КВД «Первые шаги в науку»

Направленность:
общеинтеллектуальная

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Программа направлена на привлечение учащихся к современным технологиям
конструирования, программирования и использования роботизированных устройств.
Актуальность Программы Воспитать поколение свободных, образованных, творчески
мыслящих граждан возможно только в современной образовательной среде. Программа
представляет учащимся технологии 21 века. Сегодняшним школьникам предстоит работать по
профессиям, которых пока нет, использовать технологии, которые еще не созданы, решать
задачи, о которых мы можем лишь догадываться. Школьное образование должно
соответствовать целям опережающего развития. Для этого в школе должно быть обеспечено
изучение не только достижений прошлого, но и технологий, которые пригодятся в будущем,
обучение, ориентированное как на знаниевый, так и деятельностный аспекты содержания
образования. Таким требованиям отвечает робототехника.
Одним из динамично развивающихся направлений программирования является
программное управление робототехническими системами. В период развития техники и
технологий, когда роботы начинают применяться не только в науке, но и на производстве, и
быту, актуальной задачей для занятий «Первые шаги в науку» является ознакомление учащихся
с данными инновационными технологиями.
Робототехника - сравнительно новая технология обучения, позволяющая вовлечь в процесс
инженерного творчества детей, начиная с младшего школьного возраста, что позволит
обнаружить и развить навыки учащихся в таких направлениях как мехатроника, искусственный
интеллект, программирование и т.д. Использование методик этой технологии обучения
позволит существенно улучшить навыки учащихся в таких дисциплинах как математика,
физика, информатика.
Возможность прикоснуться к неизведанному миру роботов для современного 3 ребенка
является очень мощным стимулом к познанию нового, преодолению инстинкта потребителя и
формированию стремления к самостоятельному созиданию.
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.

Цель:

создание

условий

развития

конструктивного

мышления

ребёнка

средствами

робототехники, формирование интереса к техническим видам творчества, популяризация
инженерных специальностей
Задачи:
Личностные
воспитание коммуникативных качеств посредством творческого общения учащихся в группе,
готовности к сотрудничеству, взаимопомощи и дружбе;


воспитание трудолюбия, аккуратности, ответственного отношения к осуществляемой
деятельности;



формирование уважительного отношения к труду;



развитие целеустремленности и настойчивости в достижении целей.

метапредметные


умение организовать рабочее место и соблюдать технику безопасности;



умение сопоставлять и подбирать информацию из различных источников (словари,
энциклопедии, электронные диски, Интернет источники);



умение самостоятельно определять цель и планировать алгоритм выполнения задания;
умение проявлять рационализаторский подход при выполнении работы, аккуратность;
умение анализировать причины успеха и неудач, воспитание самоконтроля.



умение излагать мысли в четкой логической последовательности, отстаивать свою



точку зрения, анализировать ситуацию и самостоятельно находить ответы на вопросы
путем логических рассуждений;



понимание основ физики и физических процессов взаимодействия элементов конструктора.

предметные


познакомить с конструктивными особенностями и основными приемами конструирования
различных моделей роботов, компьютерной средой, включающей в себя графический язык
программирования LEGO Education ;



научить самостоятельно решать технические задачи в процессе конструирования роботов
(планирование предстоящих действий, самоконтроль, применять полученные



знания, приемы и опыт конструирования с использованием специальных элементов, и
других объектов и т.д.);



научить создавать реально действующие модели роботов при помощи специальных
элементов по разработанной схеме, по собственному замыслу,



научить разрабатывать и корректировать программы на компьютере для различных
роботов;
уметь демонстрировать технические

ОЖИДАЕМЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
В процессе реализации образовательной программы, обучающиеся получают определенный
объем знаний, приобретают специальные умения и навыки, происходит воспитание и развитие
личности.
- личностные результаты:


проявляет такие коммуникативными качествами как готовность к сотрудничеству и
взаимопомощи и умение к созидательной коллективной деятельности;



проявляет трудолюбие, ответственность по отношению к осуществляемой деятельности;



проявляет целеустремленность и настойчивость в достижении целей.

