Развитие инженерного мышления у учащихся 5-7 классов.
опыты и эксперименты по информатике и икт (7 класс)

Номинация: Популяризация научных знаний

Название методической разработки: Развитие инженерного мышления у учащихся 5-9 классов.

Класс: 5-7 класс

Автор: Ишметова Лина Фанильевна,

учитель информатики,

тел.89171376662

эл.почта: lina_happy@mail.ru

Пояснительная записка

      За последние годы успехи в робототехнике и автоматизированных системах изменили личную и деловую сферы нашей жизни. Сегодня промышленные, обслуживающие и домашние роботы широко используются на благо экономик ведущих мировых держав: выполняют работы более дёшево, с большей точностью и надёжностью, чем люди, используются на вредных для здоровья и опасных для жизни производствах. Роботы широко используются в транспорте, в исследованиях Земли и космоса, в хирургии, в военной промышленности, при проведении лабораторных исследований, в сфере безопасности, в массовом производстве промышленных товаров и товаров народного потребления. Роботы играют всё более важную роль в жизни, служа людям и выполняя каждодневные задачи. Интенсивная экспансия искусственных помощников в нашу повседневную жизнь требует, чтобы пользователи обладали современными знаниями в области управления роботами, что позволит быстро развивать новые, умные, безопасные и более продвинутые автоматизированные и роботизированные системы.

В мире современных технологий нас все больше и больше окружает робототехника. Робототехника является важной частью современного мира. В повседневной жизни - в школе, дома мы используем огромное количество технических устройств: мобильные телефоны, стиральные машины, компьютерную технику и многое другое, все это является роботами. С каждым годом наука развивается, исследования не стоят на месте. Эта отрасль усовершенствуется в мире очень быстро.

Когда мы собираем своих роботов, мы узнаем много нового о программировании, физике, математике, логике. Робототехника, по моему мнению, именно этим и интересна - в ней соединяются многие науки. При конструировании робота развивается инженерное мышление, логика, математические способности, исследовательские навыки.

С момента своего появления полвека назад, роботы прошли путь от примитивных механизмов до сложных эффективных устройств, во многом превзойдя по своим возможностям человека.

Цель: осветить мир роботов, познакомить детей с основными моментами конструирования средствами LEGO Mindstorms EV3.

Задачи:

Обучающие:

• дать первоначальные знания о конструкции  робототехнических устройств;
• сформировать общенаучные и технологические навыки конструирования и проектирования;

Воспитывающие:

• формировать творческое отношение   к выполняемой работе;
• воспитывать умение работать в коллективе, эффективно распределять обязанности.

Развивающие:

• развивать творческую инициативу и самостоятельность;
• развивать психофизиологические качества учеников: память, внимание, способность логически мыслить,    анализировать, концентрировать внимание на главном.
• Развивать умения излагать мысли в четкой логической последовательности, отстаивать свою точку зрения, анализировать ситуацию и самостоятельно находить ответы на вопросы путем логических рассуждений.

Итоговые задачи урока.

• Актуальностью развития робототехники;
• Показать применение роботов в различных сферах жизни;
• Рассказать о конструкторе LEGO MindstormsEV3;
• Продемонстрировать модель робота «ЛегоДваген»;
• Провести викторину по робототехнике.

Оборудование: компьютер, проектор, конструктор LEGO Mindstorms EV3.

Актуальность развития этой темы заключается в том, что в настоящий момент в России развиваются нанотехнологии, электроника, механика и программирование. Т.е. созревает благодатная почва для развития компьютерных технологий и робототехники. Успехи страны в XXI веке будут определять не природные ресурсы, а уровень интеллектуального потенциала, который определяется уровнем самых передовых на сегодняшний день технологий.

Целевая аудитория 5-7 класс

Роль и место воспитательного мероприятия в системе работы классного руководителя. Робототехника в образовании — это междисциплинарные занятия, интегрирующие в себе науку, технологию, инженерное дело, математику (Science Technology Engineering Mathematics = STEM), основанные на активном обучении учащихся. Во многих ведущих странах есть национальные программы по развитию именно STEM образования. Робототехника  представляет учащимся 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. Такую стратегию обучения помогает реализовать образовательная среда Лего.    

Планируемые результаты

Личностные и метапредметные результаты

Предметные:

• Проявление познавательного интереса и активности в данной области.
• Развитие трудолюбия и ответственности за качество своей деятельности.
• Сочетание образного и логического мышления в процессе деятельности.
• Контроль промежуточных и конечных результатов труда по установленным критериям.
• Владение алгоритмами решения технико-технологических задач.
• Владение способами научной организации труда.
• Рациональное использование учебной и дополнительной информации для создания объектов труда.
• Ориентация в имеющихся средствах и технологиях создания объектов труда.

