Прграмма - Факультет повышения квалификации

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Новосибирский государственный технический университет»
УТВЕРЖДАЮ
__________________ Брованов С.В.
Подпись
«____»__________2015 г.
м.п.
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ПРОФФЕСИОНАЛЬНАЯ ПРОГРАММА
повышения квалификации
ОСНОВЫ СОРЕВНОВАТЕЛЬНОЙ РОБОТОТЕХНИКИ
(для педагогических работников)
1.ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРОГРАММЫ
1.1. Категория слушателей: педагогические работники общеобразовательных
организаций, организаций высшего образования, организаций дополнительного
профессионального образования, участвующие в реализации программ по
образовательной и спортивной робототехнике.
1.2 Срок обучения: 1,5 месяца, 72 часа в том числе:
не менее 36 часов аудиторных занятий,
не более 36 часов самостоятельной работы.
1.3. Форма обучения: очная, без отрыва от производства
1.4. Режим занятий: гибкий график
1.5. Выдаваемый документ: удостоверение о повышении квалификации
2. ЦЕЛЬ ПРОГРАММЫ
Обновление и систематизация знаний в области образовательной и спортивной
робототехники с целью совершенствования процесса подготовки учащихся к
соревнованиям по робототехнике различного уровня (на примере решений,
разрабатываемых на базовой программно-аппаратной образовательной платформе
ЛЕГО).
3. ПЛАНИРУЕМЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ОБУЧЕНИЯ
В результате освоения программы слушатель должен
знать и понимать
основные направления в области образовательной и спортивной робототехники и
основные международные робототехнические соревновательные стандарты и их
вариации, встречающиеся в системе российских соревнований по роботтехнике,
особенности разбора регламента с целью подготовки к соревнованиям различного
уровня, особенности разработки конструкций, алгоритмического и программного
обеспечения для основных соревновательных категорий (движение по линии,
прохождение лабиринтаи сумо), возможности констуирования базовых моделей из
деталей образовательного набора LEGO ПервоРобот NXT; особенности крепления
деталей; способы подключения моторов и датчиков к NXT; основные свойства датчиков
и моторов NXT; основные схемы сборок конструкций роботов для основных
соревновательных задач
уметь
проектировать и планировать процесс подготовки учащихся к соревнованиям,
интерпретировать регламенты основных соревновательных стандартов и регламентов,
собирать базовые модели роботов для основных соревновательных задач; пользоваться
возможностями блока управления; программировать блок управления без использования
персонального компьютера и с помощью среды графического программирования для
образовательного конструктора ЛЕГО
4. СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММЫ
4.1 Учебный план
№
Наименование разделов, тем
1
Образовательная и спортивная
робототехника в системе основного и
дополнительного образования
Соревновательная робототехника в
проектной деятельности учащихся
Основные соревновательные задачи
Регламенты соревнований по
робототехнике
Подготовка учащихся к соревнованиям
различного уровня
Особенности разработки программноаппаратных решений
Итоговая аттестация
ВСЕГО
2
3
4
5
6
7
Всего
академических
часов
6
В том числе
лекции практические
занятия
4
2
6
2
4
8
8
2
2
6
6
12
2
10
24
4
20
16
8
56
8
72
Форма итоговой аттестации: защита проекта, представляющего вариант
программно-аппаратной реализации и календарного плана подготовки учащихся к
выбранной соревновательной номинации
4.2. Планируемый учебный календарный график
Ежегодно октябрь-ноябрь (начиная с октября 2015 года)
4.3. Рабочие программы учебных модулей
Тема 1:
Образовательная и спортивная робототехника в системе основного и дополнительного
образования.
Обзор современного состояния и задач образовательной и спортивной робототехники в
России и в мире. Обзор основных направлений в образовательной и спортивной
робототехнике. Занятия по робототехнике в рамках ФГОС.
2
Тема 2:
Соревновательная робототехника в проектной деятельности учащихся
Межпредметные связи робототехники с другими дисциплинами, изучаемыми в рамках
основной образовательной программы. Основы проектной деятельности при занятиях
робототехникой и при подготовке к соревнованиям
Тема 3:
Основные соревновательные задачи
Разбор основных соревновательных задач: движение по линии, движение в лабиринте,
сумо роботов. Принципы сборки базовых конструкций и алгоритмические особенности
решения основных соревновательных задач.
