«Lego конструирование и образовательная робототехника» Программа дополнительного образования

Разработчик:

Шихова Альфира фаридовна,

воспитатель

МБДОУ №4 "Снегурочка" г. Салехарда

Пояснительная записка

Программа дополнительного образования «Образовательная робототехника» (далее - Программа), наряду с Уставом МБДОУ «Детский сад №4»служит основанием для лицензирования, изменения параметров бюджетного финансирования и введения, при необходимости, платных образовательных услуг  в соответствии с социальным заказом родителей (законных представителей).

Программа дополнительного образования «Образовательная робототехника» обеспечивает разностороннее развитие детей в возрасте от 4 до 7 лет с учетом их возрастных и индивидуальных особенностей по основным направлениям развития: социально-коммуникативного, познавательного, речевого, художественно – эстетического, социально - коммуникативного.

Программа дополнительного образования «Образовательная робототехника» - документ, разработан  в соответствии с Федеральным законом Российской Федерации от 29 декабря 2012 г. N 273-ФЗ "Об образовании в Российской Федерации" (ст.11, 12), в соответствии с федеральным  государственным образовательным стандартом  дошкольного образования (Приказ Министерства образования и науки РФ от 17 октября 2013 г. №1155)                      

    Современные дети живут в эпоху активной информатизации, компьютеризации и роботостроения. Технические достижения всё быстрее проникают во все сферы человеческой жизнедеятельности и вызывают интерес детей к современной технике. Технические объекты окружают нас повсеместно, в виде бытовых приборов и аппаратов, игрушек, транспортных, строительных и других машин. Детям с раннего возраста интересны двигательные игрушки. В дошкольном возрасте они пытаются понимать, как это устроено.

   Конструирование любимый детьми вид деятельности, оно не только увлекательное, но и полезное занятие, которое теснейшим образом связано с чувственным и интеллектуальным развитием ребенка. Особое значение оно имеет для совершенствования остроты зрения, точности цветовосприятия, тактильных качеств, развития мелкой моторики рук, восприятия формы и размеров объекта, пространства.

 Лего конструктор является наиболее предпочтительным развивающим материалом, позволяющим разнообразить процесс обучения дошкольников.  Основой образовательной деятельности с использованием ЛЕГО технологии является игра-ведущий вид детской  деятельности. Лего позволяет учиться, играя и обучаться в игре.

В процессе конструирования дети учатся работать по инструкции, по схеме, учатся работать в коллективе. Техническое детское творчество является одним из важных способов формирования профессиональной ориентации детей, способствует развитию устойчивого интереса к технике и науке, а также стимулирует рационализаторские и изобретательские способности.

          Первый человекоподобный рыцарь был предложен Леонардо да Винчи в 1495 г., в 1738 г. французский механик Жак де Вакансон создал первого андроида, а в 1921 году чешский писатель Карел Чапек придумал слово «робот». 

Бурными темпами робототехника вошла в мир в середине XX века. Это было одно из самых передовых, престижных, дорогостоящих направлений машиностроения. Основой робототехники были техническая физика, электроника, измерительная техника и многие другие, технические и научные дисциплины. В начале XXI века робототехника является одним из приоритетных направлений в сфере экономики, машиностроения, здравоохранения, военного дела и других направлений деятельности человека. Специалисты, обладающие знаниями в этой области, востребованы. В России существует такая проблема: недостаточная обеспеченность инженерными кадрами и низкий статус инженерного образования. Поэтому необходимо вести популяризацию профессии инженера, ведь использование роботов в быту, на производстве и поле боя требует, чтобы пользователи обладали современными знаниями в области управления роботами.

Важно организовывать условия, при которых участники совместной деятельности могли бы решать возникающие проблемы, общаясь и, советуясь друг с другом, а также учиться на своих ошибках. Как этого достичь? С чего начинать? 

 Детский сад – это первая ступень, где можно закладывать начальные знания и навыки в области робототехники, прививать интерес воспитанников к робототехнике и автоматизированным системам Основной набор LEGO Education WeDO^TM – новое поколение образовательной робототехники, позволяющей изучать технологии (научно – технические достижения) в процессе увлекательных практических игр - занятий.

Новизна программы заключается в изменении подхода к обучению обучающихся, а именно – внедрению в образовательный процесс новых информационных технологий, сенсорное развитие интеллекта учащихся, который реализуется в двигательных играх, побуждающих учащихся решать самые разнообразные познавательно-продуктивные, логические, эвристические и манипулятивно - конструкторские проблемы.  Важно, чтобы, пройдя все этапы обучения, ребенок приобрёл новый подход к пониманию окружающего мира, создающий особенный тип мышления – исследовательский и творческий. Педагогическая целесообразность программы заключается в том, что работа с образовательными конструкторами Lego, «LegoWEDO» позволяет обучающимся в форме познавательной игры узнать многие важные идеи конструирования, проектирования и развить необходимые в дальнейшей жизни навыки. При построении модели затрагивается множество проблем из разных областей знаний - от механики до психологии, - что является вполне естественным.

