ПРОГРАММА ОБЪЕДИНЕНИЯ
«Робототехника»
По работе
С конструктором Перворобот LEGO WeDo
(дополнительная общеразвивающая программа
Для детей 8-14 лет, 144 часа).
СОСТАВИТЕЛЬ:
Моторин Василий Иванович,
педагог дополнительного образования
П. Свободный
Год
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Данная программа составлена на основе методического пособия для учителей по работе с конструктором Перворобот LEGO® WeDo™ (LEGO Education WeDo).
Цельпрограммы:
1. Освоение знаний об основах робототехники, конструирования программирования, об основных принципах механики, о методах и этапах моделирования, о методах сбора, анализа и обработки информации, о методах проектирования и проведения исследований;
2. Овладения умениями применять знания основ конструирования для создания моделей реальных объектов и процессов, мыслить логически, творчески подходить к решению поставленной задачи, работать с компьютером проводить исследования, создавать проекты, проводить презентацию итогов собственного труда;
3. Развитие познавательных интересов, интеллектуальных и творческих способностей в процессе создания моделей и проектов, образного и технического мышления, мелкой моторики, речь учащихся в процессе анализа проделанной работы;
4. Воспитание умения работать в микрогруппах и в коллективе в целом, этики и культуры общения, основ бережного отношения к оборудованию;
5. Использование приобретенных знаний и умений в повседневной жизни при решении творческих задач, при сборе и обработки информации, создании проектов.
6. Мотивация к изучению наук естественно-научного цикла: физики, в первую очередь, информатики (программирование и автоматизированные системы управления) и математики.
Задачи, стоящие при реализации занятий:
1. Создание педагогических условий для обучения, воспитания и развития детей.
2. Создание условий для поиска эффективных решений актуальных проблем дополнительного образования.
3. Обеспечение взаимодействия науки и практики в системе дополнительного образования.
4. Содействие распространению инновационного педагогического опыта в области дополнительного образования.
5. Формирование целостного миропонимания и современного научного мировоззрения.
6. Разностороннее и своевременное развитие детей, их творческих способностей, формирование навыков самообразования, самореализации личности.
7. Ознакомление с основными принципами механики;
8. Ознакомление с основами программирования в компьютерной среде моделирования Перворобот LEGO® WeDo™;
9. Развитие умения работать по предложенным инструкциям;
10. Развитие умения творчески подходить к решению задачи;
11. Развитие умения довести решение задачи до работающей модели;
12. Развитие умения излагать мысли в четкой логической последовательности, отстаивать свою точку зрения, анализировать ситуацию и самостоятельно находить ответы на вопросы путем
логических рассуждений;
13. Развитие умения работать над проектом в команде, эффективно распределять обязанности;
14. Подготовка к соревнованиям по Лего-конструированию.
Занятия конструированием, программированием, исследованиями, написание отчётов,
а также общение в процессе работы способствуют разностороннему развитию детей.
Интегрирование различных школьных предметов в учебном курсе ЛЕГО открывает новые
возможности для реализации новых образовательных концепций, овладения новыми навыками и расширения круга интересов.
Естественные науки.
Изучение процесса передачи движения и преобразования энергии в машине. Идентификация простых механизмов, работающих в модели, включая рычаги, зубчатые и ременные передачи. Ознакомление с более сложными типами движения, использующими кулачок, червячное и коронное зубчатые колеса. Понимание того, что трение влияет на движение модели. Понимание и обсуждение критериев испытаний. Понимание потребностей живых существ.
Проектирование.
Создание и программирование действующих моделей. Интерпретация двухмерных и
трехмерных иллюстраций и моделей. Понимание того, что животные используют различные части своих тел в качестве инструментов. Сравнение природных и искусственных систем. Использование программного обеспечения для обработки информации. Демонстрация умения работать с цифровыми инструментами и технологическими системами.
Реализация проекта.
Сборка, программирование и испытание моделей. Изменение поведения модели путём
модификации её конструкции или посредством обратной связи при помощи датчиков.
