. Наглядность. Объяснение техники сборки робототехнических средств на конкретных изделиях и программных продукта. Для наглядности применяются существующие видео материалы, а также материалы своего изготовления.
|
|
|
7. Систематичность и последовательность. Учебный материал дается по определенной системе и в логической последовательности с целью лучшего его освоения. Как правило этот принцип предусматривает изучение предмета от простого к сложному, от частного к общему.
8. Прочность закрепления знаний, умений и навыков. Качество обучения зависит от того, насколько прочно закрепляются знания, умения и навыки учащихся. Не прочные знания и навыки обычно являются причинами неуверенности и ошибок. Поэтому закрепление умений и навыков должно достигаться неоднократным целенаправленным повторением и тренировкой.
9. Индивидуальный подход в обучении. В процессе обучения педагог исходит из индивидуальных особенностей детей (уравновешенный, неуравновешенный, с хорошей памятью или не очень, с устойчивым вниманием или рассеянный, с хорошей или замедленной реакцией, и т.д.) и опираясь на сильные стороны ребенка, доводит его подготовленность до уровня общих требований.
Этапы реализации программы
Программа рассчитана на два года обучения.
За первый год обучения обучающийся освоит основы проектирования, конструирования, программирования и виртуальной сборки робототехнических устройств конструктора LEGO Mindstorms NXT.
|
|
|
За второй год обучения обучающийся создаст более сложные модели робототехнических устройств, в том числе освоит конструктор нового поколения EV3.
Условия реализации программы.
Программа рассчитана на 2 года обучения, возраст детей от 9 до 17 лет. Количество детей обучаемых в одной группе зависит от количества имеющихся в наличии в учебном классе компьютеров, один ученик – один компьютер (в соответствии с правилами техники безопасности внутри учреждения на основании САНПИН).
Режим организации занятий.
Для обучающихся первого года обучения продолжительность одного учебного занятия два академических часа два раза в неделю. Часовая нагрузка каждой группы 144 часа в год.
Для обучающихся второго года обучения продолжительность одного учебного занятия три академических часа два раза в неделю. Часовая нагрузка каждой группы 216 часов в год.
Формы проведения занятий.
Теоретические занятия по изучению робототехники строятся следующим образом:
- лекционная форма, практические занятия, самостоятельная работа;
- дистанционная работа с использованием сайта программы: http://robototechnika.ucoz.ru
|
|
|
- объявляется тема занятий;
- раздаются материалы для самостоятельной работы и повторения материала или указывается где можно взять этот материал;
- теоретический материал преподаватель дает обучаемым, помимо вербального, классического метода преподавания, при помощи различных современных технологий в образовании (аудио, видео лекции, экранные видео лекции, презентации, интернет, электронные учебники);
- проверка полученных знаний осуществляется при помощи тестирования обучаемых.
Практические занятия проводятся следующим образом:
- преподаватель показывает конечный результат занятия, т.е. заранее готовит (собирает робота или его часть) практическую работу;
- далее преподаватель показывает, используя различные варианты, последовательность сборки узлов робота;
- преподаватель отдает обучаемым, ранее подготовленные самостоятельно мультимедийные материалы по изучаемой теме, либо показывает где они размещены на его сайте;
- далее обучаемые самостоятельно (и, или) в группах проводят сборку узлов робота;
- весь процесс работы преподаватель снимает на видео, ранее установленную в аудитории;
- видеоматериалы выкладываются на сайт в качестве поощрения и повторения материала, материалы так или иначе становятся методическим материалом, который можно в дальнейшем использовать в учебном процессе;
|
|
|
- практические занятия начинаются с правил техники безопасности при работе с различным инструментом и с электричеством и разбора допущенных ошибок во время занятия в обязательном порядке.
Система отслеживания результатов и форма подведения итогов.
