Применение ЛЕГО-технологий на уроках и во внеурочное время
статья по информатике и икт (7 класс) на тему

Применение ЛЕГО-технологий на уроках и во внеурочное время

Скажи мне, и я забуду.
Покажи мне, и я, может быть, запомню.
Вовлеки меня, и я пойму.
                          Конфуций. 450 г. до н.э.

Новые стандарты обучения обладают отличительной особенностью ориентацией на результаты образования, которые рассматриваются на основе системно-деятельностного подхода. Такую стратегию обучения помогает реализовать образовательная среда Лего.

Компьютеризация школ и внедрение информатики как предмета в целом состоялось. Однако стремительно меняющийся мир неизбежно ставит новую задачу: освоение технологий роботостроения и использования роботизированных устройств. Современные возможности оснащения школ позволяют ввести робототехнику как новый предмет в рамках технологического обучения и кружковой работы.

Занятия конструированием, программированием, исследованиями, а также общение в процессе работы способствуют разностороннему развитию учащихся. Интегрирование различных школьных предметов в учебном курсе Лего открывает новые возможности для реализации новых образовательных концепций, овладения новыми навыками и расширения круга интересов.

В рамках школьного урока робототехнические комплексы Лего могут применяться по следующим направления:

• Демонстрация;
• Фронтальные лабораторные работы и опыты;
• Исследовательская проектная деятельность.

 Наиболее удачное применение конструкторы Лего находят на уроках физики, информатики, технологии, в начальной школе на уроках окружающего мира.

 Робототехнический комплекс ЛЕГО поможет достичь такие личностные результаты как:

• сформированность познавательных интересов, интеллектуальных и творческих способностей учащихся;
• самостоятельность в приобретении новых знаний и практических умений;
• мотивация образовательной деятельности школьников на основе личностно ориентированного подхода;
• формирование ценностных отношений друг к другу, учителю, авторам открытий и изобретений, результатам обучения.

 Неоценимы и метапредметные результаты внедрения Лего-технологий:

• овладение навыками самостоятельного приобретения новых знаний, организации учебной деятельности, постановки целей, планирования, самоконтроля и оценки результатов своей деятельности, умениями предвидеть возможные результаты своих действий;
• понимание различий между исходными фактами и гипотезами для их объяснения, теоретическими моделями и реальными объектами, овладение универсальными учебными действиями на примерах гипотез для объяснения известных фактов и экспериментальной проверки выдвигаемых гипотез, разработки теоретических моделей процессов или явлений;
• приобретение опыта самостоятельного поиска, анализа и отбора информации с использованием новых информационных технологий для решения познавательных задач;
• освоение приемов действий в нестандартных ситуациях, овладение эвристическими методами решения проблем;
• формирование умений работать в группе.

При использовании робототехнических комплексов в исследовательской деятельности рекомендуются следующие этапы работы над проектом:

• Обозначение темы проекта.
• Цель и задачи представляемого проекта.
• Разработка механизма.
• Составление программы для работы механизма.
• Тестирование модели, устранение дефектов и неисправностей.

 Использование образовательной робототехники на уроках позволяет сделать современную школу конкурентоспособной. А сам урок по-настоящему эффективным и продуктивным для всех участников образовательного процесса.

 Но существует и проблемы в применение робототехники. Одна из проблем – недостаток методических материалов. Все имеющиеся материалы требуют адаптации. Существенно ограничивает применение лего-технологий в учебном процессе недостаточное количество комплектов.

ЛЕГО на уроках информатики

Лего - конструкторы можно использовать при изучении следующих тем:

• Алгоритм. Свойства алгоритма
• Линейный алгоритм
• Разветвляющийся и циклический алгоритмы
• Исполнитель алгоритма
• Представление о программе

Среда программирования RoboLab позволяет визуальными средствами конструировать программы для роботов, т.е. позволяют ребенку буквально “потрогать руками” абстрактные понятия информатики, воплощенные в поведении материального объекта (команда, система команд исполнителя, алгоритм, программа для исполнителя).

Урок в 7 классе при прохождении темы

«Исполнители. Разветвляющийся алгоритм».

(Работа с набором  Lego Mindstorms NXT 2.0)

Тема урока: «Прохождение перекрестков. Робот с двумя датчиками».

Цель урока: Собрать и запрограммировать робота, который с помощью двух датчиков освещенности, сможет проходить перекрестки, осуществлять повороты влево и вправо.

Ход урока:

С одним датчиком освещенности чрезвычайно трудно запрограммировать прохождение перекрестка. Действительно, как робот будет распознавать перекрестки и проезжать их «насквозь», не отслеживая край черной линии в этом месте? Вопрос легко решается добавлением второго датчика. Датчики размещаются так, чтобы черная линия помещалась меду ними.

В модели с двумя датчиками света возможны 4 варианта расположения датчиков относительно черной линии:

Оба датчика на белом, робот движется вперед.

