ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ И МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ РЕАЛИЗАЦИИ РОБОТОТЕХНИКИ

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ И МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ РЕАЛИЗАЦИИ РОБОТОТЕХНИКИ В ГЛАВА I ОБРАЗОВАТЕЛЬНОМ ПРОЦЕССЕ ШКОЛЫ Хороший инженер должен состоять из четырёх частей: на 25% — быть теоретиком; на 25% — художником, на 25% — экспериментатором и на 25% он должен быть изобретателем П.Л.Капица Уже в школе дети должны получить возможность раскрыть свои способности, подготовиться к жизни в высокотехнологичном конкурентном мире Д. А. Медведев 1.1. ВВЕДЕНИЕ и Робототехника — прикладная наука, занимающаяся разработкой автоматизированных технических систем. Робототехника опирается на такие дисциплины, как электроника, механика, программирование. [1] Робототехника является одним из важнейших направлений научно- технического прогресса, в котором проблемы механики и новых технологий соприкасаются с проблемами искусственного интеллекта. На современном этапе в условиях введения ФГОС возникает необходимость в организации урочной и внеурочной деятельности, направленной на удовлетворение потребностей ребенка, требований социума в тех направлениях, которые способствуют реализации основных задач научно-технического прогресса. К таким современным направлениям в школе можно отнести робототехнику и робототехническое конструирование. В настоящий момент во многих образовательных учреждениях России Тюменской области осуществляется попытка встроить в учебный процесс Lego робототехнику. Проводятся соревнования по робототехнике, учащиеся участвуют в различных конкурсах, в основе которых -использование новых научно-технических идей, обмен технической информацией и инженерными знаниями. В современном обществе идет внедрение роботов в повседневную жизнь, очень многие процессы заменяются роботами. Сферы применения роботов различны: медицина, строительство, геодезия, метеорология и т.д. Очень многие процессы в жизни человек уже и не мыслит без робототехнических устройств (мобильных роботов): робот для всевозможных детских и взрослых игрушек, робот – сиделка, робот – нянечка, робот – домработница и т.д. Специалисты, обладающие знаниями в области инженерной робототехники, в настоящее время достаточно востребованы. Благодаря этому вопрос внедрения робототехники в учебный процесс, начиная уже с начальной школы и далее на каждой ступени образования, включая ВУЗы, достаточно актуален. Если ребенок интересуется данной сферой с самого младшего возраста, он может открыть для себя много интересного и, что немаловажно, развить те умения, которые ему понадобятся для получения профессии в будущем. Поэтому внедрение робототехники в учебный процесс и внеурочное время приобретают все большую значимость и актуальность. Целью использования Лего-конструирования в системе дополнительного образования - явля-ется овладение навыками начального технического конструирования, развитие мелкой моторики, изучение понятий конструкции и основных свойств (жесткости, прочности, устойчивости), навык взаимодействия в группе. В распоряжение детей предоставлены конструкторы, оснащенные микро-процессором и наборами датчиков. С их помощью школьник может запрограммировать робота - умную машинку на выполнение определенных функций. Новые стандарты обучения обладают отличительной особенностью - ориентацией на резуль-таты образования, которые рассматриваются на основе системно - деятельностного подхода. Такую стратегию обучения помогает реализовать образовательная среда Лего. Основное оборудование, используемое при обучении детей робототехнике в школах, - это ЛЕГО- Конструкторы LEGO бывают различных видов, направленные на образование детей с учетом Рассмотрим классификацию конструкторов, используемых в образовательных учрежде-ниях. конструкторы. удовлетворения возрастных особенностей и потребностей ребенка. 1. WeDo – конструктор, предназначенный для детей от 7 до 11 лет. Позволяет строить модели машин и 2. E-lab «Энергия, работа, мощность» - для детей от 8 лет. Знакомит учащихся с различными 3. E-lab «Возобновляемые источники энергии» - для детей от 8 лет. Знакомит учащихся с тремя 4. «Технология и физика» - для детей от 8 лет. Позволяет изучить основные законы механики и теории животных, программировать их действия и поведение. источниками энергии, способами ее преобразования и сохранения. основными возобновляемыми источниками энергии. магнетизма. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ И МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ РЕАЛИЗАЦИИ РОБОТОТЕХНИКИ В ГЛАВА I ОБРАЗОВАТЕЛЬНОМ ПРОЦЕССЕ ШКОЛЫ Хороший инженер должен состоять из четырёх частей: на 25% — быть теоретиком; на 25% — художником, на 25% — экспериментатором и на 25% он должен быть изобретателем П.Л.Капица Уже в школе дети должны получить возможность раскрыть свои способности, подготовиться к жизни в высокотехнологичном конкурентном мире Д. А. Медведев 1.1. ВВЕДЕНИЕ и Робототехника — прикладная наука, занимающаяся разработкой автоматизированных технических систем. Робототехника опирается на такие дисциплины, как электроника, механика, программирование. [1] Робототехника является одним из важнейших направлений научно- технического прогресса, в котором проблемы механики и новых технологий соприкасаются с проблемами искусственного интеллекта. На современном этапе в условиях введения ФГОС возникает необходимость в организации урочной и внеурочной деятельности, направленной на удовлетворение потребностей ребенка, требований социума в тех направлениях, которые способствуют реализации основных задач научно-технического прогресса. К таким современным направлениям в школе можно отнести робототехнику и робототехническое конструирование. В настоящий момент во многих образовательных учреждениях России Тюменской области осуществляется попытка встроить в учебный процесс Lego робототехнику. Проводятся соревнования по робототехнике, учащиеся участвуют в различных конкурсах, в основе которых -использование новых научно-технических идей, обмен технической информацией и инженерными знаниями. В современном обществе идет внедрение роботов в повседневную жизнь, очень многие процессы заменяются роботами. Сферы применения роботов различны: медицина, строительство, геодезия, метеорология и т.