             Метапредметные:

• Соблюдение норм и правил культуры труда.
• Алгоритмизированное планирование процесса познавательной трудовой деятельности.
• Виртуальное и натурное моделирование технических объектов.
• Согласование и координация совместной трудовой деятельности с другими её участниками.
• Самостоятельная организация  и выполнение творческих работ.
• Планирование технологического процесса  и процесса труда.
• Поиск новых решений возникшей технической проблемы.
• Использование дополнительной информации при проектировании и создании объектов.

Личностные:

• Владение кодами и методами чтения и способам графического представления.
• Планирование технологического процесса и процесса труда.
• Проявление технико-технологического мышления при организации своей деятельности.
• Проведение необходимых опытов и исследований при проектировании объектов труда.
• Формирование рабочей группы.
• Развитие трудолюбия и ответственности за качество своей деятельности.
• Овладение установками, нормами и правилами научной организации умственного и физического труда.
• Выражение желания учиться и трудиться для удовлетворения текущих и перспективных потребностей.
• Проявление познавательных интересов и активности в предметно технологической деятельности.

Форма проведения мероприятия: урок новых знаний, урок-викторина.

Методы обучения:

1.Познавательный (восприятие, осмысление и запоминание учащимися нового материала с привлечением наблюдения готовых примеров, моделирования, изучения иллюстраций, воспрпиятия, анализа и обобщения демонстрируемых материалов);

Систематизирующий (беседа по теме, составление систематизирующих таблиц, графиков, схем и т.д.)

2. Контрольный метод (при выявлении качества усвоения знаний, навыков и умений и их коррекция в процессе выполнения практических заданий)

3.Групповая работа (используется при совместной сборке моделей, а также при разработке проектов)

Рекомендовано использовать в урочной и внеурочной деятельности для учащихся 5-7х классов.

Основная часть

1. Организационный момент.
2. Основная часть(цели,задачи,актуальность).
3. Показ презентации «Создание Робота «ЛегоДваген» с помощью LEGO Mindstorms EV3.
4. Демонстрация актуальности создания с помощью LEGO Mindstorms EV3.
5. Викторина «Роботы в нашей жизни»
6. Подведение итогов

Организационный момент

Здравствуйте ребята! Сегодня мы с вами окунемся в прекрасный и не простой мир роботов. Во время нашего выступления вы узнаете:

1. Что такое робототехника;
2. Область применения и развития роботов;
3. Познакомимся с робототом «ЛегоДваген»;
4. Познакомимся с конструктором LEGO MindstormsEV3

Показ презентации.

Слайд 2

Команда  «Легомены» наша школьная команда, которая на протяжении 4 х лет занимается робототехникой. Так что же означает слово робот и откуда оно появилось.

Слайд 3

Введение в робототехнику.

За последние годы успехи в робототехнике и автоматизированных системах изменили личную и деловую сферы нашей жизни. Сегодня промышленные, обслуживающие и домашние роботы широко используются на благо экономик ведущих мировых держав: выполняют работы более дёшево, с большей точностью и надёжностью, чем люди, используются на вредных для здоровья и опасных для жизни производствах. Роботы широко используются в транспорте, в исследованиях Земли и космоса, в хирургии, в военной промышленности, при проведении лабораторных исследований, в сфере безопасности, в массовом производстве промышленных товаров и товаров народного потребления. Роботы играют всё более важную роль в жизни, служа людям и выполняя каждодневные задачи. Интенсивная экспансия искусственных помощников в нашу повседневную жизнь требует, чтобы пользователи обладали современными знаниями в области управления роботами, что позволит быстро развивать новые, умные, безопасные и более продвинутые автоматизированные и роботизированные системы. 

Слайд 4

 Составляющие робототехники.

В мире современных технологий нас все больше и больше окружает робототехника. Робототехника является важной частью современного мира. В повседневной жизни - в школе, дома мы используем огромное количество технических устройств: мобильные телефоны, стиральные машины, компьютерную технику и многое другое, все это является роботами. С каждым годом наука развивается, исследования не стоят на месте. Эта отрасль усовершенствуется в мире очень быстро.

Когда мы собираем своих роботов, мы узнаем много нового о программировании, физике, математике, логике. Робототехника, по моему мнению, именно этим и интересна - в ней соединяются многие науки. При конструировании робота развивается инженерное мышление, логика, математические способности, исследовательские навыки.