Правый датчик на черном, левый на белом, робот поворачивает направо.

Левый датчик на черном, правый на белом, робот поворачивает налево.

Оба датчика на черном (перекресток), робот едет прямо.

Мы видим, что в нашей программе должны выполняться различные действия при различных показаниях датчиков. Для этого используются ветвления.

Ветвление  это алгоритмическая структура, позволяющая выбрать одну из ветвей выполнения программы, в зависимости от выполнения или невыполнения какого-либо условия.

2.Для реализации ветвления в палитре команд нужно последовательно выбрать:

  (ветвление)

Появится окно, с вариантами ветвлений:

В котором вам нужно выбрать:

 (освещенность)

Ветки ветвления должны обязательно сливаться в одну. Это осуществляется размещением пиктограммы

 (слияние ветвлений),

В программе, представленной на рисунке, проверяются все 4 рассмотренные ситуации

Вместо 2,3,4 нужно поставить пиктограммы для реализации вариантов движения, которые соответствуют случаям 2-4, рассмотренным вначале.

Проанализируйте программу и закончите ее.

ЛЕГО во внеурочное время

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.

В ходе курса ставятся такие цели как:

Познавательные УУД:

•  определять, различать и называть детали конструктора,
• конструировать по условиям, заданным взрослым, по образцу, по чертежу, по заданной схеме и самостоятельно строить схему.
• ориентироваться в своей системе знаний: отличать новое от уже известного.
• перерабатывать полученную информацию: делать выводы в результате совместной работы всего класса, сравнивать и группировать предметы и их образы

Регулятивные УУД:

• ∙  уметь работать по предложенным инструкциям
• ∙ 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

Коммуникативные УУД:

• ∙ уметь работать в паре и в коллективе; уметь рассказывать о конструкции.
• ∙ уметь работать над проектом в команде, эффективно распределять обязанности

Фрагмент занятия «Голодный аллигатор». Работа с наборами

Lego Education WeDo 9580

(2-3 класс, 20 минут)

Основные учебные цели

Учащиеся должны запрограммировать механического аллигатора, который мог бы открывать и закрывать свою пасть.

Ход занятия:

Модель собрана ранее, сегодня мы ее только «оживляем». В начале занятия идет обсуждение аллигаторов и их поведения. Ребята представляют себе аллигаторов и отвечают на вопросы педагога (Видел ли кто-нибудь аллигатора – живого или по телевизору? Что аллигатор делал в тот момент? Какие образом аллигаторы передвигаются? Чем питаются аллигаторы? Пусть ученики покажут руками, как аллигатор разевает и захлопывает пасть). После этого идет обсуждение какое поведение свойственно аллигаторам. Выявляется три основных действия: щелкать зубами, когда злой; хватать пищу, когда голодный; лениво зевать, когда устал.

На следующем этапе занятия ребятам предлагается изучить технических моментов реализации проекта. Чтобы модель работала хорошо, челюсти аллигатора должны открываться и закрываться без затруднений. Чтобы уменьшить трение, постарайтесь сделать так, чтобы втулки не прижимались к шкивам.

Энергия передается от компьютера на мотор, вращающий коронное зубчатое колесо, которое, в свою очередь, приводит в движение другое зубчатое колесо, установленное по отношению к нему под углом 90°. Это второе зубчатое колесо насажено на одну ось с маленьким шкивом. На маленький шкив надет ремень, передающий движение на большой шкив, который открывает и закрывает пасть аллигатора. Энергия превращается из электрической (компьютера и мотора) в механическую (вращение зубчатых колёс и шкивов, движение ремней и челюстей аллигатора).

Далее переходим непосредственно к реализации задуманного проекта, т. е. программирование поведения аллигатора. Для начала рассматриваем среду программирования, выбираем необходимые операции и обсуждаем назначение тех или иных блоков программы. Далее каждый из учащихся программирует для своего аллигатора одно из трех поведений. Кто быстро справляется с поставленной задачей, начинает экспериментировать с конструкцией модели и программировать другие модели поведения.

Примеры программа.

В конце занятия учащиеся демонстрируют свои модели и подводятся итоги.

Простой интерфейс позволяет объединить конструкцию из Лего и компьютеров в единую модель современного устройства с автоматизированным управлением.

Хотелось бы, чтобы Лего-конструкторы больше присутствовали на уроках, ведь это развивает познавательный интерес школьников, готовит их к жизни в  информационном обществе и далее - в обществе знаний.

Для развития данного направления в школе нужны подготовленные кадры. Причем, следует искать их даже не в среде педагогов, а привлекать представителей соответствующего инженерного корпуса, которым интересна школа. Конечно, следует продумать вопрос их финансирования их работы в школе, но главное, все же, интерес. Здесь есть поле для совместной деятельности администраций образовательных учреждений и их органов государственно-общественного управления.   

Куракина Любовь Ивановна,

Куракина Ольга Вячеславовна

учителя информатики школы №456