Образовательный проект

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа села Кунакбаево муниципального района Учалинский район Республики Башкортостан

ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ ПРОЕКТ

«Доступное дополнительное образование: использование робототехники в математике»

Разработала: Хажиахметова Юлия Эдуардовна

учитель математики

МБОУ СОШ с. Кунакбаево

МР Учалинский район

2019

СОДЕРЖАНИЕ:

Введение………………………………………………………………………………3-6

Глава 1. Теоретические основы организации обучения учащихся решению задач на применение робототехники

§1 1.1 Технология применения в математике робототехники с целью повышения мотивации и качества в доступном дополнительном образование образования …………………………………………………………........................7-8

§2 1.2 Методы применения робототехники …………………………………9-10

Глава 2. Этапы и план реализации проекта

§3 2.1 Этапы реализации проекта…………………….…………………………..11

§4 2.2 План реализации проекта …….………………………………………..12-13

Заключение………………………………………………………………………..14

Список использованной литературы…………………………………………..15

Введение

В основе реализации проекта лежит проведение исследования об эффективности использования роботетхники для повышения мотивации учащихся к изучению математики, обеспечения благоприятного личностного развития обучающихся с ОВЗ и одаренных детей, реализации творческого потенциала в духовной и предметно-продуктивной деятельности, успешной социализации выпускников.

В проекте представлены: цели, задачи, технология применения робототехники с целью повышения мотивации и качества доступного дополнительного образования, основные методы применения робототехники в математике, ресурсное обеспечение педагогического опыта, партнеры, целевая аудитория, этапы и план реализации проекта, ожидаемые результаты и социальный эффект, перспективы дальнейшего развития по созданию условий, направленных на формирование навыков поисковой и исследовательской деятельности.

Исследование проводится на базе МБОУ СОШ с. Кунакбаево МР Учалинский район РБ во внеурочное время у обучающихся 5-6 -х классов в 2019-2021 учебных годах. Исследованием будут охвачено 20 человек в возрасте 11-13 лет.

Характерная черта нашей жизни – нарастание темпа изменений. Мы живем в мире, совсем не похожем на тот, в котором мы родились. И темп изменений продолжает нарастать. Новое время порождает принципиально новый облик ученика, центральным компонентом которого становится готовность к жизни в высокотехнологичном конкурентном мире. Ученик должен быть мобильным, современным, готовым к разработке и внедрению инноваций в жизнь. Современное образование в настоящее время должно соответствовать целям опережающего развития. Это возможно благодаря изучению не только достижений прошлого, но и технологий, которые пригодятся в будущем. Таким требованиям отвечает робототехника. В мире современных технологий нас всё больше и больше окружает робототехника. Компьютеризированная техника не является новшеством, а ведь компьютер, телефон или современная кухонная плита является тоже роботом.

Актуальность исследования обусловлена возможностью практического применения результатов моделирования роботов и прямого применения их технических характеристик для практических задач на уроках математики. Новизна заключается в том, что роботы могут не только служить наглядным примером для решения математических задач, но и быть инструментом математического образования, а также нести более глубокую развивающую направленность обучения в целом.

Проблема исследования заключается в поиске точек соприкосновения компьютерной грамотности в области программирования роботов и математического образования на всех ступенях обучения в школе

Основная образовательная программа направлена на формирование общей культуры, духовно-нравственное, социальное, личностное и интеллектуальное развитие обучающихся, создание основы для самостоятельной реализации учебной деятельности, обеспечивающей социальную успешность, развитие творческих способностей, саморазвитие и самосовершенствование, сохранение и укрепление здоровья обучающихся. Эффективность современного учебно-воспитательного процесса обеспечивается инновационной образовательной средой - системой ресурсов, инструментов и технологий, обеспечивающих достижение требований к результатам освоения основной образовательной программы образовательного учреждения. Новые технологии требуют изменения роли участников образовательного процесса. Так, учитель теперь должен не просто транслировать информацию, но организовать деятельность ученика в инновационной образовательной среде. Ученик не получает готовую информацию, но осуществляет: поиск, выбор, анализ, систематизацию и презентацию информации.