Тема 4:
Регламенты соревнований по робототехнике
Основные международные робототехнические соревновательные стандарты WRO, Hello
robot, FLL, FTC. Российские и региональные соревнования по робототехнике в системе
международных стандартов.
Тема 5:
Подготовка учащихся к соревнованиям различного уровня
Методические основы занятий робототехникой в рамках подготовки к соревнованиям
различного уровня в системе основного и дополнительного образования. Разработка
плана подготовки учащихся к соревнованиям.
Тема 6:
Особенности разработки программно-аппаратных решений
Основные схемы сборок типовых конструкций роботов, используемых при решении
основных соревновательных задач. Разработка и тестирование базовой конструкции и
программного модуля для выбранного регламента.
5.ОРГАНИЗАЦИОННО ПЕДАГОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ
Условия проведения лекций:
Обучение осуществляется путем проведения очных занятий в форме лекции и
практических занятий в соответствии с перечнем тем, предусмотренных настоящей
программой. Обучение осуществляется в помещениях,
Занятия по программе проводятся на базе межфакультетского студенческого
конструкторского бюро «Робототехника и искусственный интеллект» (СКБ «РИИ»)
Новосибирского государственного технического университета, в помещениях,
оборудованных необходимыми техническими средствами для реализации учебного
процесса: приспособленных для чтения лекций и ведения практических занятий для
небольших групп слушателей до 30 человек.
Условия проведения практических занятий:
Для проведения практических занятий в СКБ «РИИ» имеется компьютерный
стационарный и мобильный классы с возможностью одновременной работы на более чем
20 современных компьютерах. Кроме компьютеров СКБ оборудовано проекционным
оборудованием, комплектом наборов ЛЕГО и другими образовательными решениями
ЛЕГО, TETRIX, PoboPica.
Техническое обеспечение учебного процесса в целом:
– рабочее место преподавателя, оборудованное компьютером и мультимедийным
проектором;
– рабочие места слушателей, оборудованные компьютером;
– образовательные наборы ЛЕГО для слушателей;
– комплект заданий "ПервоРобот NXT: Экоград";
3
– поле "Сумо роботов";
– поле "Гонки по линии";
– поле "Лабиринт";
– поле "Кегльринг".
Программное обеспечение:
– операционная система;
– пакет офисных программ;
– среда разработки для образовательных наборов ЛЕГО;
– средство работы с трёхмерными моделями Lego Digital Designer.
Условия проведения итогового контроля знаний.
По окончанию обучения осуществляется итоговая аттестация. Итоговый контроль знаний
проводится в аудитории, оснащенной персональными компьютерами и оборудованной
полями для соревнований и образовательными наборами ЛЕГО. Слушатели
представляют преподавателям разработанное в ходе освоения курса программноаппаратное решение и его описание.
По итогам обучения так же проводится мониторинг образовательного процесса в форме
анкетного опроса слушателей.
6. СИСТЕМА ОЦЕНКИ: ФОРМЫ АТТЕСТАЦИИ, ОЦЕНОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
И ДРУГИЕ КОМПОНЕНТЫ
Формой итоговой аттестации является защита выпускной работы, содержащей все
результаты работы слушателя, оформленные в виде программно-аппаратного решения и
его описания.
Выпускная работа готовится в виде элемента учебно-методического комплекса,
включающего результаты практической деятельности слушателя и содержит:
 регламент соревновательного направления и вариант решения, соответствующий
задаче, описанной в регламенте, а также план подготовки учащихся к
соревнованиям с учетом сложности задачи, которую необходимо решить в
соответствии с регламентом;
 разработанную конструкцию робота;
 программное обеспечение, позволяющее разработанной конструкции робота
выполнять простейшие действия в рамках конкретной задачи урока.
Показатели оценки результатов итоговой аттестационной работы
Результат 1
На основании полученных знаний об основных направлениях образовательной и
спортивной робототехникой слушателями проведен анализ структуры регламентов
основных международных робототехнических соревновательных стандартов с точки
зрения возможности применения в своей профессиональной деятельности. Выполнено
проектирование плана подготовки учащихся к соревнованиям по робототехнике по
выбранному направлению.
Показатели оценки результата:
1. Сформированность практических навыков работы с регламентами
робототехнических соревновательных стандартов.
2. Сформированность представлений и практических навыков о методических
основах поурочной и проектной деятельности при подготовке к
соревнованиям.
