Тема выступления «Формирование навыков начального технического конструирования через реализацию программы «Робототехника».

Тема выступления на ПС

«Формирование навыков начального технического конструирования через реализацию программы «Роботехника».( Слайд1)

Выполнила: Макаревич Т. В.

Актуальность.

* Современные дети живут в эпоху активной информатизации, компьютеризации и роботостроения. Сегодня государство испытывают острую потребность в высококвалифицированных специалистах, обладающих высокими интеллектуальными возможностями. И начинать готовить будущих инженеров нужно не в вузах, а значительно раньше - в младшем школьном возрасте, когда у детей особенно выражен интерес к техническому творчеству.  Поэтому, робототехника приобретает все большую значимость и актуальность в настоящее время.

Следовательно, перед нами стоит задача развивать у детей навыки конструкторской, исследовательской, творческой деятельности.

*Актуальность ЛЕГО-технологии и робототехники значима в свете внедрения ФГОС НОО. Комплект LEGO® Education WeDo 2.0 составлен в соответствии с Федеральными государственными образовательными стандартами (ФГОС) и помогает стимулировать интерес школьников к естественным наукам и инженерному искусству.(Слайд2)

*История LEGO и применение конструктора LEGO WEDO 2.0.

Слово «LEGO» в переводе с датского означает “увлекательная игра”. Также было установлено, что в переводе с латыни данное выражение означает “я учусь”, “я складываю”.(Слайд 3)

История LEGO ведет свое начало с 1932 года. Мало кто знает, что датская компания, основателем которой является Оле Кирк Кристиансен, начинала свою деятельность, как обычный производитель деревянных изделий. Изначально основную прибыль компании приносили лестницы и гладильные доски. И занимался бы Оле Кирк Кристиансен скучными досками, если бы не его сын Годтфрид, который натолкнул отца на мысль продавать окрашенные деревянные игрушки. Однажды Оле Кирк Кристиансен обратил внимание, что его 12-летний сын собирает обрезки от деревянных изделий, раскрашивает их и играет ими с друзьями. Через несколько дней было принято решение перепрофилировать производство под детские товары. Так появились первые игрушки LEGO, которые были выполнены из дерева.(Слайд 4).

Производство пластмассовых кирпичиков компания LEGO начала в 1949 году. (Слайд 5)

В 1958 году была запатентована особая система крепления деталей LEGO. Благодаря тому, что размеры этих пластмассовых кубиков были точно выверены, их можно было надёжно соединять между собой не только сверху, но и с боков. Еще важнее то, что с 1958 года и по сей день в «LEGO» неукоснительно придерживаются этого стандарта.

В наше время конструкторы LEGO знают дети и родители во всем мире.

Благодаря разработкам компаний, производителей образовательных конструкторов сегодня появилась возможность уже в начальных классах знакомить детей с основами строения технических объектов(Слайд 6). Работая с конструктором LEGO WEDO 2.0, дети могут экспериментировать, обсуждать идеи, воплощать их в постройке, усовершенствовать и т.д. Поэтому конструктивная созидательная деятельность является идеальной формой работы, которая позволяет педагогу сочетать образование, воспитание и развитие детей в режиме игры.

Раскрытие способностей каждого учащегося является одной из приоритетных задач современного образования. Решению данной задачи уделяется внимание не только на уроках, во внеурочной деятельности и Допообразовании.

Одной из новых технологий, которая активно применяется в учебном и не внеучебном процессе, является образовательная робототехника– это технология обучения, которая основана на использовании конструкторов, имеющих возможность программирования.( Слайд 7)

* Робототехника – одно из самых передовых направлений науки и техники, а образовательная робототехника является относительно новым междисциплинарным направлением обучения, воспитания и развития детей. Объединяет знания о физике, биологии, технологии, математике, об окружающем мире и ИКТ.

На базе нашего образовательного учреждения был организован кружок «Роботехника» и разработана программа кружка. Работа в данном направлении ведётся два года, в объединении занимались учащиеся 2-3 классов, а затем 3-4 классов, которые на занятиях по Робототехнике знакомились с законами реального мира, учились применять теоретические знания на практике, развивали наблюдательность, мышление, сообразительность.

