ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

В настоящее время рынок БПЛА (беспилотных летательных аппаратов) – стал очень перспективной и быстроразвивающейся отраслью, к 2015 году рынок БПЛА уже оценивался в 127 млрд долларов США[1] и продолжает активно развиваться. Очень скоро БПЛА станут неотъемлемой частью повседневной жизни: мы будем использовать БПЛА не только в СМИ и развлекательной сферах, но и в инфраструктуре, страховании, сельском хозяйстве и обеспечении безопасности, появятся новые профессии, связанные с ростом рынка.

Настоящая общеобразовательная общеразвивающая программа дополнительного образования детей имеет научно-техническую направленность. Предполагает дополнительное образование детей в области конструирования, моделирования и беспилотной авиации, программа также направлена на формирование у детей знаний и навыков, необходимых для работы с беспилотными авиационными системами (БАС).

Программа позволяет создавать благоприятные условия для развития технических способностей школьников.

Нормативно – правовое основание разработки программы

-Федеральный Закон РФ от 29.12.2012 г. № 273 «Об образовании в Российской Федерации» (в редакции Федерального закона от 31.07.2020 № 304- ФЗ «О внесении изменений в Федеральный закон «Об образовании в Российской Федерации» по вопросам воспитания обучающихся») (далее - 273-ФЗ);

-                                    Приказ Министерства Просвещения Российской Федерации от 09.11.2018 г. № 196 «Об утверждении порядка организации и осуществления образовательной деятельности по дополнительным общеобразовательным программам» (далее - Приказ № 196);

-                                    Приказ Министерства Просвещения Российской Федерации от 30.09.2020 г. № 533 «О внесении изменений в порядок организации и осуществления образовательной деятельности по дополнительным общеобразовательным программам, утверждённый приказом Министерства Просвещения Российской Федерации от 9 ноября 2018 г. № 196» (далее – Приказ № 533);

-Распоряжение Правительства РФ от 04.09.2014 г. № 1726-р «Об утверждении Концепции развития дополнительного образования детей»;

-Распоряжение Правительства Российской Федерации от 29 мая 2015 года № 996-р «Стратегия развития воспитания в Российской Федерации на период до 2025 года»;

-Постановление Главного государственного санитарного врача Российской Федерации от 28 сентября 2020 г. № 28 «Об утверждении санитарных правил СП 2.4.3648-20 «Санитарно-эпидемиологические требования к организациям воспитания и обучения, отдыха и оздоровления детей и молодёжи» (далее – СП 2.4.3648-20);

-Приказ министерства просвещения   России   от   03.09.2019   №   467 «Об утверждении Целевой модели развития региональных систем дополнительного образования детей»;

-Письмо Министерства образования и науки РФ от 18.11.2015 г. № 09-3242 «О направлении информации» (вместе с «Методическими рекомендациями по проектированию дополнительных общеразвивающих программ (включая разноуровневые программы)»;

-Распоряжение Правительства Российской Федерации от 31 марта 2022 года № 678 – р  «О концепция развития дополнительного образования детей до 2030 года».

 

 

 

УРОВЕНЬ ОСВОЕНИЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ПРОГРАММЫ

Настоящая программа соответствует общекультурному уровню освоения и предполагает удовлетворение познавательного интереса обучающегося, расширение его информированности в области беспилотных летательных аппаратов и систем, а также обогащение навыками общения и приобретение умений совместной деятельности в освоении программы.

Новизна, актуальность и педагогическая целесообразность программы

Актуальность.

Современные тенденции развития роботизированных комплексов в авиации получили реализацию в виде беспилотных авиационных систем (БАС).

В настоящее время наблюдается лавинообразный рост интереса к беспилотной авиации как инновационному направлению развития современной техники, хотя история развития этого направления началась уже более 100 лет тому назад. Развитие современных и перспективных технологий позволяет сегодня беспилотным летательным аппаратам успешно выполнять такие функции, которые в прошлом были им недоступны или выполнялись другими силами и средствами.