Лего - педагогика – одна из известных и распространенных сегодня педагогических систем, использующая трехмерные модели реального мира и предметно-игровую среду обучения и развития ребенка.

Лего - педагогика крайне актуальна в современном мире.

Актуальность: Данная программа актуальна тем, что раскрывает для старшего дошкольника мир техники. LEGO-конструирование больше, чем другие виды деятельности, подготавливает почву для развития технических способностей детей.

LEGO–конструирование объединяет в себе элементы игры с экспериментированием, а следовательно, активизирует мыслительно-речевую деятельность дошкольников, развивает конструкторские способности и техническое мышление, воображение и навыки общения, способствует интерпретации и самовыражению, расширяет кругозор, позволяет поднять на более высокий уровень развитие познавательной активности дошкольников, а это – одна из составляющих успешности их дальнейшего обучения в школе.

Использование LEGO-конструктора является великолепным средством для интеллектуального развития дошкольников, обеспечивающее интеграцию различных видов деятельности. Программа носит интегрированный характер и строится на основе деятельностного подхода в обучении. 

Дети легко осваивают информационно - коммуникативные средства, и простыми иллюстрациями в книжках их уже сложно удивить. Технологические наборы ориентированы на изучение базовых технических решений, лежащих в основе всех современных конструкций и устройств.

 Используя персональный компьютер или ноутбук с программным обеспечением, элементы из конструктора, воспитанники могут конструировать управляемые модели роботов.  Загружая управляющую программу в специальный микрокомпьютер схемы моделей, и присоединяя его к модели робота, воспитанники изучают и наблюдают функциональные возможности различных моделей роботов. Робот работает независимо от настольного компьютера, на котором была написана управляющая программа. Получая информацию от различных датчиков и обрабатывая ее, управляет работой моторов.

               Итоги изученных тем можно подводить с направляющей помощью педагога созданием воспитанниками собственных автоматизированных моделей.

        Работа с конструкторами LEGO способствует развитию пространственного мышления, так как объёмное конструирование существенно сложнее выкладывания каких-либо моделей на плоскости. При этом ребёнок уделяет внимание не только общему виду будущей конструкции, но и каждой её детали. Кроме того, дети знакомятся с такими пространственными показателями, как симметричность и асимметричность.

 В процессе конструирования дошкольники развивают математические способности, пересчитывая детали, кнопки крепления на пластине или блоке, вычисляя необходимое количество деталей и их длину.

Легоконструирование развивает и речевые навыки: дети задают взрослым вопросы о различных явлениях или объектах. Это даёт также коммуникативные навыки.

При групповой деятельности дети могут не просто общаться, но и обмениваться советами о способах крепления, деталями или даже объединять свои модели для создания более масштабной конструкции.

      Используя образовательную технологию LEGO Education WeDO^TM в сочетании с конструкторами LEGO, воспитанники разрабатывают, конструируют, программируют и испытывают роботов. В совместной работе дети развивают свои индивидуальные творческие способности, коллективно преодолевают творческие проблемы, получают важные фундаментальные и технические знания.

 Они становятся более коммуникабельными, развивают навыки организации и проведения исследований, что, безусловно, способствует их успехам в дальнейшем школьном образовании, в будущей работе.

Процесс освоения, конструирования роботов выходит за рамки целей и задач, которые стоят перед ДОУ, поэтому курс «Образовательная робототехника» является инновационным направлением в дополнительном образовании детей.  В таком виде робототехника может стать частью кружковой деятельности в ДОУ.

Цели:

Цель программы: развитие технического творчества и формирование научно – технической ориентации у детей старшего дошкольного возраста средствами конструктора лего и  робототехники с использованием  робота LEGO WeDO^TM;

Задачи:

ü  Развивать у дошкольников интерес к моделированию и конструированию, стимулировать детское научно –техническое творчество.

ü  Сформировать умение управлять готовыми моделями с помощью простейщих компьютерных программ.

ü  Учить видеть конструкцию объекта, анализировать её основные части, их функциональное назначение.

ü   Развивать чувство симметрии и эстетического цветового решения построек.

ü  Развивать творческие способности и логическое мышление воспитанников

ü   Развивать мелкую моторику.

