Данная методическая разработка представляет собой практико-ориентированное занятие по робототехнике для учащихся 5-7 классов, адаптированное для условий арктических и северных районов Республики Саха (Якутия).

Актуальность

Разработки заключается в интеграции технического творчества с краеведческим компонентом, что позволяет сформировать у школьников компетенции, востребованные для развития родного региона.

Уникальность

Занятия заключается в том, что учащиеся проектируют и конструируют не абстрактного робота, а решают прикладную задачу, актуальную для их малой родины: создание модели транспортного средства для сложных климатических условий. Это способствует профессиональной ориентации молодежи в сфере IT и инженерных профессий, критически важных для освоения и развития Арктики.

 

Цель и задачи занятия

Цель: сформировать у учащихся представление о практическом применении робототехники в условиях Крайнего Севера через создание и испытание модели вездехода.

Задачи:

Образовательные:

Закрепить на практике понятия «конструкция», «движитель» (колеса, гусеницы), «устойчивость», «грузоподъемность».

Научить основам программирования автоматизированного движения с учетом «северной» трассы.

Развивающие:

Развивать инженерное мышление и навыки проектной деятельности в контексте решения региональных проблем.

Развивать умение проводить испытания, анализировать результаты и вносить конструктивные изменения в модель.

Воспитательные:

Воспитывать чувство гордости и ответственности за свой край, интерес к его технологическому развитию.

Формировать уважение к традиционным промыслам коренных народов Севера через призму современных технологий.

 

Планируемые результаты:

 

Личностные: Осознание возможности применения высоких технологий для улучшения жизни в родном улусе.

Метапредметные:

Познавательные: Умение выдвигать и проверять гипотезы (о проходимости разных типов движения), анализировать результаты испытаний.

Регулятивные: Умение планировать этапы создания сложного объекта, корректировать модель на основе испытаний.

Коммуникативные: Умение вести дискуссию, аргументировать свой выбор конструкции, распределять роли в команде.

Предметные: Учащийся понимает связь между конструкцией движением и проходимостью, умеет собирать и запрограммировать модель вездехода для движения по сложной поверхности.

 

 

Оборудование и материалы

 

Для педагога: Ноутбук, проектор, интерактивная доска, фотографии и видео северной техники («Буран», «Трэкол»), карта улуса.

Для учащихся (работа в группах по 2-3 человека):

Набор робототехники (Lego Mindstorms EV3/NXT или аналоги) – 1 шт. на группу.

Ноутбук со средой программирования – 1 шт. на группу.

Созданный «Испытательный полигон "Суровые условия Севера"»

Контейнеры и лотки, засыпанные манной крупой или песком (имитация снега, пороши).

Наклонные поверхности (доски) для имитации подъема.

Небольшие препятствия (деревянные бруски, картонные «сугробы»).

Небольшие грузы (гайки, камни в контейнерах) – «груз» (продукты, медикаменты).

 

 

 

 

Раздаточный материал:

Техническое задание (Приложение 1).

Фотографии северной техники для анализа.

Лист испытаний (Приложение 2).

 

 

Структура и ход занятия

 

Этап занятия	Время	Деятельность педагог	Деятельность учащихся
Погружение. «Проблема Севера»	10 мин	Создает проблемную ситуацию: «Представьте, оленеводу в тундре нужно срочно доставить груз. Глубокая пурга, снегоход сломался. Как помочь?» Показывает карту улуса. Обсуждает с детьми особенности местного транспорта. Формулирует тему: «Сегодня мы – инженерное бюро, и наша задача – создать и испытать модель робота-вездехода».	Участвуют в дискуссии, делятся личным опытом. Формулируют проблему. Принимают роль инженеров.
Анализ и проектирование «Конструкторское бюро "СахаБот"»	20 мин	Организует анализ прототипов: демонстрирует фото техники. Задает наводящие вопросы: «Почему у "Бурана" гусеницы? Зачем "Трэколу" огромные колеса?». Раздает Техническое задание (Приложение 1). Консультирует группы по выбору типа движения и конструкции.	Анализируют фотографии, выявляют закономерности. Изучают техническое задание. В командах принимают решение о типе вездехода (гусеничный, колесный большой проходимости) и приступают к сборке.
Программирование. «Задаем маршрут»	15 мин	Ставит задачу: «Ваш вездеход должен автономно преодолеть участок тундры (испытательный полигон)». Напоминает и объясняет базовые блоки программирования движения.	Создают программу для движения по полигону. Продумывают траекторию, экспериментируют с мощностью моторов для преодоления препятствий
Испытания. «Полигон "Суровые условия"»	25 мин	Организует поочередное прохождение трассы группами. Фиксирует результаты. Мотивирует на наблюдение: «Смотрите, как модель Иванова берет подъем! А почему модель Петровой застряла?». Поощряет взаимопомощь и обмен решениями.	Запускают свои модели на полигоне. Наблюдают, заполняют Лист испытаний (Приложение 2). Анализируют неудачи, вносят экстренные поправки в конструкцию и программу.
Рефлексия и профориентация. «Итоги экспедиции»	10 мин	Организует обсуждение: «Какие конструкции оказались самыми успешными и почему?». Подводит к выводам о преимуществах разных типов движителей. Обсуждает с детьми, где в нашем улусе могут работать такие роботы-помощники (мониторинг, доставка, МЧС). Благодарит за работу	Защищают свои проекты, демонстрируют успехи. Делятся трудностями и найденными решениями. Участвуют в обсуждении перспектив роботизации в улусе

 

 

 

 

Методические рекомендации для педагога в условиях Севера

 

Региональный компонент: на этапе обсуждения активно используйте местные топонимы (названия наслегов, рек), чтобы сделать задачу максимально близкой и понятной.

Работа с родителями: по возможности, привлеките родителей, занятых в традиционных отраслях (оленеводство), как экспертов для оценки практической применимости детских проектов.

Проблема логистики: имейте запас ключевых деталей (моторы, соединительные кабели), так как оперативная доставка из центральных регионов затруднена.

Домашнее задание (проектное): «Придумать и нарисовать эскиз робота для помощи своей семье или односельчанам (робот-снегоуборщик, робот-пастух с камерой, робот-метеостанция для школы)».

 

 

Приложение 1.

 

Техническое задание для инженерного бюро "СахаБот"

 

Миссия: спроектировать и построить модель робота-вездехода для доставки грузов в условиях тундры.

 

Тактико-технические характеристики:

1. Робот должен успешно преодолеть не менее 3-х препятствий на испытательном полигоне («снег», «сугроб», «подъем»).

2. Конструкция должна быть устойчивой и не опрокидываться.

3. (Опционально) Робот должен быть способен перевозить груз (контейнер с гайками).

 

Порядок работы:

1. Изучите фото техники.

2. Выберите тип движителя (гусеницы/колеса) и обоснуйте свой выбор.

3. Соберите модель.

4. Запрограммируйте движение по полигону.

5. Протестируйте и усовершенствуйте свою модель!

 

 

Приложение 2.

Лист испытаний

 

№	Препятствие	Результат (прошел/не прошел)	Примечания (почему не прошел, как исправили)
1	"Глубокий снег" (лоток с крупой)
2	"Сугроб" (деревянный брусок)
3	"Крутой подъем" (наклонная доска)
4	"Перевозка груза"
5	Итоговая оценка модели