Робототехника как познавательная и новая технология обучения

Автор: Бойко Екатерина Сергеевна

Организация: ГБОУ СОШ №6

Населенный пункт: г. Севастополь

Аннотация

В настоящее время общество постепенно переходит на новый этап развития — информационный. Процесс информатизации общества, который подразумевает применение информационных и коммуникационных технологий во всех сферах науки и производства, затрагивает и образование на всех его уровнях.

Информатизация образования - это процесс обеспечения сферы образования методологией и практикой разработки и оптимального использования современных средств ИКТ, ориентированных на реализацию психолого-педагогических целей обучения, воспитания.

Республика Крым также обозначила свои приоритеты в развитии на ближайшие несколько лет, сделав ставку на цифровую трансформацию страны на 2021-2025»

Одним из самых важных направлений в цифровой трансформации страны должна стать образовательная сфера, которая в условиях глобальных информационных вызовов и требований современного общества сталкивается с серьёзными проблемами, отражающимися на общих показателях уровня компетентностей учащихся, студентов. Одной из важных составляющих учебного процесса является самостоятельная работа. Главной её задачей представляется посыл, что педагог должен организовать деятельность учеников так, чтобы они за данное им время достигли всех поставленных перед ними целей, но при этом должны осуществляться такие действия, как поиск знаний, их осмысление, закрепление, формирование и развитие умений и навыков, обобщение и систематизация знаний

В своей работе учитель может использовать готовые электронные пособия, задания, но они не всегда удовлетворяют всем требованиям педагога, а изменение часто невозможно. Для создания интерактивных заданий существуют множество онлайн-сервисов, в которых можно без специальных навыков создать задания и упражнения на классификацию, нахождение соответствия, заполнение кроссворда, дидактические игры для уроков, дидактические материалы (рабочие листы, головоломки, упражнения, карточки и игры), слайд-шоу и так далее. Кроме того, современные возможности интернет-сервисов позволяют использовать разнообразные средства, созданные учителем, в удалённых условиях, например, для работы ученика дома.

Робототехнику, без сомнения, можно отнести к наиболее перспективным направлениям в области информационных технологий. И это не удивительно, так как развитие современных производств, таких, например, как автомобилестроение, микроэлектроника, станкостроение на данный момент немыслимо без использования роботизированных систем. Не случайно робототехника стала одним из приоритетных направлений Сколково. В свою очередь, развитие подобных производств потребует подготовки большого числа специалистов в области робототехники. Что, безусловно, поставит новые задачи перед современной системой образования. Подходить к решению этого вопроса нужно комплексно. Недостаточно создать факультет робототехники в одном или нескольких институтах. Начинать подготовку будущего инженера-робототехника нужно ещё со школьной скамьи. Однако решить данную задачу в рамках традиционного комплекса физико-математических дисциплин довольно сложно. Наиболее подходящей дисциплиной в этом смысле является информатика.

Робототехника в настоящее время рассматривается в образовательной практике и как новое направление в содержании обучении, и, по Шарапова Н. Н, как новая технология обучения [4].

Педагогические задачи использования робототехники в обучении учащихся 7 классов:

• демонстрация возможностей робототехники как одного из основных направлений научно-технического прогресса и новой технологии;
• усиление профильной подготовки учащихся, их ориентация на профессии инженерно-технического профиля;
• повышение качества образования за счет следующих факторов:

• углубление и расширение предметного знания;
• совершенствование знаний в области прикладных наук;
• интеграция материальных и информационных технологий, интеграция конструирования и программирования;
• интеграция знаний в области математических, физических, инженерно-технических наук и информатики, углубление межпредметных связей;
• формирование умений и навыков проектирования, моделирования и конструирования;
• развитие учебно-исследовательских умений и навыков, овладение методами проведения экспериментов;

• развитие у школьников познавательного интереса и мотивации к изучению ряда школьных предметов.

 

Тема урока: «Робототехника как познавательная и новая технология обучения»

 

Цель урока: знакомство с понятием робототехники, получение представлений о роботах и моделях LEGO.

 

Задачи урока:

• сформировать первоначальные навыки о роботехники и моделях LEGO;
• развитие мышления, познавательных интересов;
• воспитывать информационную культуру учащихся, внимательность, аккуратность, дисциплинированность, усидчивость.

 

Главный метод, который используется при изучении робототехники это метод проектов

 

Ход урока:

1. Ознакомление о понятии роботехники и элементах программирования.
2. Изучение видом моделей LEGO.

 

Оборудование:

1.Доска

2. Компьютер

3. Компьютерная презентация

Основные этапы разработки LEGO -проекта:

1. Обозначение темы проекта.
2. Цель и задачи представляемого проекта.
3. Гипотеза.
4. Разработка механизма на основе конструктора LEGO модели NXT (RCX).
5. Составление программы для работы механизма в среде LEGO Mindstorms (RoboLab).
6. Тестирование модели, устранение дефектов и неисправностей.

 

1.Ознакомление о понятии роботехники и элементах программирования.