Предусматриваются различные формы подведения итогов реализации дополнительной образовательной программы:
- олимпиады;
- соревнования;
- фестивали;
- учебно-исследовательские конференции (различного уровня)
- отчеты учеников со своими работами по телевидению;
- отчеты о проделанной работе в местной прессе;
- подготовка рекламных буклетов о проделанной работе;
- отзывы преподавателя и родителей учеников на сайте программы дополнительного образования;
- видео отчеты по выполненным работам, размещенным на сайте коллектива;
- заполненные зачетные листы с тестами и контрольными работами в «облачных» хранилищах с представленным педагогу доступом для проверки;
- карты технического проектирования составленные обучаемыми;
- сайты созданные самостоятельно обучаемыми для размещения своих работ, впечатлений и отзывов о пройденном обучении в коллективе.
Учебно-тематический план первого года обучения.
| № п/п | Тема | часы | |||
| всего | теория | практ. | Форма контроля | ||
| 1 | Вводное занятие | 2 | 2 | - | Опрос |
| 2 | Тема 1. Робототехника для начинающих, базовый уровень. LEGO Mindstorms NXT | 4 | 1 | 3 | Опрос |
| 3 | Тема 2. Технология NXT. | 5 | 2 | 3 | Опрос |
| 4 | Тема 3. Знакомство с конструктором. LEGO Mindstorms NXT | 6 | 2 | 4 | Опрос Наблюдение |
| 5 | Тема 4. Начало работы с конструктором LEGO Mindstorms NXT. Первая модель. | 9 | 2 | 7 | Опрос Наблюдение |
| 6 | Тема 5. Виртуальная сборка робототехнических устройств LEGO Mindstorms NXT при помощи программы LEGO Digital Designer (бесплатный виртуальный конструктор моделей от LEGO Group). | 6 | 1 | 5 | Опрос Наблюдение |
| 7 | Тема 6. Программное обеспечение NXT | 8 | 2 | 6 | Опрос |
| 8 | Тема 7. Работа по «облачным» технологиям. | 6 | 1 | 5 | Опрос Наблюдение |
| 9 | Тема 8. Модели с датчиками. | 43 | 4 | 39 | Наблюдение |
| 10 | Тема 9. Программирование роботов | 46 | 5 | 41 | Наблюдение |
| 11 | Тема 10. День показательных соревнований | 8 | 8 | Участие в соревнованиях | |
| 12 | ИТОГОВОЕ ЗАНЯТИЕ | 1 | 1 | Зачет | |
| ИТОГО | 144 | 22 | 122 | ||
Содержание программы первого года обучения.
- Введение.
Теория. Рассказ о развитии робототехники в мировом сообществе и в частности в России. Показ видео роликов о роботах и роботостроении. Знакомство с содержание программы «Робототехника». Правила техники безопасности.
Тема 1.
Теория.
- Робототехника для начинающих, базовый уровень
- Основы робототехники.
- Понятия: датчик, интерфейс, алгоритм и т.п.
Алгоритм программы представляется по принципу LEGO. Из визуальных блоков составляется программа. Каждый блок включает конкретное задание и его выполнение. По такому же принципу собирается сам робот из различных комплектующих узлов (датчик, двигатель, зубчатая передача и т.д.) узлы связываются при помощи интерфейса (провода, разъемы, системы связи, оптику и т.д.)
Практика. Обучаемые знакомятся со специализированной литературой, электронными изданиями и сайтом коллектива (педагога).
На сайте конкретно изучают следующие темы: Модели с датчиками. (Лабиринт-датчик расстояния, траектория-датчик света, модели с датчиками касания и звука)
Составление программ (видеоклипы, презентации из скриншотов)
Тема 2.
Теория. Технология NXT.
- О технологии NXT.
- Установка батарей.
- Главное меню.
- Сенсор цвета и цветная подсветка.
- Сенсор нажатия.
- Ультразвуковой сенсор.
- Интерактивные сервомоторы.
- Использование Bluetooth.
NXT является «мозгом» робота MINDSTORMS. Это интеллектуальный, управляемый компьютером элемент конструктора LEGO, позволяющий роботу ожить и осуществлять различные действия. Различные сенсоры необходимы для выполнения определенных действий.
Практика. Обучаемые рассматривают все комплектующие конструктора LEGO. Обучаемые читают описание технологии NXT разработчика. Педагог показывает на экране через проектор свои мультимедийные интерактивные учебники по технологии NXT.
