Знакомство с механическими электротехническими и робототехническими конструкторами

Обновлено: 28.04.2024

Этой статьей мы открываем спецпроект «РобоШкола: оборудование для изучения робототехники в школе и детском саду» . Но чтобы начать говорить о том, какое оборудование существует, как применяется и для чего, давайте разберемся, что такое робототехника, откуда она пришла в образование и, главное, что может дать нашим детям.

Разбираемся с терминами и понятиями

Начиная разговор о робототехнике в школе, неплохо было бы определиться, что мы понимаем под терминами «робот», «робототехника» и «образовательная робототехника». Вполне развернутый и подробный ответ на этот вопрос можно найти в стандартах ГОСТ Р ИСО 8373-2014 «Роботы и робототехнические устройства. Термины и определения» или в соответствующем международном стандарте ISO 8373:2012 «Robots and robotic devices — Vocabulary»:

Робот (robot) — приводной механизм, программируемый по двум и более осям, имеющий некоторую степень автономности, движущийся внутри своей рабочей среды и выполняющий задачи по предназначению».

Робототехника (robotics) — наука и практика разработки, производства и применения роботов.

Образовательная робототехника, в свою очередь, – это междисциплинарная учебная среда, основанная на использовании роботов и электронных компонентов в качестве общей составляющей для улучшения развития навыков и компетенций у детей и подростков. Это, прежде всего – дисциплины, именуемые STEAM ( s cience – наука, t echnology – технология, e ngineering – инжиниринг, a rts and m ath – искусство и математика), хотя робототехника может также затрагивать и другие области, такие как лингвистика, география и история.

Всех роботов условно можно разделить на два типа – промышленные и обслуживающие (сервисные) устройства. Те, которые используются в школах и колледжах, в большинстве своем, относятся к обслуживающим, но тут стоит обратить внимание на важный нюанс – целью создания таких роботов является не новый продукт или сервис, а именно образование – то есть передача связанных знаний о мире, технике, социальных взаимодействиях или иных навыков посредством конструирования и программирования робота. То есть робот в образовании – это не цель, а только лишь инструмент.

История образовательной робототехники в России

Как в России, так и за рубежом, появление и развитие образовательной робототехники неразрывно связано со знаменитой датской компанией Lego. Именно она разработала первый массовый роботехнический конструктор Lego Mindstorms в уже далеком 1998 году. В том же году первые наборы этого конструктора появились в нескольких пилотных школах Москвы, а еще через пару лет начались массовые поставки, были разработаны первые учебные методические материалы.

В 2002 году в Москве прошли первые соревнования с робототехническими конструкторами «Международные состязания роботов», в которых участвовали 15 школ Москвы и одна из Санкт-Петербурга.

Начиная с 2005 года, робототехнические конструкторы появляются в классах за пределами двух столиц, осенью 2008 года для популяризации направления запускается программа «Робототехника: инженерно-технические кадры инновационной России». Ее цель – обеспечение равного доступа к новейшим технологиям детей и молодежи, вне зависимости от региона проживания.

В дальнейшем робототехническое образование начинает набирать популярность, уже начиная с 2010-х годов, появляются кружки, сайты, региональные программы развития и поддержки, а также первые отечественные производители. Робототехника попадает во ФГОС и становится обязательным элементом школьного образования:

«Материально-техническое оснащение образовательной деятельности должно обеспечивать возможность: …проектирования и конструирования, в том числе моделей с цифровым управлением и обратной связью, с использованием конструкторов; управления объектами; программирования»

ФГОС ООО (Приказ Минобрнауки РФ от 17 декабря 2010 г. № 1897)

В 2014 г. утверждается «Концепция развития дополнительного образования детей», подготовленная рабочей группой под руководством А. Г. Асмолова. Среди прочего Концепция предусматривала «создание в системе дополнительного образования детей сети ресурсных центров для обеспечения технологической подготовки обучающихся, организации научно-технического, художественного творчества и спорта». Концепция оказала наибольшее влияние на развитие отрасли, поскольку в ней напрямую была указана робототехника.

Важным этапом развития робототехники в образовании, связанным с участием государства, стала программа создания детских технопарков «Кванториум». Она стартовала в рамках Федеральной целевой программы развития образования в 2017 г. С 2019 года робототехника включена в состав оборудования для оснащения различных образовательных организаций и центров дополнительного образования по направлениям Нацпроекта Образование.

Как мы видим, буквально за полтора десятка лет робототехника прочно вошла в школу и продолжает развиваться. Но почему же робототехника так важна для современного образования и зачем она приходит уже даже в детские сады? Давайте разберемся.

Для чего ребенку робототехника?

Для начала необходимо уточнить, что отдельного предмета Робототехника в школьной программе, а тем более в программе детского сада, не существует. Эта тематика затрагивается в основном в рамках дополнительного образования, а также на уроках технологии и информатики. Кроме того, практически в каждом городе России существует множество кружков, секций и центров робототехники, как сетевых, охватывающих практически всю страну, так и местных.

Робототехника так привлекательна для педагогов и тренеров, в первую очередь потому, что позволяет охватить очень большой пласт знаний и компетенций, показать ребенку их взаимосвязь, развить принципиально новые навыки. Среди них и критическое мышление, и творческий подход к решению задач, а также работа в команде, креативность, адаптация, кодирование, различные коммуникативные навыки, а также – ответственность, умение систематизировать собственные действия, развитие пространственного восприятия и отношений между объектами и субъектами. Кроме того, конструируя, собирая, программируя робота, ребенку требуются самые различные знания из математики, информатики, физики, инженерии, а иногда даже химии и биологии.

Создание робота в формате образовательной робототехники должно приводить не просто к появлению движущейся машинки или предмета, выполняющего заданный алгоритм действий, а к реализации проекта с заранее запланированным результатом посредством робота. То есть построить прибор, который будет поливать цветы в теплице в зависимости от влажности почвы, конечно, возможно и это тоже будет результат, но намного более значимым проектом станет конструирование подобной теплицы и оснащение ее необходимыми приборами и датчиками, позволяющими получить лучший урожай.