- метапредметные результаты:


умеет организовать рабочее место и содержит конструктор в порядке, соблюдает
технику безопасности; умеет работать с различными источниками информации;

 умеет самостоятельно определять цель и планировать пути ее достижения;


проявляет гибкость мышления, способность осмысливать и оценивать выполненную
работу, анализировать причины успехов и неудач, обобщать;



умеет проявлять рационализаторский подход и нестандартное мышление при
выполнении работы, аккуратность;



умеет с достаточной полнотой и точностью выражать свои мысли в соответствии с
задачами и условиями коммуникации;

 проявляет настойчивость, целеустремленность, умение преодолевать трудности.
- предметные результаты:


знает

основную

элементную

базу

(светодиоды,

кнопки

переключатели,

потенциометры, резисторы, конденсаторы, соленоиды, пьезодинамики)


знает виды подвижных и неподвижных соединений в конструкторе, принципы работы
простейших механизмов, видов механических передач;

 умеет использовать простейшие регуляторы для управления роботом;


владеет основами программирования в компьютерной среде моделирования LEGO
Education SPIKE Prime;

 понимает принципы устройства робота как кибернетической системы;



умеет собрать базовые модели роботов и усовершенствовать их для выполнения
конкретного задания;

 умеет демонстрировать технические возможности роботов.

Отличительные особенности Программы
Программа имеет ряд отличий от уже существующих аналогов, которые предполагают
поверхностное освоение элементов робототехники с преимущественно демонстрационным
подходом к интеграции с другими предметами. Особенностью данной программы является
нацеленность на конечный результат, т.е. обучающийся создает не просто внешнюю модель
робота, дорисовывая в своем воображении его возможности, он создает действующее
устройство, которое решает поставленную задачу.
Программа построена на обучении в процессе практики и позволяет применять знания из
разных предметных областей, которые воплощают идею развития системного мышления у
каждого учащегося, так как системный анализ — это целенаправленная творческая
деятельность человека, на основе которой обеспечивается представление объекта в виде
системы. Творческое мышление - сложный многогранный процесс, но общество всегда
испытывает потребность в людях, обладающих нестандартным мышлением.
Учебный план Программы связан с мероприятиями в научно-технической сфере для
детей (турнирами, соревнованиями), что позволяет, не выходя за рамки учебного процесса,
принимать активное участие в конкурсах различного уровня.
Срок реализации программы 1 год
На обучение отводится 34 часа - 1 занятие в неделю по 1 часу (45 мин).
В первый год учащиеся проходят курс конструирования, построения механизмов с
электроприводом, а также знакомятся с основами программирования контроллеров базового
набора, основами теории автоматического управления. Изучают интеллектуальные и
командные игры роботов.
Форма обучения очная.
Форма проведения занятий планируется как для всей группы (групповая) - для
освещения общих теоретических и других вопросов, передача фронтальных знаний, так
и мелкогрупповые по 2-3 человека для индивидуального усвоения полученных знаний и
приобретения практических навыков. Это позволяет дифференцировать процесс
обучения, объединить такие противоположности, как массовость обучения и его
индивидуализацию

Материально-техническое оснащение Программы


учебная аудитория ;



столы учебные - 12 шт;



стулья ученические - 12 шт;



доска учебная - 1 шт;



компьютеры (ноутбуки) ;



проектор



набор конструктор LEGO Education



Часть 1 Прикладная робототехника



Часть 2 Техническое зрение роботов с использованием Trackingcam



Комплект учебный робот SD1-4-320



Конструктор программируемых моделей инженерных систем



Средства обучения и воспитания Центра “Точка Роста”

Информационное обеспечение:


-Аудио-, видео, фотоматериалы, интернет источники.