Чем сложнее вид деятельности, тем обычно меньше заинтересованности показывают ученики, особенно обучающиеся с ОВЗ, и задача педагога найти способы снятия трудностей при развитии разных речевых навыков. Самым актуальным и увлекательным для обучающихся является использование современных интерактивных технологий.

ПРЕИМУЩЕСТВА ВНЕДРЕНИЯ РОБОТОТЕХНИКИ И КОНСТРУКТОРОВ ДЛЯ ДЕТЕЙ С ОВЗ:

• Активизация творческих способностей у детей, имеющих какие-либо ограничения.

• Предоставление одинаковых возможностей для освоения инновационных технологий, например, программирования или же моделирования.

• Непринужденное совершенствование коммуникативных навыков и поэтапное пополнение словарного запаса.

• Развитие собственных профессиональных навыков у детей с ограничениями, определение будущей карьеры.

Современный педагог — это тот, кто несет детям знания, свет и любовь. Внедрение современных технологий наряду с правильным отношением к детям с ОВЗ — залог эффективной социализации и гарантия их полноценного развития.Таким образом, реализация данного проекта сможет повысить мотивацию и познавательную активность учащихся при изучении математике.

Научная новизна проекта.

Данный проект предполагает выявление и поддержку детей с ОВЗ, талантливых детей; практическое применение результатов моделирования роботов и прямого применения их технических характеристик для практических задач во внеурочной деятельности по математики; внедрение системы непрерывного образования в условиях общеобразовательной школы.

Необходимость решения проблемы определило основную цель педагогической деятельности – это выявить возможности использования робототехники на дополнительных занятиях по математики в школе, повышение мотивации учащихся к изучению математики и создание условий для развития коммуникативной и информационно-коммуникационной компетентностей обучающихся.

Противоречия, проблема и цель определили объект исследования.

Объект исследования: Бинарные занятия по математике и информатике.

Предмет исследования: технология интерактивного обучения, как средство повышения мотивации познавательной деятельности и формирования коммуникативной компетентности учащихся.

Гипотеза исследования: если систематически применять робототехники в математике, то следует ожидать повышения уровня успеваемости обучающихся, увеличение активности во внеурочной деятельности, так как это новый шаг в обучении.

Цель и гипотеза определили задачи проекта:

• Найти и изучить литературу и материалы интернет ресурсов по данной теме.

• Выявить возможности интеграции использования робототехники на уроках и внеурочной деятельности по математике.

• Подготовить задания и задачи, позволяющие использовать роботов на уроках математики.

• Провести практические занятия для изучения интереса школьников к задачам с роботами.

• Создать буклет - памятку для начинающих юных конструкторов - математиков по программированию заданий.

Основные принципы, которыми должен руководствоваться учитель в своей педагогической деятельности:

• Побуждать интерес к учебе и желание изучать математику;

• Стремиться быть направляющим в процессе обучения;

• Знать свой предмет и всегда приходить на урок с удовольствием, быть эрудированным, интересным, не повышать голос без причины;

• Быть строгим, общительным, но не болтливым, понятно объяснять, давать советы, если это необходимо;

• Быть наставником, уметь зажечь искру интереса и повести за собой;

• Давать знания не только интересные, но и имеющие практическую направленность.

Методы исследования: Робот LEGO

Организационный «административный ресурс»

Учебно-методическое обеспечение.

Научно-методические ресурсы:

• теоретический анализ психолого-педагогической и тематической литературы по исследуемой проблеме;

• беседа;

• анкетирование;

• анализ продуктов деятельности;

• наблюдение.

Материально-технические ресурсы:

• проектор;

• сеть Интернет;

• необходимая учебно-методическая литература;

• учебные фильмы и т.д.