Программа «Робототехника» предусматривает развитие способностей детей к наглядному моделированию. LEGO – одна из самых известных и распространённых педагогических систем, широкая использующая трёхмерные модели реального мира и предметно-игровую среду обучения и развития ребёнка. Игра – важнейший спутник детства. LEGO позволяет детям учиться, играя и обучаться в игре.( Слайд 7)

*Цель данной программы: ( Слайд 8)

• развитие познавательных способностей учащихся на основе системы развивающих занятий по моделированию из конструктора Legо WeDo 2.0, конструктивного мышления средствами робототехники, мелкой моторики, изучение понятий конструкций и ее основных свойствах (жесткости, прочности и устойчивости), навыка взаимодействия в группе, парах;

• овладение навыками начального технического конструирования;

• формирование интереса к техническим видам творчеств

*Задачи программы. ( Слайд 9)

Обучающие:

• ознакомление с комплектами конструкторов Lego WeDo 2.0;с основами программирования;

• получение навыков работы с датчиками; навыков программирования;

• развитие навыков решения базовых задач робототехники.

Развивающие:

• развитие конструкторских навыков;

• развитие логического мышления;

Воспитательные:

• воспитание у детей интереса к техническим видам творчества;

• развитие коммуникативной компетенции: навыков сотрудничества в коллективе, малой группе (в паре), участия в беседе, обсуждении;

Новизна программы заключается в исследовательско- технической направленности обучения, которое базируется на новых информационных технологиях, что способствует развитию информационной культуры и взаимодействию с миром технического творчества. Авторское воплощение замысла в автоматизированные модели и проекты особенно важно для младших школьников, у которых наиболее выражена исследовательская (творческая) деятельность.

*Ожидаемые предметные результаты реализации программы( Слайд 10)

У учащихся будут сформированы:

• основные понятия робототехники;

• основы алгоритмизации;

• знания среды LEGO ;

• умения подключать и задействовать датчики;

• навыки работы со схемами.

Учащиеся получат возможность научиться:

• собирать базовые модели роботов;

• использовать датчики в простых задачах;

• проходить все этапы проектной деятельности, создавать творческие работы.

* ( Слайд 11) Обучение основам робототехники осуществляется на базе конструктора  LEGO  WeDo 2.0. В состав конструкторов входят детали, которые позволяют сделать модель более маневренной и «умной»: это кирпичики, оси, шкивы, кулачки, зубчатые колеса, СмартХаб, средний мотор, датчик движения и наклона. Программирование моделей осуществляется с помощью программы LEGO Education WeDo 2.0, где с помощью блоков задаётся программа работы модели.

В ходе работы над роботизированными моделями у учащихся формируются специальные компетенции, которые способствуют развитию технических способностей учащихся. К специальным компетенциям, которые развиваются на занятиях по конструированию и робототехнике можно отнести:

• умение разбираться в простейших схемах,

• освоение понятий конструкции и основных свойств (жесткости, прочности, устойчивости),

• овладение навыками начального технического конструирования,

• умение работать по предложенным инструкциям,

• программирование и испытание действующих моделей на основе изученных механизмов движения,

• умение конструировать машины и механизмы, проходя при этом путь от постановки задачи до работающей модели.

*Развитие технических способностей тесно связано с общими способностями, которые проявляются во многих областях знаний. Можно выделить следующие общие способности, которые развиваются у учащихся благодаря занятиям техническим конструированием с наборами Лего ( Слайд 12)

• творческие способности – фантазию, воображение, творческое мышление;

• интеллектуальные способности – алгоритмическое мышление;

• коммуникативные способности – общение, принятие совместных решений;

• регулятивные способности –организация собственной деятельности, контроль и оценка.

* Основными формами проведения занятий являются: беседа, рассказ, проблемное изложение материала, ролевая и познавательная игры, задание по образцу (с использованием инструкции), творческое моделирование (создание модели-рисунка), викторина, проект. Основная форма деятельности учащихся– это самостоятельная интеллектуальная и практическая деятельность учащихся, в сочетании с групповой, индивидуальной формой работы школьников.