ü  Развивать память, внимание

ü  Закреплять знания детей об окружающем мире.

ü   Совершенствовать коммуникативные навыки детей при работе в паре, коллективе распределении обязанностей.

ü   Выявить и обеспечить дальнейшее развитие одаренным ,талантливым детям, обладающим нестандартным мышлением, способностями в конструктивной деятельности

ü  Сформировать умение работать совместно с детьми и педагогом в процессе создания коллективной постройки

ü  Сформировать умения действовать в соответствии с инструкциями педагога и передавать особенности предметов средствами конструктора LEGO Education We Do  

Концепция

  - Концепция  основана на необходимости разработки программы для изучения робототехники, максимально совместимого с базовым курсом конструирования и легоконструирования в ДОУ. Освоение азов программирования в среде LEGO WEDO  ведется с учетом задач образовательных областей по ФГОС: «Художественно - эстетическое развитие» в интеграции  с образовательными областями «Социально - коммуникативное развитие» «Речевое развитие», «Познавательное развитие».

Концепция изучения робототехники имеет конструктивно-модельную направленность – дети конструируют механизмы, решающие конкретные задачи,   получают  знания и приобретают  умения создавать роботов, а так же используя игрушки - роботы трансформеров, развивают умения видоизменять робота, что помогает видеть возможности одного робота - игрушки, и составлять видоизменённых роботов.

Концепция данной работы позволяют ребенку освоить достаточно сложные понятия – алгоритм, цикл, изменения. Робот, собранный из конструктора Лего, может стать одним из таких исполнителей.

Программирование робота некой стандартной и универсальной конструкции, отвечающей всем поставленным перед ребенком задачам, снижает порог вхождения в робототехнику, позволяя воспитателю достигать в рамках программы тех же целей, что и на традиционных играх - занятиях. По сравнению с программированием виртуального исполнителя, Лего - робот вносит в решение задач элементы исследования и эксперимента, повышает мотивацию ребенка, что будет положительно оценено воспитателем.

Интегрирование различных образовательных областей в  Программе  открывает возможности для реализации новых концепций дошкольников, расширения круга интересов, овладения новыми навыками  в естественных науках, проектировании, в формировании элементарных математических представлениях, в развитии речи:

Естественные науки - изучение процесса передачи движения и преобразования энергии в роботе - машине. Идентификация простых механизмов, работающих в модели, включая рычаги, зубчатые и ременные передачи.

Ознакомление с более сложными типами движения, использующими кулачок, червячное и коронное зубчатые колеса. Понимание того, что трение влияет на движение модели.

Понимание и обсуждение критериев испытаний. Понимание потребностей живых существ;

      Проектирование - создание и программирование действующих моделей. Интерпретация двухмерных и трехмерных иллюстраций и моделей. Понимание того, что животные используют различные части своих тел в качестве инструментов. Сравнение природных и искусственных систем.

Использование программного обеспечения для обработки информации. Демонстрация умения работать с цифровыми инструментами и технологическими системами. Сборка, программирование и испытание моделей. Изменение поведения модели путём модификации её конструкции или посредством обратной связи при помощи датчиков.

Организация проектов, мозговых штурмов для поиска новых решений. Обучение принципам совместной работы и обмена идеями;

Формирование математических представлений - измерение времени в секундах с точностью до десятых долей. Оценка и измерение расстояния. Усвоение понятия случайного события. Связь между диаметром и скоростью вращения. Использование чисел для задания звуков и для задания продолжительности работы мотора. Установление взаимосвязи между расстоянием до объекта и показанием датчика расстояния.

Установление взаимосвязи между положением модели и показаниями датчика наклона. Использование чисел при измерениях и при оценке качественных параметров;

Развитие речи - общение в устной или в письменной форме с использованием специальных терминов. Подготовка и проведение демонстрации модели. Использование интервью, чтобы получить информацию и написать рассказ.

Написание сценария с диалогами. Описание логической последовательности событий, создание постановки с главными героями и её оформление визуальными и звуковыми эффектами. Применение мультимедийных технологий для генерирования и презентации идей. Участие в групповой работе в качестве «мудреца», к которому обращаются со всеми вопросами.   

Концепция  Программы направлена на:

ü  помощь детям в индивидуальном развитии;

ü  мотивацию к познанию и творчеству:

ü  к стимулированию творческой активности;

ü  развитию способностей к самообразованию;

ü  приобщение к общечеловеческим ценностям;

ü  организацию детей в совместной деятельности с педагогом.

