г. Екатеринбург

дистанционно с 15 по 30 апреля 2019 года

 

Участие

  • пленарные заседания
  • участие в секции
  • мастер-классы
  • видеовыступление

Вход на сайт

Поиск




Красуцкая Елена Михайловна ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ РОБОТОТЕХНИКА КАК ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ РЕСУРС ВВЕДЕНИЯ ФГОС

Оцените материал
(0 голосов)

МАОУ Лицей №130 г. Екатеринбург

Аннотация

 В статье рассмотрены факторы, обуславливающие необходимость введения в современной школе курса «Основы робототехники» как педагогического ресурса ФГОС нового поколения, а также варианты включения его разделов в лицейские программы курсов «Технологии», «Информатики и ИКТ» и возможности и результаты внеклассной работы в данном направлении.

 The paper considers the factors causing the need for the modern school course "Basics of robotics" as a teaching resource, a new generation of GEF, as well as options for inclusion in the sections Lyceum program courses "Technology" "Informatics and ICT" and the possibility of extra-curricular activities and results in this direction.

По материалам прессы, «…в настоящее время темпы промышленного роста Свердловской области по-прежнему опережают среднероссийские,… в ближайшем будущем Уральский регион должен стать регионом высокоинтеллектуального труда, металлургией высоких переделов, регионом, производящим инновационную продукцию…». Особое внимание на Урале уделяется развитию робототехники, которая, согласно мировым рейтингам и оценкам, входит в тройку наиболее перспективных направлений техники и технологии.

Робототехника – это новая область науки и техники, посвященная созданию автоматизированных технических систем с компьютерным управлением, которая базируется на знаниях в области механики, электроники и микропроцессорной техники, информатики, программирования. Начинать готовить специалистов в данной области нужно уже в школе и с самого младшего возраста. Поэтому, образовательная робототехника приобретает все большую значимость в настоящее время.

Актуальность введения в школе курса «Основы робототехники» обусловлена еще и тем, что ФГОС второго поколения строится на системно-деятельностном подходе. «Целью образования, с позиции системно-деятельностного подхода, является освоение учебной деятельности, суть и ценность которой заключается в том, что она обеспечивает способность постоянно учиться и изменяться соответственно изменениям, происходящим в мире»[3]. Изучение основ робототехники предполагает изучение истории техники, основных принципов механики, основ конструирования и программирования в процессе практической деятельности учащихся. Решая научно-познавательные и учебно-практические задачи, связанные с конструированием, программированием, робототехникой, учащиеся самостоятельно при поддержке учителя получают новые знания и умения применять эти знания в своей деятельности. Школьники учатся мыслить логически, творчески, обоснованно подходить к решению поставленных задач, создавать свои проекты и проводить небольшие исследования, оформлять и представлять результаты своей работы. Такой деятельностный подход к обучению позволяет говорить о курсе «Основы робототехники» и способах его реализации в школе, как о педагогическом ресурсе ФГОС.

Приведем пример изучения разделов курса «Основы робототехники» в лицее.

Учащиеся начальной школы знакомятся с историей робототехники, классификацией и назначением роботов на уроках технологии (раздел курса технологии – «Практика работы на компьютере»). Так, например, в 3 классе ребята, выбрав тему исследования, связанную с каким-либо роботом, изучают историю появления, особенности устройства, принцип действия, назначение и возможности робота, рисуют схему его устройства в графическом редакторе. При этом они учатся искать информацию в Интернет, выделять главное, структурировать информацию и оформлять текстовый документ(или wiki-страницу), вставлять и оформлять иллюстрации и др. Дома они создают модель робота из отходных материалов. В завершении изучения темы проходит конкурс рисунков «Роботы вокруг нас» и лучшие работы представляются в Интернет на сайте «Робототобмен» (о котором будет рассказано далее), проходит выставка моделей роботов «Гости с планеты Железяка» и открытая защита проектов. Свои мини-проекты ребята представляют друг другу. При этом они приобретают опыт публичной защиты проекта и учатся оценке и взаимооценке работ товарищей.

Также в начальной школе во внеклассной работе планируется использование образовательного комплекса LegoWeDo, который позволит «учащимся выступить в качестве юных исследователей, инженеров, математиков и даже писателей, предоставляя им инструкции, инструментарий и задания для межпредметных проектов»[2]. Учащиеся из лего-деталей смогут собирать различные модели и составлять программы для управления ими, а затем, возможно, использовать эти модели для выполнения задач, являющихся упражнениями из курсов естественных наук, технологии, математики, развития речи. Все это позволит уже в начальной школе перейти от теории робототехники к практическому знакомству с ней.

Основу изучения робототехники в основной школе (5-7 классы) составляет курс «Лего-технология» на базе лего-лаборатории (9701) в рамках предмета «Технология». Лего-технология – инструмент для формирования системы знаний учащихся о целенаправленном преобразовании природных тел и процессов в технические объекты, знаний по истории изобретения машин и механизмов, об устройстве и о способах функционирования технических объектов, о программном управлении механизмами, дающий теоретическую основу технологии рационального конструирования.

На начальном этапе знакомства с технологией конструирования учащимся не хватает практического опыта, и приходится знакомить учащихся с различными видами деталей и их соединений, вырабатывать умение читать чертежи и строить трехмерные модели по двухмерным чертежам, взаимодействовать в команде. На таких уроках ребята работают по специально разработанным карточкам-заданиям, где дается небольшой фрагмент теоретического материала или ссылки, где можно получить необходимую информацию, предлагается описание модели и дается задание создать лего-модель либо по образцу, либо по предложенному описанию. Уже здесь ребята проявляют свою фантазию, создавая неординарные модели.

Иногда на уроках предлагается решить изобретательскую задачу. При этом осуществляется дифференцированный подход, подразумевающий три уровня сложности. Например, при изучении темы «Рычаг» ребятам предлагается придумать механизм для подъема и переноса груза, заменяющий ручной труд людей и создать его лего-модель (1 уровень сложности). Тем, кто не может справиться с такой задачей и сам придумать такой механизм, предлагается изучить устройство и принцип действия промышленного рычажного механизма для подъема и переноса грузов и создать его лего-модель, предлагается ряд иллюстраций-примеров таких механизмов, используемых на производстве (2 уровень сложности). Тем, кто не справится и с этой задачей, предлагается лего-схема такого устройства и требуется объяснить принцип его действия и воспроизвести по схеме модель (3 уровень сложности).

Лего-технология расширяет систему знаний учащихся об окружающем мире, в том числе по истории техники (например, история создания и модель первого пылесоса, стиральной машинки, самолета), давая возможность проследить эволюцию технических устройств от простейших моделей до современных перепрограммируемых роботизированных устройств. В процессе небольших исследований ребята узнают об особенностях устройства и принципах работы машин и механизмов. Работая над своими проектами (Например, «история и принцип действия древнеегипетского шадуфа», «Полиспаст Архимеда», «Как работает дрель?»), учащиеся сами ищут информацию, создают мультфильмы, показывающие принцип работы устройства, создают и фотографируют лего-модели, оформляют результаты работы в виде презентации. Недостаток знаний компенсируется возрастающей активностью любознательности учащихся, что выводит обучение на новый продуктивный уровень.

На новую ступень в изучении основ робототехники выводит возможность в «Лего-лаборатории» программировать в среде ControlLab на языке Лого (русская версия). Особое удовольствие учащимся доставляет создание действующих моделей, которыми они сами могут управлять с помощью программ. Используя в модели двигатели, цветные лампы, зуммер, учащиеся создают линейные и циклические программы, а внедряя в свою модель различные датчики температуры, нажатия, угла поворота и фотоэлементы, ребята пишут более сложные разветвляющиеся программы. Так постепенно от обычных технических устройств и моделей ребята переходят к созданию робототехнических устройств и механизмов.

Все создаваемые учащимися модели и проекты неповторимы, индивидуальны. Особенность образовательной робототехники состоит в том, что учащиеся делают свои модели не по алгоритму, а изначально пребывают в свободном творчестве, сами придумывают комбинации устройств и деталей в зависимости, от тех задач, которые должен решать их робот, а затем сами же и программируют управление этими устройствами. Таким образом, Лего-технология позволяет учащимся принимать решение самостоятельно, применимо к данной ситуации, учитывая окружающие особенности и наличие вспомогательных материалов, вырабатывает умение согласовывать свои действия с окружающими, т.е. – работать в команде. Это ли не деятельностный подход к обучению творчески думающей, активно действующей и легко адаптирующейся личности?