Для создания подобного оборудования ребенку потребуется не просто расставить датчики и подвести привод, но разобраться с особенностями почвы, требованиями к освещенности для различных растений, вегетативным циклами и множеством других вопросов, напрямую с конструированием робота не связанными.

Именно поэтому робототехника считается важным элементом STEAM-образования – модели обучения, предназначенной для совместного изучения естественных наук, математики и технологий, и в которой практика имеет приоритетное значение над теорией.

Также важно заметить, что робототехника неразрывно связана с программированием, а в жизни программирование может быть слишком сложным и утомительным для ребенка, если изучать его с помощью «традиционного» абстрактного метода. Но в случае робототехники ученик имеет возможность управлять физическим роботом и сразу видит, что идет не так, на практике узнает предел возможностей технологий, понимает, что роботы могут и не могут делать.

Кроме всего вышесказанного, робототехника позволяет развить так называемое вычислительное мышление. Проектируя и создавая роботов, мы учимся абстрагироваться от концепций, разделять большую проблему на мелкие части и предлагать решения, которые могут быть представлены в виде последовательности инструкций и алгоритмов.

Роботы с пеленок

Последнее время робототехника становится все более популярным способом для практического знакомства с информатикой даже самых маленьких детей. Наборы робототехники в этом случае выступают как инструменты, с помощью которых дети могут создавать, строить или программировать, повышая технологическую грамотность. Существуют различные наборы, каждый из которых поддерживает разные виды деятельности и стили обучения, в том числе заранее сконструированные роботизированные системы (например, Bee-Bot) и системы, которые дают детям возможность участвовать в создании робота (например, Lego Education WeDo 2.0).

С помощью игры обучающие роботы помогают детям в раннем возрасте развить одну из основных познавательных компетенций математического мышления: вычислительное мышление. То есть они помогают развивать мыслительный процесс, который мы используем для решения различных проблем, посредством упорядоченной последовательности действий – алгоритма.

Конечно, роботы для малышей — это не те конструкторы, которые они встретят в школе, их не нужно долго и кропотливо собирать, они довольно просты в использовании и обычно умеют делать не так много, например, ходить вперед-назад и поворачиваться (как Bee-Bot). Но этого уже достаточно для того, чтобы дети начали понимать принципы алгоритмики и в будущем смогли легко справляться с более сложными задачами.

Робототехника в современном российском образовании

Сейчас в России нет единой политики и стандартов в отношении робототехники в образовании, что обусловливает заметные различия в характере и масштабах ее развития в регионах. Драйверами развития направления зачастую являются педагоги-энтузиасты, частные компании, иногда этим направлением заинтересовываются чиновники от образования, что дает заметный рост в регионе.

Так в Москве наборами робототехники, которые входили в комплектацию инженерных классов, были оснащены большинство образовательных комплексов за счет бюджетных средств.

А, например, в Свердловской области робототехника развивалась усилиями частных компаний и уже позднее в это направление включился Свердловский институт развития образования и государственные структуры.

Иной сценарий был выбран в Пермском крае. В этом регионе Министерство образования обязало директоров в каждой школе создать зоны робототехники, а позже в подобные проекты также были вовлечены и детские сады.

Конечно, в крупных городах и региональных центрах (прежде всего, в Москве и Санкт-Петербурге) вариантов для занятий робототехникой много, и они разнообразны. Программы предлагают как государственные организации (школы, организации дополнительного образования, вузы), так и большое число частных клубов. Содержание программ, продолжительность и цены могут отличаться существенно. Большую долю рынка занимают крупные сетевые кружки, такие как Лига роботов, РОББО, StartJunior.

Основным барьером для развития робототехники в небольших городах и поселках является банальная нехватка денег. Наборы для робототехники дороги, а самостоятельно закупать оборудование школы и детские сады зачастую могут в очень скромных объемах.

Роботы вокруг нас

Мы уже сейчас живем в мире роботов, часто не замечая этого. Автоматические двери супермаркетов, лифты, багажные ленты, автоматы самообслуживания – это все роботы. И если для взрослых роботизированный мир наступал постепенно, то наши дети родились уже в нем. Конечно, понимание законов функционирования этого мира, правил взаимодействия с ним для получения необходимого результата здорово упрощает жизнь. А робототехника дает именно эти необходимые знания, делая мир вокруг понятным и предсказуемым.

Оригинальная статья размещена здесь.

Чтобы быть в курсе последних новостей из мира образования, подписывайтесь на наш Telegram-канал .

Обращаем Ваше внимание, что в соответствии с Федеральным законом N 273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации» в организациях, осуществляющих образовательную деятельность, организовывается обучение и воспитание обучающихся с ОВЗ как совместно с другими обучающимися, так и в отдельных классах или группах.

Обращаем Ваше внимание, что c 1 сентября 2022 года вступают в силу новые федеральные государственные стандарты (ФГОС) начального общего образования (НОО) №286 и основного общего образования (ООО) №287. Теперь требования к преподаванию каждого предмета сформулированы предельно четко: прописано, каких конкретных результатов должны достичь ученики. Упор делается на практические навыки и их применение в жизни.

Мы подготовили 2 курса по обновлённым ФГОС, которые помогут Вам разобраться во всех тонкостях и успешно применять их в работе. Только до 30 июня Вы можете пройти дистанционное обучение со скидкой 40% и получить удостоверение.

План занятия

в рамках урока технология по образовательной робототехнике для обучающихся основной школы. 5 класс учебник технологии под редакцией С. А. Бешенкова

Автор: Нольд Е. В., учитель технологии МОУ «СОШ № 2» г. Истры

Тема: «Разнообразие мира конструкторов. Основные детали конструктора и их назначение (§ 9, 10)»

Цели занятия:

¾ Образовательные: сформировать представление обучающихся о конструкторах, организовать деятельность обучающихся по восприятию, осмыслению полученных знаний.

