«LEGO - математика»
проект по математике (4 класс)

Всероссийский конкурс исследовательских работ учащихся

“ЮНОСТЬ, НАУКА, КУЛЬТУРА”

Направление: математика и информационные технологии

Тема: «LEGO - математика»

Галуза Анастасия, Минаев Владлен
МАОУ «СОШ № 17» г. Краснотурьинска, Свердловская область
4 класс

Научный руководитель:
Уманец К.В., учитель начальных классов

МАОУ «СОШ № 17»

высшая квалификационная категория

г. Обнинск, 2017/2018 учебный год

Оглавление

Введение                                                                                                          4

I.   Теоретическая часть                                                                                                        

1.1. История возникновения конструктора LEGO.                                                                  5

1.2. Развитие математических способностей с помощью конструкторов LEGO.                5      

II.   Практическая часть

2.1.        Изучение уровня сформированности первоначальных математических навыков

у первоклассников.                                                                                                                       7

2.2.        Разработка и применение обучающего сборника игр «LEGO - математика».                 8

2.3.        Представление результатов работы.                                                                            9 Заключение                                                                                                                        10        Список литературы                                                                                             11

Приложение 1                                                                                                                              12

Приложение 2                                                                                                                              13  

Введение

Разных занятий в школе немало.

Мы же ребята – интеллектуалы.

Нам для идеи не нужен индуктор –

Мы влюблены в LEGO – конструктор!

Дети играют с самого рождения. При помощи игрушек мы не только веселимся, но и познаем окружающий мир. Одной из самых замечательных, популярных и развивающих игрушек является конструктор. С его помощью развивается мелкая моторика, фантазия и воображение, логическое мышление.

Часто на вопрос, что такое математика, люди отвечают: «это умение считать», «умение логически мыслить». Это, несомненно, так, но далеко не исчерпывает её сути. Математика – это умение думать и рассуждать, перебирать варианты, искать различные решения, доказывать, что других решений нет.

Детям не интересно изучать сухую теорию, они теряют интерес к обучению, и школа становится для них обузой.

В силу своей универсальности LEGO - конструктор является наиболее предпочтительным развивающим материалом, позволяющим разнообразить процесс обучения. LEGO позволяет учиться играя.

В нашей школе с первого класса во внеурочной деятельности проводятся кружки по легоконструированию и робототехнике, где ребята собирают разнообразные модели, а в 3 и 4 классах обучаются основам программирования и сборки роботов из специальных конструкторов LEGO.

Мы, с моим одноклассником Владленом, подумали, а почему бы не совместить изучение математики с игрой в LEGO. Эту идею поддержала наш учитель Кристина Валерьяновна, и предложила разработать математические LEGO игры, а также применить их на уроках.

Цель исследования: доказать, что конструктор LEGO не только любимая игра многих детей, но и прекрасный помощник в изучении математики.

Задачи исследования:

1. Познакомиться с историей возникновения конструктора LEGO.
2. Рассмотреть возможности применения конструктора LEGO при обучении математики в начальной школе.
3. Создать учебный материала для уроков математики в начальной школе с использованием конструктора LEGO.

Гипотеза: если систематически пользоваться конструктором LEGO на уроках математики в начальной школе, то занятия будут   содействовать формированию творческих и умственных способностей обучающихся.

Предмет исследования: процесс развития математических способностей.

Объект исследования: конструктор LEGO.

В процессе работы использовались следующие методы исследования:

теоретические - анализ литературных источников;

практические - наблюдение; эксперимент.

Практическая ценность работы заключается в том, что выявленные условия работы по формированию математических навыков у младших школьников с помощью конструктора LEGO дают возможность повысить качество знаний у обучающихся на уроках математики в начальной школе.

1. Теоретическая часть

1.1.   История возникновения конструктора LEGO

Бренд LEGO является сегодня самым известным в мире игрушек. Но мало кто знает, что датская компания начинала свою историю как обычный производитель деревянных изделий. А первые игрушки LEGO были и вовсе выполнены из дерева.

