ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ВЯТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Утверждаю

проректор по УМР

____________

«____» ___________ 2016 г.

Образовательная программа

дополнительного образования детей

«Мехатроника и робототехника»

Срок реализации – 1 год

Всего часов: 72 часа

Возраст слушателей: обучающиеся 6 - 9 классов (12 - 15 лет).

Программа разработана

преподавателем каф. ЭПиАПУ

Мокрушиным Сергеем Александровичем

г. Киров

2016 г.

Содержание

1. Пояснительная записка. 3

2. Учебно-тематический план образовательной программы «Мехатроника и робототехника». 9

3. Содержание образовательной программы «Мехатроника и робототехника» 11

4. Методическое обеспечение дополнительной образовательной программы «Мехатроника и робототехника». 13

Список литературы.. 15

1.1.  Направленность

Программа дополнительного технического образования направлена на активизацию технической деятельности обучающихся, способствует развитию у них внимания, мышления, воображения, творческой активности, формированию их технической культуры.

1.2.  Актуальность

Актуальность программы для обучающихся заключается в возможности расширить свой кругозор, открыть в себе изобретательские способности. Для учебного заведения программа актуальна тем, что позволяет готовить специалистов, обладающих знаниями и умениями не только основной образовательной программы, но и дополнительными навыками в направлении, смежном изучаемой специальности.

Знания и умения, которые обучающиеся получают в техническом кружке, дополняют и расширяют технический опыт, способствует правильной ориентации в разнообразных технических направлениях, новинках и изобретениях.

1.3.  Педагогическая целесообразность

Введение 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 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. Занятия с детьми на кружках робототехники, способствует подготовке специалистов нового склада, способных к совершению инновационного прорыва в современной науке и технике.

1.4.  Цель:

Обеспечить развитие у ребёнка способностей и навыков в области электроники, информатики, механики, мехатроники и робототехники.

1.5.  Задачи:

Обучающие

·  Ознакомление с тенденциями развития электроники, информатики и механики, а так же их практической значимостью в современной жизни людей;

·  формирование основных знаний, используемых в технических областях;

·  Обучение понимать принципы автоматизации, читать принципиальные схемы;

·  формирование теоретических знаний в области устройства и эксплуатации робототехнических механизмов и машин;

·  Обучение проектировать механизмы;

·  Обучение программировать микроконтроллеры.

·  повышение уровня знаний учащихся по предметам: физика, математика, информатика.

Развивающие

·  развитие инженерного мышления, навыков конструирования, программирования и эффективного использования кибернетических систем;

·  развитие творческого потенциала учащихся, пространственного воображения;

·  формирование умения планировать работу и самостоятельно контролировать ее поэтапное выполнение.

·  Развитие навыков работать в команде;

·  Раскрытие профессиональных творческих способностей;

Воспитательные

·  Повышать мотивацию учащихся к изобретательству и созданию собственных автоматизированных систем;

·  Воспитывать у учащихся стремление к получению качественного законченного результата;

·  Формировать навыки проектного мышления, работы в команде, эффективно распределять обязанности.

1.6.  Сроки реализации и возрастные особенности детей

Программа рассчитана на 1 год обучения. Для обучения принимаются дети в возрасте 12 - 15 лет без специального отбора. Формируются группы по 10 человек. Состав группы может быть разновозрастным.

1.7.  Форма и режим занятий

Занятия проводятся 1 раз в неделю по 2 часа (72 часа в год). Основной формой являются групповые занятия.

1.8.  Методы организации занятий

·  Создание проблемной ситуации.

·  Формирование и совершенствование умений и навыков (изучение нового материала, беседа, сообщение-презентация, практика).

·  Обобщение и систематизация знаний (самостоятельная работа, творческая работа, дискуссия).

·  Контроль и проверка умений и навыков (опрос, самостоятельная работа, соревнования).

·  Комбинированные занятия.

·  Создание ситуаций творческого поиска.

·  Мастер-классы (передача опыта от старших младшим)

·  Стимулирование (поощрение, выставление баллов)

1.9.  Методика проведения занятий

Устанавливая связи между уже имеющимся и новым опытом, полученным в процессе обучения, учащийся приобретает знания. Педагог дополнительного образования ставит новую техническую задачу, решение которой ищется совместно. Обучение в процессе практической деятельности, предполагает создание моделей и реализацию идей путем конструирования. При необходимости, выполняется эскиз конструкции. Далее учащиеся работают в группах по 2 человека, ассистент преподавателя раздает конструкторы с контроллерами и дополнительными устройствами. Проверив наличие основных деталей, учащиеся приступают к созданию роботов. При необходимости преподаватель раздает методические указания со всеми этапами сборки (или выводит изображение этапов на большой экран с помощью проектора). В зависимости от задач на занятиях используются разные виды конструирования. Свободное, не ограниченное жесткими рамками исследование, в ходе которого обучающиеся создают различные модификации простейших моделей, что позволяет им прийти к пониманию определенной совокупности идей. Исследование, проводимое под руководством преподавателя и предусматривающее пошаговое выполнение инструкций, в результате которого обучающиеся строят модель, используемую для обработки данных. Свободное, неограниченное жесткими рамками решение творческих задач, в процессе которого обучающие делают модели по собственным проектам и самостоятельные конструкторские разработки. На каждом компьютере обучающегося имеется постоянно дополняющиеся папка с готовыми инструкциями по конструированию моделей и руководство пользования программой. Если для решения требуется программирование, учащиеся самостоятельно составляют программы на компьютерах. Программа загружается учащимися из компьютера в контроллер готовой модели робота илипромышленного механизма, и проводятся испытания на специально приготовленных полях. После выполнения задания учащиеся делают выводы о наиболее эффективных механизмах и программных ходах, приводящих к решению проблемы. На этапе рефлексии обучающиеся дается возможность обдумать то, что они построили, запрограммировали, помогает более глубоко понять идеи, с которыми они сталкиваются в процессе своей деятельности на предыдущих этапах. Размышляя, обучающиеся устанавливают связи между полученной и новой информацией и уже знакомыми им идеями, а также предыдущим опытом. На этом этапе в каждом задании детям предлагается некоторый объем вопросов, побуждающих установить взаимосвязи между опытом, который они получают в процессе работы над заданием, и тем, что они знают в реальном мире. При необходимости производится модификация программы и конструкции. На этапе развития обучающиеся предлагаются дополнительные творческие задания по конструированию или программированию. Творческие задачи наилучшим образом способствуют дальнейшему обучению и развитию.