Описание механизма реализации Программы

       Данная Программа имеет научно-техническую направленность и рассчитана на обучающихся дошкольного возраста. Для обучающихся такого возраста в образовательном процессе применяются игровые формы обучения. Игра – необходимый спутник детства. С LEGO дети учатся, играя. Дети – неутомимые конструкторы, их творческие способности оригинальны. Обучающиеся конструируют постепенно, «шаг за шагом», что позволяет двигаться, развиваться в собственном темпе, стимулирует решать новые, более сложные задачи. Конструктор LEGO помогает ребенку воплощать в жизнь свои идеи, строить и фантазировать. Ребенок увлечённо работает и видит конечный результат. А любой успех побуждает желание учиться. Кроме этого, реализация Программы помогает развитию коммуникативных навыков и творческих способностей воспитанников за счет активного взаимодействия детей в ходе конструктивно-модельной деятельности.

Формы и методы используемые для реализации программы:

•  Наглядные (просмотр фрагмнтов мультипликационных и учебных фильмов,обучающих презентаций, рассматривание схем,таблиц,иллюстраций, дидактические игры)
• Словесные (чтение художественной литературы, загадки, пословицы, дискуссии)

• Познавательные  (восприятие, осмысление и запоминание воспитанниками нового материала с привлечением наблюдения готовых примеров, моделирования, изучения иллюстраций, восприятия, анализа и обобщения демонстрируемых материалов);
• Контрольный метод (при выявлении качества усвоения знаний, навыков и умений и их коррекция в процессе выполнения практических заданий);
• Групповая работа (используется при совместной сборке моделей, а также при разработке проектов).
• Проблемный- (постановка проблемы и поиск решения,творческое использование готовых заданий (предметов), самостоятельное их преобразование.)
• Игровой- (использование сюжета игр для организации детской деятельности, персонажей для обыгрывания сюжета.)

Формы организации  игр- занятий

• Активная помощь педагога;
• Сотрудничество с родителями (законными представителями);
• Беседа, показ, объяснение;
• Игра – презентация;
• Практическое занятие с помощью педагога;
• Выставка

Продолжительность программы: Данная программа рассчитана на два года обучения, с учетом возрастных особенностей каждой группы.

 Первый год обучения- 36 занятий по 20 минут (один раз в неделю)

Второй год обучения -36 занятий по 20-25 минут (один раз в неделю)

 Краткие сведения о группе

Программа «Образовательная робототехника» ориентирована на воспитанников    

дошкольного возраста. В каждом разделе воспитанники занимаются конструированием, технологией, сборкой и программированием.

Программа рассчитана на 72 часа.

Год обучения – 2.

Обучение – платное.

Количество занятий в год – 36 занятий (36  часов).

Количество занятий в неделю – 1 занятие по 20-25 минут

Состав – мобильный.

Набор – свободный.

Форма занятий – подгрупповая, индивидуальная.

Материальные ресурсы - основным содержанием данного курса являются игры-занятия по техническому моделированию, сборке и программирования роботов с использованием   следующих                  материалов           и          источников:
1. Наборы  Лего - конструкторов:

-  Ресурсный LEGO WeDO^TM

- Основной набор LEGO Education WeDO^TM

2. Компьютер, проектор, сканер, принтер

Тематическое планирование

 Ожидаемые результаты и способы их проверки

• Сформированность устойчивого интереса к робототехнике, умений работать по предложенным инструкциям;
• Сформированность  умений творчески подходить к решению задачи;
• Сформированность умений довести решение задачи до работающей модели;
• Сформированность умений излагать мысли в четкой логической последовательности, отстаивать свою точку зрения, анализировать ситуацию и самостоятельно находить ответы на вопросы путем логических рассуждений;
• Сформированность умений работать над проектом в команде, эффективно распределять обязанности.

В результате обучения дети могут знать:

ü  основные детали Лего-констркутора (назначение,особенности)

ü  правила безопасной работы;

ü  основные компоненты конструкторов ЛЕГО;

ü  конструктивные особенности различных моделей, сооружений и механизмов;

ü  компьютерную среду, включающую в себя графический язык программирования;

ü  виды подвижных и неподвижных соединений в конструкторе;
основные приемы конструирования роботов;

ü  конструктивные особенности различных роботов;

ü  технологическую последовательность изготовления несложных конструкций;

ü  создавать реально действующие модели роботов при помощи специальных элементов по разработанной схеме;

ü  демонстрировать технические возможности роботов;

ü  уметь:

ü  осуществлять подбор деталей ,необходимых для конструирования (по виду и цвету)

ü  работать с активной помощью родителей с литературой, с журналами, с каталогами, в интернете (изучать и обрабатывать информацию);

ü  конструировать по образцу;

ü  самостоятельно определять количество деталей в конструкции моделей;

ü  создавать действующие модели роботов на основе конструктора ЛЕГО;

ü  демонстрировать технические возможности роботов.