История LEGO ведет свое начало с 1932 года, когда Оле Кирк Кристиансен основал в Дании компанию по производству гладильных досок и деревянных стремянок. Название компания получила в 1934-м году от словосочетания «LEg GОdt» — «играть хорошо» на датском. Оле Кирк Кристиансен объявил о конкурсе на лучшее название для фирмы среди своих работников и в тяжелой конкурентной борьбе сам же его и выиграл.С тех пор название украшает собой всю продукцию компании. Рядом с отцом с подросткового возраста работал и сын — Готфрид (Godtfred), позже возглавивший компанию. «Тяжелому детству» мальчика многие могут позавидовать, уже с 17-ти лет он полностью посвящает себя моделированию и производству деревянных игрушек. Позже руководство Lego Group возьмет на себя внук основателя Кильд Кирк Кристиансен (Kjeld Kirk Kristiansen) [5].

В 1949-м году LEGO начинает выпуск «Автоматически соединяющихся брусочков» с четырьмя или восемью выступами — в них уже можно узнать прообраз будущего знаменитого конструктора. В 1954-м такие кубики начинают называть «кубиками LEGO». Современная система крепления кубиков была запатентована позже в 1958-м году [7]. В те же годы компания разрабатывает и свою «игровую систему» — определенный набор основных и дополнительных элементов конструктора, которая с каждым годом становилась все сложнее и сложнее. К кубикам позже прибавились транспортные фигурки, фигурки людей, потом животных, множество дополнительных элементов и еще много-много, очень много кубиков.

В 1973-м году появляется логотип LEGO, который мы знаем сейчас, до этого продукция выпускалась под несколькими логотипами, но активный выход компании на международный рынок привел к созданию единого знака, узнаваемого во всех странах. В 1998-м была создана новая, более сжатая версия логотипа [4].

LEGO выпускает продукцию для детей самых разных возрастов, да и взрослые с удовольствием занимаются складыванием не таких уж и примитивных кубиков. Самая знаменитая серия LEGO так и называется «Lego» или «Lego system» она представлена множеством серий: «Город», «Замок», «Космос», «Пираты», серии, посвященные «Звездным войнам» и «Гарри Поттеру» и т.д. Выпускается серия для маленьких детей — «DUPLO» и для самых маленьких — «Primo».

Есть у LEGO также малоизвестная серия «Znap» — в ней нет классических кубиков, больше всего эта серия подходит для строительства мостов, ажурных перекрытий. Серия «Technic» оснащена более сложными деталями и подходит для любителей роботов. Серия «Mindstorms» предлагает создать не просто своего собственного робота, но и, используя компьютерный модуль, запрограммировать его по своему усмотрению.

1.2. Развитие математических способностей с помощью конструкторов LEGO

Я слышу, и я забываю.

Я вижу, и я помню.

Я делаю, и я понимаю.

Конфуций

Исследования, доказывающие практическую пользу конструкторов для человека, проводились начиная с 1970-х.

При помощи LEGO - конструкторов можно создать эффективную предметно-игровую среду для развития и обучения ребенка. Конструкторы LEGO имеют высокий образовательный и развивающий потенциал. При правильном подходе с его помощью можно добиться впечатляющих результатов.

Как известно, применение LEGO способствует [4]:

• развитию у детей сенсорных представлений, поскольку используются детали разной формы, окрашенные в основные цвета;

• формировать первоначальные измерительные умения (измерять длину, ширину, высоту предметов);

• развитию и совершенствованию высших психических функций (памяти, внимания, мышления, делается упор на развитие таких мыслительных процессов, как анализ, синтез, классификация, обобщение, сравнение);

• развитию умения ориентироваться в пространстве и на плоскости;

• тренировки пальцев кистей рук, что очень важно для развития мелкой моторики;

• развитию речи.

Конструкторы LEGO можно использовать во всех образовательных областях. Но именно конструирование, наполненное математическим содержанием, является основой математического развития. Конструктор LEGO является очень подходящим материалом для изучения математики.

LEGO - кирпичики используются с 1-го по 4-й класс и имеют ряд несомненных преимуществ по сравнению с традиционным счетным материалом.

LEGO - кирпичики характеризуются ярко выраженной формой, размером и цветом, поэтому их удобно классифицировать и сравнивать. Особое внимание уделяется формированию умения группировать предметы по признакам (форма и размер). Задания направлены на развитие логического мышления, а именно на умение устанавливать простейшие закономерности: порядок чередования фигур по форме, размеру, цвету. Этому способствуют и игровые упражнения на нахождение пропущенной в ряду фигуры [3].