¾ Воспитательные: способствовать воспитанию социально активной, мобильной личности; вызывать заинтересованность к изучению и применению информационных технологий.

¾ Развивающие: создать условия для развития у обучающихся интереса к активной творческой деятельности, внимания и памяти; развивать умения высказывать и обосновывать свою точку зрения; работать самостоятельно и в группе; развивать регулятивные УУД.

Актуализация опорных знаний, навыков и умений, развитие опыта общения, умения анализировать и конструировать.

Планируемые результаты:

Знать понятия: конструктор, механический конструктор, электротехнический конструктор, робототехнический конструктор, программируемый интеллектуальный модуль.

Понимать: назначение и возможности использования конструкторов разных видов.

Уметь: использовать конструктор в зависимости от поставленных целей и задач.

Оборудование: ноутбуки, проектор, конструкторы EV 3 .

Методы изучения – беседа, объяснительно – иллюстративный, частично-поисковый, творческий, самостоятельная работа, контроль усвоения знаний.

Форма деятельности обучающихся: фронтальная, в паре, индивидуальная.

Форма проведения – комбинированный урок

I. Организационный момент Приветствие детей, настрой на работу

Подготовка ( фронтальная работа, беседа, использование презентации).

Что вы видите на ваших столах?

Перечислите эти устройства, пожалуйста.

Как вы думаете, для чего нужны эти устройства? Предположите, какая тема нашего урока?

Сформулируйте цель урока.

Целеполагание.

Как Вы считаете, какова цель наших занятий по робототехнике?

1. Научится собирать роботов.

2. Изучить элементы механики (движущиеся части)

3. Изучить элементы электроники (датчики, электродвигатели, контролер, блок питания, зарядка)

4. Научится пользоваться блоком управления (контроллер EV 3)

5. Освоить программу для программирования роботов (Графическая среда LabVIEW )

6. Научится писать программы для роботов.

II. Изучение нового материала (с использованием презентации):

Содержание этапа

Сегодня на занятии мы познакомимся с конструктором LEGO Mindstorms EV 3.

Тема нашего занятия: « Разнообразие мира конструкторов. Основные детали конструктора и их назначение»

Робототехника постепенно становится частью нашей жизни. Она включает в себя уже знакомые предметы: математику, физику, информатику.

В наш век технологий существует очень много видов конструктора, от простых кубиков до электронных (электросхемы). Самые известные робототехнические конструкторы это LEGO Mindstorms и ТРИК

Рассмотрим набор конструктора LEGO Mindstorms EV 3. Он позволяет собирать и программировать модели роботов

Он состоит из следующих элементов.

1. Микрокомпьютор EV 3, служит центром управления и энергетической станцией робота.

2. Аккумуляторная батарея для питания модуля EV 3.

3. Зарядное устройство для зарядки аккумулятора к модулю EV 3

4. Порты ввода 1,2,3 и 4 для подключения датчиков к модулю EV 3

5. Порт PC – для связи робота с ПК.

6. Порты вывода A,B,C и D для подключения моторов к модулю EV 3

7. Все звуки модуля производятся через динамик

8. USB -порт – можно использовать для установки адаптера WI - FI для подключения к беспроводной сети

9. Порт SD - карты увеличивает доступную память блока EV 3 за счет SD – карты (максимум 32 ГБ)

10. Кнопки управления модулем:

2. Центральная. Подтверждение различных запросов-завершить работу, выбрать необходимые настройки или блоки в программе модуля.

3. Влево, Вправо, Вверх, Вниз. Перемещение по содержанию модуля EV 3

11. Интерактивный сервомотор.

Большой мотор — это мощный «умный» мотор. У него есть встроенный датчик вращения, который измеряет обороты мотора (в градусах или оборотах). Эта особенность позволяет делать движения робота очень точными.

12. Средний мотор также имеет встроенный датчик вращения (с разрешением 1 градус), но он меньше и легче, чем большой мотор. Это означает, что он способен реагировать быстрее, чем большой мотор.

13. Датчик касания - это аналоговый датчик, который может определять, когда красная кнопка датчика нажата, а когда отпущена. три варианта:

14. Датчик цвета - это цифровой датчик, который может определять цвет или яркость света, поступающего в небольшое окошко на лицевой стороне датчика. Режимы работы: «Цвет», «Яркость отраженного света», «Яркость внешнего освещения»

15. В режиме «Цвет» датчик цвета распознает: черный, синий, зеленый, желтый, красный, белый, коричневый, отсутствие цвета.

В режиме «Яркость отраженного света» датчик цвета определяет яркость света, отраженного от лампы, излучающей красный свет. Датчик использует шкалу от 0 (очень темный) до 100 (очень светлый).

В режиме «Яркость внешнего освещения» датчик цвета определяет силу света, входящего в окошко из окружающей среды (солнечного света или луча фонарика). Датчик использует шкалу от 0 (очень темный) до 100 (очень светлый)

16. Датчик расстояния- С помощью ультразвукового датчика робот сможет обнаруживать препятствия и определять их удаленность в дюймах или сантиметрах. Один из самых интересных и полезных датчиков.

17. Кабель для подключения модуля EV 3 к компьютеру

18. Набор кабелей для подключения моторов и датчиков к модулю EV3

19. Ступица -составляющие колеса

20. Шина - составляющие колеса

21. Зубчатое колесо

22. Зубчатое колесо (червячная)

23. Втулка -кольцо или короткая трубка для фиксации оси.

24. Фиксатор -элемент, закрепляющий ось в нужном положении.

25. Балка -несущая часть большинства конструкций с крепежными отверстиями или выступами.

26. Балка изогнутая

27. Соединительный штиф- применяется для надежного соединения несущих деталей друг с другом

28. Ось -неподвижный стержень, на котором держатся вращающиеся части механизмов

Давайте о ткроем конструктор и разберем его по контейнерам, заодно еще раз будем называть все его составляющие. Затем приклеим названия к лоткам, чтобы быстрее запомнить название деталей.

