Обобщение опыта "Робототехника как ИКТ во внеурочной деятельности младших школьников"

Робототехника во внеурочной деятельности младших школьников.

Описание педагогического опыта Цукановой Татьяны Владимировны, учителя начальных классов Муниципального автономного образовательного учреждения Сладковская средняя общеобразовательная школа, с.Сладково, Тюменской области

Новые ФГОС предусматривают появление внеурочной деятельности в учебном плане школы. В основе реализации основной образовательной программы лежит системнодеятельностный подход, который предполагает «воспитание и развитие качеств личности, отвечающих требованиям информационного общества, инновационной экономики».

Разработанная образовательным учреждением основная образовательная программа начального общего образования предусматривает:

• организацию интеллектуальных и творческих соревнований, научно-технического творчества и проектно-исследовательской деятельности;

• использование в образовательном процессе современных образовательных технологий деятельностного типа

Таким образом, одним из направлений внеурочной деятельности должна стать техническая, проектно-исследовательская.

Как сделать так, чтобы техническое творчество стало для детей действительно деятельностным, развивающим, современным и интересным – такая проблема встала перед учителями и воспитателями нашей начальной школы.

Реализовать эту задачу мы решили через использование в своей педагогической деятельности идей лего-педагогики, через развитие робототехники на базе конструктора Перворобот LEGO®WeDo™ (LEGO Education WeDo).

В 1990-е гг. в зарубежной педагогической системе сформировалось особое направление — «Лего-педагогика», связанное с новой философией

обучения — конструкционизмом. Ее автор С. Пейперт (S.Papert), указывал, что средством создания нового знания могут служить конструктор Лего, компьютерные программы или даже песочные замки, если субъект обучения действительно вовлечен в работус ними. Конструктор Лего идеально «вписывался» в качестве средства обучения в философию конструкционизма и начал активно занимать свою нишу в системе образования.

В российских образовательных программах робототехника приобретает все большее значение. На сегодняшний день такие регионы как Челябинская область, Красноярский край, Москва, Санкт-Петербург являются показательными по уровню развития образовательной робототехники в школе. За сравнительно небольшое время комплекты Лего-конструкторов обрели широкую популярность детей и учителей, поскольку их

использование позволяет сочетать активную познавательную деятельность с игровыми моментами. Сегодня уже с младших классов дети изучают робототехнику, играя с конструкторами ЛЕГО, участвуя в соревнованиях.

В 2011-2012 учебном году стартовала инновационная площадка по развитию робототехники и в нашей школе. Ещё не прошло и года, а нами уже получены положительные результаты в этом направлении. В данной работе мы представляем свой опыт по внедрению робототехники во внеурочную деятельность младших школьников через использование конструктора Перворобот LEGO®WeDo™ (LEGO Education WeDo).

Каковы же способы, методы и приёмы деятельности позволяет использовать нам эта «умная игрушка»?

Работая с этим конструктором индивидуально, парами, или в командах, учащиеся 7 – 11 лет могут учиться, создавая и программируя модели, проводя исследования, составляя отчёты и обсуждаяидеи, возникающие во время работы с этими моделями.

Комплект заданий WeDo позволяет учащимся работать в качестве юных исследователей, инженеров, математиков и даже писателей, предоставляя им инструкции, инструментарийи задания для межпредметных проектов.

Учащиеся собирают и программируют действующие модели, а затем используют их длявыполнения задач, по сути являющихся упражнениями из курсов естественных наук,технологии, математики, развития речи.

Конструктор позволяет строить моделимашин и животных,программировать действия(«поведение»)изделия.

Комплект заданий WeDo предоставляет учителям средства для достижения целогокомплекса образовательных целей.

• Развитие творческого мышления при создании действующих моделей.

• Развитие словарного запаса и навыков общения при объяснении работы модели.

• Установление причинно-следственных связей.

• Анализ результатов и поиск новых решений.

• Коллективная выработка идей, упорство при реализации некоторых из них.

• Экспериментальное исследование, оценка (измерение) влияния отдельных факторов.

• Проведение систематических наблюдений и измерений.

• Использование таблиц для отображения и анализа данных.

• Построение трехмерных моделей по двухмерным чертежам.

• Логическое мышление и программирование заданного поведения модели.

• Написание и воспроизведение сценария с использованием модели для наглядности и драматургического эффекта.

Мы видим, как все эти цели тесно перекликаются с основными требованиями новых ФГОС, направленных на развитие личности обучающихсяна основе освоения универсальных учебных действий, познания и освоения мира.

Формой внедрения нового для нас направления – робототехники - мы выбрали кружковую деятельность на основе добровольного участия детей. Свой кружок мы назвали «Юный конструктор». На основе «Книги для учителя», предлагаемой авторами конструктора и его программного обеспечения, мы разработали свою Рабочую программу кружка (см. Приложение).

При составлении Программы мы учитывали, что первоначальное освоение лего-конструкторов требует наличия для детей готовых шаблонов. Такими шаблонами конструктора стали технологические карты, заложенные авторами в программное обеспечение, сопровождающее конструктор.