Конструктор помогает детям научится ориентироваться в пространстве. С помощью LEGO можно составлять схемы, планы, маршруты, карты. Также можно научить "читать" простейшую графическую информацию, обозначающую пространственные отношения объектов и направление их движения в пространстве. Пластины LEGO можно использовать как лист бумаги. Например, расположите солнышко в верхнем левом углу, дерево внизу справа, дом внизу слева, под деревом гриб, над домом птица. Вот так дети учатся и конструировать, и ориентироваться на платформе.

Кирпичики LEGO применяют при сравнении предметов: столько же, больше, меньше.

С помощью конструктора можно составлять и решать задачи, т. е. он заменяет краткую запись в тетради, помогает правильно выбрать арифметическое действие [6].

Так же возможно использование LEGO при изучении состава числа, проведение графических и математических диктантов, демонстрация ответов при устном счёте, изучение геометрического материала, построение логических цепочек.

Помогает конструктор и при изучении элементов геометрии в начальной школе (периметр, площадь, свойство противоположных сторон прямоугольника).

Тема «Доли» в 3-4 классах является важной и сложной для понимания младших школьников. Нужно научиться видеть равные доли и выработать умение самостоятельно образовывать доли, делить целое на части. Детали LEGO различаются по величине, мы условно называем их «кирпичики маленькие, средние, большие». Очень удобно их принять за части целого. Обучающимся легко и понятно усвоить новые понятия, оперируя деталями конструктора [8].

В процессе совместной деятельности педагога с обучающимися по развитию математических способностей с конструктором у детей вырабатываются привычки сосредотачиваться, мыслить самостоятельно, развивается внимание, стремление к знаниям. Увлекшись, обучающиеся не замечают, что учатся: познают, запоминают новое, ориентируются в необычных ситуациях, пополняют запас представлений, понятий, развивают фантазию. Даже самые пассивные включаются в игру с конструктором с огромным желанием, прилагая все усилия.

II.   Практическая часть

2.1.        Изучение уровня сформированности первоначальных математических навыков у первоклассников        

Экспериментальная работа проводилась в МАОУ «СОШ №17» ГО Краснотурьинск, в 1 «В» классе. В ней приняли участие 30 человек.

Задача эксперимента – определить уровень сформированности вычислительных навыков у первоклассников (состав чисел от 1 до 5).

Сначала мы решили выяснить на сколько хорошо ребята знают состав числа от 1 до 5. Ребятам было предложено вставить пропущенные числа в окошечки домика.

В зачёт шли только верные ответы.

Критерии оценивания нам помогли разработать наши учителя математики начальной школы.

Характеристика уровней:

Низкий уровень: (49 % и ниже).

Средний уровень (50 % - 99 %): 17 - 33 правильных ответов.

Высокий уровень (100 %): 34 правильных ответа.

Результаты мы оформили в диаграммы.

Всех обучающихся мы сразу разделил на две группы: контрольную и экспериментальную. Результаты мы оформили в диаграммы.

Рис. 1 «Входная диагностика. 1 группа».        Рис. 2 «Входная диагностика. 2 группа».

Таким образом, по результатам входной диагностики низкий уровень сформированности вычислительных навыков наблюдался у 10 человек, высокий уровень выявился у 8 обучающихся. У остальных 12 обучающихся – средний уровень сформированности вычислительных навыков.

Можно сделать вывод о том, что в данном классе знание состава чисел от 1 до 5 на среднем уровне. Всего восемь обучающихся класса знают состав числа без ошибок, что говорит о необходимости совершенствования вычислительных навыков.

Поэтому мы посчитали необходимым разработать задания с использованием конструктора LEGO, направленных на совершенствование и развитее вычислительных навыков (состава числа).

2.2.        Разработка и применение обучающего сборника игр «LEGO - математика»        

Умение быстро считать - это не роскошь в нашем современном мире, а необходимость.  Но тогда почему так трудно дается это умение? Все начинается с первого "пятачка".  Вычислительные навыки успешно формируются у учащихся при создании в учебном процессе определённых условий. Процесс овладения вычислительными навыками довольно сложен. У младших школьников произвольное внимание развито слабо. Поэтому важную роль в организации обучения в младших классах играет непроизвольное внимание. Детей привлекает всё яркое, необычное, занимательное. Поэтому мы и разработали математические Lego – игры.

В течение двух недель мы приходили к обучающимся 1 В класса и проводили математические занятия по изучению и закреплению состава чисел с использованием Lego – конструктора для экспериментальной группы детей (Приложение 1).