Благодаря росту возможностей и повышению доступности дронов, потенциал использования их в разных сферах экономики стремительно растёт. Это создало необходимость в новой профессии: оператор БАС. Стратегическая задача курса состоит в подготовке специалистов по конструированию, программированию и эксплуатации БАС.

Настоящая образовательная программа позволяет не только обучить ребенка моделировать и конструировать БПЛА, но и подготовить обучающихся к планированию и организации работы над разноуровневыми техническими проектами и в дальнейшем осуществить осознанный выбор вида деятельности в техническом творчестве.

Новизна настоящей образовательной программы заключается в том, что она интегрирует в себе достижения современных и инновационных направлений в малой беспилотной авиации.

Педагогическая целесообразность настоящей программы заключается в том, что после ее освоения обучающиеся получат знания и умения, которые позволят им понять основы устройства беспилотного летательного аппарата, принципы работы всех его систем и их взаимодействия, а также управление БПЛА. Использование различных инструментов развития soft-skills у детей (игропрактика, командная работа) в сочетании с развитием у них hard-компетенций (workshop, tutorial) позволит сформировать у ребенка целостную систему знаний, умений и навыков.

Цели освоения программы

Целью программы является формирование у обучающихся устойчивых soft-skills и hard-skills[2], развитие в ребенке интереса к проектной, конструкторской и предпринимательской деятельности, значительно расширяющей кругозор и образованность ребенка.

Основные задачи программы

образовательные задачи

·                    научить основам радиоэлектроники и схемотехники;

·                    научить основам программирования микроконтроллеров;

·                    научить основам теории решения изобретательских задач;

·                    научить летной эксплуатации беспилотных авиационных систем (БАС);

·                    научить основам конструирования и моделирования БАС;

·                    научить основам проектной деятельности.

 

развивающие задачи

·                    содействовать развитию самостоятельности в учебно-познавательной деятельности;

·                    содействовать развитию способности к самореализации и целеустремлённости;

·                    содействовать развитию технического мышления и творческого подхода к работе;

·                    содействовать развитию навыков научно-исследовательской, инженерно-конструкторской и проектной деятельности;

·                    содействовать развитию ассоциативной возможности мышления;

воспитательные задачи

·                    содействовать воспитанию у обучающихся навыков современного организационно-экономического мышления, обеспечивающих социальную адаптацию в условиях рыночных отношений;

·                    содействовать формированию коммуникативной культуры, внимания, уважения к людям;

·                    содействовать воспитанию трудолюбия, развитию трудовых умений и навыков, расширению политехнического кругозора и умения планировать работу по реализации замысла, предвидения результата и его достижения;

·                    содействовать формированию способности к продуктивному общению и сотрудничеству со сверстниками и взрослыми в процессе творческой деятельности;

 

Отличительные особенности программы

К основным отличительным особенностям настоящей программы можно отнести следующие пункты:

·                    кейсовая система обучения;

·                    проектная деятельность;

·                    направленность на soft-skills;

·                    игропрактика;

·                    среда для развития разных ролей в команде;

·                    сообщество практиков (возможность общаться с детьми из других квантумов, которые преуспели в практике своего направления);

·                    направленность на развитие системного мышления;

·                    рефлексия.

Кроме того, данная программа имеет метапредметные связи со школьной программой: физикой, математикой, черчением, технологией. На занятиях воспитанники объединения дополняют знания по данным предметам, как в теоретическом, так и в практическом направлениях. Ориентируясь на ФГОС второго поколения, система дополнительного образования является частью внеурочной деятельности. Многие программы, такие как «Аэроквантум» является востребованными школьниками и представляют собой дополнение к учебным программам.