ü  реализовывать творческий замысел.

 Формами подведения итогов реализации программы и контроля деятельности являются:

ü  Наблюдение за работой детей на занятиях;

ü  Участие детей в проектной деятельности;

ü  В выставках творческих работ дошкольников. 

 Уровни развития:

-Навык подбора необходимых деталей (по форме, цвету)

Высокий: может самостоятельно, быстро и без ошибок выбрать необходимые детали.

Средний: может самостоятельно, но медленно, без ошибок выбрать необходимую деталь, присутствуют неточности.

Низкий: не может без помощи воспитателя выбрать необходимую деталь.

-Умение правильно конструировать поделку по замыслу

Высокий: ребенок самостоятельно создает  развернутые замыслы конструкции, может рассказать о своем замысле, описать ожидаемый результат.

Средний: способы конструктивного решения находит в результате практических поисков. Может создать условную символическую конструкцию, но затрудняется в объяснении ее особенностей.

Низкий: неустойчивость замысла – ребенок начинает создавать один объект, а получается совсем иной и довольствуется этим. Объяснить способ построения ребенок не может.

- Умение проектировать по образцу и по схеме:

Высокий: может самостоятельно, быстро и без ошибок проектировать по образцу.

Средний: может самостоятельно, исправляя ошибки, в среднем темпе проектировать по образцу, иногда с помощью воспитателя

Низкий: не видит ошибок при проектировании по образцу, может проектировать только под контролем воспитателя.

- Умение конструировать по пошаговой схеме:

Высокий: может самостоятельно, быстро и без ошибок конструировать по пошаговой схеме.

Средний :может конструировать по пошаговой схеме в медленном темпе исправляя ошибки под руководством воспитателя.

Низкий: не может понять последовательность действий при проектировании по пошаговой схеме, может конструировать по схеме только под контролем воспитателя.

 Диагностическая карта на начало года (первый год обучения)

 Диагностическая карта на конец года.

Диагностическая карта на начало года(второй год обучения)

                                      Диагностическая карта на конец года

 Список литературы:

1. Индустрия развлечений. ПервоРобот. Книга для учителя и сборник проектов. LEGO Group, перевод ИНТ, - 87 с., илл.
2. Филиппов С.А. Робототехника для детей и родителей. – СПб.: Наука, 2010, 195 стр.
3. Программное обеспечение ROBOLAB 2.9.
4. Интернет-ресурсы.
5. Интеграция образовательных областей как средство организации целостного процесса в дошкольном учреждении : коллективная монография / Под ред. Л.В. Трубайчук. – Челябинск : ООО «РЕКПОЛ». – 158 с.
6. Венгер, Л.А. Игры и упражнения по развитию умственных способностей у детей дошкольного возраста : кн. для воспитателей дет. сада / Л.А. Венгер, О.М. Дьяченко. – М. :Просвещение, 2001. – 124 с.
7. Емельянова, И.Е. Развитие одарённости детей дошкольного возраста средствами легоконструирования и компьютерно_игровых комплексов : учеб._метод. пос. для самост. работы студентов / И.Е. Емельянова, Ю.А. Максаева. – Челябинск:ООО «РЕКПОЛ», 2011 –131 с.
8. Лусс Т.С.»Формирование навыков конструктивно-игровой деятельности у детей с помощью Лего» пособие для педагогов- дефектологов.-М.:Гуманит.изд.центр ВЛАДОС,2003.
9. Фешина Е.В. «Легоконструирование в детском саду»:Пособие для педагогов.М.:изд.Сфера,2011.
10. Ишмакова М.С. «Конструирование в дошкольном образовании в условиях введения ФГОС:пособие для педагогов.-всерос.уч.-метод.центр образоват.робототехники._М.Изд.-полиграф.центр «Маска»-2013.

Внимание! Настоящая программа является объектом права собственности и защищена Гражданским Кодексом Российской Федерации Законом «Об авторском праве и смежных правах» и другими нормативно-правовыми актами об интеллектуальной собственности.

Программа может быть использована для ознакомления и собственной практической работы в дошкольном учреждении. Использование информации допускается при условии сохранения всех знаков авторства!

Способы и методы защиты прав:
Если произведение было использовано без согласия правообладателя (за исключением специально предусмотренных ГК РФ специальных исключений, то правообладатель может использовать для защиты своих исключительных прав все способы и методы, предоставленные гражданским, административным  и уголовным законодательством).