Также при проверке работ первоклассников мы заметили, что есть ребята, которые пишут цифры зеркально. Для устранения этой проблемы мы решили тоже использовать Lego.

Наблюдая за первоклассниками во время эксперимента хочется отметить, что у ребят из экспериментальной группы проявился интерес к математике. Яркие разноцветные детали очень увлекали ребят. Им хотелось, как можно больше получить положительных ответов.

Вторая группа – контрольная заучивали состав чисел наизусть.

2.3.        Представление результатов работы

Повторную диагностику мы провели спустя две недели.

Данные мы отобразили в диаграммах, сравнив их с исходными.

Рис. 3 «Повторная диагностика. 1 группа».        Рис. 4 «Повторная диагностика. 2 группа».

Анализируя данные, полученные в ходе эксперимента, можно отметить, что общий уровень знания состава числа у обучающихся контрольной группы практически не изменился, а у обучающихся экспериментальной группы повысился. Это позволяет говорить об эффективности эксперимента.

Таким образом, мы пришли к выводу, что математические Lego - игры повышают качество обучения. Ребята экспериментальной группы были очень рады заниматься с конструктором Lego. В игровой форме они получили прочные знания состава числа.

Это занятие нас так увлекло, что мы решили создать игры и для других классов.

Мы предложили нашим одноклассникам играть в Lego на переменах, познакомили их с разными играми. Нашим друзьям это очень понравилось. Ведь это не только увлекательно, но и полезно! Совсем недавно мы изучали тему «Дроби». И не все наши одноклассники до конца усвоили эту тему! Но мы с конструктором Lego пришли на помощь! Так что и на переменах нам есть сейчас чем заняться, и математику повторяем.

Все наши игры мы решили собрать в одну книгу. И у нас получился замечательный сборник, который мы назвали «LEGO – математика». (Приложение 2)

Заключение

Мы считаем, что полученные результаты подтвердили выдвинутую нами гипотезу, систематическое использование конструктора LEGO на уроках математики в начальной школе, будет   содействовать формированию творческих и умственных способностей обучающихся.

В данной   работе нами был изучен теоретический материал по теме исследования. Создан обучающий сборник игр «LEGO - математика».

Экспериментально было доказано, что математические Lego - игры повышают качество обучения.

Только в игре обучающийся познает с удовольствием, а новый материал запоминает надолго. Игра движет обучением. Lego -конструирование для младшего школьника – легкая дорога к познанию.

Список литературы

1. Бадма-Гаряева, М.В. Развитие вычислительных навыков у учащихся 1 класса // Начальная школа – 1999 – № 11.
2. Бантова, М. А. Система формирования вычислительных навыков // Начальная школа – 1993 - №11.
3.  Злаказов А.С., Горшков Г.А., Шевалдин С.Г. Уроки Лего-конструирования в школе. – М.: Бином, 2011. – 120 с.
4. Рыкова Е. А. LEGO-Лаборатория (LEGO Control Lab). Учебно-методическое пособие. – СПб, 2001, - 59 с.

Интернет-ресурсы

5. ВикипедиЯ. Свободная энциклопедия. https://ru.wikipedia.org/wiki/LEGO#.D0.98.D1.81.D1.82.D0.BE.D1.80.D0.B8.D1.8F
6. Екимова Е.И., Усманова Л.Г. "Использование лего-технологий на уроках в начальной школе в соответствии с ФГОС нового поколения" https://sites.google.com/site/portaluchitelya/home/materialy-konferencii/stata-ekimova
7. История брендов - Интересные факты. https://historybrands.jimdo.com/
8. Первое сентября. Использование конструктора ЛЕГО на уроках математики. Гуцол Елена Вячеславовна, учитель начальных классов.  http://xn--i1abbnckbmcl9fb.xn--p1ai/%D1%81%D1%82%D0%B0%D1%82%D1%8C%D0%B8/410087/

1. Развитие внимания, памяти, мышления

1) Выставляется ряд деталей с соблюдением какой-либо закономерности. В течение нескольких секунд рассмотри образец, затем убери и по памяти собери то же.

2) Разделитесь на пары. Соберите модель из 5-7 деталей. Рассмотрите модели друг друга в течение некоторого времени. Затем уберите свои модели и соберите модели напарника по памяти. Выигрывает тот, у кого модель будет собрана наиболее точно.