При отсутствии у многих детей практического опыта необходим первый этап обучения, на котором происходит знакомство с различными видами соединения деталей, вырабатывается умение читать технологические карты и взаимодействоватьдруг с другом в единой команде. В дальнейшем, однако, учащиеся могут отклоняться от инструкций, «включая» собственную фантазию, которая позволит им создавать совершенно новые модели. Недостаток знаний для изготовления собственной моделипри этом компенсируется возрастающей активностью и любознательностью учащегося, что выводит занятия на новый продуктивный уровень.

Для организации занятий кружка нами использовались методические рекомендации «Книги для учителя» (ПервоРобот LEGO ® WeDo ™ Книга для учителя – электронный вариант).

Дети работали в парах за ученическими партами. Каждая пара имела свой пронумерованный конструктор. Рабочее место оборудовано специальной коробочкой-контейнером для пересчёта деталей конструктора.

Рабочее место учителя оснащено компьютером с установленной программой ПервоРобот LEGO ® WeDo ™, электрифицированной доской для демонстрации и проектором.

Первое занятие посвятили знакомству с конструктором и его программным обеспечением. Дети с удовольствием пересчитывали детали конструктора, запоминали их названия, учились находить их изображения на картонных картах-перечнях. Учитель демонстрировал детали на доске, используя авторскую презентацию«Перечень элементов LEGO® 9580», разработанную на основе материалов раздела Книги для учителя (см. Приложение).

В дальнейшем использование терминологии, заложенной в программе Конструктора, стало обязательным условием при проговаривании всех действий, планировании и рефлексии деятельности, представлении и защите своих проектов.

Вторую часть занятий с конструктором мы запланировали как подготовительную к конструированию и программированию моделей Комплекта заданий и назвали её «Первые шаги». Цель этого раздела программы: познакомить учащихся с основами построения механизмов и программирования.

На этом этапе дети осваивали основные механизмы процесса передачи движения и преобразования энергии в машине, включая рычаги, зубчатые и ременные передачи. Знакомились с более сложными типами движения, использующими кулачок, червячное икоронное зубчатые колеса. Наблюдали зависимость повышения и понижения скорости движения, направления вращения. Осваивали программное обеспечение Конструктора: упражнялись в составлении и модификации программ, учились управлять механизмами с помощью составленных программ. Конструировали механизмы движения, программировали их работу, испытывали модели в действии, экспериментировали, исследовали и делали выводы. С этой целью использовали раздел программного обеспечения программы LEGO Education WeDo «Первые шаги».

Освоение механизмов движения и их программирования осуществлялось в следующей последовательности:

• Первые шаги.

О сборке и программировании.

• Первые шаги 1-3.

Мотор и зубчатые колёса.

• Первые шаги 4-6.

Повышающие и понижающие зубчатые передачи. Датчик наклона.

• Первые шаги 7-10.

Шкивы.

• Первые шаги 11 и 15

Датчик расстояния и датчик наклона.

• Первые шаги 12, 13 и 14.

Коронное зубчатое колёсо, червячное колесо, кулачок.

• Первые шаги 16-20

Цикл, Прибавить к Экрану, Вычесть из Экрана, Начать при

получении письма, Маркировка.

При построении занятий использовался метод исследований и эксперимента. После конструирования моделей обязательным этапом являлся этап обсуждения, проговаривания механизма движения, развития механизма сборки и программирования, исследования и умозаключений. Дети учились пользоваться принятой терминологией, объяснять свои действия и работу моделей. Методической ориентиром построения проблемного диалога на занятиях кружка использовались «Рекомендации учителю» из Книги для учителя.

Третий, основной раздел программы кружка, конструирование моделей конструктора на основе изученных механизмов движения. Комплект включает 12 заданий – 12 моделей.В каждом задании учащиеся занимаются технологией, сборкой и программированием.Все задания снабжены анимацией ипошаговыми сборочными инструкциями.

На этом этапе работы с Конструктором мы оборудовали рабочие места детей ноутбуками для индивидуальной работы по сборке моделей. Теперь каждая пара детей могла работать в своём темпе, опираясь на технологические карты по сборке, листая программу компьютера.

Работа с каждой из 12-ти моделей LEGO® Education теперь состояла из 4 этапов: установление взаимосвязей, конструирование, рефлексия и развитие.

Установление взаимосвязей

При установлении взаимосвязей учащиеся как бы «накладывали» новые знания на те, которыми они уже обладают, расширяя, таким образом, свои познания. К каждому из заданий комплекта в программе Конструктора прилагается анимированная презентация с участием фигурок героев – Маши и Макса. Мы использовали эти анимации, чтобы проиллюстрировать занятие, заинтересовать учеников, побудить их к обсуждению темы занятия.

Конструирование

Учебный материал лучше всего усваивается тогда, когда мозг и руки «работают вместе». Работу с конструктором Перворобот LEGO®WeDo™ мы строили на принципе практического обучения: сначала обдумывание, а затем создание моделей, используя пошаговые инструкции.

