Статья "Изучение основ робототехники в начальной школе"
статья (3 класс)

Изучение основ робототехники младшими школьниками.

  Сoгласно фeдеральной образовaтельной прогрaмме «Наша нoвая школа» обрaзование дoлжно обеспечивать не только изучение традиционных технологий, являющимся основой науки, но и заглядывать в будущее, преподнося детям технологии будущего, тем самым задавая вектор развития современной личности; обучение должно ориентироваться не только на теоретический курс, но и уделять достаточно внимания практическому курсу.

   Одной из перспективных технологий обучения, является робототехника. Образовательная робототехника - современная технология обучения подрастающего поколения, которая в творческой форме позволит изучить науки, такие как физика, математика, черчение, технология, кибернетика и множество других наук.   Робототехника - это на сегодняшний день - первая ступень в новом, современном образовании, которая нацелена не на зазубривание учебного материала, а превращение образования в увлекательный, живой процесс, который позволит более глубоко изучить все виды современных наук. Тем самым, педагогика решает одну из основных задач - формирование личности, которая сама умеет задавать себе вопросы, а также получать на них ответы. Каким же образом робототехника влияет на образовательный процесс.

Внедрение технологий образовательной робототехники в учебный процесс способствует формированию личностных, регулятивных, коммуникативных и, без сомнения, познавательных универсальных учебных действий, являющихся важной составляющей ФГОС. Занятия робототехникой дают хороший задел на будущее, вызывают у ребят интерес к научно-техническому творчеству. Заметно способствуют целенаправленному выбору профессии инженерной направленности.

В начальной школе не готовят инженеров, технологов и других специалистов, соответственно робототехника в начальной школе это достаточно условная дисциплина, которая может базироваться на использовании элементов техники или робототехники, но имеющая в своей основе деятельность, развивающую общеучебные навыки и умения. Использование Лего-конструкторов во внеурочной деятельности повышает мотивацию учащихся к обучению, т.к. при этом требуются знания практически из всех учебных дисциплин от искусств и истории до математики и естественных наук. Межпредметные занятия опираются на естественный интерес к разработке и постройке различных механизмов. Одновременно занятия ЛЕГО как нельзя лучше подходят для изучения основ алгоритмизации и программирования, а именно для первоначального знакомства с этим непростым разделом программирования. Однако нужно понимать, что не всякая робототехника подойдет для той или иной возрастной группы. Поэтому датская компания «Lego Education» строго разграничивает возрастные группы для того или иного комплекта робототехнического конструктора. Тем самым, решая задачи разных групп. В нашей школе для учащихся младших классов используется  комплект LEGO Education WeDo 2.0 он составлен в соответствии с Федеральными государственными образовательными стандартами (ФГОС) и помогает стимулировать интерес младших школьников к естественным наукам и инженерному искусству. Для этого используются моторизированные модели LEGO и простое программирование. Оборудование для внедрения робототехники в учебный процесс, в нашей школе, было приобретено на средства федерального проекта «Кадры для цифровой экономики» национальной программы «Цифровая экономика Российской федерации», в котором школа стала победителем.

Учащиеся задают вопросы и решают задачи. Этот материал не дает учащимся всего того, что им нужно знать. Вместо этого они задаются вопросом о том, что знают, и изучают еще не освоенные моменты.

В процессе работы с данным оборудованием учащиеся овладевают ключевыми

компетенциями:

КК - коммуникативные компетенции;

УПК - учебно-познавательные компетенции;

ИКТ - информационно-коммуникационные технологии;

РК - речевые компетенции;

КД - компетенции деятельности;

ЦСК - ценностно-смысловые компетенции;

КЛС - компетенции личностного самосовершенствования;

ЧК - читательские компетенции.  

Проекты WeDo 2.0 развивают восемь типов деятельности ученого и инженера:

1. Постановка вопросов и формулирование проблем

2. Использование моделей

3. Проектирование и создание прототипов

4. Исследование

5. Анализ и интерпретация данных

6. Использование алгоритмического мышления

7. Использование в дискуссии аргументов, основывающихся на объективных

данных

8. Поиск, оценка и обмен информацией

Основополагающий педагогический принцип заключается в том, чтобы

каждый учащийся был вовлечен во все эти типы деятельности в процессе

выполнения проектов на протяжении всего курса WeDo 2.0.

В декабре 2020 года в школу поступило оборудование, учителя прошли курсовую подготовку по дополнительной образовательной программе «Робототехника» в рамках федерального проекта «Кадры для цифровой экономики» национальной программы «Цифровая экономика Российской федерации», в котором школа стала победителем. Для внедрения робототехники в учебный процесс была выбрана внеурочная деятельность в форме кружка. На основе «Книги для учителя», предлагаемой авторами конструктора и его программного обеспечения, мы разработали свою Рабочую программу кружка.

   Обучение происходит в четыре этапа: установление взаимосвязей, конструирование, рефлексия и развитие.

 При установлении взаимосвязей учащиеся как бы «накладывают» новые знания на те, которыми они уже обладают, расширяя, таким образом, свои познания.

В процессе конструирования мозг и руки «работают вместе», реализуется принцип практического обучения: сначала обдумывание, а затем создание моделей.

После процесса конструирования учащиеся обдумываю проделанную работу, углубляют понимание предмета. На этапе рефлексии они исследуют поведение модели, выясняют,   какое влияние на поведение модели оказывает изменение ее конструкции.