 

Для обучения робототехнике в средней школе может быть использован конструктор LEGO Mindstorms, так же состоящий из стандартных деталей LEGO (планки, оси, колеса, шестерни), сенсоров, двигателей и программируемого блока NXT [2]. Наличие отдельного программируемого блока в сочетании со средой программирования высокого уровня делает данный набор серьёзным инструментом, позволяющем создавать роботов, решающих достаточно сложные задачи. Важным достоинством LEGO Mindstorms является его простота и гибкость. Набор позволяет подобрать необходимые детали практически под любую задачу либо объединить несколько наборов для решения сложных задач.

При работе с LEGO-конструктором учащийся видит плоды своей работы и имеет возможность применить полученные знания на практике.

Кроме того, работа по созданию робота предполагает активную творческую деятельность ребёнка. Это реализуется через решение нестандартных для учащегося задач и большое количество вариантов решения.

Во-вторых, это развитие интереса учащихся к технике, программированию и конструированию. Использование подобных конструкторов в образовательном процессе ведет к популяризации профессии инженера, а также прививает учащимся интерес к робототехнике.

В-третьих, это формирование навыков программирования, развитие логического и алгоритмического мышления.

В условиях информатизации образования остро встаёт необходимость поиска новых подходов к развитию алгоритмических умений школьников.

Резюмируя отметим, что использование конструкторов LEGO Mindstorms, LEGO WeDo и TETRIX делает возможным изучение основ робототехники в 7 классе, а также позволяет формировать у учащихся навыки программирования, стимулирует интерес к технике и конструированию, способствует развитию логического и алгоритмического мышления учащихся.

 

2.Изучение видом моделей

 

На данный момент в программах робототехники в школе могут применяться различные специальные робототехнические комплексы, такие как Mechatronics Соntrol Kit, Festo Didасtiс, LEGO Мindstоrms и так далее. Однако можно выделить комплексы, пользующиеся наибольшим распространением в России. К ним относится следующее:

• LEGO Мindstоrms. Это специальный конструктор нового поколения, который был представлен компанией LEGO в 2006 году. Мозгом робототехнического конструктора является микрокомпьютер LEGO.
• Конструктор Fischertechnik. Данный конструктор является развивающим. Он подходит как для детей, так и для подростков и студентов.
• Scratch Board.
• Arduino.
• Конструкторы УМКИ. Такие модули оснащены микропроцессором, а также наборами датчиков.

Все эти модули имеют достаточно высокую стоимость, что делает их менее доступными.

 

Выводы.

В заключение укажем, что преимущества тесных связей программирования робототехнических конструкций с разделом «Алгоритмизация и программирование», позволяют, на наш взгляд, организовать обучение основам робототехники на базе задачного подхода с использованием различных образовательных конструкторов в рамках курса информатики, а в последующем – более глубокое освоение робототехники в рамках дополнительных курсов или во внеурочной деятельности.

 

Выделены следующие параметры, по которым необходимо модернизировать рабочую программу курса «В мире робототехники»:

• предусмотреть двухгодичный курс (78 класс) на умение управлять роботом с помощью готового программного и аппаратного обеспечения.

В дальнейшем планируется расширение данного курса на старшие классы и введение дополнительных тем, связанных с реализацией инженерных соревнований в рамках школьного образования.

 

Список литературы:

1. Современный урок информатики в условиях реализации ФГОС : учебно-методическое пособие / Е.В. Тяпкина, А.С. Гераськин. – Саратов : ГАУ ДПО «СОИРО», 2017. – 40 с.
2. Информатика в школе: прошлое, настоящее и будущее: материалы Всеросс. науч.-метод. конф. по вопросам применения ИКТ в образовании, 6–7 февраля 2014 г. / отв. за вып. Ю. А. Аляев, И. Г. Семакин; Перм. гос. нац. исслед. ун-т. – Пермь, 2014.– 282 с.
3. Джапарова С.Н. Интерактивные задания для организации самостоятельной работы по информатике пятого класса основного общего образования // Вестник ПГУ им. Шолом-Алейхема. 2020. №1 (38). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/interaktivnye-zadaniya-dlya-organizatsii-samostoyatelnoy-raboty-po-informatike-pyatogo-klassa-osnovnogo-obsch
4. Шарапова Н. Н.Использование интерактивных моделей как средство организации самостоятельной работы школьников на занятиях математического кружка // Новые информационные технологии в образовании: применение технологий «1С» для развития компетенций цифровой экономики: сборник научных трудов 18-й международной научнопрактической конференции / под редакцией Д. В. Чистова. М.: 1СПаблишинг, 2018. С. 365—368ego-obrazovaniya (дата обращения: 28.11.2020).
5. Филимонова Е. В. Опыт подготовки студентов педагогического направления в области электронного обучения и дистанционных образовательных технологий в условиях развития цифровой образовательной среды // Цифровые технологии в образовании, науке, обществе: материалы XII Всерос. науч.-практ. конф. 04-06 декабря 2018. Петрозаводск: Изд-во ПетрГУ, 2018. С. 233-238.
6. Челнокова Е.А.Развитие технических способностей школьников // Скиф. 2020. №2 (42). URL: https://cyberleninka.ru/article

Морев А.В. Формирование технических способностей обучающихся на занятиях робототехники (из опыта работы) / А.В. Морев // Современный ученый. – 2019. – № 2. – С. 106– 111.shkolnikov (дата обращения: 20.11.2020).

1. file0.doc.. 79,5 КБ
2. file1.pptx.zip.. 4,3 МБ

Опубликовано: 02.12.2020