Выполнение задания в рабочей тетради.

(задания к § 9, 10, п. I )

III. Практическая работа (работа в паре):

А) Придумать фантастическое животное

Б) Построить его, используя не более 25 деталей конструктора (Использовать не более половины деталей каждого типа.)

В) Дать название получившемуся животному. Не кому не показывать его.

Г) Игра (Договориться, кто в паре изобретатель, кто конструктор. Изобретатель прячет животное и остается на месте спиной к набору. Конструктор отправляется за стол к другому изобретателю. В новых парах конструктор и изобретатель садятся друг к другу спинами.

Изобретатель не смотрит на работу конструктора и не показывает ему не чего. Конструктор не смотрит на фантастическое животное. Изобретатель говорит конструктору какую деталь взять и куда прикрепить. Конструктор на слух строит близнеца фантастического животного.

Какие нужны знания, чтобы копия животного получилась похожей на оригинал?)

IV. Рефлексия

Обсудите с детьми созданные фантастические животные. Одинаковые ли они получились? Почему?

V. Проверка полученных результатов

Работа в рабочих тетрадях (задания к § 9, 10, п. II )

Использование комплектов Lego Mindstorms EV 3

VI. Подведение итогов.

Домашнее задание: § 9.10 учебника – повторить. Выполнить задание в тетради: раздел «учимся работать с текстом, текст № 2)

Список источников

1. Технология. 5 класс / C .А. Бешенков [и др.]; под ред. Т38 С.А. Бешенкова. – М. : БИНОМ. Лаборатория знаний, 2017. – 144 с.

2. Технология. 5 класс : методическое пособие / А.М. Жданов. – 2 – е издание., стереотип. – М. : БИНОМ. Лаборатория знаний, 2018. – 176 с.

3. Технология. 5 класс : рабочая тетрадь / А.М. Жданов. – М. : БИНОМ. Лаборатория знаний, 2017. – 96 с.

4. Технология. Робототехника. 5 класс : учебное пособие / Д.Г. Копосов. – М. : БИНОМ. Лаборатория знаний, 2017. – 96 с.

5. Уроки робототехники. Конструкция. Движение. Управление / C .А. Филиппов; сост. А.Я. Щелкунова. – 2 – е изд., испр. И доп. – М. : Лаборатория знаний , 2018. – 190 с.

Содержание программы 5 класс

Модуль «Производство и технология»

Раздел 1. Преобразовательная деятельность человека.

Технологии вокруг нас Алгоритмы и начала технологии Возможность формального исполнения алгоритма Робот как исполнитель алгоритма Робот как механизм

Раздел 2. Простейшие машины и механизмы.

Двигатели машин Виды двигателей Передаточные механиз- мы Виды и характеристики передаточных механизмов

Механические передачи Обратная связь Механические кон- структоры Робототехнические конструкторы Простые меха- нические модели Простые управляемые модели

Раздел 2. Материалы и их свойства.

Сырьё и материалы как основы производства Натуральное, искусственное, синтетическое сырьё и материалы Конструкци- онные материалы Физические и технологические свойства конструкционных материалов

Бумага и её свойства Различные изделия из бумаги Потреб- ность человека в бумаге

Ткань и её свойства Изделия из ткани Виды тканей Древесина и её свойства Древесные материалы и их приме-

нение Изделия из древесины Потребность человечества в дре- весине Сохранение лесов

Металлы и их свойства Металлические части машин и ме- ханизмов Тонколистовая сталь и проволока

Пластические массы (пластмассы) и их свойства Работа с пластмассами

Наноструктуры и их использование в различных технологи- ях Природные и синтетические наноструктуры

Композиты и нанокомпозиты, их применение Умные мате- риалы и их применение Аллотропные соединения углерода

Раздел 3. Основные ручные инструменты.

Инструменты для работы с бумагой Инструменты для рабо- ты с тканью Инструменты для работы с древесиной Инстру- менты для работы с металлом

Кол-во часов

Вводное занятие

МОДУЛЬ «ПРОИЗВОДСТВО И ТЕХНОЛОГИИ» 5 КЛАСС (34ч)

Раздел 1. Преобразовательная деятельность человека

Тема 1. Преобразовательная деятельность человека (5 ч)

Тема 2. Алгоритмы и начала технологии (5 ч)

Раздел 2. Простейшие машины и механизмы

Тема 3. Простейшие механические роботы исполнители (2 ч)

Тема 4. Простейшие машины и механизмы (5 ч)

Тема 5. Механические, электротехнические и робототехнические конструкторы (2 ч)

Тема 6. Простые механические модели (10 ч)

Тема 7. Простые модели с элементами управления (5 ч)

МОДУЛЬ «ТЕХНОЛОГИЯ ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ И ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ» 5 КЛАСС (34 ч)

Раздел 1.Структура технологии: от материала к изделию

Тема 1. Структура технологии: от материала к изделию (5 ч)

Раздел 2. Материалы и изделия.

Тема 2. Материалы и изделия. Пищевые продукты (10 ч)

Тема 3. Современные материалы и их свойства (5 ч.)

