Легоконструирование и образовательная робототехника
методическая разработка по информатике и икт по теме
Статья по использованию образовательной робототехники и легоконструирования в урочной и внеурочной деятельности учащихся
Скачать:
Вложение | Размер |
---|---|
legokonstruirovanie_i_obrazovatelnaya_robototekhnika.docx | 554.44 КБ |
Предварительный просмотр:
ОРГАНИЗАЦИЯ ВНЕУРОЧНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ШКОЛЬНИКОВ ПО ОСНОВАМ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ РОБОТОТЕХНИКИ
Единственный путь, ведущий к знаниям, - это деятельность. (Б. Шоу)
СИСТЕМНО-ДЕЯТЕЛЬНОСТНЫЙ ПОДХОД
К концу 4–началу 5 класса у учащихся часто падает интерес, мотивация к обучению, соответственно, снижается успеваемость и качество обучения.
Как сделать обучение интересным? Это очень актуальный, значимый вопрос, стоящий как перед современным учителем, школой, так и перед системой образования в целом.
Такую стратегию обучения позволяет реализовать образовательная среда LEGO и новая образовательная область – робототехника.
В соответствии с ФГОС второго поколения учащийся не получает знания в готовом виде, а добывает их сам в процессе собственной учебно-познавательной деятельности. Т.е. в основе ФГОС лежит системно-деятельностный подход в обучении. В процессе обучения педагог формирует универсальные учебные действия (УУД): личностные, регулятивные, коммуникативные, предметные.
В результате внеурочной деятельности по легоконструированию и робототехнике у учащихся формируются следующие универсальные учебные действия (УУД):
- Определять, различать и называть детали конструктора
- Конструировать по условиям, заданным преподавателем, по образцу, по схеме
- Отличать новое от уже известного.
- Делать выводы в результате совместной работы всего класса или группы учащихся; сравнивать и группировать предметы и их образы
- Умение излагать мысли в четкой логической последовательности, отстаивать свою точку зрения, анализировать ситуацию и самостоятельно находить ответы на вопросы путем логических рассуждений
- Определять и формулировать цель деятельности на занятии с помощью учителя
- Умение работать в паре; уметь рассказывать о модели, ее составных частей и принципе работы
- Умение работать над проектом в команде, распределять обязанности (конструирование и программирование)
- Развитие способностей к решению проблемных ситуаций
- Умение исследовать проблему, анализировать имеющиеся ресурсы, выдвигать идеи, планировать решения и реализовывать их.
- Расширение технических и математических словарей ученика.
Предметные результаты:
- Знание простейших основ механики
- Виды конструкций, соединение деталей
- Последовательность изготовления конструкций
- Целостное представление о мире техники.
- Умение реализовать творческий замысел
Реализация курса легоконструирования и робототехники позволяет создавать необходимые условия для высокого качества образования за счет использования в образовательном процессе новых педагогических подходов и применение новых информационных и коммуникационных технологий.
На занятиях применяются следующие методы и технологии обучения:
- Объяснительно-иллюстративный
- Эвристический
- Проблемный
- Проблемно-поисковой
- Проектная деятельность
- Исследовательская деятельность
- Поисковый
- Репродуктивный
- Личностно-ориентированное обучение
- Уровневая дифференциация
- Информационные и коммуникационные технологии
Курс направлен также и на профориентацию талантливой молодежи на инженерно-конструкторские специальности.
При изучении курса робототехники и легоконструирования прослеживается меж предметная и мета предметная связь. В таблице ниже приведена лишь малая часть примеров заданий, проектов, показывающих связь робототехники с другими образовательными областями.
Предметы | Примеры заданий, проектов |
Математика, физика, астрономия | Проект «Первые исследования» |
Технология, физика | Проект «Концепт-кары» |
Математика, физика, технология | Проект «Концепт-кары». Учащиеся рассчитывали минимальный радиус поворота робота, используя геометрические построения и законы. |
Технология, физика | Проект «Тахометр» Учащиеся подключали два двигателя друг к другу напрямую соединительным кабелем и поворачивали колесо на одном из двигателей. Наблюдали что происходит, и делали вывод (модель генератора). |
Физика, математика, информатика | Проект «Тахометр» При программировании использовался блок «Математика». |
Информатика | Проект «Первая 3 D модель». Учащиеся с помощью программы Lego Digital Designer моделировали на компьютере своего робота. Построение 3 D модели объекта – это связь с информатикой. |
Математика, информатика | Проект «Квадрат», «Треугольник», «Восьмерка». Чтобы робот выполнил точный поворот, необходимо рассчитать количество градусов поворота по известной математической формуле для нахождения углов правильных многоугольников. Эту операцию учащиеся и делали при создании программы для движения робота по квадрату, треугольнику, «восьмерке» и т.д. |
Информатика | Проект «Коммуникации» Учащиеся заполняли следующую схему приема и передачи информации в случае соединения двух блоков NXT по каналу Bluetooth. |
КАК СТРОИТСЯ ПЛАН ЗАНЯТИЙ ПО РОБОТОТЕХНИКЕ И ЛЕГОКОНСТРУИРОВАНИЮ.