• Робот LEGO

Глава 1. Теоретические основы организации обучения учащихся решению задач на применение робототехники

§1 1.1 Технология применения в математике робототехники с целью повышения мотивации и качества в доступном дополнительном образование образования

На сегодняшний день развитие робототехники является одной из быстроразвивающих областей науки. Каждый день открывается множество кружков, посвященных работотехнике. Так же решаются вопросы об активном введении робототехники в образовательную программу, а позже и как самостоятельный, обязательный предмет изучения.

Робототехника – прикладная наука, занимающаяся разработкой автоматизированных технических систем. Робототехника опирается на такие дисциплины как электроника, механика, программирование. Она является одним из важнейших направлений научно-технического прогресса, в котором проблемы механики и новых технологий соприкасаются с проблемами искусственного интелекта. Как известно, современные дети живут в эпоху технического прогресса и уже не представляют себе жизнь без информационно-коммуникационных технологий. Не стоит на месте и современное образование, учителя, соответствуя новым стандартам, стараются внести коррективы в учебный процесс, отдавая предпочтение интерактивным технологиям, которые позволяют перейти на новый уровень взаимодействия между учителем и учеником. Применение работотехники на уроках – один из способов такого взаимодействия.

Робот представляет собой конструктор, который позволяет: проводить эксперименты; служить наглядной математической моделью; выводить и понимать происхождение формул; устанавливать причинно-следственные связи между предметами и их свойствами; наглядно демонстрировать математические операции; выполнять сложные алгоритмы; развивать навыки логического мышления.

В настоящее время обществу необходима личность, способная самостоятельно добывать, анализировать и применять знания на практике. Требуется новый человек – исследователь проблем, активный деятель решения возникающих трудностей. Поэтому для успешного формирования такой личности, помимо применения различных методов, форм и способов преподавания, может послужить применение аспектов робототехники на своих уроках. Робототехника приучает детей смотреть на проблемы шире и решать их в комплексе.

Для ребенка не является проблемой справиться с любой электронной игрушкой, а задача учителя, чтобы школьник мог собрать настоящего интеллектуального робота, используя современный конструктор от компании LEGO и применив их решать задачи по математики.

Работа по схемам, различные языки программирования помогают школьникам мыслить логически и рассматривать вариативность действий робота.

«Занятия по образовательной робототехнике строятся на четырех составляющих:

1) Установление взаимосвязей.

Короткий рассказ педагога перед началом занятия помогает детям понять проблему и попытаться найти самый удачный способ ее решения.

2) Конструирование.

На этом этапе начинается собственно деятельность – дети собирают модели, при этом реализуется принцип «обучение через действие».

3) Рефлексия.

С помощью созданных моделей дети проводят исследования, в процессе которых учатся делать выводы, сопоставлять результаты опытов.

4) Развитие.

Творческая активность детей и полученный ими опыт рождают идеи для продолжения исследований, желание экспериментировать, менять свои модели, усовершенствовать их» .

Таким образом, реализация системно-деятельностного подхода с помощью образовательной робототехники, позволяет успешно формировать следующие универсальные учебные действия: знакомство с основами моделирования, конструирования, программирования; поиск и выделение нужной информации, для решения проблемы; умение структурировать свои знания и следовать определенному алгоритму; творческое решение проблемы; составление плана и последовательности действий; оценивание творческого продукта и соотнесение его с изначальным замыслом, выполнение по необходимости коррекции либо продукта, либо замысла; принятие и сохранение учебной задачи; умение работать в команде; умение представлять модель и рассказывать о ее возможностях; развитие мелкой моторики; развитие самостоятельности и инициативности.

Применение робототехники позволяет сделать уроки математики более «живыми», наглядными, интересными, что способствует развитию познавательного интереса и мотивации изучения математики. Появляется стремление изпользовать полученные знания в процессе обучения другим предметам и в повседневной жизни. Раскрывается творческий потенциал учащихся, за счет развития алгоритмического и логического мышления.

Тем самым формируется личность способная самостоятельно ставить учебные цели, искать пути их реализации, контролировать и оценивать свои достижения, работать с разными источниками информации, анализировать их и на этой основе формулировать собственное мнение.