Раздел 3. Основные ручные инструменты (14ч)

Тема 4. Основные ручные инструменты (14ч)

Планируемые результаты

В соответствии с ФГОС в ходе изучения предмета «Технология» учащимися предполагается достижение совокупности основных личностных, метапредметных и предметных результатов

Патриотическое воспитание :

· проявление интереса к истории и современному состоянию российской науки и технологии;

· ценностное отношение к достижениям российских инженеров и учёных

Гражданское и духовно-нравственное воспитание :

· готовность к активному участию в обсуждении общественно значимых и этических проблем, связанных с современными технологиями, в особенности технологиями четвёртой промышленной революции;

· осознание важности морально-этических принципов в деятельности, связанной с реализацией технологий;

· освоение социальных норм и правил поведения, роли и формы социальной жизни в группах и сообществах, включая взрослые и социальные сообщества

Эстетическое воспитание :

· восприятие эстетических качеств предметов труда;

· умение создавать эстетически значимые изделия из различных материалов

Ценности научного познания и практической деятельности :

· осознание ценности науки как фундамента технологий;

· развитие интереса к исследовательской деятельности, реали зации на практике достижений науки

Формирование культуры здоровья и эмоционального благополучия :

· осознание ценности безопасного образа жизни в современном технологическом мире, важности правил безопасной работы с инструментами;

· умение распознавать информационные угрозы и осуществлять защиту личности от этих угроз

Трудовое воспитание :

· активное участие в решении возникающих практических за- дач из различных областей;

· умение ориентироваться в мире современных профессий

Экологическое воспитание :

· воспитание бережного отношения к окружающей среде, понимание необходимости соблюдения баланса между природой и техносферой;

· осознание пределов преобразовательной деятельности чело века

Освоение содержания предмета «Технология» в основной школе способствует достижению метапредметных результатов, в том числе:

Овладение универсальными познавательными действиями

Базовые логические действия :

· выявлять и характеризовать существенные признаки природных и рукотворных объектов;

· устанавливать существенный признак классификации, осно вание для обобщения и сравнения;

· выявлять закономерности и противоречия в рассматриваемых фактах, данных и наблюдениях, относящихся к внеш- нему миру;

· выявлять причинно-следственные связи при изучении при- родных явлений и процессов, а также процессов, происходя- щих в техносфере;

· самостоятельно выбирать способ решения поставленной за- дачи, используя для этого необходимые материалы, инстру- менты и технологии

Базовые исследовательские действия :

· использовать вопросы как исследовательский инструмент познания;

· формировать запросы к информационной системе с целью получения необходимой информации;

· оценивать полноту, достоверность и актуальность получен- ной информации;

· опытным путём изучать свойства различных материалов;

· овладевать навыками измерения величин с помощью измерительных инструментов, оценивать погрешность измере- ния, уметь осуществлять арифметические действия с приближёнными величинами;

· строить и оценивать модели объектов, явлений и процессов; 6 уметь создавать, применять и преобразовывать знаки и символы, модели и схемы для решения учебных и познавательных задач;

· - уметь оценивать правильность выполнения учебной задачи, собственные возможности её решения;

· прогнозировать поведение технической системы, в том числе с учётом синергетических эффектов

Работа с информацией :

· выбирать форму представления информации в зависимости от поставленной задачи;

· понимать различие между данными, информацией и знаниями;

· владеть начальными навыками работы с «большими данными»;

· владеть технологией трансформации данных в информацию, информации в знания

Овладение универсальными учебными регулятивными действиями

Самоорганизация :

· уметь самостоятельно планировать пути достижения це- лей, в том числе альтернативные, осознанно выбирать наи- более эффективные способы решения учебных и познавательных задач;

· уметь соотносить свои действия с планируемыми результатами, осуществлять контроль своей деятельности в процессе достижения результата, определять способы действий в рамках предложенных условий и требований, корректировать свои действия в соответствии с изменяющейся ситуацией;

· делать выбор и брать ответственность за решение

Самоконтроль (рефлексия):

· давать адекватную оценку ситуации и предлагать план её изменения;

· объяснять причины достижения (недостижения) результатов преобразовательной деятельности;

· вносить необходимые коррективы в деятельность по решению задачи или по осуществлению проекта;

· оценивать соответствие результата цели и условиям и при необходимости корректировать цель и процесс её достиже ния

Принятие себя и других :

6 признавать своё право на ошибку при решении задач или при реализации проекта, такое же право другого на подобные ошибки

Овладение универсальными коммуникативными действиями.

· в ходе обсуждения учебного материала, планирования и осу ществления учебного проекта;

· в рамках публичного представления результатов проектной деятельности;

· в ходе совместного решения задачи с использованием облачных сервисов;

· в ходе общения с представителями других культур, в част ности в социальных сетях

Совместная деятельность :

· понимать и использовать преимущества командной работы при реализации учебного проекта;

· понимать необходимость выработки знаково-символических средств как необходимого условия успешной проектной дея- тельности;

· уметь адекватно интерпретировать высказывания собеседни ка — участника совместной деятельности;

· владеть навыками отстаивания своей точки зрения, используя при этом законы логики;

· уметь распознавать некорректную аргументацию

По завершении обучения учащийся должен иметь сформиро ванные образовательные результаты, соотнесённые с каждым из модулей

Модуль «Производство и технология» 5 КЛАССЫ:

· характеризовать роль техники и технологий для прогрессивного развития общества;

· характеризовать роль техники и технологий в цифровом социуме;

· выявлять причины и последствия развития техники и технологий;

· характеризовать виды современных технологий и определять перспективы их развития;

· уметь строить учебную и практическую деятельность в соответствии со структурой технологии: этапами, операциями, действиями;

· организовывать рабочее место в соответствии с требованиями безопасности; соблюдать правила безопасности;

· использовать различные материалы (древесина, металлы и сплавы, полимеры, текстиль, сельскохозяйственная продук- ция);

· уметь создавать, применять и преобразовывать знаки и сим- волы, модели и схемы для решения учебных и производ- ственных задач;

· оперировать понятием «биотехнология»;

· классифицировать методы очистки воды, использовать филь трование воды;

· оперировать понятиями «биоэнергетика», «биометаногенез»

Наименование разделов и тем

В том числе на:

Дата проведения

лабораторно-практические

Интернет ресурсы

Вводный урок

Инструктаж по технике безопасности на уроах технологии

Модуль «Производство и технологии». 34 часа

Преобразовательная деятельность человека . .

Познание и преобразование внешнего мира - основные виды человеческой деятельности

Как человек познает и преобразует мир.

«Выделить простейшие элементы различных моделей» Пр.р №1.

Алгоритмы и начала технологии

Алгоритмы и первоначальные представления о технологии.