д. Очень многие процессы в жизни человек уже и не мыслит без робототехнических устройств (мобильных роботов): робот для всевозможных детских и взрослых игрушек, робот – сиделка, робот – нянечка, робот – домработница и т.д. Специалисты, обладающие знаниями в области инженерной робототехники, в настоящее время достаточно востребованы. Благодаря этому вопрос внедрения робототехники в учебный процесс, начиная уже с начальной школы и далее на каждой ступени образования, включая ВУЗы, достаточно актуален. Если ребенок интересуется данной сферой с самого младшего возраста, он может открыть для себя много интересного и, что немаловажно, развить те умения, которые ему понадобятся для получения профессии в будущем. Поэтому внедрение робототехники в учебный процесс и внеурочное время приобретают все большую значимость и актуальность. Целью использования Лего-конструирования в системе дополнительного образования - явля-ется овладение навыками начального технического конструирования, развитие мелкой моторики, изучение понятий конструкции и основных свойств (жесткости, прочности, устойчивости), навык взаимодействия в группе. В распоряжение детей предоставлены конструкторы, оснащенные микро-процессором и наборами датчиков. С их помощью школьник может запрограммировать робота - умную машинку на выполнение определенных функций. Новые стандарты обучения обладают отличительной особенностью - ориентацией на резуль-таты образования, которые рассматриваются на основе системно - деятельностного подхода. Такую стратегию обучения помогает реализовать образовательная среда Лего. Основное оборудование, используемое при обучении детей робототехнике в школах, - это ЛЕГО- Конструкторы LEGO бывают различных видов, направленные на образование детей с учетом Рассмотрим классификацию конструкторов, используемых в образовательных учрежде-ниях. конструкторы. удовлетворения возрастных особенностей и потребностей ребенка. 1. WeDo – конструктор, предназначенный для детей от 7 до 11 лет. Позволяет строить модели машин и 2. E-lab «Энергия, работа, мощность» - для детей от 8 лет. Знакомит учащихся с различными 3. E-lab «Возобновляемые источники энергии» - для детей от 8 лет. Знакомит учащихся с тремя 4. «Технология и физика» - для детей от 8 лет. Позволяет изучить основные законы механики и теории животных, программировать их действия и поведение. источниками энергии, способами ее преобразования и сохранения. основными возобновляемыми источниками энергии. магнетизма. 5. «Пневматика» - для детей от 10 лет. Позволяет конструировать системы, в которых используется поток воздуха. 6. LEGO Mindstorms «Индустрия развлечений. Перворобот» (RCX) — это конструктор (набор сопрягаемых деталей и электронных блоков) для детей от 8 лет. Предназначен для создания программируемых роботизированных устройств. LEGO Mindstorms «Автоматизированные устройства. Перворобот» (RCX) - для детей от 8 лет. 7. Позволяет создать программируемые роботизированные устройства. 8. LEGO Mindstorms «Перворобот» (NXT) - для детей от 8 лет. Позволяет создавать как простые, так и достаточно сложные программируемые роботизированные устройства. Все школьные наборы на основе LEGO®-конструктора ПервоРобот RCX, NXT предназначены для того, чтобы ученики в основном работали группами. Поэтому учащиеся одновременно приобре-тают навыки сотрудничества и умение справляться с индивидуальными заданиями, составляющими часть общей задачи. В процессе конструирования добиваться того, чтобы созданные модели работа-ли и отвечали тем задачам, которые перед ними ставятся. Учащиеся получают возможность учиться на собственном опыте, проявлять творческий подход при решении поставленной задачи. Задания разной трудности учащиеся осваивают поэтапно. Основной принцип обучения «шаг за шагом», являющийся ключевым для LEGO®, обеспечивает учащемуся возможность работать в собственном темпе. Конструкторы ПервоРобот NXT позволяют учителю самосовершенствоваться, брать новые идеи, привлечь и удержать внимание учащихся, организовать учебную деятельность, применяя различные предметы, и проводить интегрированные занятия. Дополнительные элементы, содержа-щиеся в каждом наборе конструкторов, позволяют учащимся создавать модели собственного изоб-ретения, конструировать роботов, которые используются в жизни. Данные конструкторы показывают учащимся взаимосвязь между различными областями зна-ний, на уроках информатики решать задачи по физике, математике и т.д. Модели конструктора ПервоРобота NXT дают представление о работе механических конструкций, о силе, движении и скорости, помогают производить математические вычисления. Данные наборы помогают изучить разделы информатики: моделирование и программирование. 1.2. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РОБОТОТЕХНИКИ В ОБРАЗОВАТЕЛЬНОМ ПРОЦЕССЕ могут применяться по следующим направлениям: В рамках школьного урока и дополнительного образования робототехнические комплексы Лего Демонстрация;   Фронтальные лабораторные работы и опыты; Исследовательская проектная деятельность.       Эффективность обучения основам робототехники зависит и от организации занятий, проводимых с применением следующих методов: Объяснительно - иллюстративный - предъявление информации различными способами (объяснение, рассказ, беседа, инструктаж, демонстрация, работа с технологическими картами и др); Эвристический - метод творческой деятельности (создание творческих моделей и т.