Тема 3.
Теория. Знакомство с конструктором.
- Твой конструктор (состав, возможности)
- Основные детали (название и назначение)
- Датчики (назначение, единицы измерения)
- Двигатели
- Микрокомпьютер NXT
- Аккумулятор (зарядка, использование)
- Как правильно разложить детали в наборе
В конструкторе MINDSTORMS NXT применены новейшие технологии робототехники: современный 32 – битный программируемый микроконтроллер; программное обеспечение, с удобным интерфейсом на базе образов и с возможностью перетаскивания объектов, а так же с поддержкой интерактивности; чувствительные сенсоры и интерактивные сервомоторы; разъемы для беспроводного Bluetooth и USB подключений. Различные сенсоры необходимы для выполнения определенных действий.
Практика. Педагог рассказывает кратко и показывает на практике практически о всех комплектующих конструктора. Показывает методику сборки робота и подключение всех его датчиков и блоков кабелем. Обучаемым предлагается практически все повторить самостоятельно.
Тема 4.
Теория. Начало работы на ПК.
- Включение \ выключение микрокомпьютера (аккумулятор, батареи, включение, выключение)
- Подключение двигателей и датчиков (комплектные элементы, двигатели и датчики NXT).
- Тестирование (Try me)
- Мотор
- Датчик освещенности
- Датчик звука
- Датчик касания
- Ультразвуковой датчик
- Структура меню NXT
- Снятие показаний с датчиков (view)
Первая модель.
- Сборка модели по технологическим картам.
- Составление простой программы для модели, используя встроенные возможности NXT (программа из ТК + задания на понимание принципов создания программ)
Практика. Для начала работы заряжаем батареи. Учимся включать и выключать микроконтроллер. Подключаем двигатели и различные датчики с последующим тестирование конструкции робота. Первую модель собираем ShooterBot, являющейся продолжением модели «быстрого старта», находящегося в боксе. Инструкция в комплекте с комплектующими.
Тема 5 Виртуальная сборка робототехнических устройств при помощи программы LEGO Digital Designer — это бесплатный виртуальный конструктор моделей от LEGO Group, благодаря которому можно собирать реалистичные трехмерные модели как из реальных конструкторских наборов NXT и EV3.
Теория. Обучаемые знакомятся с программой, ее содержанием и возможностями. Самое главное здесь то, что виртуальные детали в базе данных однотипны с реальными деталями конструкторов NXT и EV3.
Практика. При нехватке наборов конструкторов в аудитории педагог может распределить учеников на реальную и виртуальную сборку устройств на компьютерах. Обучаемые могут первоначально создать виртуальную модель, а затем из реальных деталей по заданию педагога либо самостоятельно по своему замыслу. Подобный подход используется на олимпиадах.
Тема 6. Программное обеспечение NXT
Теория.
- Требования к системе.
- Установка программного обеспечения.
- Интерфейс программного обеспечения.
- Палитра программирования.
- Панель настроек.
- Контроллер.
- Редактор звука.
- Редактор изображения.
- Дистанционное управление.
- Структура языка программирования NXT-G
- Установка связи с NXT
- Usb
- BT
Практика.
- Загрузка программы
- Запуск программы на NXT
- Память NXT: просмотр и очистка
- Моя первая программа (составление простых программ на движение)
Разъяснение всей палитры программирования содержащей все блоки для программирования, которые понадобятся для создания программ. Каждый блок задает возможные действия или реакцию робота. Путем комбинирования блоков в различной последовательности можно создать программы, которые оживят робота.
Тема 7
Теория. Работа по «облачным» технологиям. Зачетный лист с тестами и контрольными. Краткий обзор о облачных технологиях. Порядок регистрации и создания своего диска в облаке.
На диске педагога в облаке ученики получают для скачивания различные материалы в виде справок, учебников по робототехнике. Получают задания в виде тестов, в которых размещены вопросы как правило по пройденным предыдущим темам в большей степени теоретическим (например: сколько жил в кабеле интерфейса, от какого напряжения питается робот и т.д.).