« Исполнить алгоритмы» Пр раб №2

Свойства алгоритмов, основное свойство алгоритма исполнители алгоритмов (человек, робот)

« Оценить результаты исполнения алгоритма» Пр раб №3

Простейшие механические роботы исполнители

Механический робот как исполнитель алгоритма.

«Программирование движения робота» Пр раб №4

Простейшие машины и механизмы

Знакомство с простейшими машинами и механизмами и управление машинами и механизмами.

Понятие обратной связи, её механическая реализация

« Изображать графически простейшую схему машины или механизма, в том числе, с обратной связью» . Пр раб № 5

Механические, электротехнические и робототехнические конструкторы

Знакомство с механическими, электротехническими и робототехническим конструкторами

«Конструирование простейших соединений с помощью деталей конструктора» Пр раб №6

Простые механические модели

Знакомство с механическими передачами.

Сборка простых механических конструкций по готовой схеме и их модификация

«Сборка простых механических моделей: цилиндрическая передача» Пр раб №7

Сборка простых механических конструкций по готовой схеме и их модификация.

«Сборка простых механических моделей: коническая передача » Пр раб №8

Сборка простых механических конструкций по готовой схеме и их модификация.

«Сборка простых механических моделей: червячная передача» Пр раб №9

Сборка простых механических конструкций по готовой схеме и их модификация.

«Сборка простых механических моделей: ременная передача, кулиса» Пр раб №10

Простые модели с элементами управления

Сборка простых механических конструкций по готовой схеме с элементами управления

механических моделей с элементами управления» Пр раб №11

Модуль «Технология обработки материалов и пищевых продуктов» 34часа

Структура технологии: от материала к изделию

Составляющие технологии: этапы, операции действия. Понятие о технологической документации.

Основные виды деятельности по созданию технологии: проектирование, моделирование, конструирования.

«Читать (изображать) графическую структуру технологической цепочки» Пр раб №12

Материалы и изделия. Пищевые продукты

Сырьё и материалы как основы производства. Натуральное, искусственное, синтетическое сырьё и материалы .

Бумага и её свойства. Ткань и её свойства

«Свойства ткани» Пр раб №13

Древесина и её свойства . Лиственные и хвойные породы древесины Основные свойства древесины

«Сравнить свойства бумаги, ткани» Пр раб №14

Виды древес ных материалов. Области применения древесных материалов Отходы древесины и их рациональное использование

«Способы использования древесных отходов» Пр раб №15

Металлы и их свойства Чёрные и цветные металлы Свойства металлов

«Сравнивать свойства дерева, металла.» Прак раб №16

Современные материалы и их свойства

Пластмассы и их свойства. Различные виды пластмасс.

Использование пластмассы в промышленности и быту

«Сравнивать свойства бумаги, ткани, дерева, металла со свойствами доступных учащимся видов пластмасс» Пр раб №17

Наноструктуры и их использование в различных технологиях.

Умные материалы и их применение Аллотропные соединения углерода

Основные ручные инструменты

Инструменты работы с бумагой

«Выбрать инструменты, необходимые для изготовления изделия» Пр раб №18

Презентация по технологии на тему: "Ручные инструменты"

Инструменты работы с бумагой

«Создать с помощью инструментов простейшие изделия из бумаги»Пр раб №19

Инструменты работы с тканью

«Выбрать инструменты, необходимые для изготовления изделия» Пр раб №20

Инструменты работы с тканью

«Создать с помощью инструментов простейшие изделия из ткани» Пр раб №21

Инструменты работы с деревом и металлом

«Выбрать инструменты, необходимые для изготовления изделия» Пр раб №22

Инструменты работы с деревом и металлом

«Создавать с помощью инструментов простейшие изделия из древесины, железа» Пр раб23

Курс повышения квалификации

Теория и методика педагогического проектирования

Курс повышения квалификации

Основы разработки онлайн-курса

Курс повышения квалификации

Современные педтехнологии в деятельности учителя

«Домашнее обучение. Лайфхаки для родителей»

Краткое описание документа:

Планирование составлено по примерной программеСодержание программы 5 классИНВАРИАНТНЫЕ МОДУЛИМодуль «Производство и технология» Раздел 1. Преобразовательная деятельность человека.Технологии вокруг нас. Алгоритмы и начала технологии. Возможность формального исполнения алгоритма. Робот как исполнитель алгоритма. Робот как механизм.Раздел 2. Простейшие машины и механизмы.Двигатели машин. Виды двигателей. Передаточные механизмы. Виды и характеристики передаточных механизмов.Механические передачи. Обратная связь. Механические конструкторы Робототехнические конструкторы. Простые механические модели. Простые управляемые моделиРаздел 3. Материалы и их свойства.Сырьё и материалы как основы производства Натуральное, искусственное, синтетическое сырьё и материалы. Конструкционные материалы. Физические и технологические свойства конструкционных материалов.Бумага и её свойства Различные изделия из бумаги Потребность человека в бумаге Ткань и её свойства. Изделия из ткани. Виды тканей. Древесина и её свойства. Древесные материалы и их применение Изделия из древесины. Потребность человечества в древесине. Сохранение лесов.Металлы и их свойства. Металлические части машин и механизмов. Тонколистовая сталь и проволока.Пластические массы (пластмассы) и их свойства. Работа с пластмассами.Наноструктуры и их использование в различных технологиях Природные и синтетические наноструктуры.Композиты и нанокомпозиты, их применение. Умные материалы и их применение Аллотропные соединения углерода Раздел 4. Основные ручные инструменты.Инструменты для работы с бумагой Инструменты для работы с тканью Инструменты для работы с древесиной Инструменты для работы с металлом

- программирование собранных роботов через задание внутренних команд.

Подведение итогов урока. Рефлексия (5-7 мин)

1. Организационный момент.

Учитель: Сегодня мы с вами познакомимся с миром роботов.

Тема нашего занятия «Знакомство с робототехникой».