Организационно-педагогические средства

(учебно-программная

образовательная программа, дидактические материалы).
o Средства обучения и воспитания Центра “Точка Роста”

документация:

СОДЕРЖАНИЕ КУРСА
1. Вводное занятие:
Информатика, кибернетика, робототехника. Инструктаж по ТБ.
2. Основы конструирования
Теория: Простейшие механизмы. Хватательный механизм. Принципы крепления деталей.
Рычаг. Виды механической передачи: зубчатая передача: прямая, коническая, червячная.
Передаточное отношение. Ременная передача, блок. Повышающая передача. Волчок.
Понижающая передача. Силовая «крутилка». Редуктор. Осевой редуктор с заданным
передаточным отношением. Колесо, ось. Центр тяжести.
Практика: Решение практических задач. Строительство высокой башни. Измерения.
3. Введение в робототехнику
Теория: Знакомство с контроллером Smart hub. Встроенные программы. Датчики. Среда
программирования Scratch. Стандартные конструкции роботов. Колесные, гусеничные и
шагающие роботы. Следование по линии. Путешествие по комнате. Поиск выхода из
лабиринта.
Практика: Решение простейших задач. Цикл, Ветвление, параллельные задачи.
Кегельринг
4. Основы управления роботом
Теория: Релейный и пропорциональный регуляторы. Эффективные конструкторские и
программные решения классических задач. Эффективные методы программирования:
регуляторы, защита от застреваний, траектория с перекрестками, события, пересеченная
местность. Обход лабиринта по правилу правой руки. Синхронное управление двигателями.
Практика: параллельные задачи, подпрограммы, контейнеры и пр. Анализ показаний
разнородных датчиков. Робот-барабанщик
5. Состязания роботов. Игры роботов.
Теория: Футбол с инфракрасным мячом (основы).
Практика: Боулинг, футбол, баскетбол, командные игры с использованием инфракрасного
мяча и других вспомогательных устройств. Использование удаленного управления. Проведение
состязаний, популяризация новых видов робото-спорта. «Царь горы». Управляемый футбол
роботов. Теннис роботов

Теория: Использование микроконтроллера Smart hub.
Практика: Подготовка команд для участия в состязаниях (Сумо. Перетягивание каната.
Кегельринг. Следование по линии. Слалом. Лабиринт) Регулярные поездки.
6. Творческие проекты
Теория: Одиночные и групповые проекты.
Практика: Разработка творческих проектов на свободную тему. Роботы помощники человека.
Роботы-артисты
7. Безопасное поведение на дорогах.
Теория: Беседа о ситуации на дорогах, виде транспортных средств.
Практика: Викторины, настольные игры по безопасному поведению на дорогах («Мы спешим
в школу», «Веселый пешеход»).
ОБЖ. Темы бесед.
1. Вредные привычки и их влияние на здоровье.
2. Профилактика ДДТП
3. Поведение во время пожара.
4. О терроризме
5. Поведение на водоеме.
Инструктаж по ТБ.
Теория: Цикл бесед о правилах поведения на занятии и работы на компьютере.
Практика: Зачёт по прослушанному материалу.
Итоговое занятие Обсуждение работы объединения за учебный год. Демонстрация
изготовленных конструкций.
Итоговая аттестация: Обсуждение работ за учебный год. Демонстрация изготовленных
конструкций.

