Игровые и исследовательские возможности

Конструктора LEGO Education WeDo.

             Щучкина И. Н.

                     ГБОУ гимназия № 399

Красносельского района

 Санкт-Петербурга

«Наука выигрывает, когда её крылья раскованы фантазией».

М.Фарадей

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.

Сегодняшним школьникам предстоит работать по профессиям, которых пока нет, использовать технологии, которые еще не созданы, 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, обучение, ориентированное на деятельный аспект содержания образования.

Таким требованиям отвечает робототехника.

 Образовательные конструкторы LEGO Education WeDo представляют собой новую, отвечающую требованиям современного ребенка "игрушку". Причем, в процессе игры и обучения ученики собирают своими руками игрушки, представляющие собой предметы, механизмы из окружающего их мира. Таким образом, ребята знакомятся с техникой, открывают тайны механики, прививают соответствующие навыки, учатся работать, иными словами, получают основу для будущих знаний, развивают способность находить оптимальное решение, что несомненно пригодится им в течении всей будущей жизни.

С каждым годом повышаются требования к современным инженерам, техническим специалистам и к обычным пользователям, в части их умений взаимодействовать с автоматизированными системами. Интенсивное внедрение искусственных помощников в нашу повседневную жизнь требует, чтобы пользователи обладали современными знаниями в области управления роботами.

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 обще- учебные навыки и умения.

Использование Лего конструктор 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 информатики вследствие адаптированности для детей среды программирования.

Конструктор перворобот LEGO Wedo 9580 предназначен для сборки и программирования простых ЛЕГО - моделей, которые подключаются к компьютеру. В набор входят электромоторы, датчики движения и наклона, мультиплексор LEGO USB Hub. К набору 9580 поставляется программное обеспечение, используемое в качестве методического пособия: простой и интуитивно понятный интерфейс; 12 математических занятий на компакт-диске - почти 24 часа инструктажа и работы над проектами! Программирование осуществляется простым перетаскиванием пиктограмм. В комплект также включено руководство пользователя на компакт-диске с инструкциями по сборке и примерами программирования. Книга учителя в электронном виде содержит обучающие материалы для набора.

В нашей гимназии ведет работу кружок «Юный конструктор ЛЕГО», основными учебными задачами которого являются:

• организация занятости школьников во внеурочное время;
• развитие навыков проектирования и конструирования, логического мышления;
• формирование мотивации к изучению таких предметов, как математика, технология, информатика, окружающий мир;

• поиск альтернативных творческих решений посредством проведения «мозгового штурма»;
• развитие пространственных и математических представлений в процессе конструирования;
• знакомство с азами программирования (пиктограммы);
• интеграция конструирования в другие виды учебной деятельности (проектную, исследовательскую);
• возможность создания моделей с обратной связью;
• организация коллективной формы работы, содействие развитию навыков коллективного труда - умение распределять обязанности, планировать свои действия в соответствии с общим замыслом, добиваться коллективного результата, анализировать ошибки и неудачи.

Работая индивидуально, парами, в командах, ребята учатся создавать и программировать модели, проводят исследования, обсуждая идеи, которые возникают в процессе работы с этими моделями. Изучая простые механизмы, дети учатся думать, развивают мелкую моторику кисти, элементарное конструкторское мышление, фантазию. А еще это очень интересно и увлекательно!

Конструктор LEGO Education WeDo дает возможность ученикам собрать и запрограммировать простые модели LEGO через приложения в компьютере. В наборе более 150 элементов, в том числе двигатель, датчики движения и положения, а также LEGO USB Hub (коммутатор). Совмещая программное обеспечение и учебное пособие, можно выполнить 12 тематических заданий, направленных на занятие технологией, сборкой и программированием моделей.

Для управления моторами, датчиками наклона и расстояния, предусмотрены соответствующие Блоки. Создание программ для роботов происходит путём перетаскивания Блоков из Палитры на Рабочее поле и их встраивания в цепочку программы. Программное обеспечение автоматически обнаруживает каждый мотор или датчик, подключенный к портам LEGO-коммутатора.

«Забавные механизмы»

Основной предметной областью раздела « Забавные механизмы»   является физика.  К нему относится такие модели, как Танцующие птички, Обезьянка-барабанщица и Забавный волчок.

В этом разделе учащиеся знакомятся с ременными передачами (система шкивов и ремень),  исследуют влияние размеров зубчатых колес на вращение волчка; изучают принципы действия рычагов и кулачков.

Танцующие птички - танцуют, т.к. их приводит в движение система шкивов и ремень (ременная передача).  Дети наблюдают, как электрическая энергия (энергия компьютера и мотора) превращается в механическую (вращение шкивов, колес, ремней и осей).  Ребята проводят исследование ременной передачи, фиксируют выводы в таблице:

• Показывают, как двигаются птицы, когда установлен большой шкив, а ремень не перекрещен;
• Устанавливают, что происходит после того, какремень был переставлен с большого шкива на маленький;
• Устанавливают, что происходит, когда ремень перекрещивают таким образом, чтобы он имел форму «восьмерки», огибающей оба шкива;
• Вычисляют, насколько быстрее будут танцевать птицы, если вместо больших шкивов, на которых они закреплены, будут установлены маленькие; измеряют диаметры шкивов и вычисляют их соотношение;
• Модифицируют программу «Танцующие птицы» так, чтобы уровень мощности мотора изменялся случайным образом;
• Вводят воспроизведение звука, смену направления вращения мотора, воспроизведение двух звуков с паузой между ними;

Дополнительно можно провести совместное занятие с командой учащихся, работающей с моделью «Обезьянка-барабанщица»: предложить запрограммировать свои модели так, чтобы обезьянка и птицы двигались одновременно.