Кроме того, Лего-технология способствует накоплению опыта творческой и исследовательской деятельности, опыта публичных представлений своих проектов. Учащиеся среднего звена имеют возможность представить свои исследовательские проекты на интеллектуальных мероприятиях различного уровня: от районного до международного. Так, например, работа учащихся 9 класса «Оценка подвижности военно-гусеничной техники на примере модели первого русского танка «Борец за свободу товарищ Ленин»» заняла 1 место на V Евразийском молодежном форуме «Байкал-2003», работа учащихся 8 класса «Школьный робот-эколог» заняла 1 место на Всероссийской НПК «Университетская гимназия» в г. Старый Петергоф в 2006 г., проект учащихся 6 класса «Автоматизация управления энергосберегающей теплицей на примере модели «Умная теплица»» заняла 1 место на XI Международном турнире «Компьютерная физика» в г. Ижевске в 2007г., работа учащихся 7 класса «Алгоритмы и компьютерное моделирование управления дорожным движением на примере автоматизированного перекрестка» заняла 2 место на XII Международном турнире «Компьютерная физика» в г Протвино (Московская обл.) в 2009г.

Развитием изучения темы «Основы робототехники» в старших классах является изучение особенностей управления мобильным перепрограммируемым роботом Robo-Pica на базе микроконтроллера PIC16F877.

Программирование робота на базе микроконтроллера делает процесс изучения основ программирования на языке Си в старших классах более практикоориентированным и привлекательным для учащихся. Большое разнообразие управляемых элементов, входящих в комплект к роботу, позволяет решать массу разнообразных задач на разные типы алгоритмов, позволяет разобраться в некоторых вопросах физической информатики (например, в особенностях аналогово-цифрового преобразования сигналов) и выполнять интересные научно-исследовательские проекты.

Так, учащиеся 10 класса на базе данного конструктора выполнили в 2011-12 году проект «Алгоритмы расчета параметров безопасного движения и управления роботом «Мечта гаишника»», который получил 2 место на XVI Международном турнире «Компьютерная физика» в г Протвино, а с проектом «Алгоритмы управления безопасностью движения интеллектуального Луноземлемобиля» успешно выступили на VIII Международных научных соревнованиях учащихся по космическим исследованиям «Открываем мир науки» в г. Байконур (Республика Казахстан).

Чтобы школьник развивался, необходимо организовать его деятельность. Значит, основная задача учителя сейчас состоит в организации условий, провоцирующих детское действие, развивающих его до нужного уровня. Большую помощь в такой работе учителю может оказать сетевое взаимодействие. В этом учебном году учителями информатики МАОУ Лицей №130 г. Екатеринбурга и Гимназией №255 г. Санкт-Петербурга был открыт новый совместный проект по обмену опытом преподавания и изучения основ робототехники. Был создан сайт «Роботообмен» (https://sites.google.com/site/robotyvskole/), на котором учителя обмениваются методическими и дидактическими материалами проведения уроков по данной теме, фото и видеоматериалами, учащиеся могут поучаствовать в интернет-викторине по истории робототехники. Планируется провести серию сетевых уроков с использованием лего-лабораторий с освещением хода уроков на сайте. Данный сайт стал хорошим инструментом для выхода за рамки одного учебного заведения при изучении такой важной темы, как «Основы робототехники».

Подводя итоги вышесказанному, можно сделать вывод, что введение в школьную практику «Основ робототехники» обусловлено временем и следующими факторами:

  • высокий уровень автоматизации и роботизации современного производства, требующий соответствующих кадров;
  • требования системно-деятельностного подхода ФГОС;
  • низкий уровень мотивации обучающихся при изучении алгоритмизации и программирования вследствие низкой практикоориентированности.

Основная цель курса - воспитание творческой, технически грамотной, гармонично развитой личности, обладающей логическим мышлением, способной анализировать и решать задачи, связанные с программированием и алгоритмизацией. Изучение «Основ робототехники» создает предпосылки для социализации личности учащихся и обеспечивает возможность ее непрерывного технического образования, а освоение с помощью лего-наборов и других роботоконструкторов компьютерных технологий – это путь школьников к современным перспективным профессиям и успешной жизни в информационном обществе.

Литература

  1. Сайт Министерства образования и науки Российской Федерации/Федеральные государственные образовательные стандарты: http://mon.gov.ru/pro/fgos/
  2. Сайт Института новых технологий/ ПервоРобот LEGO WeDo: http://www.int-edu.ru/object.php?m1=3&m2=62&id=1002
  3. Сайт учителя начальных классов/Стандарты второго поколения. Что изменится?: http://skorovshkolu.ucoz.ru/index/uchitel/0-20
Прочитано 1261 раз


Оставить комментарий

Убедитесь, что вы вводите (*) необходимую информацию, где нужно
HTML-коды запрещены

Последние статьи

Самые читаемые ДиСО

Самые рейтинговые ДиСО

Комментарии ДиСО-2018

top