С момента своего появления полвека назад, роботы прошли путь от примитивных механизмов до сложных эффективных устройств, во многом превзойдя по своим возможностям человека. 

Слайд 5

Цель: осветить мир роботов, познакомить детей с основными моментами конструирования средствами LEGO Mindstorms EV3. 

Слайд 6

Актуальность развития этой темы заключается в том, что в настоящий момент в России развиваются нанотехнологии, электроника, механика и программирование. Т.е. созревает благодатная почва для развития компьютерных технологий и робототехники. Успехи страны в XXI веке будут определять не природные ресурсы, а уровень интеллектуального потенциала, который определяется уровнем самых передовых на сегодняшний день технологий.

 Слайд 7

Робототехника в образовании — это междисциплинарные занятия, интегрирующие в себе науку, технологию, инженерное дело, математику (Science Technology Engineering Mathematics = STEM), основанные на активном обучении учащихся. Во многих ведущих странах есть национальные программы по развитию именно STEM образования. Робототехника  представляет учащимся технологии 21 века, способствует развитию их коммуникативных способностей, развивает навыки взаимодействия, самостоятельности при принятии решений, раскрывает их творческий потенциал.

LEGO Mindstorms – робототехнический конструктор для ребят в возрасте от 10 лет. В качестве строительных блоков для робота используются детали LEGO Techniс – многие ребята уже знакомы с ними по конструкторам «Технология и физика», «Пневматика», «Возобновляемые источники энергии». Но построить каркас робота недостаточно: надо «научить» его получать информацию из окружающей среды и реагировать на нее. Для этого используются специальные устройства – сенсоры: они позволяют определять цвет, освещенность, расстояние до ближайших предметов и многое другое. Реагировать на «раздражители» робот может с помощью моторов – либо уехать куда-нибудь, либо что-нибудь сделать – например, укусить обидчика за палец. А «мозгом» робота является специальный программируемый блок, к которому и подключаются все моторы и датчики.

 Демонстрация модели «ЛегоДваген»

Слайд 9

Этот  робот создан  для  помощи  человеку ,  а  именно:

• Для  перевозки опасные  химикаты,  ядерные отходы,  взрывчатые  вещества
• Для  работы в  условиях  загрязнённой  среды
• Для  работы  в  безвоздушной  или  труднопроходимой местности

Слайд 10

Наш  робот  имеет  преимущества  перед  обычными машинами:

• В  нём  нет  кабины,  а  значит  он  может  перевозить большее  количество  грузов
• Он  более  экономичный , чем  обычный  автомобиль  с  такой же  грузоподъемностью
• Дверь  багажника  открывается  одним  нажатием  рычага

Слайд 11

Экологичность

Робот  работает на  более экологичном  топливе, чем  бензин  –  электричество!  Около половины электричества в  России,  производят  АЕС,  ГЕС,  ветряные  и солнечные  электростанции.

Слайд 12

• Нашим роботом можно управлять тремя способами:
• С помощью раннее заданной программы
• С дистанционного ПУ
• С телефона при помощи приложения »NXT Remote Control»

Слайд 13

Викторина «Роботы в нашей жизни»

Необходимо ответить на итоговые вопросы.

За каждый правильный ответ 1 балл
1) Из какого языка пришло слово «РОБОТ»?
А) Латинского Б) Чешского В) Греческого
2) Героем какого фильма был робот R2D2?
А) Терминатор Б) Приключения Электроника В) Звездные войны
3) Как называется робот, который добрался до границ нашей Солнечной системы?
А) Вояджер Б) Венера 2 В) Аполлон

4) Что означает слово кибернетика?
А) Искусство рисовать Б) Искусство управлять В) Искусство создавать
5) Как называется устройство, заменяющее мышь на ноутбуке?
А) Тачпад Б) Пэнмаус В) Трекбол
6) В каком кинофильме снялись два брата близнеца?
А) Гостья из будущего Б) Два капитана В) Приключения Электроника

7) Какой всемирно известный художник выполнил чертежи машины, похожей на робота - андроида?
А) Леонардо да Винчи Б) Пикассо В) Малевич
8) Какой бог в «Илиаде» Гомера сделал из золота говорящих служанок, придав им разум?
А) Аид Б) Меркурий В) Гефест
9) Что называют «мышцами» робота? А) Колеса Б) Приводы В) Нанотрубки
10) Подвижный робот, использующий для передвижения единственное сферическое колесо, и постоянно самобалансирующий на нём как в движении, так и в покое.
А) Колесобот Б) Шаробот В) Круглобот

 Подведение итогов.