Мы узнаем, что же такое «робот», где их применяют, познакомимся с видами и названиями деталей конструктора

2. Теоретическая часть. (Слайд 2)

Но для начала, ответьте на несколько вопросов:

Как вы считаете, что такое робот? (автоматическое устройство, предназначенное для осуществления различного рода механических операций, которое действует по заранее заложенной программе).

Где мы встречаемся с роботами? (в быту, на производстве, в медицине и т.д.)

Для чего нужны роботы? (для облегчения труда людей, выполнения опасных работ, работ, требующих особой точности).

Робот – автоматическое устройство, предназначенное для осуществления различного рода механических операций, которое действует по заранее заложенной программе.

(Слайд 4) Учитель: Теперь давайте попробуем ответить на вопрос: «Чем занимается наука робототехника?».

(Слайд 5) Робототехника - прикладная наука, занимающаяся разработкой автоматизированных технических систем.

Робототехника опирается на такие дисциплины, как электроника, механика, кибернетика, телемеханика, мехатроника, информатика, а также радиотехника и электротехника.

Выделяют строительную, промышленную, бытовую, медицинскую, авиационную и экстремальную (военную, космическую, подводную) робототехнику.

Какие же бывают роботы?

Манипуляционный робот — автоматическая машина (стационарная или передвижная).

Такие роботы производятся в напольном, подвесном и портальном исполнениях. Получили наибольшее распространение в машиностроительных и приборостроительных отраслях.

Мобильный робот — автоматическая машина, в которой имеется движущееся шасси с автоматически управляемыми приводами.

Такие роботы могут быть колёсными, шагающими и гусеничными (существуют также ползающие, плавающие и летающие мобильные робототехнические системы, см. ниже)

К настоящему времени роботы внедрены во многие сферы деятельности человека и продолжают дополнять и иногда заменять людской труд как в опасных видах деятельности, так и в повседневной жизни.

3. Практическая работа: сборка и программирование робота.

Сборка робота

Учитель: Теперь перейдем от теории к практике и попробуем самостоятельно собрать и запрограммировать робота (дети объединяются в пары).

Но вначале я хочу напомнить вам о соблюдении правил техники безопасности.

Работай с деталями только по назначению.

Нельзя глотать, класть детали конструктора в рот и уши.

Перед вами лежат необходимые детали.

элемент 1 – руки; элемент 2 – изгибы в форме L; элемент 3 – большие зубчатые передачи; элемент 4 – колеса; элемент 5 – NXT блок; элемент 6 – маленькие черные сцепки; элемент 7 – большие черные сцепки; элемент 8 – маленькие черные сцепки; элемент 9 – небольшие светло-серые сцепки; элемент 10 – большие светло-серые сцепки; элемент 11 – голубые сцепки; элемент 12 – темно-серые сцепки; элемент 13 – колпачки; элемент 14 – шасси

Мы будем использовать конструктор LEGO MINDSTORMS NXT 2.0

Теперь пошагово выполняем сборку робота. У вас на столах лежат технологические карты, в которых отображены этапы конструирования нашего робота.

(ученики смотрят в технологические карты (на слайды презентации с 10 по 22) и собирают простейшего робота)

Учитель: Наш робот сконструирован. Теперь вспомним, что же такое робот?

Робот – автоматическое устройство, предназначенное для осуществления различного рода механических операций, которое действует по заранее заложенной программе.

Сейчас мы и займемся программированием нашего робота при помощи задания внутренних команд.

- Что нового вы узнали на занятии?

- Из каких деталей мы собирал наших роботов?

- Что такое робот? (автоматическое устройство, предназначенное для осуществления различного рода механических операций, которое действует по заранее заложенной программе).

- Где мы встречаемся с роботами? (в быту, на производстве, в медицине и т.д.)

- Для чего нужны роботы? (для облегчения труда людей, выполнения опасных работ, работ, требующих особой точности).

-Понравилось вам наше занятие?

- Приходите к нам в Центр технического творчества.

Самоанализ занятия

по теме «Знакомство с робототехникой»

Дата проведения: 18.02.2019 г.

Занятие по теме «Знакомство с робототехникой» проводилось в лаборатории для занятий робототехникой. Кабинет оснащен необходимым оборудованием: мультимедийный проектор, конструктор LEGO Mindstorms 9797 (5 шт.), программируемый блок управления NXT, 2 сервомотора, технологические и инструкционные карты.

Изучение данной темы позволит ознакомить обучающихся с робототехникой через практическую деятельность посредством Легоконструирования и программирования и сформирует у обучающихся интерес и желание заниматься робототехникой.

Занятие построено в традиционной форме обучения. В соответствии с этим были поставлены следующие задачи:

обучающие: познакомить детей с основными направлениями робототехники и современного робототехнического производства, с видами и названиями деталей конструктора, азами программирования;

развивающие: побудить интерес к занятиям робототехникой, развивать наблюдательность, умение рассуждать, обсуждать, анализировать, выполнять работу с опорой на схемы и технологические карты, развивать конструкторско-технологические способности, пространственные представления;

воспитательные: воспитывать аккуратность, терпение при работе с конструкторами, бережное отношение к материально-технической базе лаборатории робототехники; культуру общения;

здоровьесберегающие: соблюдение правил техники безопасности.

Тип занятия – комбинированное.

Вид занятия – практическая работа.

Мною сохранена структура занятия, которая отражает логическую последовательность этапов. Каждый этап включает в себя следующие структурные элементы:

1. Организационный момент (2 мин)

2. Теоретическая часть. (7-10 мин)

3. Практическая работа (23-25 мин)

- знакомство с деталями конструктора и их названиями;

- сборка робота по технологической карте;

- программирование собранных роботов через задание внутренних команд.

4. Подведение итогов урока. Рефлексия (5-7 мин).

На теоретической части занятия обучающиеся отвечали на вопросы о видах роботов и их практическом применении в быту и промышленности, узнали, что такое робот, наука робототехника и какие бывают роботы.