Календарно-тематическое планирование
№
Дата
п/п

Время

Форма занятия

Кол-во
Тема
часов
Вводное занятие

Материалы, Форма контроля\
обеспечение
аттестации

Материалы
Что такое "Робот". Виды,
обучения и
Беседа,
значение в современном
воспитания
Ответы на вопросы
видеоролики,
мире, основные направления
центров
1
во время беседы.
демонстрация
применения. Состав
“Точка
Зачет по ТБ
конструктора
конструктора, правила
Роста”
работы.
Конструктор
LEGO
Инструкция
Ноутбуки
Материалы
Беседа,
Проект. Этапы создания
Проектори Индивидуальный,
обучения
видеоролики,
1
проекта. Оформление
воспитания фронтальный опрос
демонстрация
проекта.
центров
проекта
“Точка
Материалы
Роста”
Ознакомление с визуальной обучения
и
Беседа,
Конструктор
средой программирования воспитания Индивидуальный,
демонстрация
1
LEGO
Scratch. Интерфейс.
центров фронтальный опрос
СП
Инструкция
Основные блоки.
“Точка
Ноутбуки
Роста”
Проектор
Введение в робототехнику. Знакомство с роботами LEGOКонструктор
Education
LEGO
Материалы
Беседа,
Обзор модуля Smart hub.
Инструкция
обучения и
Практическая
демонстрация
1
Экран, кнопки управления, воспитания
Ноутбуки
работа
модуля EV3
индикатор состояния, порты. Проектор
центров
“Точка
Материалы
Роста” и
обучения
Конструктор
Обзор сервомоторов EV3, их воспитания
LEGO
Беседа,
характеристика. Сравнение
центров
Инструкция
демонстрация
основных показателей
Индивидуальный,
“Точка
1
сервомоторов
(обороты в минуту, крутящий Ноутбуки
фронтальный опрос
Роста”
Проектор
EV3
момент, точность).
Конструктор
Устройство, режимы работы. LEGO EV 3
Инструкция
Ноутбуки
Материалы
Проектор
Беседа,
Сборка модели робота по
Практическая
обучения и
Демонстрация
1
инструкции.
работа
воспитания
конструктора
центров
Материалы
Беседа,
Обзор датчика касания.
Практическая
“Точка и
обучения
Демонстрация
1
Устройство, режимы работы. воспитания
работа
Роста”
датчика
Конструктор
центров
LEGO
“Точка
Основы управления роботом
Инструкция
Роста”
Ноутбуки
Конструктор
Проектор
Материалы
Беседа,
Обзор гироскопического
LEGO
Практическая
Материалы
обучения и
Демонстрация
1
датчика. Устройство, режимы Инструкция
работа
обучения
воспитания
датчика
работы.
Ноутбукии
воспитания
центров
Проектор
центров
“Точка
“Точка
Роста”
Роста”
Конструктор
Конструктор
LEGO
LEGO
Инструкция

Беседа,
Демонстрация
датчика

Материалы
Обзор датчика света.
обучения и
Устройство, режимы работы воспитания
центров
“Точка
Роста”
Конструктор
LEGO
Инструкция
Ноутбуки
Проектор

Практическая
работа

Материалы
Обзор ультразвукового
обучения и
датчика. Устройство, режимы воспитания
Беседа,
работы.
центров
Демонстрация
1
Проверочная работа на тему: “Точка Роста”
датчика
"Характеристики и режимы Конструктор
работы активных
LEGO
компонентов"
Инструкция
Ноутбуки
Материалы
Проектор
обучения и
воспитания
Беседа,
Движения по прямой
центров
демонстрация
1
траектории.
“Точка
Роста”
робота
Конструктор
LEGO
Инструкция
Материалы
Ноутбуки
обучения
Проектори
воспитания
центров
Беседа,
“Точка
Роста”
демонстрация
1
Точные повороты.
Конструктор
робота
LEGO
Инструкция
Ноутбуки
Проектор
Состязания роботов. Игры роботов.
Материалы
обучения и
Движения по кривой
воспитания
Беседа,
траектории. Расчёт длинны
центров
демонстрация
1
пути для каждого колеса при
“Точка
Роста”
робота
повороте с заданным
Конструкторы
радиусом и углом.
LEGO
Инструкция
Материалы
Беседа,
Игра "Весёлые старты".
Ноутбуки
демонстрация
1
Зачет времени и количества обучения
Проектори
воспитания
робота
ошибок
центров
Материалы
“Точка
Роста”
обучения
и
Захват и освобождение
Конструктор
воспитания
Беседа,
"Кубойда". Механика
LEGO
центров
демонстрация
1
механизмов и машин. Виды Инструкция
Роста”
робота
соединений и передач и их “Точка
Ноутбуки
Конструктор
свойства.
Проектор
LEGO
Инструкция
Материалы
Ноутбуки
обучения
Проектори
воспитания
Беседа,
Решение задач на движение
центров
демонстрация
1
с использованием датчика
“Точка
Роста”
робота
касания.
Конструктор
LEGO
Инструкция
Материалы
Ноутбуки
обучения
Проектори
Решение задач на движение воспитания
Беседа,
с использованием датчика
центров
демонстрация
1
света. Изучение влияния “Точка Роста”
робота
цвета на освещенность
Конструктор
LEGO
Инструкция
Ноутбуки
Проектор

Проверочная
работа

Практическая
работа, собранная
модель,
выполняющая
предполагаемые
действия

Практическая
работа, собранная
модель,
выполняющая
предполагаем ые
действия

Практическая
работа, собранная
модель,
выполняющая
предполагаемые
действия
Соревнование
роботов
Практическая
работа, собранная
модель,
выполняющая
предполагаемые
действия
Практическая
работа, собранная
модель,
выполняющая
предполагаемые
действия
Практическая
работа, собранная
модель,
выполняющая
предполагаемые
действия

Беседа,
демонстрация
робота

Решение задач на движение
с использованием
гироскопического датчика.