Для закрепления изученного материала, мотивации дальнейшего обучения и выявления наиболее способных учеников регулярно проводится защита творческих проектов.

1.10.  Методы достижения результатов:

·  Движение от простого к сложному;

·  Активное вовлечение обучающихся в творческие конкурсы, конференции, выставки;

·  Дополнительные творческие задания;

·  Исследовательские разработки;

·  Передача опыта от старших к младшим;

·  Поощрение, стимулирование.

1.11.  Ожидаемые результаты и способы их проверки

Образовательные

Результатом занятий робототехникой будет способность обучающихся к самостоятельному решению ряда задач с использованием образовательных робототехнических конструкторов, а также создание творческих проектов. Конкретный результат каждого занятия – это робот или механизм, выполняющий поставленную задачу. Проверка проводится как визуально – путем совместного тестирования роботов, так и путем изучения программ и внутреннего устройства конструкций, созданных обучающимся. Навыки самообразования - периодическая оценка своих успехов и собственной работы самими обучающимися. Основной способ итоговой проверки – регулярные зачеты с известным набором пройденных тем. В зачет принимается участие в конкурсах и итог проекта.

Развивающие

Изменения в развитии внимательности, аккуратности и особенностей мышления конструктора-изобретателя проявляется на самостоятельных задачах по механике и программированию. Наиболее ярко результат проявляется в успешных выступлениях на внешних творческих конкурсах по робототехнике и при защите самостоятельного творческого проекта.

Воспитательные

Воспитательный результат занятий робототехникой можно считать достигнутым, если учащиеся проявляют стремление к самостоятельной работе, усовершенствованию известных моделей и алгоритмов, созданию творческих проектов. Участие в научных конференциях для школьников, открытых состязаниях роботов и просто свободное творчество во многом демонстрируют и закрепляют его. Развитие коммуникативных навыков: сотрудничество и работа в команде, успешное распределение ролей. Кроме того, простым, но важным результатом будет регулярное содержание своего рабочего места и конструктора в порядке.

Ожидаемый результат:

Обучающиеся научатся конструировать, строить механизмы с электроприводом, будут знать основы программирования контроллеров.

После завершения заданий по управлению и контролю работы механизмов, проведения исследований с помощью датчиков:

·  Большинство обучающихся будет записывать простые программы и устанавливать связь между выходными устройствами; модернизировать программу для получения желаемого результата. Научаться выбирать подходящие датчики для контроля параметров и самостоятельно выполнять соответствующие измерения, соблюдая правила безопасности.

·  Обучающиеся не достигшие больших успехов будут создавать стандартные программы, нуждаясь в помощи при их написании и исправлению ошибок в них. Выполнять измерения только под чьим-нибудь руководством и/или с чьей-либо помощью.

·  Обучающиеся успешно продвигающиеся вперед. Будут: писать более сложные программы. Выполнять все процедуры, объединять их и выявлять ограничения и недостатки в работе системы. Узнают, в каких случаях возможно регистрировать данные посредством компьютера. Будут уметь выбирать соответствующие датчики и самостоятельно проводить измерения, соблюдая правила безопасности. Делать простые заключения на основании полученных данных.

При этом каждый обучающийся будет развиваться по своему индивидуальному образовательному маршруту, учитывая индивидуальные и возрастные его особенности.

Учитывая эти особенности, для каждого обучающегося будет свой максимум и минимум.

1.12.  Формы подведения итогов

·  В течение курса предполагаются регулярные зачеты, на которых решение поставленной заранее известной задачи принимается в свободной форме. При этом тематические защиты творческих проектов также являются методом проверки, и успешное участие в них освобождает от соответствующего зачета.

·  По окончании программы обучения обучающийся защищают творческий проект, требующий проявить знания и навыки по ключевым темам.

·  Кроме того, полученные знания и навыки проверяются на открытых конференциях, конкурсах и конференциях, куда направляются наиболее успешные ученики.

·  Для обучающихся всех возрастов и уровней подготовки возможно участие во всероссийских и международных состязаниях роботов.

·  Ведется организация собственных выставок, мастер-классов, конференций и открытых состязаний роботов с привлечением участников из других учебных заведений.