Основной принцип организации занятий: придумать, построить, запрограммировать, поразмышлять, продолжить.
Занятия основаны на практическом выходе, при котором ученик активно вовлечен в свой собственный учебный процесс. Вместо простого запоминания чужих работ и достижений, ученики сталкиваются с задачами, которые побуждают их использовать свое воображение, навык решения проблем и работа в команде.
План проведения занятия для младших группы начальной школы (1-2 классы).
Каждое занятие с набором LEGO WeDo 9580 состоит из следующих этапов:
1 этап. Мотивация учащихся. Преподаватель сообщает краткую историческую и техническую справку о собираемой модели. Здесь рассказывает о назначении этой модели, ее строении. Для каких целей, и в каких областях техники эта модель или устройство может применяться (или применяется). Рассказ сопровождается мультимедийной презентацией с фотографиями, видео, аудио материалами.
2 этап. Конструирование модели. На этом этапе учащиеся включают компьютер и запускают программную среду Lego WeDo. В этой среде учащиеся открывают инструкцию к соответствующей модели. Следуя инструкции, учащиеся поэтапно строят модель.
3 этап. Программирование. После сборки модели учащиеся создают программу по образцу, который представлен для них. Затем испытывают модель.
4 этап. Конструкция. Учащиеся вместе с преподавателем обсуждают конструктивные особенности данной модели, принцип ее работы.
5 этап. Учащиеся пробуют изменить элементы конструкции. Далее наблюдают, анализируют и делают вывод об изменениях в работе устройства.
6 этап. Учащимся дается задание повышенного уровня. Задания могут быть такого типа: изменить конструкцию модели в целом, или заменить отдельные части устройства; создать более сложную программу для робота и испытать её и т.п.
Таким образом, роль преподавателя на занятиях сводится к минимуму. Он лишь инициирует пробные действия детей, консультирует, корректирует.
План проведения занятий со старшей группой начальной школы (3-4 классы).
Для занятий с детьми с набором LEGO Mindstorms NXT 9797 нет строгого плана. Каждое занятие индивидуально и проходит по своему сценарию.
Ниже я привожу пример одного занятия со старшей группой начальной школы. Данное занятие состоит из 7 этапов.
Занятие «Парковка в городе».
1 этап. Преподаватель приводит различные данные исследований, касающихся автомобилей.
На экран выводятся две таблицы: «рейтинг городов России по плотности автомобильного парка» и «рейтинг стран по плотности автомобильного парка» (таблицу можно найти на сайте: http://rating.rbc.ru).
Учащиеся просматривают таблицы, анализируют данные. Преподаватель предлагает ответить на такие вопросы:
- Почему в рейтинге лидирует город Владивосток?
- Почему рейтинг возглавляют города Дальнего Востока, Восточной и Западной Сибири?
- Почему самый крупные города России – Москва занимает в рейтинг лишь 7 место, Санкт-Петербург – 17 место?
- Почему наш город Калининград занимает в рейтинге 6 место?
- Почему рейтинг стран по плотности автомобильного парка возглавляет Германия, а Россия всего лишь 7 место? Ведь численность населения Германии почти в 2 раза меньше, чем в России.
Учащиеся высказывают свои мнения по каждому вопросу. Коллективная дискуссия приводит к правильным ответам.
2 этап. Преподаватель задает наводящий вопрос:
- Какие проблемы в городах возникают в связи с ростом количества автомобилей?
В результате обсуждения этого вопроса учащиеся приходят к выводу, что рост количества автомобилей приводит к нехватке парковочных и гаражных мест в любом крупном городе.
Преподаватель включает видеоматериалы о примерах механизированных автоматических парковок (видеоматериалы здесь: http://www.youtube.com/watch?v=lTaTsIp2GPA)
В действительности таких парковок очень мало. Почему?
Учащиеся отвечают: пока нет автомобилей с программами автоматической парковки и с возможностью загрузки программ автоматического управления.