д.); Проблемный - постановка проблемы и самостоятельный поиск её решения обучающимися; Программированный - набор операций, которые необходимо выполнить в ходе выполнения практических работ (форма: компьютерный практикум, проектная деятельность); Репродуктивный - воспроизводство знаний и способов деятельности (форма: собирание моделей и конструкций по образцу, беседа, упражнения по аналогу); Частично - поисковый - решение проблемных задач с помощью педагога; Поисковый – самостоятельное решение проблем;    Метод проблемного изложения - постановка проблемы педагогом, решение ее самим педагогом, соучастие обучающихся при решении. Основной метод, который используется при изучении робототехники, - это метод проектов. Под методом проектов понимают технологию организации образовательных ситуаций, в которых учащийся ставит и решает собственные задачи, и технологию сопровождения самостоятельной деятельности учащегося.[4] Проектно-ориентированное обучение – это систематический учебный метод, вовлекающий учащихся в процесс приобретения знаний и умений с помощью широкой исследовательской деятельности, базирующейся на комплексных, реальных вопросах и тщательно проработанных заданиях. Основные этапы разработки Лего-проекта: 1. Обозначение темы проекта. 2. Цель и задачи представляемого проекта. Гипотеза. 3. Разработка механизма на основе конструктора Лего-модели NXT (RCX). 4. Составление программы для работы механизма в среде Lego Mindstorms (RoboLab). 5. Тестирование модели, устранение дефектов и неисправностей. При разработке и отладке проектов учащиеся делятся опытом друг с другом, что очень эффективно влияет на развитие познавательных, творческих навыков, а также самостоятельность школьников. Таким 2 5. «Пневматика» - для детей от 10 лет. Позволяет конструировать системы, в которых используется поток воздуха. 6. LEGO Mindstorms «Индустрия развлечений. Перворобот» (RCX) — это конструктор (набор сопрягаемых деталей и электронных блоков) для детей от 8 лет. Предназначен для создания программируемых роботизированных устройств. LEGO Mindstorms «Автоматизированные устройства. Перворобот» (RCX) - для детей от 8 лет. 7. Позволяет создать программируемые роботизированные устройства. 8. LEGO Mindstorms «Перворобот» (NXT) - для детей от 8 лет. Позволяет создавать как простые, так и достаточно сложные программируемые роботизированные устройства. Все школьные наборы на основе LEGO®-конструктора ПервоРобот RCX, NXT предназначены для того, чтобы ученики в основном работали группами. Поэтому учащиеся одновременно приобре-тают навыки сотрудничества и умение справляться с индивидуальными заданиями, составляющими часть общей задачи. В процессе конструирования добиваться того, чтобы созданные модели работа-ли и отвечали тем задачам, которые перед ними ставятся. Учащиеся получают возможность учиться на собственном опыте, проявлять творческий подход при решении поставленной задачи. Задания разной трудности учащиеся осваивают поэтапно. Основной принцип обучения «шаг за шагом», являющийся ключевым для LEGO®, обеспечивает учащемуся возможность работать в собственном темпе. Конструкторы ПервоРобот NXT позволяют учителю самосовершенствоваться, брать новые идеи, привлечь и удержать внимание учащихся, организовать учебную деятельность, применяя различные предметы, и проводить интегрированные занятия. Дополнительные элементы, содержа-щиеся в каждом наборе конструкторов, позволяют учащимся создавать модели собственного изоб-ретения, конструировать роботов, которые используются в жизни. Данные конструкторы показывают учащимся взаимосвязь между различными областями зна-ний, на уроках информатики решать задачи по физике, математике и т.д. Модели конструктора ПервоРобота NXT дают представление о работе механических конструкций, о силе, движении и скорости, помогают производить математические вычисления. Данные наборы помогают изучить разделы информатики: моделирование и программирование. 1.2. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РОБОТОТЕХНИКИ В ОБРАЗОВАТЕЛЬНОМ ПРОЦЕССЕ могут применяться по следующим направлениям: В рамках школьного урока и дополнительного образования робототехнические комплексы Лего Демонстрация;   Фронтальные лабораторные работы и опыты; Исследовательская проектная деятельность.       Эффективность обучения основам робототехники зависит и от организации занятий, проводимых с применением следующих методов: Объяснительно - иллюстративный - предъявление информации различными способами (объяснение, рассказ, беседа, инструктаж, демонстрация, работа с технологическими картами и др); Эвристический - метод творческой деятельности (создание творческих моделей и т.д.); Проблемный - постановка проблемы и самостоятельный поиск её решения обучающимися; Программированный - набор операций, которые необходимо выполнить в ходе выполнения практических работ (форма: компьютерный практикум, проектная деятельность); Репродуктивный - воспроизводство знаний и способов деятельности (форма: собирание моделей и конструкций по образцу, беседа, упражнения по аналогу); Частично - поисковый - решение проблемных задач с помощью педагога; Поисковый – самостоятельное решение проблем;    Метод проблемного изложения - постановка проблемы педагогом, решение ее самим педагогом, соучастие обучающихся при решении. Основной метод, который используется при изучении робототехники, - это метод проектов. Под методом проектов понимают технологию организации образовательных ситуаций, в которых учащийся ставит и решает собственные задачи, и технологию сопровождения самостоятельной деятельности учащегося.[4] Проектно-ориентированное обучение – это систематический учебный метод, вовлекающий учащихся в процесс приобретения знаний и умений с помощью широкой исследовательской деятельности, базирующейся на комплексных, реальных вопросах и тщательно проработанных заданиях. Основные этапы разработки Лего-проекта: 1. Обозначение темы проекта. 