4
Требования к предмету оценивания:
Слушатели
 знают, какие навыки и умения можно сформировать у учащихся в ходе
занятий робототехникой;
 могут привести примеры основных целей и задач при планировании
деятельности педагога при подготовке к соревнованиям в рамках
образовательного процесса.
 умеют интерпретировать параметры регламентов;
 умеют разработать план подготовки к соревнованиям.
Результат 2
На основе полученных знаний об особенностях использования в конструктора
ЛЕГО в качестве программно-аппаратной платформы для решения конкретной
соревновательной задачи слушатель разрабатывает схему сборки конструкции робота и
собирает робота из деталей образовательного набора ЛЕГО.
Показатели оценки результата
1. Сформированность практических навыков работы с элементами
конструктора ЛЕГО.
2. Умение выполнять сборку базовых констукций по схемам сборки.
3. Сформированность представлений и практических навыков о разработке
схем сборок роботов на базе конструктора ЛЕГО при подготовке к
соревнованиям.
Требования к предмету оценивания
Слушатели
 Знают принципы и приемы соединения деталей конструктора.
 Могут использовать термины, обозначающие детали конструктора, при
пояснении процесса сборки.
 Умеют разработать схему сборки робота для подготовки к соревнованиям в
соотвествии с конкретным регламентом.
 Умеют приводить примеры и выполнять сравнительный анализ
конструктивных особенностей различных моделей роботов.
Результат 3
На основе полученных знаний об особенностях использования в образовательной
деятельности программной среды для LEGO Перворобот NXT разрабатывает компонент
учебно-методического комплекса: программу в программной среде NXT-G для
конкретной конструкции робота и выполняет тестирование работоспособности робота
для использования его в качестве варианта решения для участия в соревнованиях.
Показатели оценки результата
1. Сформированность практических навыков работы в визуальной
программной среде NXT-G для LEGO Перворобот NXT.
2. Умение разрабатывать и тестировать программу в программной среде
NXT-G для конкретной конструкции робота и выполняет тестирование
работоспособности робота.
3. Сформированность представлений и практических навыков о разработке
простейших программ для роботов, созданных на базе конструктора LEGO
Перворобот NXT.
Требования к предмету оценивания
Слушатели
 Знают принципы и приемы программирования в визуальной программной
среде NXT-G для LEGO Перворобот NXT.
5
 Могут использовать функционал основной и полной палитры команд и
загружать программу в блок управления.
 Умеют выполнять программирование роботов для решения базовых задач:
выполнения простейших действий по условию.
 Умеют выполнять тестирование разработанных программ для конкретной
конструкции робота.
Выпускная работа оценивается в соответствии с приведенными показателями
оценки результатов освоения курса. Каждый показатель по всем результатам оценивается
в качественной шкале: «зачтено»/«не зачтено».
Оценка отлично ставится при условии наличия более 75% оценок «зачтено» среди
всех показателей оценки по каждому из результатов
Оценка хорошо ставится при условии наличия более 50% оценок «зачтено» среди
всех показателей оценки по каждому из результатов.
Оценка удовлетворительно ставится при условии наличия более 40% суммарных
оценок «зачтено» среди всех показателей оценки по каждому из результатов.
В случае наличия по всем результатам суммарных оценок «зачтено» не
превышающим 40% курс слушатель не проходит итоговую аттестацию.
7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ
1. Робототехника для детей и родителей. С.А. Филиппов. СПб: Наука, 2011.
2. Санкт-Петербургские олимпиады по кибернетике М.С. Ананьевский, Г.И. Болтунов,
Ю.Е. Зайцев, А.С. Матвеев, А.Л. Фрадков, В.В. Шиегин. Под ред. А.Л. Фрадкова,
М.С. Ананьевского. СПб.: Наука, 2006.
3. Журнал «Компьютерные инструменты в школе», подборка статей за 2010 г. «Основы
робототехники на базе конструктора Lego Mindstorms NXT».
4. LEGO Technic Tora no Maki, ISOGAWA Yoshihito, Version 1.00 Isogawa Studio, Inc.,
2007, http://www.isogawastudio.co.jp/legostudio/toranomaki/en/.
5. CONSTRUCTOPEDIA NXT Kit 9797, Beta Version 2.1, 2008, Center for Engineering
Educational
Outreach,
Tufts
University,
http://www.legoengineering.com/library/doc_download/150-nxt-constructopedia-beta21.html.
6. http://www.legoeducation.info/nxt/resources/building-guides/
7. http://www.legoengineering.com/
6