На современном этапе экономического и социального развития общества содержание образования должно быть ориентировано на:
- " формирование у подрастающего поколения адекватной современному уровню знаний картины мира;
- " обеспечение самоопределения личности,
- " создание условий для самореализации личности;
- " формирование человека, интегрированного в современное общество и нацеленного на совершенствование этого общества;
- " воспроизводство и развитие кадрового потенциала общества.
Современный человек должен быть мобильным, готовым к разработке и внедрению инноваций в жизнь. Поэтому, в настоящее время образовательная робототехника приобретает все большую значимость и актуальность. В качестве прикладной науки, робототехника, может быть интегрирована как в учебный процесс образовательного учреждения, так и в полной мере использована в дополнительном образовании. Опираясь на такие научные дисциплины, как информатика, математика, физика, биология − робототехника активизирует развитие учебно-познавательной компетентности учащихся, помогает развивать техническое творчество детей. Метод обучения школьников через научные исследования и творческие проекты позволяет выявить и отобрать из большого числа учащихся самых увлеченных и работоспособных, создание же необходимых условий и мотиваций для овладения ими методологей творческой деятельности позволяет осуществить школьникам научно-технические замыслы.
Курс робототехники − является одним из интереснейших способов изучения компьютерных технологий и программирования. Во время занятий ученики собирают и программируют роботов, проектируют и реализуют миссии осуществляемые роботами – умными машинками (SmartCar). Командная работа при выполнении практических миссий способствует развитию коммуникационных компетенций, а программная среда позволяет легко и эффективно изучать алгоритмизацию и программирование, успешно знакомиться с основами робототехники,
Программа рассчитана на небольшую группу учащихся (8-10 человек), в которой каждый участник активно задействован в процессе изучения теоретического и освоения практического материала.
В распоряжение детей предоставлены конструкторы, оснащенные микропроцессором – модулем Xbee, и наборами датчиков позволяющие создавать программируемые модели роботов. С их помощью школьник может запрограммировать робота (SmartCar) на выполнение определенных функций.
Дополнительным преимуществом изучения робототехники является создание команды и, в перспективе, участие в региональных, общероссийских и международных олимпиадах по робототехнике, что значительно усиливает мотивацию учеников к получению знаний.
Благодаря датчикам, созданные конструкции реагируют на окружающих мир. Специальное программное обеспечение позволяет организовать отдельные модули в распределенные сети, где SmartCar’ы способны связываться друг с другом, опрашивать и обмениваться данными. С помощью программирования ученики наделяют интеллектом свои модели, и используют их для решения задач, которые, по сути, являются творческими проблемами по курсу математики, информатики, технологии, физики, химии, экологии.
2) развитие алгоритмического и логического мышления;
3) развитие способности учащихся творчески подходить к проблемным ситуациям и самостоятельно находить решения;
4) умение выстраивать гипотезу и сопоставлять с полученным результатом.
5) воспитание интереса к конструированию и программированию;
6) овладение навыками научно-технического конструирования и моделирования;
7) развитие общеучебных навыков, связанных с поиском, обработкой информации и представлением результатов своей деятельности;
8) формирование навыков коллективного труда;
9) развитие коммуникативных навыков;
10) организация внеурочной деятельности детей.
Работа с предлагаемым конструкторам Лаборатории УМКИ (Универсальный Машинный Конструктор Инновационный) (далее для обозначения каждой машинки будем употреблять термин SmartCar) способствует развитию воображения, пространственной ориентации, формированию абстрактного и логического мышления, накоплению полезных знаний; дает возможность по-максимуму реализовать творческие способности. Каждый ученик может работать в собственном темпе, переходя от простых задач к более сложным.
Опираясь на такие научные дисциплины, как информатика, математика, физика, биология, робототехника активизирует развитие учебно-познавательных компетентностей учащихся, способствует развитию технического творчества детей.
Несложный учебный робот для детей – становится вполне конкретной осязаемой вещью. Реальный исполнитель со своей системой команд, для учащихся понятнее и интереснее при знакомстве с алгоритмизацией и изучении программирования. При освоении управления таким роботом у ребенка складываются четкие представления о том, что робот является формальным исполнителем, на практике происходит знакомство с системой команд исполнителя алгоритмов, буквально, «потрогав руками», ребенок понимает, что такое алгоритм и сам определяет его свойства:
- система команд робота строго определена;
- программа для робота составляется из отдельных команд;
- робот исполняет предложенную ему программу;
- поведение робота зависит от качества программы, а значит и от опыта самого программиста, если робот делает что-то не так, как задумывалось – необходима коррекция программы;
- информация вводится с помощью датчиков, выводится через линии связи с другими устройствами.