2. Цель и задачи представляемого проекта. Гипотеза. 3. Разработка механизма на основе конструктора Лего-модели NXT (RCX). 4. Составление программы для работы механизма в среде Lego Mindstorms (RoboLab). 5. Тестирование модели, устранение дефектов и неисправностей. При разработке и отладке проектов учащиеся делятся опытом друг с другом, что очень эффективно влияет на развитие познавательных, творческих навыков, а также самостоятельность школьников. Таким 2 образом, можно убедиться в том, что Лего, являясь дополнительным средством при изучении курса информатики, позволяет учащимся принимать решение самостоятельно, применимо к данной ситуации, учитывая окружающие особенности и наличие вспомогательных материалов. И, что немаловажно, – умение согласовывать свои действия с окружающими, т.е. работать в команде. Дополнительным преимуществом изучения робототехники является создание команды и в перспективе участие в городских, региональных, общероссийских и международных олимпиадах по робототехнике, что значительно усиливает мотивацию учеников к получению знаний. Основная цель использования робототехники – это социальный заказ общества: сформировать личность, способную самостоятельно ставить учебные цели, проектировать пути их реализации, контролировать и оценивать свои достижения, работать с разными источниками информации, оценивать их и на этой основе формулировать собственное мнение, суждение, оценку. То есть формирование ключевых компетентностей учащихся. Компетентностный подход в общем и среднем образовании объективно соответствует и социальным ожиданиям в сфере образования, и интересам участников образовательного процесса. Компетентностный подход – это подход, акцентирующий внимание на результатах образования, причём в качестве результата образования рассматривается не сумма усвоенной информации, а способность действовать в различных проблемных ситуациях. Главная задача системы общего образования – заложить основы информационной компетентности личности, т.е. помочь обучающемуся овладеть методами сбора и накопления информации, а также технологией ее осмысления, обработки и практического применения. Более подробно возможности включения робототехники в изучение общеобразовательных предметов представлены в таблице 1. Таблица 1 Возможности использования робототехники в образовательном процессе СТАРШАЯ ШКОЛА ИНФОРМАТИКА 10-11 (профиль класс «Информационно- технологический») – элективный курс «Робототехника». 10 и 11 класс – при изучении тем «Алгоритмизация и программирование», «Моделирование». ФИЗИКА http://httpwwwbloggercomprofile17 9964.blogspot.ru/ Целесообразно использовать при демонстрационных экспериментах, фронтальных лабораторных работах. STEM-образование. http://www.strf.ru/material.aspx? CatalogId=221&d_no=40548 http://ito.edu.ru/2010/Arkhangelsk/I I/II-0-1.html НАЧАЛЬНАЯ ШКОЛА Образовательные конструкторы: Мир вокруг нас Математика Геометрия • Простейшие геометрические фигуры • Периметр • Равные фигуры • Площадь, единицы измерения площади • Симметрия Логика и комбинаторика • Свойства предметов, классификация по признакам • Последовательности, цепочки • Пары и группы предметов. Одинаковые и разные множества. Мешки • Логические и комбинаторные задачи Проекты DUPLO На уроках технологии, развития речи Буквы DUPLO На уроках английского языка ПервоРобот ЛЕГО Урок окружающего мира Раздел «Животный мир» Показ запрограммиро- ванных роботов на уроках окружающего мира, математики (пространственные отношения). Информатика (программирование роботов) Технология: групповая работа с WEDO ОСНОВНАЯ ШКОЛА Урочная деятельность ИНФОРМАТИКА http://gaysinasnz.ucoz.ru/index/planirovanie_na_2011_20 12_uchebnyj_god/0-35 - эл. портфолио Гайсиной И.Р., учителя информатики, г. Снежинск «Программы курса информатики и информационных технологий для 5-7 классов общеобразовательной школы» Л.Л. Босовой Методические рекомендации по встраиванию робототехники в учебный процесс 1. Автоматизированные устройства. ПервоРобот. Книга для учителя (приложение – компакт-диск с видеофильмами). Lego Group, перевод ИНТ, - 134с., илл. 2. Индустрия развлечений. ПервоРобот. Книга для учителя и сборник проектов. Lego Group, перевод ИНТ, - 87 с., илл. 3. Технология и информатика: проекты и задания. Книга для учителя. –М.: ИНТ, - 80 с. Анализ методической литературы позволил сделать вывод, что в настоящее время существуют три организационные формы обучения робототехнике:  работа с ограниченной группой обучающихся,  изучение робототехники в рамках элективного курса. Например: «Алгоритмы и элементы программирования». Существует возможность параллельного изучения программирования и робототехники в 7-9 классах (http://festival.1september.ru/articles/623491/ ). Или в 9 классе – при изучении темы «Алгоритми-зация и программирование» + элективный курс «Основы робототехники». При изучении темы «Информационное моделирование» http://tubukschool.narod.ru/p85aa1.html ФИЗИКА http://httpwwwbloggercomprofile179964.blogspot.ru/ В соответствии с УМК О.Ф. Кабардина http://www.docme.ru/doc/55397/robototehnika-na- urokah-fiziki Наборы образовательной робототехники «Машины и механизмы»: 3 образом, можно убедиться в том, что Лего, являясь дополнительным средством при изучении курса информатики, позволяет учащимся принимать решение самостоятельно, применимо к данной ситуации, учитывая окружающие особенности и наличие вспомогательных материалов. И, что немаловажно, – умение согласовывать свои действия с окружающими, т.