Организация мозговых штурмов для поиска новых решений. Обучение принципам совместной работы и обмена идеями.
Математика.
Измерение времени в секундах с точностью до десятых долей. Оценка и измерение
расстояния. Усвоение понятия случайного события. Связь между диаметром и скоростью
вращения. Использование чисел для задания звуков и для задания продолжительности
работы мотора. Установление взаимосвязи между расстоянием до объекта и показанием
датчика расстояния. Установление взаимосвязи между положением модели и показаниями
датчика наклона. Использование чисел при измерениях и при оценке качественных
параметров.
Развитие речи.
Общение в устной или в письменной форме с использованием специальных терминов.
Подготовка и проведение демонстрации модели. Использование интервью, чтобы получить информацию и написать рассказ. Написание сценария с диалогами. Описание логической последовательности событий, создание постановки с главными героями и её оформление визуальными и звуковыми эффектами. Применение мультимедийных
технологий для генерирования и презентации идей. Участие в групповой работе в качестве «мудреца», к которому обращаются со всеми вопросами.
Продолжительность курса – 144 часа в год. Занятия проводятся по 2 академических часа 2 раза в неделю.
Формы организации работы – занятия теоретического характера; практические занятия; работа над проектом; соревнования.
Эта программа в первую очередь адресована для детей 8-14 лет, но ее вполне можно использовать и для работы со старшими классами. Работая
индивидуально, парами, или в командах, учащиеся любых возрастов могут учиться,
создавая и программируя модели, проводя исследования, составляя отчёты и обсуждая
идеи, возникающие во время работы с этими моделями.
Комплект заданий WeDo позволяет воспитанникам работать в качестве юных исследователей, инженеров, математиков и даже писателей, предоставляя им инструкции, инструментарий и задания для межпредметных проектов.
Дети собирают и программируют действующие модели, а затем используют их для
выполнения задач, по сути являющихся упражнениями из курсов естественных наук,
технологии, математики, развития речи.
Комплект заданий WeDo предоставляет педагогу средства для достижения целого
комплекса образовательных целей.
* Творческое мышление при создании действующих моделей.
* Развитие словарного запаса и навыков общения при объяснении работы модели (приложение №1).
* Установление причинно-следственных связей.
* Анализ результатов и поиск новых решений.
* Коллективная выработка идей, упорство при реализации некоторых из них.
* Экспериментальное исследование, оценка (измерение) влияния отдельных факторов.
* Проведение систематических наблюдений и измерений.
* Использование таблиц для отображения и анализа данных (приложения № 2, 3, 4, 5, 6,7).
* Построение трехмерных моделей по двухмерным чертежам.
* Логическое мышление и программирование заданного поведения модели.
* Написание и воспроизведение сценария с использованием модели для наглядности и
драматургического эффекта.
Что входит в состав конструктора:
9580 Конструктор ПервоРобот LEGO® WeDo™ (LEGO Education WeDo Construction Set)
Используя этот конструктор, ученики строят Лего-модели, подключают их к ЛЕГО-
коммутатору и управляют ими посредством компьютерных программ. В набор входят 158
элементов, включая USB ЛЕГО-коммутатор, мотор, датчик наклона и датчик расстояния,
позволяющие сделать модель более маневренной и «умной».
1. USB LEGO-коммутатор
Через этот коммутатор осуществляется управление датчиками и моторами при помощи
программного обеспечения WeDo™. Через два разъёма коммутатора подаётся питание
на моторы и проводится обмен данными между датчиками и компьютером. Программное
обеспечение LEGO® WeDo автоматически обнаруживает каждый мотор или датчик.
2. Программа
может работать с тремя USB LEGO-коммутаторами одновременно.
3. Мотор
Можно запрограммировать направление вращения мотора (по часовой стрелке или
против) и его мощность. Питание на мотор (5В) подаётся через USB порт компьютера.
К мотору можно подсоединять оси или другие LEGO-элементы.
4. Датчик наклона
Датчик наклона сообщает о направлении наклона. Он различает шесть положений: «Носом вверх», «Носом вниз», «На левый бок», «На правый бок», «Нет наклона» и «Любой наклон».