*Одним из путей развития технических способностей у учащихся на занятиях основами конструирования и робототехники является включение школьников в проектную деятельность. Цель проектной деятельности – создание продукта, обладающего определенными свойствами, который необходим для конкретного использования и имеет значимость для других.

* Увлекательные учебные материалы WeDo 2.0, удовлетворяющие требованиям ФГОС НО, включают ( Слайд 13)

• 40+ часов практической проектной деятельности для учеников 2–4 классов;

• Проекты из области естествознания, наук о живой природе, о планете Земля и космосе, технологии, точных наук;

• Идеи и примеры интеграции проектов WeDo 2.0;

* WeDo 2.0 включает ряд различных проектов( Слайд 14)

- 1 проект «Первые шаги», состоящий из 4 частей. В нем изучаются основные функции WeDo 2.0;

- 8 проектов с пошаговыми инструкциями, связанных со стандартами учебного курса; они содержат пошаговые инструкции по выполнению проекта;

- 8 проектов с открытым решением, связанных со стандартами учебного курса и отличающихся более широкими возможностями.

* В WeDo 2.0 выполнение проектов разбито на три этапа:

( Слайд 15)

1)Исследование.

Учащиеся знакомятся с научной или инженерной проблемой, определяют направление исследований и рассматривают возможные решения. Этапы исследования: установление взаимосвязей и обсуждение.

2)Создание.

Учащиеся собирают, программируют и модифицируют модель LEGO®. Проекты могут относиться к одному из трех типов: исследование, проектирование и использование моделей. Этап создания различается для разных типов проектов. Этапы создания: построение, программа, изменение.

3)Обмен результатами.

Учащиеся представляют и объясняют свои решения, используя модели LEGO и документ с результатами исследований, созданный с помощью встроенного инструмента документирования. Этапы обмена результатами: документирование и презентация.

Проекты WeDo 2.0 помогают развивать научные навыки.

Они предоставляют учащимся возможность реализовывать идеи, овладевать знаниями и формировать представление об окружающем мире. Последовательность и уровень сложности в проектах позволяют учащимся получать знания и навыки, а также изучать основные научные понятия. Проекты были тщательно отобраны и охватывают широкий спектр тем и вопросов.

* Проекты WeDo 2.0 развивают восемь типов научных и инженерных навыков: ( Слайд 16)

1. Постановка вопросов и формулировка задач.

2. Использование моделей.

3. Создание прототипов.

4. Исследование.

5. Анализ и интерпретация данных.

6. Использование компьютерного мышления.

7. Участие в споре, основанном на объективных данных.

8. Получение, оценка и передача информации.

* Основополагающий принцип заключается в том, что каждый учащийся в каждом классе должен быть вовлечен во все упражнения во всех проектах.

Для этого полезным может оказаться чёткое определение ролей для каждого члена группы: ( Слайд 17)

Примеры ролей:

• Конструктор, сортировщик кубиков

• Конструктор, сборщик кубиков

• Программист, создающий строки программы

• Секретарь, создающий фотографии и видеоролики

• Докладчик, объясняющий проект

• Руководитель группы

* Сначала на занятиях мы познакомились со следующими темами: ( Слайд 18)

• Техника безопасности при работе с компьютером, конструктором.

• История робототехники.

• Виды современных роботов.

• Путешествие по ЛЕГО-стране. Знакомство с конструктором ЛЕГО-WEDO 2.0.

• Знакомство с деталями конструктора. Управление датчиками при помощи программного обеспечения WEDO.

На занятиях дети могут работать как индивидуально, так и небольшими группами, или в командах – это зависит от доступного количества компьютеров и наборов WeDo. По завершении работы над проектами можно устроить выставку моделей. Конструировали свои модели ( Слайд 19-21).

* При построении модели «Аллигатор» занятие начала с определения темы. Для определения темы и цели занятия можно использовать видеоролик , загадки, проблемные ситуации. Приведу фрагмент занятия. ( Слайд 22).