е. работать в команде. Дополнительным преимуществом изучения робототехники является создание команды и в перспективе участие в городских, региональных, общероссийских и международных олимпиадах по робототехнике, что значительно усиливает мотивацию учеников к получению знаний. Основная цель использования робототехники – это социальный заказ общества: сформировать личность, способную самостоятельно ставить учебные цели, проектировать пути их реализации, контролировать и оценивать свои достижения, работать с разными источниками информации, оценивать их и на этой основе формулировать собственное мнение, суждение, оценку. То есть формирование ключевых компетентностей учащихся. Компетентностный подход в общем и среднем образовании объективно соответствует и социальным ожиданиям в сфере образования, и интересам участников образовательного процесса. Компетентностный подход – это подход, акцентирующий внимание на результатах образования, причём в качестве результата образования рассматривается не сумма усвоенной информации, а способность действовать в различных проблемных ситуациях. Главная задача системы общего образования – заложить основы информационной компетентности личности, т.е. помочь обучающемуся овладеть методами сбора и накопления информации, а также технологией ее осмысления, обработки и практического применения. Более подробно возможности включения робототехники в изучение общеобразовательных предметов представлены в таблице 1. Таблица 1 Возможности использования робототехники в образовательном процессе СТАРШАЯ ШКОЛА ИНФОРМАТИКА 10-11 (профиль класс «Информационно- технологический») – элективный курс «Робототехника». 10 и 11 класс – при изучении тем «Алгоритмизация и программирование», «Моделирование». ФИЗИКА http://httpwwwbloggercomprofile17 9964.blogspot.ru/ Целесообразно использовать при демонстрационных экспериментах, фронтальных лабораторных работах. STEM-образование. http://www.strf.ru/material.aspx? CatalogId=221&d_no=40548 http://ito.edu.ru/2010/Arkhangelsk/I I/II-0-1.html НАЧАЛЬНАЯ ШКОЛА Образовательные конструкторы: Мир вокруг нас Математика Геометрия • Простейшие геометрические фигуры • Периметр • Равные фигуры • Площадь, единицы измерения площади • Симметрия Логика и комбинаторика • Свойства предметов, классификация по признакам • Последовательности, цепочки • Пары и группы предметов. Одинаковые и разные множества. Мешки • Логические и комбинаторные задачи Проекты DUPLO На уроках технологии, развития речи Буквы DUPLO На уроках английского языка ПервоРобот ЛЕГО Урок окружающего мира Раздел «Животный мир» Показ запрограммиро- ванных роботов на уроках окружающего мира, математики (пространственные отношения). Информатика (программирование роботов) Технология: групповая работа с WEDO ОСНОВНАЯ ШКОЛА Урочная деятельность ИНФОРМАТИКА http://gaysinasnz.ucoz.ru/index/planirovanie_na_2011_20 12_uchebnyj_god/0-35 - эл. портфолио Гайсиной И.Р., учителя информатики, г. Снежинск «Программы курса информатики и информационных технологий для 5-7 классов общеобразовательной школы» Л.Л. Босовой Методические рекомендации по встраиванию робототехники в учебный процесс 1. Автоматизированные устройства. ПервоРобот. Книга для учителя (приложение – компакт-диск с видеофильмами). Lego Group, перевод ИНТ, - 134с., илл. 2. Индустрия развлечений. ПервоРобот. Книга для учителя и сборник проектов. Lego Group, перевод ИНТ, - 87 с., илл. 3. Технология и информатика: проекты и задания. Книга для учителя. –М.: ИНТ, - 80 с. Анализ методической литературы позволил сделать вывод, что в настоящее время существуют три организационные формы обучения робототехнике:  работа с ограниченной группой обучающихся,  изучение робототехники в рамках элективного курса. Например: «Алгоритмы и элементы программирования». Существует возможность параллельного изучения программирования и робототехники в 7-9 классах (http://festival.1september.ru/articles/623491/ ). Или в 9 классе – при изучении темы «Алгоритми-зация и программирование» + элективный курс «Основы робототехники». При изучении темы «Информационное моделирование» http://tubukschool.narod.ru/p85aa1.html ФИЗИКА http://httpwwwbloggercomprofile179964.blogspot.ru/ В соответствии с УМК О.Ф. Кабардина http://www.docme.ru/doc/55397/robototehnika-na- urokah-fiziki Наборы образовательной робототехники «Машины и механизмы»: 3 1. Возобновляемые источники энергии 2. Индустрия развлечений. ПервоРобот 3. Пневматика 4. Технология и физика 5. Энергия, работа, мощность Разделы: 1. Физика и физические методы изучения природы 2. Механические явления 3. Тепловые явления 4. Электрические и магнитные явления 5. Электромагнитные колебания и волны Литература: 1. Возобновляемые источники энергии. Книга для учителя. LEGO Group, перевод ИНТ, -122 с., илл. 2. Индустрия развлечений. ПервоРобот. Книга для учителя и сборник проектов. LEGO Group, перевод ИНТ, - 87 с., илл. 3. Технология и физика. Книга для учителя. LEGO Educational/ Перевод на русский – ИНТ 4. Энергия, работа, мощность. Книга для учителя. LEGO Group, перевод ИНТ, - 63 с., илл. Внеурочная деятельность Lego NXT; Tetrix; Знакомство с основами мехатроники и робототехники в рамках факультативов, элективных курсов Fischertechnik. Arduino – совместимые платформы, UNIMAT CNC – основа для проектной и исследовательской деятельности по научно-техническому направлению Прикладная математика и информатика (факультативы, элективные курсы) Дополнительное образование Lego NXT; Tetrix; - основа для реализации программ дополнительного образования по робототехнике и мехатронике Fischertechnik. Arduino – совместимые платформы, UNIMAT CNC – основа для реализации программ дополнительного образования по началам промышленной робототехники, основам автоматизированных систем управления и прикладной математике 1. Lego WeDo – – занятия по моделированию и конструированию в рамках ФГОС 2. Проектная деятельность (Есть такой курс в начальной школе. Его можно построить на основе проектирования разных роботов, защиты и представления результатов) 3. Кружок Робототехника (проектирование и программирование роботов) 4. Кружок «Конструирование» (используя конструктор ЛЕГО) 5. Во внеурочной деятельности можно использовать опыт кружковой работы, по сути это то же самое. Организация развивающей среды для самостоятельности младших школьников