3) Разделитесь на пары. Один напарник собирает модель из 5-7 деталей , дает рассмотреть ее в течение 10 секунд. Затем незаметно меняет в ней положение 1-2 деталей или заменяет 1-2 детали на другие. После чего опять показывает модель и просит рассказать, что изменилось.

4) Возьми кирпичики трёх цветов красного, желтого, зеленого. Сколько ты можешь составить светофоров так, чтобы кирпичики желтого, красного и зелёного цвета стояли в различном порядке. Посоревнуйся с напарником, кто больше составит вариантов. Кто быстрее?

5) Разделитесь на пары. Один из напарников прикрепляет  на ЛЕГО-пластину детали разных форм и цветов. Под одной из них прячет клад (любая маленькая игрушка или фигурка, которая помещается под кубиком лего). Другой напарник ищет клад по подсказкам первого: «Клад не под красной фигурой», значит все красные фигуры можно убрать. «Клад не под квадратной фигурой» — убираются все квадратики. Так продолжается,  пока не останется одна - единственная фигура. Затем напарники меняются ролями.

2.  Ориентация в пространстве  - Справа –слева, вверху-внизу.

Можно использовать любые детали ЛЕГО разного цвета.

1. Поставь красный кубик. Справа от него поставь синий. Слева поставь зеленый.

Сверху от красного поставь белый. Снизу поставь желтый кубик.

2. Расставь 3 кубика так, чтобы — справа от красного стоял желтый кубик, а справа от желтого – синий.

3. Продолжи логический ряд.

Сделаем башенку. Берем кубики:  белый,  красный, жёлтый,  синий, белый, красный, жёлтый. Продолжи башенку.  Какой кубик должен быть следующим?

4. Дострой фигуру

 Перед тобой – половина  фигуры. Дострой вторую половину.

5. Построй по образцу.

на ЛЕГО-пластине

6. Собери по рисунку (из разных деталей).

Кто больше собрал вариантов?

Кто меньше использовал блоков? Кто больше?

7. Построй змейку (графический диктант )

 (На  ЛЕГО-пластине, используя одинарные модули).

Начинаем с левого нижнего угла.

Два модуля вправо.

Три модуля вверх

Два модуля вправо

Четыре модуля вверх

Пять модулей вправо

Четыре модуля вверх

Три модуля влево

Два модуля вниз

Три модуля влево

8. Построй квадрат и прямоугольник с заданными сторонами.

Чему равна площадь этих фигур?

Сосчитай  кубики. Проверь результат.

9. Знакомство с числами.

Понятия больше – меньше. Соседи числа.

1). Построй башни разной высоты из кубиков от 1 до 10. Написать на каждой цифру, обозначающую число кубиков в башне.

Сравни башни.  Какая больше, из 1 кубика или из двух?   На сколько кубиков больше? И.т.д.

2) Построй башню из произвольного количества кубиков.  Сосчитай, сколько использовано кубиков.  Построй башню меньшей высоты. Сосчитай количество кубиков. Сравни числа.

3. Составь башенку из 10 кубиков. Подпиши по порядку.

Назови соседей числа  2. Какое число справа, слева?

4). Построй стену из кирпичиков (на ЛЕГО-пластине).  Первый ряд – пять кирпичей. Второй ряд – на один кирпич меньше, чем первый. Третий ряд – на два кирпича меньше, чем  второй. Сколько кирпичей в каждом ряду? Какой ряд самый длинный? Самый короткий?  Как сделать , чтобы ряды были равными?

5). Построй башню из одного желтого кубика и трех  красных.  Построй вторую башню из  двух желтых и двух красных кубиков. Сравни башни. Какая выше, ниже? Сосчитай количество кубиков  в башнях.  Вывод – башни равны.

Сложение – вычитание. Деление (в виде задач).

1) У Маши было три конфеты. Мама дала ей еще одну. Сколько у Маши стало конфет?

2) У Маши было четыре конфеты. Она дала две  конфеты Саше. Сколько у Маши стало конфет?

                                                                -

3) У Маши было четыре  конфеты. Она поделила конфеты поровну с Сашей. По сколько конфет у Маши и Саши?

10. Изучаем дроби.

Это целая деталь.

Это половина детали, то есть ½.

    Это четвертая часть детали, то есть ¼.

        Это восьмая часть детали, то есть 1/8

Реши примеры.

1/8 + 1/8

+

¼+¼

       +    

¼ + ¾  

  +  

½+½

    +