1. Исследование.

Ребята, отгадать тему сегодняшнего урока вам поможет загадка:

1.Плавает в реке давно,

И похож он на бревно,

Пасть, как у акулы есть,

И зубов неперечесть.

Он зелёный и опасный,

Он хитрющий и ужасный,

Часто прячется он в ил.

Осторожно….. (крокодил).

Крокодилы распространены во всех тропических странах, обитая в разнообразных пресных водоёмах. Все современные крокодилы приспособлены к полуводному образу жизни — обитая в воде, яйца они, однако, откладывают на суше. Некоторые крокодилы в периоды засухи впадают в спячку в вырытых ими неглубоких шахтах в иле на дне пересыхающих водоёмов. Крокодилы растут в течение всей жизни благодаря постоянно растущим хрящевым участкам в костях. Живут до 80—100 лет. Однако человек стремиться приручить это страшное животное, которых мы часто можем встретить в зоопарке и цирке. Поскольку, крокодил существо живое, мы с вами попробуем его оживить. Но при помощи чего? (специальной программы)

- Итак, что мы сегодня должны выполнить?

1. Собрать модель крокодила.

2. Создать программу.

3. Апробировать её.

4. Оценить свою работу.

2. Создание.

А теперь давайте с вами построим крокодила, который закрывает и открывает пасть.

Назовите, какие главные детали используются в нашей модели. Теперь запрограммируйте своего крокодила. Какие блок-схемы вы использовали в построение своей программы?

3. Обмен результатами. Сделайте снимок вместе со своей моделью.

*( Слайд 23- 26) Например, Проект «Первые шаги», часть А. Проект «Майло, научный вездеход». Этот проект посвящен изучению способов, при помощи которых ученые и инженеры могут использовать вездеходы для исследования мест, недоступных для человека.

1)Исследование: 10 минут.

• Начинается проект со вступительного видеоролика, затем организовывается групповое обсуждение.

-Вступительный ролик.

Ученые и инженеры всегда стремятся к изучению отдаленных мест и совершению новых открытий. Чтобы добиться успеха на этом пути, они разработали космические корабли, вездеходы, спутники и роботов, которые помогают им наблюдать и собирать данные о новых местах. Их ожидало множество побед и неудач. Помните, что неудача — это возможность узнать больше. Используйте следующие идеи, чтобы начать размышлять как учёные:

1. Учёные отправляют вездеходы на Марс.

2. Они используют подводные лодки в воде.

3. Они отправляют беспилотные устройства в жерла вулканов.

-Вопросы для обсуждения:

1. Что учёные и инженеры делают, когда не могут попасть в то место, которое хотят исследовать?

Ученые и инженеры воспринимают эти ситуации как задачи, которые они хотят решить. Обладая подходящими ресурсами и желанием достичь цели, они будут разрабатывать прототипы возможных решений и в конечном счете выберут лучший вариант.

2) Создание.

-Постройте и запрограммируйте Майло.

Учащиеся должны следовать инструкциям по сборке, чтобы построить Майло, научный вездеход.

1. Постройте Майло, научный вездеход.

На примере этой модели учащиеся приобретут опыт «первой сборки» с использованием WeDo 2.0.

Важно:

Убедитесь, что каждый учащийся может подключить мотор к СмартХаб и СмартХаб к устройству.

2. Запрограммируйте Майло.

Эта программа запустит мотор на мощности 8, будет прокручивать его в одном направлении в течение 2 секунд, а затем остановит.

Мотор можно запускать в обоих направлениях, останавливать и переключать на разные скорости, а также активировать на определенное время (указанное в секундах).

3. Обмен результатами.

Презентация.

Перед переходом к следующей части проекта «Первые шаги» предложите

учащимся выразить свои мысли:

• организуйте краткое обсуждение научных и инженерных инструментов.

• предложите учащимся описать, как научные вездеходы могут помочь человеку.

Документирование.

• Предложите им сделать групповой снимок вместе со своей моделью.

*( Слайд 27- 28) На следующих занятиях выполняли проекты: «Майло с навесным датчиком № 2», « Совместная работа».