Учащиеся вспоминают, что рядом с ними роботы, в которые можно загружать программы.
3 этап. Таким образом, в результате дискуссии учащиеся самостоятельно приходят к проекту «Парковка». Преподаватель рассказывает о проекте «Парковка».
4 этап. Учащиеся самостоятельно конструируют робота для парковки. Все учащиеся творчески подходят к этому заданию. В итоге, у каждой пары учащихся получается свой собственный, индивидуальный робот на трех или четырех колесах.
5 этап. Преподаватель представляет вниманию учащимся поле проекта, с установленными стенками из кубиков Lego и трех меток: выход 1, гаражный бокс 2 и ремонтный бокс 3.
6 этап. Это этап программирования. Здесь учащимся предлагается выполнить несколько заданий разного уровня сложности:
- Составить программу автоматической парковки робота в гаражный бокс 2 из позиции 1.
- Составить программу автоматического выезда робота из гаражного бокса 2 к выходу 1.
- Составить программу автоматического заезда автомобиля в ремонтный бокс 3 из гаражного бокса 2.
- Составить программу автоматической парковки автомобиля:
- Заезд в ремонтный бокс 3
- Парковка в гаражный бокс 2.
- Ожидание в боксе (10 секунд)
- Выезд из гаража в позицию 1.
По мере составления этих программ и испытания робота на поле, учащиеся выполняют задания исследовательского характера в рабочей тетради:
1) заполняют таблицу:
2) Как изменить окончание алгоритма, чтобы робот заехал в гаражный бокс 2 задним ходом?
7 этап. В конце занятия устраивается соревнование роботов. Например, какой робот быстрее проедет по траектории 1-3-2-1 с ожиданием в 3 секунды в позиции 2. Учащиеся сами догадываются, что на быстроту движения роботов могут влиять следующие параметры: количество деталей, входящих в конструкцию робота; масса робота; мощность мотора; плавный или быстрый поворот; размер колес робота; качество поверхности стола, т.е. коэффициент трения стола и колес; особенности блоков движения в программе и т.д. С учетом этих факторов учащиеся перестраивают и корректируют программу для соревнований робота.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ:
- Копосов Д.Г. Первый шаг в робототехнику: практикум для 5–6 классов. М: БИНОМ. Лаборатория знаний. — 2012.
- Копосов Д.Г. Первый шаг в робототехнику: рабочая тетрадь для 5-6 классов. М: БИНОМ. Лаборатория знаний. — 2012.
- Бояркина Ю. А. Образовательная робототехника. Методические рекомендации. Тюмень: ТОГИРРО, 2013
- Филиппов С. А. Робототехника для детей и родителей. СПБ, Наука, 2013
- 2009580 LEGO EDUCATION WeDo. Книга для учителя. CD-диск, 2012
- Введение в робототехнику. Руководство для учителя. CD –диск. LEGO, Carnegie Mellon Robotics Academy, 2007
- Перворобот NXT. Введение в робототехнику. Книга проектов. CD –диск. LEGO, Carnegie Mellon Robotics Academy, 2007
По теме: методические разработки, презентации и конспекты
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ПО КУРСУ «ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ РОБОТОТЕХНИКА»
Задатки творческих способностей присущи любому человеку, любому нормальному ребенку. Нужно только с уметь раскрыть их и развивать. Робототехника вошла в мир в середине 20 века. Это было одн...
Образовательная робототехника в условиях внедрения ФГОС.
Новые стандарты обучения обладают отличительной особенностью- ориентацией на результаты образования, которые рассматриваются на основе системно-деятель...
Образовательная робототехника во внеурочной деятельности в условиях реализации ФГОС
Федеральный государственный образовательный стандарт (ФГОС) ставит на первый план формирование у учащихся универсальных учебных действий (УУД), которые определяются как способности ребёнка к саморазви...
ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ РОБОТОТЕХНИКА ВО ВНЕУРОЧНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ШКОЛЫ
Робототехника...
Образовательная робототехника
Выступление "Образовательная робототехника"...
Рабочая программа "Информатика и ИКТ" 5 класс (с модулем по образовательной робототехнике")
Материал содержит пояснительную записку и календарно-тематическое планирование курса "Информатика и ИКТ" 5 класс, в которую внедрен модуль по образовательной робототехнике (на основе конструктора Lego...
Рабочая программа "Информатика и ИКТ" 6 класс (с модулем по образовательной робототехнике")
Материал содержит пояснительную записку и календарно-тематическое планирование курса "Информатика и ИКТ" 5 класс, в который внедрен модуль по образовательной робототехнике (на основе конструктора Lego...