Решение задач на движение
с использованием
ультразвукового датчика
расстояния.

Беседа,
демонстрация
робота

Программирование с
помощью интерфейса
модуля. Контрольный проект
на тему: "Разработка
сценария движения с
использованием нескольких
датчиков".

Беседа,
демонстрация

Битва роботов

Беседа,
демонстрация
СП, робота

Многозадачность.
Понятие параллельного
программирования.

Оператор цикла.
Условия выхода их цикла.
Прерывание цикла.

Творческие проекты

Беседа,
демонстрация
СП, робота

Оператор выбора
(переключатель). Условия
выбора.

Многопозиционный
переключатель. Условия
выбора.

Материалы
обучения и
воспитания
центров
“Точка Роста”
Конструктор
LEGO
Инструкция
Материалы
Ноутбуки
обучения
Проектори
воспитания
центров
“Точка Роста”
Конструктор
LEGO
Инструкция
Материалы
Ноутбуки
обучения
Проектори
воспитания
центров
“Точка Роста”
Конструктор
LEGO
Инструкция
Ноутбуки
Материалы
Проектор
обучения и
воспитания
Материалы
центров
обучения
и
“Точка
Роста”
воспитания
Конструктор
центров
LEGO
“Точка
Роста”
Инструкция
Конструктор
Ноутбуки
LEGO
Проектор
Инструкция
Ноутбуки
Материалы
Проектори
обучения
воспитания
центров
“Точка Роста”
Конструктор
LEGO
Инструкция
Ноутбуки
Проектор
Материалы
обучения и
воспитания
центров
“Точка Роста”
Конструктор
LEGO
Инструкция
Ноутбуки
Проектор
Материалы
обучения и
воспитания
центров
“Точка Роста”
Конструктор
LEGO
Инструкция
Ноутбуки
Проектор

Практическая
работа, собранная
модель,
выполняющая
предполагаемые
действия
Практическая
работа, собранная
модель,
выполняющая
предполагаемые
действия

Практическая
работа, собранная
модель,
выполняющая
предполагаемые
действия
Соревнования
роботов
Практическая
работа, собранная
модель,
выполняющая
предполагаемые
действия

Практическая
работа, собранная
модель,
выполняющая
предполагаемые
действия

Беседа,
демонстрация
СП, робота

Многопозиционный
переключатель. Условия
выбора.

Беседа,
демонстрация
СП, робота

Беседа

Битва роботов

Правила соревнований.
Работа над проектами
«Движение по заданной
траектории», «Кегельринг».
Соревнование роботов на
тестовом поле.

Измерение освещенности.
Определение цветов.
Распознавание цветов.
Использование конструктора
Lego в качестве цифровой
лаборатории.

Беседа,
видеоролики

Динамическое управление

Материалы
обучения и
воспитания
центров
“Точка Роста”
Конструктор
LEGO
Инструкция
Ноутбуки
Проектор
Материалы
обучения и
воспитания
центров
“Точка Роста”
Конструктор
LEGO
Инструкция
Ноутбуки
Проектор
Материалы
обучения и
воспитания
центров
“Точка Роста”
Конструктор
LEGO
Инструкция
Ноутбуки
Проектор
Материалы
обучения и
воспитания
центров
“Точка Роста”
Конструктор
LEGO
Инструкция
Ноутбуки
Проектор
Материалы
обучения и
воспитания
центров
“Точка Роста”
Конструктор
LEGO
Инструкция
Ноутбуки
Проектор
Материалы
обучения и
воспитания
центров
“Точка Роста”
Конструктор
LEGO
Инструкция
Ноутбуки
Проектор