Lego Wee-Doo; NXT – основа для реализации программ дополнительного образования по начальной робототехнике Робототехника в школе представляет учащимся технологии 21 века, способствует развитию их коммуникативных способностей, развивает навыки взаимодействия, самостоятельности при принятии решений, раскрывает их творческий потенциал. Дети и подростки лучше понимают, когда они что-либо самостоятельно создают или изобретают. При проведении занятий по робототехнике этот факт не просто учитывается, а реально используется на каждом занятии. Изучение робототехники достаточно популярно в школах нашей страны, более 2000 школ имеют учебные комплекты для изучения основ робототехники. Сейчас основная задача - как можно больше молодёжи привлечь к науке и инженерному делу. Ключевая возможность учебных комплектов по робототехнике — простая интеграция с любой образовательной программой. 4 1. Возобновляемые источники энергии 2. Индустрия развлечений. ПервоРобот 3. Пневматика 4. Технология и физика 5. Энергия, работа, мощность Разделы: 1. Физика и физические методы изучения природы 2. Механические явления 3. Тепловые явления 4. Электрические и магнитные явления 5. Электромагнитные колебания и волны Литература: 1. Возобновляемые источники энергии. Книга для учителя. LEGO Group, перевод ИНТ, -122 с., илл. 2. Индустрия развлечений. ПервоРобот. Книга для учителя и сборник проектов. LEGO Group, перевод ИНТ, - 87 с., илл. 3. Технология и физика. Книга для учителя. LEGO Educational/ Перевод на русский – ИНТ 4. Энергия, работа, мощность. Книга для учителя. LEGO Group, перевод ИНТ, - 63 с., илл. Внеурочная деятельность Lego NXT; Tetrix; Знакомство с основами мехатроники и робототехники в рамках факультативов, элективных курсов Fischertechnik. Arduino – совместимые платформы, UNIMAT CNC – основа для проектной и исследовательской деятельности по научно-техническому направлению Прикладная математика и информатика (факультативы, элективные курсы) Дополнительное образование Lego NXT; Tetrix; - основа для реализации программ дополнительного образования по робототехнике и мехатронике Fischertechnik. Arduino – совместимые платформы, UNIMAT CNC – основа для реализации программ дополнительного образования по началам промышленной робототехники, основам автоматизированных систем управления и прикладной математике 1. Lego WeDo – – занятия по моделированию и конструированию в рамках ФГОС 2. Проектная деятельность (Есть такой курс в начальной школе. Его можно построить на основе проектирования разных роботов, защиты и представления результатов) 3. Кружок Робототехника (проектирование и программирование роботов) 4. Кружок «Конструирование» (используя конструктор ЛЕГО) 5. Во внеурочной деятельности можно использовать опыт кружковой работы, по сути это то же самое. Организация развивающей среды для самостоятельности младших школьников Lego Wee-Doo; NXT – основа для реализации программ дополнительного образования по начальной робототехнике Робототехника в школе представляет учащимся технологии 21 века, способствует развитию их коммуникативных способностей, развивает навыки взаимодействия, самостоятельности при принятии решений, раскрывает их творческий потенциал. Дети и подростки лучше понимают, когда они что-либо самостоятельно создают или изобретают. При проведении занятий по робототехнике этот факт не просто учитывается, а реально используется на каждом занятии. Изучение робототехники достаточно популярно в школах нашей страны, более 2000 школ имеют учебные комплекты для изучения основ робототехники. Сейчас основная задача - как можно больше молодёжи привлечь к науке и инженерному делу. Ключевая возможность учебных комплектов по робототехнике — простая интеграция с любой образовательной программой. 4 В приложении 1 приведён фрагмент программы «Первый шаг в робототехнику» для учащихся 5-6 классов, рассчитанной на 68 часов. Особенность программы в том, что она может быть реализована в рамках существующих учебных планов (См. таблицу 1). Далее, в 9-х классах школьники могут выбрать элективный курс «Основы робототехники». В профильных классах (информационно-технологическом и физико-математическом) введён элективный учебный предмет «Робототехника». Таким образом, каждый выпускник школы пройдет по направлению «Робототехника» как минимум две ступени обучения. Более того, в школе планируется использование образовательного комплекса Lego WeDo для изучения робототехники и автоматизированных систем в начальной школе, что обеспечит каждому учащемуся трёхуровневое образование по данному направлению. Текущая образовательная тенденция — проектная деятельность. На каждом занятии дети создают модель автоматизированного устройства, при этом поднимаются вопросы из курса математики, физики, технологии, биологии, обществознания, английского языка и других предметов. Рассматриваются только проблемные вопросы, когда теоретические расчёты с множеством допущений и округлений отличаются от того, что будет происходить на самом деле, — это прямой путь к осознанию того факта, что физический эксперимент интереснее и важнее любых информационных моделей и вычислений — т.