На этапе развития учащиеся программируют модели с более сложным поведением, чем исходный объект.

Учащиеся получают невероятное удовольствие от того, что им удалось воплотить задуманное.

Предлагаю вам некоторые рекомендации, которые позволять преподавать данный предмет для младших школьников в  нужном ключе и добиться определенных результатов.

На начальном этапе обучения, необходимо не только строить роботов по инструкции, но и особое внимание уделять изучению названий элементов конструктора. Сначала школьникам не понятно, зачем учить название деталей, так как собрать робота можно и не зная названия элементов конструктора, однако практика показала, что знание названия элементов позволяет более осознанно строить  модели. Применяя различные игровые и соревновательные приемы,  всего  за несколько занятий возможно справиться с этой задачей.

На этом же этапе учащиеся должны почувствовать связь физической модели робота с программой на компьютере. Полезно «ломать»  робота и вносить ошибки в программы, чтобы устраняя неисправности, школьники почувствовали себя более уверенно, и пришло понимание того, что только от них завит, работает их робот или нет.

Второй этап – это подведение учащихся к построению моделей без инструкции. Для этого необходимо демонстрировать видео с собранными готовыми  моделями и пытаться воспроизвести их, делая стоп-кадр. Очень часто дети, посмотрев видео с готовым проектом, говорят, что это очень просто, но на практике не могут воспроизвести его. Здесь очень важна поддержка, помощь и одобрение педагога.

Далее уже возможно предлагать конкретный проект в словесной форме для реализации на практике. Например, чтобы при входе в помещение автоматически включался вентилятор и закрывалась дверь.

Следующий этап - самый трудный. Необходимо научить младших школьников самостоятельно изобретать новые модели роботов.

Моими учениками были созданы творческие проекты, такие как:: «Мельница», «Робот шпион», «Гоночный автомобиль», научный вездеход «Майло», датчик перемещения «Майло», «Спасательный вертолет». Каждый проект сопровождается роликом с последующим обсуждением с учащимися идей по этому проекту.

Дети работают в парах за ученическими партами. Каждая пара имеет свой пронумерованный конструктор. Рабочее место оборудовано специальной коробочкой-контейнером для пересчёта деталей конструктора.

Рабочее место учителя оснащено компьютером с установленной программой ПервоРобот LEGO ® WeDo ™, интерактивной доской для демонстрации и проектором.

   Ребята с помощью кубиков строят модель, демонстрируют доказательство своей идеи. Несмотря на то, что модели только представляют реальность, они обеспечивают понимание и объясняют природные явления.

Проект «Майло» научный вездеход. Этот проект посвящен изучению способов, при помощи которых ученые могут использовать вездеходы для исследования мест, недоступных человеку.

  Проект датчик перемещения «Майло». В конструкцию робота «Майло», добавляем датчик перемещения, который помогает роботу останавливаться рядом с объектом, находящийся на траектории его движения.

Проект «Гоночный автомобиль». Здесь дети изучают факторы, которые могут увеличить скорость автомобиля, прогнозируют его дальнейшее движение.

Проект «Спасательный десант» посвящен моделированию устройства, снижающего воздействие последствий опасного погодного явления на людей, животных. В данном проекте обсуждали, что грозы становятся причиной пожаров, сильные ветры и наводнения также могут представлять опасность. В таких случаях  люди организуют спасательные операции, а вертолеты можно использовать, чтобы поднимать и перемещать по воздуху людей, животных из опасных районов, доставлять предметы первой необходимости.

Вывод применения Lego WeDo :

• Стимулирует мотивацию учащихся к получению знаний, помогать формировать творческую  личность ребенка.
• Способствует развитию интереса к технике, конструированию, программированию, высоким технологиям.

• Способствует развитию конструкторских, инженерных и вычислительных навыков.
• Развивает мелкую моторику.
• Способствует формированию умения достаточно самостоятельно решать технические задачи в процессе конструирования моделей.

Использование робототехнических наборов позволяет не только формировать навыки конструирования и программирования, но и создаёт условия для активного взаимодействия детей, для формирования новых знаний о предмете изучения. Так, любимые игрушки младших школьников (гаджеты) и ведущий вид деятельности (игра) объединились в одном наборе «Lego Education WeDo 2.0», который позволяет наблюдать природные и физические процессы.

В ходе реализации проектов с наборами «Lego Education» младшие школьники используют научные методы, технические приложения, математическое моделирование, инженерный дизайн. Они учатся ставить задачи, создавать и использовать модели, планировать и проводить исследования, анализировать и интерпретировать данные, устанавливать закономерности и причинно-следственные связи, что ведёт к формированию умений и навыков людей 21 века.

Характерная черта нашей жизни – нарастание темпа изменений. Мы живем в мире, который совсем не похож на тот, в котором мы родились. И темп изменений продолжает нарастать. Современным  школьникам предстоит работать по профессиям, которых пока нет, а также  использовать технологии, которые еще не созданы.  В недалеком будущем им нужно будет решать задачи, о которых мы можем лишь догадываться. Школьное образование должно соответствовать целям опережающего развития. Для этого в школе должно быть обеспечено  изучение не только достижений прошлого, но и технологий, которые пригодятся в будущем. Таким требованиям отвечает робототехника.