Таким образом, абстрактные понятия информатики, наглядно воплощаются в поведении материального объекта.
Дети программируют различное поведение подготовленных собственноручно роботов, оснащенных необходимыми датчиками объединенных в сенсорную сеть, что позволяет концентрировать внимание учащихся на проблемах обработки информации программируемыми исполнителями. Удачный интерфейс программы позволяет уделять большое внимание различным алгоритмам управления, что, несомненно, способствует развитию алгоритмического мышления, воспитывает культуру программирования.
Программа курса позволяет организовать внеучебную деятельность организуя интегрированные занятия по различным предметам. С помощью конструкторов роботов можно организовать высокомотивированную познавательную деятельность по пространственному конструированию, моделированию и автоматическому управлению. К наборам конструкторов прилагаются подробные конспекты занятий, рекомендации для учителя, рабочие материалы для учеников. Задания предлагаемые ученику, выстроены от «простого к сложному», особое внимание уделено наглядности.
В результате работы по программе курса дети получат:
1. умения осуществлять компьютерное моделирование с помощью современных программных средств;
2. навыки коллективного творческого труда, умение работать в команде над решением поставленной задачи;
3. развитие способностей творчески подходить к проблемным ситуациям;
4. расширят знания об основных особенностях конструкций, механизмов и машин;
Понятие модели объекта, процесса, явления. Понятие компьютерной модели задачи. Построение модели: выделение предположений, на которых будет основана модель (постановка задачи), определение исходных данных в задаче и результатов, установление соотношений, связывающих исходные данные и результаты. Проверка адекватности построенной модели. Понятие о компьютерном эксперименте.
Цели и задачи раздела:
1. Формирование основ системного и логического мышления.
2. Обучение обращению с управляемыми машинными конструкторами.
3. Обучение технике проведения эксперимента, а также его постановке, обработке экспериментальных результатов и их анализу.
4. Изучение возможностей цифровых датчиков и сенсорных сетей для выполнения анализа окружающей среды в процессе познавательной деятельности при проведении самостоятельных экспериментов и исследований.
Предлагаемый курс способствует повышению интереса детей к изучению окружающего мира;
Учащиеся учатся ставить и решать проблемные задачи с помощью современных технологий, приобретают опыт экспериментальной и теоретической научной работы, овладевают информационно-коммуникационными компетенциями.
Результаты исследовательской работы участников курса «УМКИ» используются для осуществления проектов научной, технической, экологической направленности и дальнейшей научной работы детей в рамках учебной и внеклассной деятельности.
конструкторская, техническая, научно-исследовательская работа;
коллективные, парные и индивидуальные творческие, технические проекты;
индивидуальные и групповые беседы;
психологические тренинги;
игровые программы, игры, конкурсы, участие в соревнованиях;
круглый стол, мозговой штурм, создание и реализация миссий....
1. Определение темы миссии.
2. Цель и задачи разрабатываемой миссии.
3. Разработка механизма реализации миссии.
4. Составление программ управления SmartCar’ами для осуществления миссии.
5. Тестирование модели, устранение ошибок и неисправностей.
6. Обработка результатов работы, оформление творческих отчетов, участие в соревнованиях и научно-практических конференциях.
2) Миссия "Есть ли жизнь на Марсе?"
3) Миссия "Горячее лето"
4) Миссия "Город будущего"
5) Миссия "Предотврати терракт"
6) Миссия "Гонки роботов"
7) Миссия "Робот из страны ЕГЭ".
Для визуализации результатов измерений и генерации разработана программа, облегчающие просмотр и оценку данных. программа Temp_Dat, которая программа позволяет просматривать данные в реальном времени и анализировать их, строить всевозможные графики. Данное программное обеспечение разработано с использованием кросс-платформенного инструментария Qt на языке программирования С++.
Для управления роботизированными платформами УМКИ используется среда Кумир, версия не ниже 2.1 .
- Федеральные законы «Об образовании», «Об информации, информационных технологиях и о защите информации».
- Концепция модернизации Российского образования на период до 2010 г.
- Федеральная программа развития образования до 2015 г.
-
Стратегия развития отрасли информационных технологий в Российской Федерации на 2014-2020 годы и на перспективу до 2025 года
-
Национальный проект «Информатизация системы образования»
-
Федеральный Государственный Образовательный Стандарт начального общего образования.
-
Федеральный Государственный Образовательный Стандарт основного общего образования.
-
Примерные программы по информатике и ИКТ основного общего и среднего (полного) об образовании базового и профильного уровня.
-
Примерные требования к программам дополнительного образования детей Министерства образования РФ №06-1844 от 11.12.2006г..