е. фактически фундамент любого учёного и инженера. Происходит это без назидания педагога. Есть много образовательных технологий развивающих критическое мышление и умение решать задачи, однако существует очень мало привлекательных образовательных сред, вдохновляющих следующее поколение к новаторству через науку, технологию, математику, поощряющих детей думать творчески, анализировать ситуацию, критически мыслить, применять свои навыки для решения проблем реального мира. 1.3. ОСОБЕННОСТИ ПРОЦЕССА ВСТРАИВАНИЯ «РОБОТОТЕХНИКИ» В ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ПРЕДМЕТЫ Важнейшей отличительной особенностью стандартов нового поколения является их ориентация на результаты образования, причем они рассматриваются на основе системно-деятельностного подхода. Процессы обучения и воспитания не сами по себе развивают человека, а лишь тогда, когда они имеют деятельностные формы и способствуют формированию тех или иных типов деятельности. Деятельность выступает как внешнее условие развития у ребенка познавательных процессов. Чтобы ребенок развивался, необходимо организовать его деятельность. Значит, образовательная задача состоит в организации условий, провоцирующих детское действие. Такую стратегию обучения легко реализовать в образовательной среде LEGO (ЛЕГО), которая объединяет в себе специально скомпонованные для занятий в группе комплекты ЛЕГО, тщательно продуманную систему заданий для детей и четко сформулированную образовательную концепцию. В процессе активной работы детей по конструированию, исследованию, постановке вопросов и совместному творчеству не только существенно улучшаются «традиционные» результаты, но и открывается много дополнительных интересных возможностей. Работая группами, дети, независимо от их подготовки, могут строить модели и при этом обучаться, получая удовольствие. В содержании базовой дисциплины "Информатика" понятийный аппарат информатики предполагается разделить на три концентра: понятия, связанные с описанием информационного процесса; понятия, раскрывающие суть информационного моделирования; понятия, характеризующие применение информатики в различных областях, прежде всего:    технологиях, управлении, социально-экономической сфере. Для учителя информатики, помимо содержания и количества часов, выделяемых на пред-мет, важна информация и о новых подходах в стандартах второго поколения — это деятельностный подход. Для этого подхода главным является вопрос, какие необходимы действия, которыми должен овладеть ученик, чтобы решать любые задачи. Иначе говоря, необходимо выделить универсальные действия, овладение которыми дает возможность решать в неопределенных жизненных ситуациях разные классы задач. Таким образом, на первый план, наряду с общей грамотностью, выступают такие качества выпускника, как, например, разработка и проверка гипотез, умение работать в проектном режиме, инициативность в принятии решений и т.п. Эти способности востребованы в постиндустриальном обществе. Они и становятся одним из значимых ожидаемых результатов образования и предметом стандартизации. Одним из методических решений, позволяющим более интенсивно осваивать информатику и формировать ключевые компетенции учащихся, является использование конструктора Лего на уроках информатики. Главная идея состоит в том, чтобы через насыщение школьного пространства новыми технологиями изменить содержание учебно-воспитательного процесса, создать новую внутришкольную коммуникационную среду, попадая в которую учащийся и учитель был бы более успешен, более компетентен, более современен. 5 В приложении 1 приведён фрагмент программы «Первый шаг в робототехнику» для учащихся 5-6 классов, рассчитанной на 68 часов. Особенность программы в том, что она может быть реализована в рамках существующих учебных планов (См. таблицу 1). Далее, в 9-х классах школьники могут выбрать элективный курс «Основы робототехники». В профильных классах (информационно-технологическом и физико-математическом) введён элективный учебный предмет «Робототехника». Таким образом, каждый выпускник школы пройдет по направлению «Робототехника» как минимум две ступени обучения. Более того, в школе планируется использование образовательного комплекса Lego WeDo для изучения робототехники и автоматизированных систем в начальной школе, что обеспечит каждому учащемуся трёхуровневое образование по данному направлению. Текущая образовательная тенденция — проектная деятельность. На каждом занятии дети создают модель автоматизированного устройства, при этом поднимаются вопросы из курса математики, физики, технологии, биологии, обществознания, английского языка и других предметов. Рассматриваются только проблемные вопросы, когда теоретические расчёты с множеством допущений и округлений отличаются от того, что будет происходить на самом деле, — это прямой путь к осознанию того факта, что физический эксперимент интереснее и важнее любых информационных моделей и вычислений — т.е. фактически фундамент любого учёного и инженера. Происходит это без назидания педагога. Есть много образовательных технологий развивающих критическое мышление и умение решать задачи, однако существует очень мало привлекательных образовательных сред, вдохновляющих следующее поколение к новаторству через науку, технологию, математику, поощряющих детей думать творчески, анализировать ситуацию, критически мыслить, применять свои навыки для решения проблем реального мира. 1.3. ОСОБЕННОСТИ ПРОЦЕССА ВСТРАИВАНИЯ «РОБОТОТЕХНИКИ» В ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ПРЕДМЕТЫ Важнейшей отличительной особенностью стандартов нового поколения является их ориентация на результаты образования, причем они рассматриваются на основе системно-деятельностного подхода. Процессы обучения и воспитания не сами по себе развивают человека, а лишь тогда, когда они имеют деятельностные формы и способствуют формированию тех или иных типов деятельности. Деятельность выступает как внешнее условие развития у ребенка познавательных процессов. Чтобы ребенок развивался, необходимо организовать его деятельность. Значит, образовательная задача состоит в организации условий, провоцирующих детское действие. Такую стратегию обучения легко реализовать в образовательной среде LEGO (ЛЕГО), которая объединяет в себе специально скомпонованные для занятий в группе комплекты ЛЕГО, тщательно продуманную систему заданий для детей и четко сформулированную образовательную концепцию. В процессе активной работы детей по конструированию, исследованию, постановке вопросов и совместному творчеству не только существенно улучшаются «традиционные» результаты, но и открывается много дополнительных интересных