5. Датчик расстояния
Датчик расстояния обнаруживает объекты на расстоянии до 15 см.
Программное обеспечение конструктора WeDo предназначено для создания программ путём перетаскивания Блоков из Палитры на Рабочее поле и их встраивания в цепочку программы.
Для управления моторами, датчиками наклона и расстояния, предусмотрены соответствующие Блоки. Кроме них имеются и Блоки для управления клавиатурой и дисплеем компьютера, микрофоном и громкоговорителем.
Программное обеспечение автоматически обнаруживает каждый мотор или датчик, подключенный к портам LEGO®-коммутатора. В разделе «Первые шаги» программного обеспечения WeDo можно ознакомиться с принципами создания и программирования LEGO-моделей.
Тематические книги:
|
Комплект содержит 12 заданий. Эти материалы можно загрузить в компьютер и использовать совместно с программным обеспечением WeDo. Все задания снабжены анимацией и пошаговыми сборочными инструкциями.
Обучение по данной программе осуществляется по 4 этапам:
1. Установление взаимосвязей.
2. Конструирование.
3. Рефлексия.
4. Развитие.
Установление взаимосвязей.
При установлении взаимосвязей учащиеся как бы «накладывают» новые знания на
те, которыми они уже обладают, расширяя, таким образом, свои познания. К каждому
из заданий комплекта прилагается анимированная презентация с участием фигурок
героев – Маши и Макса. Используя эти анимации, можно проиллюстрировать занятие,
заинтересовать учеников, побудить их к обсуждению темы занятия. В «Рекомендациях
учителю» к каждому занятию предлагаются и другие способы установления взаимосвязей.
Конструирование.
Учебный материал лучше всего усваивается тогда, когда мозг и руки «работают вместе».
Работа с продуктами LEGO Education базируется на принципе практического обучения:
сначала обдумывание, а затем создание моделей. В каждом задании комплекта для этапа
«Конструирование» приведены подробные пошаговые инструкции. При желании можно
специально отвести время для усовершенствования предложенных моделей, или для
создания и программирования своих собственных.
Рефлексия.
Обдумывая и осмысливая проделанную работу, учащиеся углубляют понимание предмета. Они укрепляют взаимосвязи между уже имеющимися у них знаниями и вновь приобретённым опытом. В разделе «Рефлексия» учащиеся исследуют, какое влияние на поведение модели оказывает изменение ее конструкции: они заменяют детали, проводят расчеты, измерения, оценки возможностей модели, создают отчеты, проводят презентации, задействуя в них свои модели. На этом этапе педагог получает прекрасные возможности для оценки достижений воспитанников.
Развитие.
Процесс обучения всегда более приятен и эффективен, если есть стимулы. Поддержание
такой мотивации и удовольствие, получаемое от успешно выполненной работы, естественным образом вдохновляют учащихся на дальнейшую творческую работу. В раздел «Развитие» для каждого занятия включены идеи по созданию и программированию моделей с более сложным поведением.
УЧЕБНО-ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН.
| № п/п | Темы занятий | Кол-во часов | ||
| Всего | Теории | Практ. | ||
| 1. | Вводные занятия. | |||
| 2. | Первые шаги в программировании. | |||
| 3. | Забавные механизмы. | |||
| 4. | Звери. | |||
| 5. | Футбол. | |||
| 6. | Приключения. | |||
| ИТОГО: |
СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММЫ
I. Вводные занятия.
Техника безопасности на занятиях. Знакомство с конструктором ПервоРобот LEGO WeDo с его комплектующими. Термины. Звуки. Фоны экрана. Сочетания клавиш. Включение и выключение ПК.
II. Первые шаги в программировании.
2.1. Мотор и ось.
Функции мотора. Функции блока «Начало». Направление вращения мотора (по часовой стрелке или против) и его мощность. Питание на мотор через USB порт компьютера.
Как вернуться в меню.
2.2. Зубчатые колеса.