«Футбол»

Предметная область этого раздела – математика. В этом разделе, посвященном футболу,  представлены модели «Нападающий», «Вратарь» и «Ликующие болельщики». Рассмотрим возможности конструктора на примере Нападающего.

Нога нападающего является рычагом. Энергия передается от компьютера на мотор, вращающий ось, на которую закреплен рычаг-нога. Электрическая энергия (компьютера и мотора) превращается в механическую (движение оси, ноги и мяча).

Ребята измеряют и предсказывают расстояния, на которые может улететь бумажный мячик, проверяют опытным путем, подсчитывают число голов, промахов и отбитых мячей, Учащиеся используют числа для оценки качественных показателей, чтобы определить наилучший результат в трех различных категориях, фиксируют результаты в таблице и сравнивают их, выбирая лучший удар:

• Какая максимальная дальность удара записана в колонке «Измерение»;
• Какое наилучшее предсказание записано в колонке «Предсказание»;
• Совпадают ли предсказанная и фактическая дальность лучшего удара;
• Вычислите среднюю дальность удара, используя мячи разных типов (большие и маленькие, легкие и тяжелые);
• Модифицируйте программу, используя  Блок «Датчик расстояния» и Блок «Ждать» для наблюдения за мячом (Нападающий будет ждать, пока мяч не займет правильную позицию);
• Нарисуйте мишень и устройте соревнование на самый точный удар, используя несколько моделей.

«Звери»

В разделе «Звери» основной предметной областью является технология, понимание того, что система должна реагировать на своё окружение. К этому разделу относятся следующие модели: «Голодный аллигатор», «Рычащий лев», и «Порхающая птица».

На занятии «Голодный аллигатор» учащиеся программируют аллигатора, чтобы  он закрывал пасть, когда датчик расстояния обнаруживает в ней «пищу».

На занятии «Рычащий лев» ученики программируют льва, чтобы он сначала

садился, затем ложился и рычал, учуяв косточку, издавая при этом различные звуки.

На занятии «Порхающая птица» создаётся программа, включающая звук хлопающих крыльев, когда датчик наклона обнаруживает, что хвост птицы поднят или опущен. Кроме того, программа включает звук птичьего щебета, когда птица наклоняется, и датчик расстояния обнаруживает приближение земли.

«Приключения»

Раздел «Приключения» сфокусирован на развитии речи, модель используется для драматургического эффекта. К этому разделу отнесём такие модели, как «Спасение самолёта», «Непотопляемый парусник», «Спасение от великана». На занятии «Спасение самолёта» осваивают важнейшие вопросы любого интервью Кто? Что? Где? Почему? Как? и описывают приключения пилота – фигурки Макса.

На занятии «Спасение от великана» ученики исполняют диалоги за Машу и Макса, которые случайно разбудили спящего великана и убежали из леса.

На занятии «Непотопляемый парусник» учащиеся последовательно описывают приключения попавшего в шторм Макса.

Ребята с этими моделями развивают речь, составляют свои диалоги, разыгрывают небольшие сцены для спектакля.

Заключение:

Образовательная робототехника в школе приобретает всё большую

значимость и актуальность в настоящее время. Занятия по робототехнике

знакомят ребят с законами реального мира, учат применять теоритические

знания на практике, развивать наблюдательность, мышление,

сообразительность, креативность. Робототехника представляет учащимся начальной школы технологии 21 века, способствует развитию их коммуникативных способностей, развивает навыки взаимодействия, самостоятельности при принятии решений, раскрывает их творческий потенциал. Дети и подростки лучше понимают, когда они что-либо самостоятельно создают или изобретают. При проведении занятий по робототехнике этот факт не просто учитывается, а реально используется на каждом занятии.

Важной особенностью ещё является то, что ребята могут конструировать свои собственные модели и программировать их, т.к. конструктор «Лего» позволяет им это делать.

Список использованной литературы:

1. Комарова Л. Г. «Строим из LEGO» (моделирование логических отношений и объектов реального мира средствами конструктора
2. LEGO). — М.; «ЛИНКА — ПРЕСС», 2014.
3. Волина В. «Загадки от А до Я» Книга для учителей и родителей. — М.; «ОЛМА _ ПРЕСС», 2018.
4. Научно-популярное издания для детей Серия «Я открываю мир» Л.Я Гальперштейн. — М.;ООО «Росмэн-Издат», 2017.
5. Научно-популярное издания для детей «Мы едем, едем, едем!» Л.Я Гальперштейн. — М.; «Детская литература», 2015.
6. Серия «Иллюстрированная мировая история. Ранние цивилизации» Дж. Чизхолм, Эн Миллард — М.; ООО «Росмэн-Издат», 1994.
7. Детская энциклопедия «Земля и вселенная», «Страны и народы» — М.; Изд. «NOTA BENE», 1999.

Электронные ресурсы

1. Каталог сайтов по робототехнике - полезный, качественный и наиболее полный сборник информации о робототехнике. [Электронный ресурс] — Режим доступа: http://robotics.ru/ , свободный. — Загл. с экрана.
2. ПервоРобот LEGO® WeDoTM - книга для учителя [Электронный ресурс].
3. ПервоРобот LEGO® WeDoTM – рекомендации учителю [Электронный ресурс].