На практической части занятия обучающиеся разбивались на пары и совместно собирали и программировали робота. Перед началом работы ребята предупреждены о возможном травматизме и мерах его предупреждения. При объяснении технологической последовательности выполнения операций я использовал мультимедийную презентацию, которая демонстрировалась на экране, что способствовало восприятию и запоминанию.

На этапе показа и объяснения основных приемов мною показывались основные операции и приемы работы, акцентировалось внимание на выполнение сложных этапов, возможных ошибок и способов их предотвращения.

Самостоятельная работа учащихся состояла из сборки робота и его программирования при помощи задания внутренних команд. Ребятам были предложены инструкционные карты с последовательностью выполнения работ, для предотвращения возможных ошибок и при возникающих затруднениях.

Во время практической работы мною проводились обходы, в ходе которых предоставлялись дополнительные консультации.

На этапе подведения итогов обобщили типичные ошибки, сделанные обучающимися, анализируя совместно с ними причины их возникновения. Был повторен материал теоретической части занятия.

Выбранные мной методы обучения: объяснительно-иллюстративный (беседа, инструктаж, объяснение, презентация, технологические карты, готовая модель робота); репродуктивный - воспроизводство знаний и способов деятельности (форма: собирание моделей и конструкций по образцу, упражнения по аналогу); частично - поисковый - решение проблемных задач с помощью педагога; программированный - набор операций, которые необходимо выполнить в ходе выполнения практических работ, - соответствуют цели занятия и в полной мере обеспечивали развитие познавательной активности детей.

На занятии обучающиеся были активны, своевременно выполняли задания. Чувствовался интерес ребят к выполнению заданий. Знания и умения усвоены.

По результатам выполненных работ считаю, что поставленная цель достигнута, обучающие, развивающие и воспитательные задачи решены, всё запланированное мною выполнено в полном объеме.

В наши дни конструкторы по робототехнике для детей набирают все большую популярность среди юных инженеров и их родителей. И это неудивительно, ведь детская робототехника, а соответственно, и конструкторы, объединяет целый ряд научных дисциплин – от физики до программирования – и позволяет в игровой форме погрузиться в данные области знаний. Сейчас на рынке представлен широкий выбор комплектов, рассчитанных на детей разных возрастов, с разными интересами и разным уровнем подготовки.

Что отличает конструкторы по робототехнике?

В первую очередь все образовательные робототехнические конструкторы объединяет то, что в них заложена функция не только игры, но и обучения – об этом говорит уже само название таких комплектов. Наборы для школьников могут сопровождаться учебниками, рабочими тетрадями, глоссариями, материалами для учителя и т.д. Конструкторы для младших групп, особенно для дошкольников, как правило, не подразумевают использование объемных педагогических материалов, но и здесь ребенок не просто играет, а в доступной форме изучает механизмы, физические законы т.д.

При этом акцент на работе механизмов, датчиков, в целом на физике или программировании – еще одна черта данных комплектов. Конечно, конструктор роботов для детей 4-6 лет не предлагает малышу собрать и запрограммировать человекоподобного андроида. Робототехника на начальных этапах – это изучение различных моделей, простая работа с моторами и т.д. В свою очередь, ученику средних классов вполне можно предложить программируемый конструктор по робототехнике, где надо не просто собрать модель, но и самому задать ее поведение.

Многие конструкторы предполагают, что из одного набора можно собрать сразу несколько моделей (как правило, они перечислены на коробке или в описании к комплекту). И это не считая тех, которые придумает сам ребенок.
Большая часть образовательных конструкторов подходит для использования как в классе, так и дома.

Конструкторы по робототехнике: возрастные группы

В целом свой конструктор для изучения робототехники найдут дети от 4-5 до 14-15 лет. Продуманный набор будет соответствовать уровню знаний юного инженера, при этом чем старше ребенок, тем сложнее будут модели. Большинство производителей предлагает решения для следующих возрастных групп (деление достаточно условное и зависит от конкретного бренда).

4-6 лет. Понятные модели, крупные и яркие детали, увлекательное содержание – вот основные черты наборов для дошкольников. Как правило, здесь малышу предлагается собрать различные машинки, самолетики, животных, понять, что такое механизм, и т.д. Задача таких комплектов, помимо прочего, развить мелкую моторику, внимательность, усидчивость, фантазию и креативность, научить работе в команде.

7-9 лет. Конструктор по робототехнике для начинающих учебу в школе становится более сложным: это касается как собственно моделей, так и изучаемых тем. Дети подробнее знакомятся с законами и явлениями физики, изучают работу различных датчиков и т.д. Именно поэтому такие наборы могут использоваться на уроках физики или окружающего мира в качестве иллюстративного материала. Многие комплекты предлагают не просто построить машинку, но и заставить ее двигаться: отъезжать от края стола, ехать по черной линии и т.д.

10-15 лет. Конструкты для старшей группы подразумевают почти полное погружение в робототехнику (за исключением моделирования и печати деталей, хотя один из наборов от Fischertechnik как раз позволяет собрать и настроить настоящий 3D-принтер). Работа с механизмами в данном случае сочетается с программированием – конструкторы могут поставляться с программируемыми и непрограммируемыми платами, чтобы будущий инженер мог посмотреть, как они в принципе функционируют, и попробовать самостоятельно задать команды.

Бренды на рынке конструкторов по робототехнике

Среди наиболее популярных брендов в мире детских конструкторов по робототехнике можно отметить LEGO Education, Engino, Huna, Fischertechnik, Makeblock и другие. Познакомимся поближе с предлагаемыми ими наборами.

LEGO Education

Один из самых известных в мире брендов конструкторов также является и одним из лидеров по образовательному направлению. Во многих школах и кружках на занятиях используются решения именно от LEGO. Немалую роль здесь сыграли универсальность конструктора, широкий набор материалов для учителей, наличие рабочих тетрадей и т.д.

Читайте также: