МБОУ Митрофановская СОШ
Кантемировского муниципального района
Воронежской области
«Робототехника как способ формирования познавательной активности школьников»
Подготовила:
Коростова Вера Павловна,
учитель информатики
2019 – 2020 учебный год
Тема мастер - класса: «Робототехника как способ формирования познавательной активности школьников».
Цель:
Познакомиться с внедрением конструирования и робототехники в образовательный процесс. Развитие познавательно-исследовательской и конструктивной деятельности детей посредством образовательных конструкторов.
Задачи:
Образовательная:
Ознакомление с образовательной робототехникой;
Формировать логическое, конструктивное мышление средствами робототехники;
Закрепить основные приемы сборки и полученные знания о командах и программировании;
Ознакомление с основной палитрой языка программирования;
Развивающая:
Развивать мелкую моторику рук, умение оперировать ранее полученными знаниями: сопоставлять, анализировать, делать выводы, применять полученные знания на практике;
Развивать самостоятельность, аккуратность при выполнении работы.
Воспитательная:
Воспитывать умение работать в паре, прислушиваться к напарнику.
Планируемый результат обучения: создание интерактивных моделей героев сказки «Теремок».
Познавательные УУД: умение читать таблицы, схемы и применение их для получения искомого результата (сравнение, анализ, обобщение, классификация, установление аналогий), постановка и решение проблемы, умение презентовать подготовленную информацию в наглядном виде.
Коммуникативные УУД: развить коммуникативные умения при работе в группе, планирование учебного сотрудничества, постановка вопросов, управление поведением партнера, умение с достаточной точностью и полнотой выражать свои мысли в соответствии с задачами и условиями коммуникации.
Регулятивные УУД: умение удерживать цель до получения результата, умение анализировать эмоциональные состояния, полученные от успешной деятельности.
Личностные УУД: умение воспринимать речь учителя (одноклассников), умение оценивать собственную учебную деятельность, применять правила сотрудничества.
Используемые технологии: системно-деятельностный подход; информационно-коммуникационные технологии, коммуникативные технологии.
Форма проведения:
- с педагогами и детьми;
- лекция с элементами презентации, практическая работа.
Оформление:
- презентация по теме мастер-класса;
- демонстрационные работы детей.
Оборудование: компьютеры, Teach Touch, образовательные конструкторы Lego Education WeDo, LEGO MINDSTORMS EV3, VEX IQ, VEX EDR, декорации к сказке, записи для озвучивания героев.
Структура мастер-класса:
1. Вступительная часть. Объявление темы и цели МК. Содержание МК в целом и отдельных составных частей.
2. Теоретико-демонстрационная часть. Основные этапы проекта.
3. Практическая часть. Основные приемы выполнения.
4. Защита проекта «Робоспектакль «Репка».
4. Рефлексия участников МК. Подведение итогов.
Ход мастер-класса
1. Организационный момент.
Здравствуйте, уважаемые коллеги! Рада видеть Вас на нашем мастер-классе «Робототехника как способ формирования познавательной активности школьников».
Цель мастер-класса: популяризация возможностей использования образовательных конструкторов в учебной деятельности и внеурочной работе.
2. Теоретико-демонстрационная часть. Основные этапы проекта.
Сегодня наблюдаются стремительные изменения во всем обществе, которые требуют от человека новых качеств. Прежде всего, речь идет о способности к творческому мышлению, самостоятельности принятия решений, инициативности. Задачи по формированию этих качеств возлагаются на образование, а именно на педагогов. Учитель теперь должен быть технологом в образовательном процессе, который руководит процессом добывания знаний, является при этом исследователем, воспитателем и консультантом для учащихся.
Исследование занимает центральное место в образовании, это возможность осваивать не готовые знания, а методы овладения новыми знаниями в современном информационном мире.
Учитывая специфику современной жизни, когда её неотъемлемой частью стали информационные технологии; когда современного человека окружают сложнейшие электронные устройства, остро стоит вопрос грамотного, последовательного, профессионального приобщения ребенка к ИКТ-технологиям и робототехника является одними из важнейших направлений научно- технического прогресса.
РОБОТОТЕХНИКА –это прикладная наука, занимающаяся разработкой автоматизированных технических систем.
В робототехнике проблемы механики и новых технологий соприкасаются с проблемами искусственного интеллекта. Рассмотрение этого направления в рамках образовательного процесса происходит в области информатики, информационных и коммуникационных технологий.
Робототехника сегодня активно встраивается в образовательный процесс школы. Всё больше и больше школьников погружаются в увлекательный мир конструирования и «оживления» роботов.
Наша школа оснащена в соответствии с современными требованиями Федеральных государственных стандартов второго поколения. Она обладает образовательными комплексами, такими, как Lego Education WeDo, LEGO MINDSTORMS EV3, LEGO MINDSTORMS NXT, VEX IQ, VEX EDR – это новые поколения образовательной робототехники, позволяющей изучать естественные науки (информатику, физику, химию, математику и др., а также технологии (научно-технические достижения) в процессе увлекательных практических занятий.
В данный момент идет активное внедрение учебных роботов в образовательный процесс школ, а именно внедрение Lego- конструктора. Одним из таких конструкторов является Lego Education WeDo.
Он представляет уникальную возможность для детей младшего школьного возраста освоить основы робототехники, создав действующие модели роботов.
Данный конструктор предназначен в первую очередь для начальной школы (2-4 классы). Его вполне можно использовать и для работы со старшими классами. Работая индивидуально, парами или в командах, учащиеся любых возрастов могут учиться, создавая и программируя модели, проводя исследования, составляя отчёты и обсуждая идеи, возникающие во время работы с этими моделями.
Комплект заданий Wedo позволяет учащимся работать в качестве юных исследователей, инженеров, математиков и даже писателей, предоставляя учащимся инструкции, инструментарий и задания для создания проектов. Учащиеся собирают и программируют модели, а затем используют их для выполнения задач, которые являются, по сути, упражнениями из курсов естественных наук, технологии, математики, развития речи.
Применение конструкторов LEGO во внеурочной деятельности в школе, позволяет существенно повысить мотивацию учащихся, организовать их творческую и исследовательскую работу. А также позволяет школьникам в форме познавательной игры узнать многие важные идеи и развивать необходимые в дальнейшей жизни навыки.
Цели работы курса:
Всестороннее развитие личности учащегося:
Развитие навыков конструирования, мелкую моторику.
Развитие логического мышления и программирование заданного поведения модели.
Мотивация к изучению наук естественно – научного цикла: окружающего мира, краеведения, физики, информатики, математики.
Познакомить детей со способами взаимодействия при работе над совместным проектом в больших (5-6 человек) и малых (2-3 человека) группах
Развитие у детей интереса к техническому творчеству и обучение их конструирования через создание простейших моделей и управления готовыми моделями с помощью простейших компьютерных программ. Вырабатывается навык работы в группе и критичное мышление.
Творческое мышление при создании действующих моделей.
Развитие словарного запаса и навыков общения при объяснении работы модели.
Установление причинно- следственных связей,
Развивает умение решать проблемы, организацию и планирования с помощью конструирования.
Коллективная выработка идей, упорство при реализации некоторых из них.
Экспериментальное исследование.
Учит детей мыслить в трех измерениях.
Способствует креативности.
Организация занятости школьников во внеурочное время.
Основными задачами занятий являются:
• обеспечивать комфортное самочувствие ребенка;
• развивать творческие способности и логическое мышление детей;
• развивать образное, техническое мышление и умение выразить свой замысел;
• развивать умения работать по предложенным инструкциям по сборке моделей;
• развивать умения творчески подходить к решению задачи;
• развивать умения излагать мысли в четкой логической последовательности, отстаивать свою точку зрения, анализировать ситуацию и самостоятельно находить ответы на вопросы путем логических рассуждений.
В процессе решения практических задач и поиска оптимальных решений младшие школьники осваивают понятия баланса конструкции, ее оптимальной формы, прочности, устойчивости, жесткости и подвижности, а также передачи движения внутри конструкции. Изучая простые механизмы, дети учатся работать руками (развитие мелких и точных движений), развивают элементарное конструкторское мышление, фантазию.
В то же время новым для учащихся является работа над проектами. В ходе работы над проектами дети начинают учиться работать с дополнительной литературой. Идет активная работа по обучению ребят анализу собранного материала и аргументации в правильности выбора данного материала.
В ходе занятий повышается коммуникативная активность каждого ребенка, происходит развитие его творческих способностей. Повышается мотивация к учению. У учащихся, занимающихся конструированием, улучшается память, появляются положительные сдвиги в улучшении почерка (так как работа с мелкими деталями конструктора положительно влияет на мелкую моторику), речь становится более логической.
Основные принципы обучения:
Программирование, использование ПО, проектирование и создание рабочей модели;
Использование ПО для получения информации;
Обратная связь с производителем для совершенствования программы;
Работа с простыми механизмами, зубчатыми колесами, рычагами, шкивами;
Измерение времени и расстояния, прибавление, вычитание, умножение, деление, оценка, произвольность, использование переменных;
Написание статей и рассказов. Обучение навыкам интервьюирования и интерпретирования.
Конструктор ПервоРобот ЛЕГО WeDo — это фантастическое средство для изучения межпредметных областей. Занятия помогают в усвоении математических и логических задач, связанных с объемом и площадью, а так же в усвоении других математических знаний, так как для создания проектов требуется провести простейшие расчеты и сделать чертежи. Большинство датчиков робототехнических наборов, а также исполнительных элементов роботов имеют физические принципы действия, которые изучаются в школьном курсе физики, поэтому, например, при изучении соответствующих тем целесообразно акцентировать внимание на практическое использование законов в современной технической области.
Используя этот конструктор LEGO EducationWeDo, ученики строят Lego - модели, подключая их к Lego - коммутатору и управляют ими посредством компьютерных программ через приложения в компьютере..
В конструкторе:
1) 158 элементов
2) USB LEGO-коммутатор.
Через коммутатор осуществляется управление датчиками и моторами при помощи программного обеспечения WeDo™. Через два разъёма коммутатора подаётся питание на моторы и проводится обмен данными между датчиками и компьютером.
3) Мотор
Можно запрограммировать направление вращения мотора (по часовой стрелке или против) и его мощность.
4) Датчик наклона
Сообщает о направлении наклона; различает шесть положений: «Носом вверх», «Носом вниз», «На левый бок», «На правый бок», «Нет наклона» и «Любой наклон».
5) Датчик расстояния
Обнаруживает объекты на расстоянии до 15 см.
Организация урока
На занятиях учащиеся могут работать как индивидуально, так и небольшими группами.
Программное обеспечение состоит из двух разделов: «Первые шаги», «Комплект заданий».
Сначала мы знакомимся “Первыми шагами”, затем собираем модели из Комплекта заданий.
Совмещая программное обеспечение и учебное пособие, можно выполнить 12 тематических заданий.
1 группа «Забавные механизмы». Фокус: естественные науки. Модели «Танцующие птицы», «Умная вертушка», «Обезьяна барабанщица».
2 группа «Звери». Фокус: технология. Модели: «Голодный аллигатор», «Рычащий лев», «Порхающая птица».
3 группа «Футбол». Фокус: математика. Модели: «Нападающий», «Вратарь», «Ликующие болельщики».
4 группа «Приключения». Фокус: развитие речи. Модели: «спасение самолёта», «Спасение от великана», «Непотопляемый парусник».
По завершении работы над проектами устраиваем выставку моделей.
ЭТАПЫ СБОРКИ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ «LEGO WEDO».
Обучение с LEGO Education ВСЕГДА состоит из 4 этапов: Установление взаимосвязей, Конструирование, Рефлексия и Развитие.
Всем ребятам, сначала даётся задание каждому подумать: какую модель можно реализовать из основной неизменяемой части?
При установлении взаимосвязей учащиеся как бы “накладывают” новые знания на те, которыми они уже обладают, расширяя, таким образом, свои познания. К каждому из заданий комплекта прилагается анимированная презентация с участием фигурок героев – Маши и Макса. Эти анимации используются, чтобы проиллюстрировать занятие, заинтересовать учеников, побудить их к обсуждению темы занятия.
Работа с продуктами LEGO Education базируется на принципе практического обучения: сначала обдумывание, а затем создание моделей. В каждом задании комплекта для этапа “Конструирование” приведены подробные пошаговые инструкции.
Сборка основной части по инструкции.
Воплощение собственной идеи в жизнь.
Программирование.
Запуск модели.
Рефлексия. Оценка результатов
Ученики оценивают свою работу над проектом в специальном разделе рабочего листа в соответствии со «Шкалой четырёх кубиков».
4. Развитие. Эксперимент.
Цель экспериментов — найти как можно больше решений одной задачи. Для каждого занятия включены идеи по созданию и программированию моделей с более сложным поведением.
Учащиеся исследуют, какое влияние на поведение модели оказывает изменение ее конструкции: они заменяют детали, проводят расчеты, измерения.
Защита проекта.
Этап защиты проекта является одним из главных.
В процессе работы над проектом учащиеся постоянно проверяют, анализируют и пересматривать решения, совершенствуя модель по мере необходимости.
Предоставляем каждому ученику или группе возможность выступить перед классом. Хороший способ организовать выступления — расставить все модели на большом столе.
В ходе образовательной деятельности дети становятся строителями, архитекторами и творцами, они придумывают и воплощают в жизнь свои идеи. Начиная с простых фигур, ребёнок продвигается всё дальше и дальше, а, видя свои успехи, он становится более уверенным в себе и переходит к следующему, более сложному этапу обучения.
В программу включены занятия по свободному моделированию, где ребята создают свои собственные идеи.
Таким образом, конструирование при интегративном подходе в обучении даёт возможность развивать разносторонние интеллектуальные и личностные качества обучающегося.
- Проследим этапы обучения на примере занятия из комплекта заданий «Приключения».
3. Практическая часть. Основные приемы выполнения.
Учитель: Здравствуйте, ребята. Давайте поприветствуем наших гостей и поздороваемся с ними. Вы любите приключения? Мы с вами сегодня отправимся в мир сказок. А на чём же мы туда сможем отправиться. Конечно же на каком – то летательном аппарате.
Но, у каждого из вас есть конструкторский контейнер, в котором лежат детали для постройки необычного самолета. Вы мне поможете построить самолет? А вы знаете, как называют людей, которые строят самолеты? Предполагаемые ответы детей.
(Инженеры-конструкторы)
Сейчас вы все превратитесь в инженеров-конструкторов. Усаживайтесь поудобнее на своих рабочих местах - нам предстоит сконструировать самолёт.
Учитель: Ребята, давайте с вами повторим правила техники безопасности при работе в компьютерном классе с конструктором.
Ученик 7: Работу начинать только с разрешения учителя. Когда учитель обращается к тебе, приостанови работу. Не отвлекайся во время работы.
Ученик 8: Работай с деталями только по назначению. Нельзя глотать, класть детали конструктора в рот и уши.
Ученик 3: При работе держи инструмент так, как указанно в инструкции или показал учитель.
Ученик 4: Детали конструктора и оборудование храни в предназначенном для этого месте. Нельзя хранить инструменты навалом.
Ученик 5: При работе с компьютером нельзя открывать программы, включать, выключать без разрешения учителя.
Ученик 6: Во время работы за компьютером нужно сидеть прямо напротив экрана, чтобы верхняя часть экрана находилась на уровне глаз на расстоянии 45-60 см.
Установление взаимосвязей
Учитель: Макс летит на самолёте. У него сломался мотор. Сможете ли вы создать самолёт, работа которого зависит от наклона самолёта?
Ученик 1: Я хочу понять как электрическая энергия переходит в механическую.
Ученик 2: Как передается движение от детали к детали.
Ученик 3 : Как работа датчика наклона меняет поведение модели.
Ученик 4 (Настя): Для этого мы построим модель самолёта, в основе которого лежит зубчатая передача. Используем мотор для вращения пропеллера и датчик наклона запуска мотора.
Конструирование
Ученик 1: Начинаем сборку модели по инструкции. Я соединяю мотор и зубчатое колесо, конструирую пропеллер. Присоединяем мотор, датчик наклона к USB лего – коммутатору.
Ученик 2: Я прикрепляю шасси, конструирую хвост самолёта.
Ученик 3: Наша команда присоединяет крылья, соединяет мотор с готовой моделью. Электрическая энергия передаётся от компьютера к мотору. Мотор вращает зубчатое колесо.
Программирование
Ученик 4: Мы будем программировать самолёт, чтобы он отправился в путь. Я перетаскиваю блок начало из палитры в рабочую область.
Ученик 5: Включаем блок «Ожидание» наклона самолёта. Устанавливаем мощность мотора 10.
Ученик 6 : Помещаем все блоки в цикл.
Учитель: Давайте проверим, все самолеты смогут взлететь?!
Ученик 6: Присоединяем USB Лего – коммутатор к компьютеру. Запускаем наш самолет. Датчик наклона передаёт сигнал компьютеру и начинает работать мотор, который вращает пропеллер.
Рефлексия
Учитель: Представьте, что вы репортёр и берёте у Макса интервью после посадки. Какие вопросы вы ему зададите?
Ученик: Кто он? Куда он летел?
Ученик: Почему он туда летел? Что случилось в полёте?
Ученик: Как ему удалось благополучно вернуться?
Учитель: Разыграйте эту историю. В своём спектакле используйте самолёт.
Развитие. Эксперимент
Учитель: Создайте для вашего самолёта программу, чтобы он издавал звук, зависящий от наклона самолёта.
Ученик 7: Мы анализируем результаты своей работы. И усложняя саму модель и программу, проводим тестирование.
Ученик 8: Мы будем проводить эксперимент. В программу включим мотор против часовой стрелки и видим, что пропеллер сначала вертится по часовой стрелке, потом меняет свое направление вращения на против часовой стрелки.
Учитель: Ребята, вам понравилось быть инженерами – конструкторами? Что именно понравилось?
Если вы сегодня смогли справиться с поставленной задачей, сконструировать и запрограммировать самолёт, то запустите, пожалуйста, самолёт жёлтого цвета. Но если что-то не получилось и возникли затруднения - розового.
Ребята выбирают и запускают бумажный самолетик.
После запуска прошу всех сесть на свои места.
Учитель: Испытания прошли успешно. Молодцы ребята! Вы мне помогли сконструировать самолет и теперь нам можно отправляться в путь.
4. Защита проекта «Робоспектакль «Репка».
Учитель: Дорогие ребята, мы с вами попали в удивительное место. Это театр. Что же такое театр? 2019 год объявлен годом театра в России.
- Ребята, а что такое театр?
- Я предлагаю вам закрыть глаза и представить, что мы с вами оказались в театре. В нашем театре сегодня состоится не просто спектакль, а роботоспектакль. И каждый из вас будет главным действующим лицом. Представили?
- А теперь открыли глаза и за работу.
Робспектакль.
- Уважаемые гости, Вы первые зрители нашего роботоспектакля и мы вас просим оставить свои отзывы на нашей афише.
- Спасибо за внимание. До свидания.
1 418
35 638 
