07.10.2014
МАОУ СОШ № 56 г. Калининграда является федеральной экспериментальной площадкой ФИРО «Практическая робототехника для школьников на базе Arduino». В рамках апробации ФГОС основной школы предложена модель организации внеурочной деятельности.
Эта модель представляет собой вариант программы организации внеурочной деятельности для учащихся 5-х классов. Учитывая, что школа укомплектована высококлассными специалистами и имеет современную инфраструктуру, в основе выбранной модели лежит принцип оптимизации всех внутренних ресурсов учреждения. Субъектами ВУД являются учителя-предметники, классные руководители, психологи, социальные педагоги, библиотекари, педагоги-организаторы, педагоги дополнительного образования школы. К участию привлекаются специалисты учреждений культуры, спорта и других взаимодействующих со школой организаций.
Предлагаемая модель организации внеурочной деятельности содержит следующие структурные звенья:
Подробнее по модулям, связанным с образовательной робототехникой.
В качестве базовых конструкторов используются следующие наборы:
Выбор модулей зависит от начального уровня подготовки учащихся.
1 группа. Учащиеся без подготовки («с нуля»). В начальной школе у них не было занятий по образовательной робототехнике. Учащиеся могут выбрать модули:
Это ознакомительные курсы, которые подготавливают учащихся к освоению предмета. Они охватывают общие вопросы робототехники и конструирования.
В курсе «Легоконструирование 1» рассматривается модуль «Первые шаги», собирается и программируется одна ознакомительная модель. Используется графическая среда программирования – WedoSoftware.
В курсе «Робототехника 1» рассматривается конструирование модели трехколесной тележки c датчиками по инструкции из набора LEGOMindstormsEDUCATION 9797 и программирование на различные действия посредством блока NXT.
2 группа. Учащиеся с базой знаний. Такие учащиеся уже занимались в начальной школе основами робототехники. Поэтому они могут выбрать модули:
Это углубление курса.
В модуле «легоконструирование 2» учащиеся собирают 12 базовых моделей +12 моделей из электронного образовательного ресурса польской фирмы «Robocamp». Оживляют их (программируют) с помощью графических сред программирования – WedoSoftware и Scratch. В процессе развиваются навыки конструирования, работы в команде.
В модуле «Робототехника 2» конструируются разные модели роботов.
Используются следующие среды программирования: LabView, Robolab и RobotC. Решаются задачи по программированию и конструированию повышенного уровня сложности. Учащиеся готовятся к различным соревнованиям, турнирам школьного, муниципального, регионального уровня.
3 группа. Учащиеся 6-8 классов могут выбрать модуль «Робототехника 3».
Занятия здесь проходят на базе робототехнического конструктора «Матрешка Z» и микропроцессора Arduino. Среда программирования – ArduinoIDE. Решаются задачи по программированию микроконтроллеров. Учащиеся готовятся к различным соревнованиям, турнирам школьного, муниципального, регионального уровня.
МЕТОДИКА ОБУЧЕНИЯ ОСНОВАМ РОБОТОТЕХНИКИ
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 работы в команде.
План проведения занятия для модулей «легоконструирование 1, 2»
Каждое занятие с набором LEGOWeDo 9580 состоит из следующих этапов:
1 этап.Мотивация учащихся. Преподаватель сообщает краткую историческую и техническую справку о собираемой модели.
2 этап.Конструирование модели.
3 этап. Изучение конструкцию. Учащиеся вместе с преподавателем обсуждают конструктивные особенности данной модели, принцип ее работы.
4 этап.Программирование. После сборки модели учащиеся создают программу по образцу и испытывают.
5 этап.Измени. Учащиеся пробуют изменить элементы конструкции и программы. Далее наблюдают, анализируют и делают вывод об изменениях в работе устройства.
6 этап.Дополнительное задание. Учащиеся выполняют задания повышенного уровня по конструированию и программированию. В эти задания также включена исследовательская деятельность.
7 этап. Презентация лучших моделей.
Таким образом, роль преподавателя на занятиях сводится к минимуму. Он лишь инициирует пробные действия детей, консультирует, корректирует.
План проведения занятия для модулей «робототехника 1, 2»
Для занятий с детьми с набором LEGO MindstormsNXT 9797 нет строгого плана. Каждое занятие индивидуально и проходит по своему сценарию.
Ниже я привожу пример одного занятия. Данное занятие состоит из 7 этапов.
Занятие «Парковка в городе».
1 этап.Мотивация учащихся. 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.Наводящие вопросы. 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.Цель проекта. Таким образом, в результате дискуссии учащиеся самостоятельно приходят к проекту «Парковка». Преподаватель рассказывает о проекте «Парковка».
4 этап. Конструирование робота. Учащиеся самостоятельно конструируют робота для парковки, творчески подходя к этому заданию. В итоге, у каждой пары получается свой собственный, индивидуальный робот на трех или четырех колесах.
5 этап.Знакомство с полем. 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.Программирование. Здесь учащимся предлагается выполнить несколько заданий разного уровня сложности (см. рисунок в презентации).
По мере составления этих программ и испытания робота на поле, учащиеся выполняют задания исследовательского характера в рабочей тетради.
7 этап. Соревнования. 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.
Также используется электронный ресурс польской фирмы «Robocamp» для модулей «Легоконструирование 1,2» и «Робототехника 1, 2».
Это специализированная платформа электронного обучения с упражнениями для ученика и учителя. Курс состоит из серии небольших проектов, которые используют математику, физику, механику и основы программирования.
Методика проведения занятий для модуля «робототехника 3»
Программа курса состоит из 4-х блоков.
В первом блоке учащиеся получают теоретические и практические знания в области физики, электричества и схемотехники.
Во втором блоке учащиеся знакомятся с языками программирования. Подробно изучается язык программирования ArduinoIDE.
В третьем блоке учащиеся создают мини-проект использования в образовательном процессе кты по материалам сайта wiki.amperka.ru. Причем, задания выстроены в иерархическом порядке, т.е. от простого к сложному.
В четвертом блоке учащиеся создают свои собственные проекты. Для этого можно использовать все доступное дополнительное оборудование.
Представленая модель внедрения робототехники в образовательный процесс начальной и основной школы. Эта модель позволяет вовлекать большое количество детей в мир робототехники.
Реализация данного курса робототехники позволяет создавать необходимые условия для высокого качества образования за счет новых педагогических подходов и применение новых информационных и коммуникационных технологий.
При изучении курса робототехники и легоконструирования прослеживается межпредметная и метапредметная связь (физика, технология, информатика, математика и др.).
Курс образовательной робототехники обеспечивает раннюю профориентацию талантливой молодежи на инженерно-конструкторские специальности.
Учащиеся постоянно предлагают и реализовывают новые интересные идеи по конструированию, программированию роботов.
Представленные методики и технологии обучения являются эффективными, современными. Учащиеся с большим интересом и энтузиазмом посещают занятия, соревнуются между собой. Всегда с большим удовольствием соглашаются посещать и участвовать в различных турнирах по робототехнике.
В результате внеурочной деятельности по легоконструированию и робототехнике у учащихся формируются следующие универсальные учебные действия (УУД):
Автор Саенко С.П. МАОУ СОШ № 56 г. Калининграда
Вам понравилось? Расскажите о своем опыте своим друзьям в социальных сетях. Пусть им понравится тоже!