Дети учатся работать с текстовыми и табличными редакторами. что особенно важно в том случае, когда они в школе еще не изучали эти редакторы. Знание и умение работать в текстовых и табличных редакторах необходимо при проектно-исследовательской работе ученика.
Столкнувшись с этой темой педагог понял, что ученики во многих школах изучают редактор текста в 9-10 классах. Следовательно, о самостоятельной подготовке исследовательской работы ребенком в более ранних классах не может быть и речи. Кто-то за него готовит эту работу в редакторе текстов за исключением единиц.
До применения этой технологии я применял (и применяю) методику написания учеником от руки проекта своей работы по готовому шаблону приготовленному мной в редакторе текстов. Результат неутешительный. Вместе с учеником, а порой и всей группой разбираем почерк автора.
Даже разовое применение облачной технологии в работе с учениками принесет большую пользу и ученику, педагогу и учителям в школе. Ребенок получит еще небольшой, но нужный пласт дополнительных знаний.
Облачные технологии практически применяются во время каникул и карантина в школе и во время индивидуальных заболеваний ребенка. В данных случаях применялась продуктивно и технология проведения видео конференций (по этой же технологии в Google) которую дети освоили моментально.
Практика. Педагог и обучаемые создают свои диски в облаке и организуют к ним доступ. Обучаемый берет с диска педагога шаблон зачетного листа и работает с ним. Педагог постоянно проводит проверки на занятиях и после занятий, выкладывая в свою папку материалы для дистанционного обучения. В дальнейших темах эта технология не применялась.
Тема 8.
Теория. Модели с датчиками.
- Сборка моделей и составление программ из ТК.
- Датчик звука
- Датчик касания
- Датчик света
- Датчик касания
- Подключение лампочки
- Выполнение дополнительных заданий и составление собственных программ.
- Составление простых программ по алгоритмам, с использованием ветвлений и циклов
- Соревнования
Датчики цвета (сенсоры) являются одним из двух датчиков, которые заменяют роботу зрение (другой датчик - ультразвуковой). У этого датчика совмещаются три функции. Датчик цвета позволяет роботу различать цвета и отличать свет от темноты. Он может различать 6 цветов, считывать интенсивность света в помещении, а также измерять цветовую интенсивность окрашенных поверхностей.
Датчик нажатия позволяет роботу осуществлять прикосновения. Датчик нажатия может определить момент нажатия на него чего-либо, а так же момент освобождения.
Ультразвуковой датчик позволяет роботу видеть и обнаруживать объекты. Его также можно использовать для того, чтобы робот мог обойти препятствие, оценить и измерить рас стояние, а также зафиксировать движение объекта.
В каждый серво мотор встроен датчик вращения. Он позволяет точнее вести управление движениями робота.
Практика. Соревнования. Сборка моделей роботов и составление программ по технологическим картам.
Далее составляются программы по заданиям:
- движение робота в лабиринте с одним датчиком расстояния;
- движение робота в лабиринте с двумя датчиками расстояния;
- движение робота по траектории с одним датчиком освещения;
- движение робота по траектории с двумя датчиками освещения;
- работа робота трансформера (первоначально создается программа буровой установки, а затем в качестве игрового варианта создается программа деда мороза с елочкой). Эта работа размещена на сайте и фото стенде аудитории;
- создается программа мусоро-уборщика;
- программа робота погрузчика;
- создается программ роботов борцов с датчиками касания и освещенности;
- создается программа робота танка с вращающейся башней и звуками выстрела (датчики звука, касания,освещенности);
- создается программа робота фотографа;
- создается программа робота светофора;
- создается программа робота автомобиля, останавливающегося и продолжающего движение в соответствии с цветом светофора.
Тема 9.
Теория. Составление программ. Первоначально программируем роботов без применения компьютеров. Т.е. программируем простые действия робота непосредственно на самом микроконтроллере конструктора (движения в различные направления, остановка и движение на звук, остановка и движение робота при помощи датчиков касания и расстояния и т.д. )
Далее составляются программы на компьютере с помощью прилагаемой к набору программе. Но первоначально изучаются все блоки и меню программы по прилагаемой в программе инструкции и инструкциям педагога.