*( Слайд 29- 30) При изучении темы занятия «Мотор, тяга. Проект «Машина с приводом от мотора» мы познакомились с понятиями:

Сила – мера воздействия на данное тело других тел.

Тяга – движущая сила.

Трение – взаимодействие тел, возникающее при соприкосновении.

Коническое зубчатое колесо (коронное) - изменяет ось вращения из вертикального положения до горизонтального, передавая движение от мотора на колеса.

Этот проект посвящен исследованию результата действия уравновешенных и неуравновешенных сил на движение объекта.

* ( Слайд 31- 34) Создали Машину с приводом от мотора, запрограммировали её. Заменив колеса, собрали новый робот-тягач, способный перемещать более тяжёлые грузы. Провели соревнование по перетягиванию между двумя новыми роботами-тягачами.

При изучении темы «Защита от наводнения» Проект «Паводковый шлюз» узнали о разработке автоматического паводкового шлюза LEGO для управления уровнем воды в соответствии с различными шаблонами выпадения осадков.

Просмотрев вступительный ролик, ученики узнали, что на протяжении веков люди создавали устройства, чтобы защитить населенные районы от наводнений, как они называются. Паводковые шлюзы — это устройства, которые направляют воду вниз по течению в каналах и реках. Ответив на вопросы, построили и запрограммировали свою модель. Затем продемонстрировали, как работает их шлюз.

* ( Слайд 35- 38) Последним работами были:

1) Проект «Вертолет». Познакомились с серьёзными явлениями, связанными с погодой.

Серьёзные явления, связанные с погодой, могут стать причиной масштабных разрушений в различных районах. В этом случае люди и животные могут подвергаться опасности:

1. Грозы становятся причиной множества природных пожаров.

2. Когда начинается пожар, он может очень быстро уничтожить среду обитания.

3. Сильные ветры и наводнения так же могут представлять опасность.

4. В крайних случаях власти организуют спасательные операции.

5. Вертолеты можно использовать, чтобы поднимать и перемещать по воздуху животных и людей из опасных районов или доставлять предметы первой необходимости.

Просмотрев и обсудив видеоролик, ответили на вопросы.

Вопросы для обсуждения:

1. Опасные погодные явления какого типа происходят в вашем или других

районах?

2. Как опасные погодные явления влияют на животных или людей?

3.Опишите различные способы использования вертолёта во время опасного погодного явления.

Построили и запрограммировали спасательный вертолёт. Обменялись результатами.

2) Проект«Робот-шпион» ( Слайд 39- 40) .

Заключение.

* ( Слайд 41- 43) Дети изучили терминологию деталей конструктора, их назначение и способы соединения. У детей сформировались понятия - скорость, прочность конструкции, исследование, тяга, сила. Ребята получили первичное представление о программировании моделей. У детей сформировался устойчивый интерес к LECO конструированию и робототехнике.

Выполнение творческих проектных работ из конструктора «Лего» в активной познавательной деятельности формирует навыки начального технического конструирования, развивает специальные технические умения и способности у учащихся. Использование современных средств обучения в образовательном процессе побуждает интерес учащихся к конструкторско-изобретательской деятельности.

*В дальнейшем мы планируем:

-искать новые возможности конструктора LEGO Education WeDo 2.0;

-приобрести конструкторы, запасные детали, планшеты.

Мир не стоит на месте, он стремительно развивается, и кто знает, может наши ученики, создадут нового робота 21 века или станут великими учёными!?

Список использованной литературы:

1. Власова О.С. Технологии образовательной робототехники как средство освоения предметной области «Математика и информатика» // Начальная школа плюс до и после –2013г., №10, С. 61-67

2. Каширин Д.А. Курс «Робототехника». Внеурочная деятельность в условиях внедрения ФГОС ООО / Д.А. Каширин; ГАОУ ДПО ИРОСТ. – Курган, 2013, 84 с.

3. Олешков М. Ю., Уваров В. М. Современный образовательный процесс, основные понятия и термины, — москва: , 2006. — 152 с.