Понятия: «Зубчатое колесо» и «Ведущее зубчатое колесо». Функции зубчатых колес.
2.3. Промежуточное зубчатое колесо.
Направление вращения зубчатых колес. Направление вращения промежуточного зубчатого колеса. Скорость вращения. Понятие «Холостое зубчатое колесо». Функции промежуточного зубчатого колеса.
2.4. Понижающая зубчатая передача.
Понятия: «Ведущее зубчатое колесо» и «Ведомое зубчатое колесо». Размер ведомого зубчатого колеса. Скорость вращения второго зубчатого колеса. Количество зубьев у ведущего зубчатого колеса и ведомого зубчатого колеса. Система зубчатых колес. Функции Блока «Включить мотор на….». Как вернуться в меню.
2.5. Повышающая зубчатая передача.
Функции Блока «Включить мотор на 20». Способ изменения значений. Скорость вращения второго зубчатого колеса, ведомого колеса. Число зубьев у первого и второго зубчатых колес. Система зубчатых колес, которая увеличивает скорость вращения.
2.6. Датчик наклона.
Как работает датчик наклона. Какие Блоки работают с датчиком наклона. Способы наклона: «Носом вверх», «Носом вниз», «На левый бок», «На правый бок»,
«Нет наклона» и «Любой наклон». Функции Блока «Ждать».
2.7. Шкивы и ремни.
Что происходит после включения мотора. Понятия: первый шкив – ведущий, второй шкив – ведомый. Скорость вращения шкивов. Направление вращения шкивов. Как изменить скорость вращения шкивов.
2.8. Перекрестная ременная передача.
Что происходит после включения мотора. Скорость вращения шкивов. Время работы мотора, способ изменения времени. Способ остановки мотора. Блок «Звук», выбор звука. Время звучания. Запись собственных звуков.
2.9. Снижение скорости.
Что происходит после включения мотора.
Скорость вращения шкивов. Направление вращения шкивов. Снижение и увеличение скорости. Как вернуться в меню.
2.10. Увеличение скорости.
Что происходит после включения мотора. Скорость вращения шкивов.
Направления вращения шкивов. Время работы мотора. Запись собственных звуков.
2.11. Датчик расстояния.
Функции датчика расстояния. Действие Блока «Экран».
2.12. Коронное зубчатое колесо.
Понятие «Коронное зубчатое колесо». Функции скошенных зубьев. Скорость вращения скошенных зубчатых колес. Размер и количество зубьев у зубчатого колеса.
Функции Блок «Включить мотор на… ».
2.13. Червячная зубчатая передача.
Комбинация 24-зубого колеса и червячного колеса внутри прозрачного корпуса.
Скорость вращения червячного колеса и 24-зубого колеса. Функции червячного колеса. Блоки управления мотором по часовой и против часовой стрелки.
2.14. Кулачок.
Форма кулачка. Функции кулачка. Понятие «Случайное число». Случайное число при программировании модели.
2.15. Рычаг.
Понятия: «Рычаг», «Плечо силы», «Плечо груза». Их функции. Программирование.
2.16. Блок «Цикл».
Понятие «Цикл». Отличие работы Блока Цикл со Входом и без него. Время действия Блока «Цикл». Способ остановки Цикла. Изменение звуков при помощи Случайного числа.
2.17. Блок «Прибавить к Экрану».
Функции Блока «Экран». Вход на 0 в Блоке «Экран». Применение программы счета.
Программирование.
2.18. Блок «Вычесть из Экрана».
Функции программы «Вычесть из экрана». Применение программы прямого и обратного счета. Программирование.
2.19. Блок «Начать при получении письма».
Функции Блока «Начать при получении письма». Другие функции Блока. Посылка сообщений. Программирование собственных идей.
2.20. Маркировка.
Понятие «Маркировка». Функции Маркировки. Использование клавиши Shift. Допустимое количество одновременного подключения моторов и датчиков. Подключение
ЛЕГО-коммутатора к US компьютера. Программирование. Соединение Блоков на рабочем поле.