Практическая
работа, собранная
модель,
выполняющая
предполагаемые
действия

Соревнование
роботов

Практическая
работа, собранная
модель,
выполняющая
предполагаемые
действия

Беседа

Битва роботов

Соревнование
роботов

Материалы
Правила соревнований. обучения и
Практическая
Работа над проектами
воспитания работа, собранная
Беседа,
«Движение по заданной
модель,
центров
1
видеоролики
траектории», «Кегельринг».
выполняющая
“Точка
Соревнование роботов на
предполагаемые
Роста”
тестовом поле.
действия
Конструктор
LEGO
Инструкция
Материалы
Ноутбукии
Измерение освещенности. обучения
Практическая
Проектор работа, собранная
воспитания
Определение цветов.
центров
Беседа,
Распознавание цветов.
модель,
1
видеоролики
Использование конструктора “Точка
выполняющая
Роста”
Lego в качестве цифровой
предполагаемые
Конструктор
лаборатории.
действия
LEGO
Инструкция
Безопасное поведение на дорогах ОБЖ. Инструктаж по ТБ. Творческие
задания
Ноутбуки
Проектор
Материалы
Практическая
обучения и
работа, собранная
воспитания
Измерение расстояний до
Беседа,
модель,
центров
1
объектов. Сканирование
видеоролики
выполняющая
“Точка
местности.
предполагаемые
Роста”
действия
Конструктор
LEGO
Материалы
Инструкция
Практическая
обучения
Ноутбукии
работа,
собранная
воспитания
Проектор
Беседа,
Реакция робота на звук,
модель,
центров
1
видеоролики
цвет, касание. Таймер.
выполняющая
“Точка
предполагаемые
Роста”
действия
Конструктор
LEGO
Материалы
Инструкция
обучения
Ноутбукии
воспитания
Проектор
Выступление с
центров
Защита проекта «Мой
защитой
“Точка
Конференция
1
собственный уникальный
собственного
Роста”
робот»
проекта
Конструктор
LEGO
Инструкция
Ноутбуки
Проектор

Список использованной литературы
I.

Литература для педагога.

1. Немов Р.С. Психология. Т. 2, М: Владос, 2018.
2. Селевко Г.К. Энциклопедия образовательных технологий: В 2 т - М.: НИИ школьных
технологий, 2017г.
3. Столяров Ю.С. Развитие технического творчества школьников. -М.: Просвещение, 2016.
4. Филиппов С. А. программа «Робототехника: конструирование и программирование»
(Сборник программ дополнительного образования детей Санкт-Петербургского института).
2019г.
5. Шиховцев В.Г. Программа «Радиотехника» (Сборник программ дополнительного
образования детей Московского института открытого образования). 2018г.
II.

Специальная литература.

1. Копосов Д. Г. Первый шаг в робототехнику. Практикум для 5-6 классов Д. Г. Копосов. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2017- 292 с.
2. Овсяницкая Л.Ю. Курс программирования робота EV3 в среде Lego Mindstorms EV3,
Д.Н. Овсяницкий, А.Д. Овсяницкий. 2-е изд., перераб. И доп - М.: Издательство «Перо»,
2016. -300с.
3. Лабораторные практикумы по программированию [Электронный ресурс].
4. Образовательная программа «Введение в конструирование роботов» и графический язык
программирования

роботов

[Электронный

ресурс]

http://learning.9151394.ru/course/

view.php?id=280#program_blocks
5.

Программы

для

робота

[Электронный

ресурс]

http://service.lego.com/

enus/helptopics/?questionid=2
Интернет-ресурс:
1. http://www.mindstorms.su
2. https://education.lego.com/ru-ru
3. http://robototechnika.ucoz.ru
4. http://www.nxtprograms.com/projects1.html
5. http://www.prorobot.ru/lego.php
6. https://education.lego.com/ru-ru/lessons?pagesize=24
7. https://robot-help.ru/lessons/lesson-1.html
8. http://www.prorobot.ru
Литература для родителей, детей
1. Клаузен Петер. Компьютеры и роботы. – М.: Мир книги, 2017.
2. Филиппов С. А. Робототехника для детей и родителей. – СПб.: Наука, 2018

3. Макаров И. М., Топчеев Ю. И. Робототехника. История и перспективы. – М.: Наука, Издво МАИ, 2017.