 

Адресат программы:

Программа ориентирована на дополнительное образование учащихся среднего и старшего школьного возраста (10 – 16 лет). Особенностью детей этого возраста является то, что в этот период происходит главное в развитии мышления – овладение подростком процессом образования понятий, который ведет к высшей форме интеллектуальной деятельности, новым способам поведения. Функция образования понятий лежит в основе всех интеллектуальных изменений в этом возрасте. Для возраста 10 – 16 лет характерно господство детского сообщества над взрослым. Здесь складывается новая социальная ситуация развития. Идеальная форма – то, что ребенок осваивает в этом возрасте, с чем он реально взаимодействует, – это область моральных норм, на основе которых строятся социальные взаимоотношения. Общение со своими сверстниками – ведущий тип деятельности в этом возрасте. Именно здесь осваиваются нормы социального поведения, нормы морали, здесь устанавливаются отношения равенства и уважения друг к другу.. Занятия могут посещать и обучающиеся с ОВЗ.

Наполняемость групп (15 человек);

Условия приема: принимаются все желающие, не имеющие медицинских противопоказаний

Сроки реализации программы

Программа рассчитана на 144 академических часа.

Срок освоения программы – 1 год.

Срок реализации -  с 1 сентября 2022 года по 31 мая  2023 года.

Форма обучения – очная.

Формы и режим занятий

Форма организации занятий: групповая, индивидуальная, индивидуально-групповая и фронтальная.

Занятия групп 1 год обучения проводятся 2 раза в неделю по 2 часа, т.е. 4 часа в неделю.

Программой предусмотрено проведение комбинированных занятий: занятия состоят из теоретической и практической частей, причём большее количество времени занимает именно практическая часть.

При проведении занятий используются следующие формы работы:

·                    Лекция-диалог с использованием метода «перевернутый класс» – когда обучающимся предлагается к следующему занятию ознакомится с материалами (в т.ч. найденными самостоятельно) на определенную тему для обсуждения в формате диалога на предстоящем занятии;

·                    Workshop и Tutorial (практическое занятие – hard skills), что по сути является разновидностями мастер-классов, где обучающимся предлагается выполнить определенную работу, результатом которой является некоторый продукт (физический или виртуальный результат). Близкий аналог – фронтальная форма работы, когда обучающиеся синхронно работают под контролем педагога;

·                    конференции внутриквантумные и межквантумные, на которых обучающиеся делятся опытом друг с другом и рассказывают о собственных достижениях;

·                    самостоятельная работа, когда обучающиеся выполняют индивидуальные задания в течение части занятия или нескольких занятий.

·                    метод кейсов (case-study), "мозговой штурм" (Brainstorming), метод задач (Problem-Based Learning) и метод проектов (Project-Based Learning). Пример: кейс – это конкретная задача («случай» – case, англ.), которую требуется решить, для этого в режиме «мозгового штурма» предлагаются варианты решения, после этого варианты обсуждаются и выбирается один или несколько путей решения, после чего для решения кейса формируются более мелкие задачи, которые объединяются в проект и реализуются с применением метода командообразования.

 

ОЖИДАЕМЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И СПОСОБЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИХ РЕЗУЛЬТАТИВНОСТИ

Ожидаемый результат по образовательному компоненту программы:

·                    приобретение обучающимися знаний в области радиоэлектроники и схемотехники;

·                    приобретение обучающимися знаний в области программирования микроконтроллеров;

·                    приобретение обучающимися знаний в области решения изобретательских задач;

·                    приобретение обучающимися знаний в области летной эксплуатации беспилотных авиационных систем (БАС);

·                    приобретение обучающимися знаний в области конструирования и моделирования БАС;

·                    приобретение обучающимися знаний в области проектной деятельности.

Ожидаемый результат по развивающему компоненту программы:

·                    развитие самостоятельности в учебно-познавательной деятельности;

·                    развитие способности к самореализации и целеустремлённости;

·                    развитие технического мышления и творческого подхода к работе;

·                    развитие навыков научно-исследовательской, инженерно-конструкторской и проектной деятельности;

·                    развитие ассоциативной возможности мышления;

Ожидаемый результат по воспитательному компоненту программы

·                    воспитание у обучающихся навыков современного организационно-экономического мышления, обеспечивающих социальную адаптацию в условиях рыночных отношений;

·                    сформированность коммуникативной культуры, внимания, уважения к людям;

·                    воспитание трудолюбия, развитию трудовых умений и навыков, расширению политехнического кругозора и умения планировать работу по реализации замысла, предвидения результата и его достижения;

·                    сформированность способности к продуктивному общению и сотрудничеству со сверстниками и взрослыми в процессе творческой деятельности;

 

 

Способы определения результативности:

Виды контроля:

·                    вводный, который проводится перед началом работы и предназначен для закрепления знаний, умений и навыков по пройденным темам;

·                    текущий, проводимый в ходе учебного занятия и закрепляющий знания по данной теме;

·                    итоговый, проводимый после завершения всей учебной программы.