§2 1.2 Методы применения робототехники

Одним из ярких и простых примеров закрепления знаний из школьного курса математики является расчет траектории движения робота. В зависимости от уровня знаний здесь могут использоваться как и обычный метод проб и ошибок, так и научный подход: здесь им могут понадобиться и свойства пропорции (5-6 класс), и знание формулы длины окружности (8-9ый) и даже тригонометрия (10-11 класс).

Примеры использования роботов при изучении темы «Окружность».

Задача 1. Найдите расстояние, которое преодолеет ваш робот, если колесо сделает 2 оборота.

Задача 2. Какое расстояние преодолеет робот, если в настройках мотора указать 720о?

Задача 3. Найдите необходимое количество градусов (оборотов), чтобы робот проехал 70 см.

Задача 4. Какого диаметра должно быть колесо робота, чтобы он за 2 оборота проехал 60 см?

Задача 5. Определить значение числа p. Один оборот колеса робота равен 360°. За один оборот робот проедет расстояние равное длине окружности. Составьте программу для движения робота (колесо поворачивается на 360° или 1 оборот). Измерьте расстояние, которое проходит робот (С). Измерьте диаметр колеса (d). Вычислите значение числа p по формуле p=С/d. Сделайте вывод. (Если есть возможность, проведите еще эксперимент, используя колеса другого диаметра).

При изучении формул движения.

Задача 1. Определить среднюю скорость движения робота. Задание: составьте программу для движения робота в течение 1 с, 2 с, 5 с, 10 с, 15 с. Определите расстояние, которое проедет робот за указанное время. Результаты исследования запишите в таблицу. Найдите скорость движения робота. Определите среднюю скорость движения.

Задача 2. Составьте программу для движения робота в течение 3 с. Измерьте расстояние, которое проедет робот за это время. Рассчитайте, какой путь проедет робот за 8 с? Проверьте правильность ваших вычислений экспериментально.

При изучении пропорции.

Задача 1. Запрограммировать робота так, чтобы он проехал 20 см. Задание: составьте программу для движения робота на один оборот колеса на 360°. Измерьте расстояние, которое проедет робот. Рассчитайте, какое расстояние робот проедет, если колесо повернется на 1 градус. Рассчитайте, на сколько градусов должны повернуться колеса, чтобы робот проехал 20 см.

Задача 2. Известно, что при повороте вправо, роботу нужно зафиксировать правое колесо, а левое колесо должно совершать движение вперед. Чтобы робот повернул вправо на 90°, необходимо, чтобы левое колесо робота совершило один полный оборот (оборот на 360°). На сколько градусов должен провернуться вал левого двигателя, чтобы робот повернулся вправо на угол в 45°, 60° 180°? Провести экспериментальную проверку, написав программы поворота робота на указанные углы.

В ходе занятий ребята не только и не столько занимаются робототехникой, сколько используют ее, как некий интерактивный элемент, с помощью которого некие теоретические знания закрепляются на практике. Теоретические знания могут быть, как по точным наукам: математике и физике, так и по естественным: химии, астрономии, биологии, экологии.

Программируем мы робота на графическом языке LabView, который идет вместе с конструктором и позволяет наглядно отображать алгоритм работы программы.

Использование элементов робототехники при обучении программированию способствует повышению уровня мотивации учащихся к предмету, более легкому пониманию принципов действия алгоритмических конструкций.

Одним из основных методов работы в образовательной робототехнике – это метод проектов и метод исследования. Учителем перед учащимися ставится задача. Далее учащиеся:

• делятся на группы,

• разрабатывают самостоятельно механизм (конструирование),

• пишут программу (программирование),

• многократно тестируют и устраняют ошибки (отладка),

• дорабатывают конструкцию (модернизация).

При разработке и отладке проекта они делятся опытом друг с другом, что очень эффективно влияет на развитие познавательных, творческих навыков, а также самостоятельность школьников.