Рефлексия

На этапе «Рефлексия» учащиеся исследовали, какое влияние на поведение моделиоказывает изменение ее конструкции: они заменяли детали, проводили расчеты, измерения, создавали отчеты, проводили презентации своих моделей. На этом этапе вновь использовали приём проговаривания устройства механизма движения действующей модели. Дети учились объяснять, как работает их конструкция, что приводит её в движение.

Развитие

В этап «Развитие» для каждого занятия включали идеи по созданию и программированию моделей с более сложным поведением. Ребята пытались создавать свои программы, демонстрировали свои проекты друг другу.

Условия формирования опыта.

Наш опыт формировался как инновационный, т. к. в школах района ранее не применялась технология образовательной робототехники. В своей деятельности мы опирались на методическую поддержку РКЦ г. Челябинска, пройдя на его базе обучение по курсу «Образовательная робототехника». Являемся участниками Сетевого сообщества Лего-педагогов Сладковского района, зарегистрированы на сайте РКЦ города Челябинска (http//do.rkc-74.ru/)

Рабочая программа разработана для учащихся 7 – 11 лет, рассчитана на 1 год обучения и представлена в двух вариантах:

• 64 часа (2 часа в неделю)

• 34 часа (1 час в неделю)

Для осуществления Программы имеем оборудование:

• Конструктор ПервоРобот LEGO® WeDo™ (LEGOEducationWeDo). – 10 комплектов + 4 добавочных комплекта.

• Программное обеспечение LEGO ® Education WeDo ™

• Ноутбуки для индивидуальной работы

• Рабочее место учителя оснащено компьютером с установленной программой ПервоРобот LEGO ® WeDo ™, электрифицированной доской для демонстрации и проектором.

Границы применения опыта

Опыт применялся и распространялся в рамках района и за его пределами. Представлен на методических объединениях учителей и руководителей школ района, на совещаниях глав сельских администраций района и области, на муниципальных советах глав района. Применялся при обучении учителей Казанского района освоению работы с Конструктором ПервоРобот LEGO® WeDo™. Защищался на школьной научно-практической конференции «Шаг в будущее».

Результаты деятельности

Занятия конструированием, программированием, исследованиями, а также общение в процессе работы с конструктором Перворобот LEGO®WeDo™ способствовали развитию наших учащихся, позволили во многом реализовать задачи новых образовательных стандартов во внеурочной деятельности младших школьников нашей школы.

Интегрирование различных школьных предметов во внеурочном курсе ЛЕГО открыли возможности для реализации новых образовательных концепций, овладения новыми навыкамии расширения круга интересов.

Ожидаемые результаты оправдались:

1. Ребята изучили и освоили процессы передачи движения и преобразования энергии в модели.

2. Научились создавать и программировать модели с целью демонстрации знаний и умения работать сцифровыми инструментами и технологическими схемами; модифицировать поведение модели за счёт изменения её конструкции.

3. Научились создавать и представлять свои технические проекты лего-моделей Конструктора с использованием соответствующего словаря.

Ребята – участники нашего кружка – стали активными членами школьного научного общества. Приняли участие в школьной научно-практической конференции «Шаг в будущее», где заняли 1-е место, защищая свой коллективный проект.

Подготовили и провели 8 тематических выставок-презентаций для школьников и родителей, где демонстрировали свои творческие проекты.

Приняли участие в организации курсов по внедрению технологий робототехники для учителей Казанского района, рекламируя опыт своей деятельности.

Неоднократно представляли свою работу перед учителями и руководителями района. На занятиях кружка часто присутствовали гости, желающие перенять наш опыт. Участвовали в работе районных методических семинаров, выступали на совещаниях глав сельских администраций района и области, на муниципальных советахглав района.

Занятия детьми робототехникой и результаты нашей деятельности всегда получали высокую оценку со стороны слушателей.

Обобщая свой опыт внедрения технологии образовательной робототехники, мы предлагаем авторскую разработку Программы кружка «Юный конструктор» с использованием 9580 Конструктора ПервоРобот LEGO® WeDo™ (LEGO Education WeDo Construction Set). Используя этот конструктор, ученики строят лего-модели, подключают их к ЛЕГО-коммутатору и управляют ими посредством компьютерных программ.

К работе прилагается авторская разработка одного из занятий кружка и учебной презентации, как пример организации деятельности ребят в рамках осуществления Программы, а так же детский коллективный исследовательский проект «ИЗУЧЕНИЕ МЕХАНИЗМОВ ДВИЖЕНИЯ НА ОСНОВЕ КОНСТРУКТОРА ПервоРобот LEGO WeDо». Обобщение опыта сопровождается презентацией, в которой наглядно представлены его основные аспекты.

Литература и оборудование

• ПервоРобот LEGO ® WeDo ™ Книга для учителя – электронный вариант

• Конструктор ПервоРобот LEGO® WeDo™ (LEGO Education WeDo).

• Программное обеспечение LEGO ® EducationWeDo ™

• Интернет-сайт РКЦ г. Челябинска http//do.rkc-74.ru/, Сетевое сообщество Лего-педагогов Сладковского района