Практика. Соревнования.
Учитывая, что при конструировании робота существует множество вариантов его изготовления и программирования, начинаем с программ предложенных в инструкции и описании конструктора. Лишь затем смотрим программы которые размещены в интернете из разных доступных источников. Далее составляем свои творческие программы. Примеры заданий по программированию приведены в предыдущей теме.
Тема 10.
Теория. Выдаются следующие задания:
- создать робота транспортировщика;
- создать робота художника;
- создать робота борца;
- создать робота, двигающегося по траектории в темноте;
- создать робота, двигающегося в лабиринте;
- создать робота музыканта;
- создать робота танцора;
- создать робота, определяющего цвет;
- создать робота эколога;
- создать говорящего робота;
- создать робота охранника;
- создать робота на свою тему.
Практика. День показательных соревнований по категориям:Категории могут быть различными. Категории соревнований заранее рассматриваем различные. Используем видео материалы соревнований по конструированию роботов и повторяем их на практике. Затем применяем все это на соревнованиях.
Категории соревнований:
1. Первый год обучения
- 3-4 классы;
- 5-6 классы;
- 7-9 классы.
2. Второй год обучения
- 4-5 классы;
- 6-7 классы;
- 8-9 классы.
Оба года обучения в обязательном порядке выполняют виртуальную сборку своей модели. Первый год обучения программирует модели с микроконтроллера и программы размещенной на компьютере. Второй год обучения работает только с программой LEGO Mindstorms NXT размещенной на компьютере и EV3.
Категории соревнований по направлениям и темам определяются по планам проведения олимпиад и проектно-исследовательских фестивалей и конференций.
Тема: ИТОГОВОЕ ЗАНЯТИЕ
Теория. Подведение итогов. Презентация результатов детей.
Практика. Демонстрация моделей, созданных за учебный год.
Учебно-тематический план второго года обучения.
| № п/п | Тема | часы | |||
| всего | теория | практ. | Форма контроля | ||
| 1 | Вводное занятие (в том числе техника безопасности) | 2 | 1 | 1 | практическая работа |
| 2 | Тема 1. Повторение технологии NXT | 4 | 2 | 2 | Опрос |
| 3 | Тема 2. Изучение новых программ по проектированию, конструированию и программированию робототехнических средств LEGO Mindstorms EV3. | 17 | 4 | 13 | опрос |
| 4 | Тема 3. Знакомство с положением о российских и международных соревнованиях | 2 | 2 | - | Беседа |
| 5 | Тема 4 Работа по «облачным» технологиям. | 4 | 1 | 3 | Зачет контрольные |
| 6 | Тема 5. Сборка робота «СИГВЕЙ» и его программирование | 10 | 1 | 9 | Демонстрация моделей |
| 7 | Тема 6. Сборка и программирование робота по программе «Менделеев» на специализированном поле | 16 | 2 | 14 | Демонстрация моделей |
| 8 | Тема 7. Сборка и программирование робота по программе «Ван Гог» на специализированном поле | 20 | 3 | 17 | Демонстрация моделей |
| 9 | Тема 8. Сборка и программирование робота по программе «Колумб» на специализированном поле | 20 | 3 | 17 | Демонстрация моделей |
| 10 | Тема 9. Сборка и программирование робота по программе «Робот в лабиринте» на специализированном поле | 20 | 3 | 17 | Демонстрация моделей |
| 11 | Тема 10. Сборка и программирование робота по программе «Робот фотограф» | 20 | 3 | 17 | Демонстрация моделей |
| 12 | Тема 11. Проекты «Умный дом» на платформе ARDUINO | 72 | 8 | 64 | Демонстрация моделей |
| 13 | Тема 12. День показательных соревнований | 8 | 8 | Личный рейтинг детей | |
| 14 | ИТОГОВОЕ ЗАНЯТИЕ | 1 | 1 | Тест | |
| ИТОГО | 216 | 33 | 183 | ||
Дата добавления: 2021-07-19; просмотров: 36; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!