Примеры заданий для выполнения мини – проектов на уроках информатики:

• Линейные алгоритмы: «Парковка». Робот должен въехать в пространство между двумя автомобилями.

• Циклические алгоритмы: «Движение по траектории».

Использование проектных методик позволяет строить работу на принципах проблемного и деятельностного подходов в образовании, личностно- ориентированного обучения и коллективного взаимодействия.

В итоге можно с уверенностью отметить, что использование элементов робототехники на уроках математики позволяет очень эффективно осваивать техническое конструирование, развивает азарт к экспериментам и исследованиям, влияет на развитие познавательных, творческих навыков, а также самостоятельность ребят.

Глава 2. Этапы и план реализации проекта

§3 2.1 Этапы реализации проекта

Проект рассчитан на 2 года (2019-2021 учебные года) и включает 3 этапа:

1. Подготовительный этап (август-сентябрь 2019 г.)

2. Основной этап (октябрь 2019- апрель 2021 г.)

3. Заключительный этап (май 2021г.)

§4 2.2. ПЛАН РЕАЛИЗАЦИИ ПРОЕКТА

Заключение

Проверкой эффективности педагогической деятельности по формированию исследовательских познавательных компетенций являются изменения в учебной мотивации, в достижении требований к уровню подготовки учащихся с ОВЗ, ростом результативности участия в интеллектуальных и творческих конкурсах различного уровня, готовность и умение использовать робототехнику.

Реализация настоящего проекта должна привести к созданию эффективной системы преподавания математики, информатики.

Прямые результаты:

I. Результаты первого этапа реализации проекта

• Разработка программы и плана мероприятий, повышающих мотивацию учащихся к изучению математики и развивающих коммуникативную и информационную компетенции обучающихся.

• Полная информированность учащихся о проекте.

II. Результаты второго этапа реализации проекта

• Проведение внеурочных занятий по математики с применением робототехники

• Обеспечение 100%-й успеваемости по предмету.

• Повышение качества обучения, в том числе по результатам независимой оценки.

• Создание исследовательских и творческих работ.

• Участие в конкурсах разного уровня.

• Создание творческой мастерской с использованием робототехники.

• Повышение профессионального уровня учителя, а в результате изменение качества и содержания урока и внеурочной деятельности.

III. Результаты третьего этапа реализации проекта

• Создание учебно-методической копилки с целью распространения опыта реализации инновационного проекта.

• Анализ результатов, выявление проблем и определение перспектив дальнейшего развития проекта.

• Презентация результатов проекта.

Косвенные результаты:

• Изменение отношения детей к образованию;

• Повышение мотивации учащихся к изучению математики;

• Повышение уровня сформированности ключевых компетенций обучающихся;

• Осознанное определение учащимися выбора профессии;

• Рост количества детей и родителей, удовлетворенных деятельностью школы;

• Вовлечение родителей в образовательный процесс.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Кузьмина М.В., Мелехина С.И., Пивоваров А.А., Скурихина Ю.А, Чупраков Н.И. Образовательная робототехника / сборник методических материалов для работников образования по развитию образовательной робототехники в условиях реализации требований Федеральных государственных образовательных стандартов. Киров: ООО Типография “Старая Вятка”, 2016 - 256 с

2. Овсяницкая, Л.Ю. Курс программирования робота Lego Mindstorms EV3 в среде EV3: М.: РАОР, 2015. - 204 с.

3. http://roboreview.ru/nauka-o-robotah/istoriya-razvitiya-robototehniki.html

4. http://www.webrarium.ru/basic-robot.html

5. http://litterref.ru/merpolbewatymerpol.html

6. http://econet.ru/articles/66833-kak-primenyayut-robotov-v-obrazovanii

7. https://robofinist.ru/uploads/2015/Thesis_2015.pdf

8. http://ds02.infourok.ru/uploads/doc/03cc/0003fb6b-c534a2ea.docx

9. http://ria.ru/entertainment/20110827/424738475.html

10. http://robot.edu54.ru

17