Формы проверки результатов:

·                    наблюдение за детьми в процессе работы;

·                    соревнования;

·                    индивидуальные и коллективные технические проекты.

Формы подведения итогов реализации программы

·                              выполнение практических полётов (визуальных и с FPV);

·                              практические работы по сборке, программированию и ремонту квадрокоптеров;

творческое задания (подготовка проектов и его презентация).

СТРУКТУРА ПРОГРАММЫ

Распределение часов по учебному плану

Года обучения	Возраст	Кол-во недель	Объем учебной программы					Виды контроля
			Всего	Теория	Практика	В т .ч. лабораторные работы	В т.ч. промежуточный контроль знаний	Итоговая контрольная работа	Проектная работа. Защита
1	10 – 16	36	144	40	104	8	4	2	2

 

Данная образовательная программа изучается в течение учебного года (36 недель, 4 часа в неделю). Обучающиеся выполняют 104 практических занятий, проводятся четыре контрольные работы во время аудиторных занятий. По окончании курса происходит защита проектной работы. Модуль настоящей программы аналогичен и для других возрастов, различаясь только соотношением практических и теоретических занятий; чем старше обучающиеся, тем больше начинает практическая часть преобладать над теоретической. Это связано с тем, что способность к самообучению с возрастом прямо пропорционально возрастает.

 

Форма проведения занятий «лекции» подразумевает такую форму занятий, в процессе которых происходит развитие т.наз. soft-skills (теоретических знаний и когнитивных приемов) обучающихся, а именно:

·                    технология изобретательской разминки;

·                    противоречие как основа изобретения;

·                    идеальный конечный результат;

·                    алгоритм проектирования технической системы;

·                    командообразование;

·                    работа в команде;

·                    личная ответственность и тайм-менеджмент;

·                    проектная деятельность;

·                    продуктовое мышление;

·                    универсальная пирамида прогресса;

·                    планирование и постановка собственного эксперимента;

Форма проведения занятий «практические занятия» подразумевает такую форму занятий, в процессе которых происходит развитие т.наз. hard-skills (навыков и умений) обучающихся, а именно:

·                    работа с простым инструментом (отвертка, пассатижи);

·                    работа с оборудованием hi-tech-цеха (пайка, лазерная резка);

·                    работа с программным обеспечением (настройка летного контроллера квадрокоптера, проектирование рамы квадрокоптера);

·                    управление квадрокоптером.

 

 

 

УЧЕБНО-ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН

 

Вводный модуль.

 

Углубленный модуль.

 

Разделы	Наименование темы	Объем часов			Форма контроля
		Всего часов	В том числе
			Теория	Практика
1	2	3	4	5	6
Блок 1.	Установка FPV – оборудования.	16	2	14	Практическая Работа
1	Настройка оборудования.	4		4	Установка видеооборудования
2	Установка и подключение.	4		4
3	Радиоприёмники и видеооборудования.	4		4
4	Пилотирование с использованием FPV- оборудования.	4	2	2	Полёты          «от первого лица».
Блок 2.	Программирование. Использование Arduino.	18	4	14	Практическа я Работа
1	Основы программирования и программирования на Arduino.	10	2	8	Программирование контроллеров.
2	Применение платы Arduino.	8	2	6
Блок 3.	Учебные полеты на БАС с фотокамерой	20	6	14	Практическа я Работа
1	Основы аэросьемки.	6	2	4	Фотокамера. Применение аэросъемки.
2	Применение фотокамеры для квадрокоптера.	6	2	4
3	Учебные полеты.	8	2	6
Блок 4.	Работа в группах над инженерным проектом.	16	3	13	Практическа я Работа
1	Принципы создания инженерной проектной работы.	6	2	4	Самостоятельная подготовка групповых инженерных проектов.
2	Работа в группах над инженерным проектом «Беспилотная авиационная система».	6	1	5
3	Подготовка презентации собственной проектной работы.	4		4
	Итоговый контроль	2	0	2	Защита проекта
1	Презентация и защита группой собственного инженерного проекта	2	0	2
	Итого:	72	15	57	72

СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММЫ

1 год обучения

Вводный модуль.

Углубленный модуль.

 

№ п/п	Наименование темы	Содержание обучения
1	2	3
Блок 1.	Установка FPV – оборудования.     Основы видеотрансляции. Применяемое оборудование, его настройка. Установка и подключение радиоприёмника и видеооборудования. Пилотирование с использованием FPV- оборудования.	Основы видеотрансляции: принципы передачи видеосигнала, устройство и характеристики применяемого оборудования.  Установка,         подключение        и                             настройка видеооборудования на мультироторные системы. Пилотирование        с использованием FPV- оборудования.
Блок 2.	Программирование. Использование Arduino. Основы программирования C++ Практикум «Введение в программирование C++» Программирование на Arduino.	Основы программирования на C++. Начальный уровень программирования на текстовом языке. Устройство             и            принцип                                  действия микроконтроллеров,                                            характеристики используемых микроконтроллеров и их датчиков. 3. Основы программирования на Arduino. Установка платформы на БАС.
Блок 3.	Учебные полеты на БАС с фотокамерой Основы аэросьемки Практикум «Полеты на БАС с фотокамерой»	Основы аэросьемке. Правила и техника безопасности при выполнении полетов.  Практикум «Полеты на БАС с фотокамерой»: основы полета, учебные полеты6 съемка заданной местности.
Блок 4.	Работа в группах над инженерным проектом. Принципы создания инженерной проектной работы. Работа в группах над инженерным проектом «Беспилотная авиационная система». Подготовка презентации собственной проектной работы.	Работа над инженерным проектом: основы планирования проектной работы, работа над проектом в составе команды. Практическая работа в группах над инженерным проектом по теме «Беспилотная авиационная система». Подготовка и проведение презентации по проекту.

МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОГРАММЫ

 

 

ФОРМЫ АТТЕСТАЦИИ

 

Формой аттестации и контроля являются:

–            входное тестирование: проверка теоретических знаний и практических навыков;

–           промежуточный контроль: проверка практических навыков, полученных в ходе освоения программы (зачет);

–   итоговая аттестация: подготовка проекта и его презентация).

1.     КАЛЕНДАРНЫЙ УЧЕБНЫЙ ГРАФИК

 

№	Программа		Дополнительная                    общеобразовательная общеразвивающая       программа       технической направленности «Аэроквантум»
1	Начало учебного года		С 01.09.2023  года
2	Продолжительность     учебного Периода		36 учебных недель
3	Продолжительность Недели	учебной	5 дней
4	Периодичность Занятий	учебных	2 раза в неделю по 2 часа
5	Продолжительность Занятий	Учебных	Продолжительность учебного часа 45 минут
6	Время     проведения Занятий	Учебных	Начало не раннее чем через 1 час после учебных занятий, окончание не позднее 19.30
7	Продолжительность перемен		10-15 минут
8	Окончание учебного года		31.05.2024 года
9	Аттестация обучающихся		Вводный мониторинг – сентябрь 2023 года. Промежуточная аттестация – декабрь 2023 года. Итоговая аттестация –май 2024 года.

 

ПЕДАГОГИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В РАБОТЕ

 

 взаимообучения;

игровые технологии;

критического мышления;

личностно-ориентированного обучения; дифферинцированного обучения; здоровьесберегающие.

 

 

МАТЕРИАЛЬНО – ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

 

Ноутбук Lenovo 5151MN05H

Квадрокоптер iFlight Nazgul5 V2 Analog

Геоксан Пионер mini

Квадрокоптер Dji AIR 2S

DJI Tello Edu (образовательная версия)

 

Алгоритм учебного занятия

1 этап - организационный. (3 минуты)

 II этaп - проверочный. (5 минут)

III этап - подготовительный (2 минуты)

IV этап - основной. (25-30 минут)

V этап – контрольный.(5-7 минут)

VI этап - итоговый. (5 минут)

VII этап - рефлексивный. (2-3 минуты)

VIII этап: информационный.(1-2 минуты)

Изложенные этапы могут по-разному комбинироваться, какие-либо из них могут не иметь места в зависимости от педагогических целей.

 

Работа с родителями

Для реализации воспитательных задач родители (законные представители) принимают активное участие в образовательной  деятельности объединения. Родители оказывают посильную помощь в процессе подготовки к различным конкурсам.

Работа в каникулярное время

            Организация каникулярного времени детей – важный аспект образовательной деятельности Центра детского творчества. Организованная деятельность детей в период каникул позволяет сделать педагогический процесс непрерывным в течение всего календарного года. Основная цель в этот период – организация отдыха и оздоровления детей. Эта цель может быть выполнена при наличии необходимых социальных, педагогических, экономических, психологических и материально-технических условий. Программа учитывает пожелания и запросы детей и родителей. При реализации данной программы дети приобретают дополнительный социальный опыт, учатся самостоятельности, реализуют себя в творческой и организаторской деятельности. Организуются мастер – классы, экскурсии. Идет подготовка к конкурсам. Во время летних каникул организуются летний лагерь.

     Программа ежегодно обновляется с учетом новых научных открытий, новых экономических условий, с учетом заказа родителей и государства, с обновлением материально – технической базы.

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

 

1.      Список литературы, рекомендованный педагогам (коллегам) для освоения данного вида деятельности

Основная

1.      Белинская Ю.С. Реализация типовых маневров четырехвинтового вертолета. Молодежный научно-технический вестник. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2013. №4. Режим доступа: http://sntbul.bmstu.ru/doc/551872.html (дата обращения 31.10.2016).

2.      Гурьянов А. Е. Моделирование управления квадрокоптером Инженерный вестник. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2014 №8 Режим доступа: http://engbul.bmstu.ru/doc/723331.html (дата обращения 31.10.2016).

3.      Ефимов. Е. Программируем квадрокоптер на Arduino: Режим доступа: http://habrahabr.ru/post/227425/ (дата обращения 31.10.2016).

4.      Институт транспорта и связи. Основы аэродинамики и динамики полета. Рига, 2010. Режим доступа: http://www.reaa.ru/yabbfilesB/Attachments/Osnovy_ajerodtnamiki_Riga.pdf (дата обращения 31.10.2016).

5.      Канатников А.Н., Крищенко А.П., Ткачев С.Б. Допустимые пространственные траекории беспилотного летательного аппарата в вертикальной плоскости.

6.      Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2012. №3. Режим доступа: http://technomag.bmstu.ru/doc/367724.html (дата обращения 31.10.2016).

7.      Мартынов А.К. Экспериментальная аэродинамика. М.: Государственное издательство оборонной промышленности, 1950. 479 с. 13. Мирошник И.В. Теория автоматического управления. Линейные системы. СПб: Питер, 2005. 337

 

2.      Список литературы, рекомендованной учащихся, для успешного освоения данной образовательной программы

Лекции от «Коптер-экспресс»

https://youtu.be/GtwG5ajQJvA?t=1344

https://www.youtube.com/watch?v=FF6z-bCo3T0

http://alexgyver.ru/quadcopters/

 

3.      Список литературы, рекомендованной родителям в целях расширения диапазона образовательного воздействия и помощи родителям в обучении и воспитании ребенка

Подборка журналов «Школа для родителей» от издательского дома МГПУ «Первое сентября» под ред. С. Соловейчика

https://drive.google.com/open?id=0B_zscjiLrtypR2dId1p0T1ZGLWM