возможностей. Работая группами, дети, независимо от их подготовки, могут строить модели и при этом обучаться, получая удовольствие. В содержании базовой дисциплины "Информатика" понятийный аппарат информатики предполагается разделить на три концентра: понятия, связанные с описанием информационного процесса; понятия, раскрывающие суть информационного моделирования; понятия, характеризующие применение информатики в различных областях, прежде всего:    технологиях, управлении, социально-экономической сфере. Для учителя информатики, помимо содержания и количества часов, выделяемых на пред-мет, важна информация и о новых подходах в стандартах второго поколения — это деятельностный подход. Для этого подхода главным является вопрос, какие необходимы действия, которыми должен овладеть ученик, чтобы решать любые задачи. Иначе говоря, необходимо выделить универсальные действия, овладение которыми дает возможность решать в неопределенных жизненных ситуациях разные классы задач. Таким образом, на первый план, наряду с общей грамотностью, выступают такие качества выпускника, как, например, разработка и проверка гипотез, умение работать в проектном режиме, инициативность в принятии решений и т.п. Эти способности востребованы в постиндустриальном обществе. Они и становятся одним из значимых ожидаемых результатов образования и предметом стандартизации. Одним из методических решений, позволяющим более интенсивно осваивать информатику и формировать ключевые компетенции учащихся, является использование конструктора Лего на уроках информатики. Главная идея состоит в том, чтобы через насыщение школьного пространства новыми технологиями изменить содержание учебно-воспитательного процесса, создать новую внутришкольную коммуникационную среду, попадая в которую учащийся и учитель был бы более успешен, более компетентен, более современен. 5 Цель внедрения конструктора Лего на уроках информатики: научить учащихся самостоятельно мыслить, находить и решать проблемы, привлекая для этого знания из разных областей, уметь прогнозировать результаты и возможные последствия разных вариантов решения. Также уроки информатики с применением средств Лего являются «первой ступенькой» для качественной подготовки участников турниров Лего-роботов на районных, областных и российских соревнованиях. Одной из основных задач является осуществление технологической подготовки учащихся. На уроках информатики с применением Лего в основной и старшей школе учащиеся могут разрабатывать проекты по интересующей их тематике, широко используя в своей работе межпредметные связи. Ниже представлены некоторые разделы из курса изучения образовательной области «Информатика и ИКТ» с включением в процесс обучения Лего-роботов, их элементов, а также примеры проектов. Рабочая программа по информатике для 5-7 классов составлена на основе Федерального компонента государственного стандарта (Приказ Минобразования России «Об утверждении федерального компонента государственных стандартов начального общего, основного общего и среднего (полного) общего образования» от 05.03.2004г №1089), примерной программы основного общего образования по информатике с учётом авторской программы по информатике \ Л. Босова М.: БИНОМ 2009г. Пример встраивания образовательной робототехники в преподавание информатики 5 класс Тематика урока Всего Теория Компьютер для начинающих (8 ч). Практи- кум Контроль ЗУН Номер урока 2 3 4 5 10 11 12 13 14 Номер урока 35 Номе р урока Как устроен компьютер. Объяснение взаимодействия устройств компьютера по прототипу работы ЛЕГО-робота. Ввод информации в память компьютера. Клавиатура. Группы клавиш. Основная позиция пальцев на клавиатуре. Ввод информации в память ЛЕГО-робота. Программы и файлы. Программная среда Lego Mindstorms. Информация вокруг нас (14 ч). Действия с информацией. Хранение информации. Хранение информации в микрокомпьютере конструктора ЛЕГО модели NXT (RCX). Носители информации. Способы сохранения и передачи информации в ЛЕГО. Передача информации. Передача информации в микрокомпьютере конструктора ЛЕГО модели NXT (RCX). Кодирование информации. Кодирование информации на примере микрокомпьютера ЛЕГО. Формы представления информации. Демонстрация работы ЛЕГО-робота. 1 1 1 1 1 1 1 1 1 6 класс 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 Тематика урока Всего Теория Практикум Контроль ЗУН Элементы алгоритмизации (10 ч). 26 27 28 Что такое алгоритм. Алгоритм движения ЛЕГО-робота. Исполнители вокруг нас. ЛЕГО-робот, как пример исполнителя. Знакомство со средой программирования Lego Mindstorms. Формы записи алгоритмов. Запись алгоритма движения ЛЕГО-робота. 29-30 Линейные алгоритмы. Написание линейного алгоритма движения ЛЕГО-робота. Демонстрация. Алгоритмы с ветвлениями. Написание алгоритма ветвления движения ЛЕГО-робота. Демонстрация. 31-32 33-34 Циклические алгоритмы. Написание циклического алгоритма движения ЛЕГО-робота. Демонстрация. Контрольная работа по теме «Алгоритмизация» 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 1 1 1 2 2 2 1 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 1 Тематика урока 7 класс 6 Всего Теория Практикум Контроль ЗУН Цель внедрения конструктора Лего на уроках информатики: научить учащихся самостоятельно мыслить, находить и решать проблемы, привлекая для этого знания из разных областей, уметь прогнозировать результаты и возможные последствия разных вариантов решения. Также уроки информатики с применением средств Лего являются «первой ступенькой» для качественной подготовки участников турниров Лего-роботов на районных, областных и российских соревнованиях. Одной из основных задач является осуществление технологической подготовки учащихся. На уроках информатики с применением Лего в основной и старшей школе учащиеся могут разрабатывать проекты по интересующей их тематике, широко используя в своей работе межпредметные связи. Ниже представлены некоторые разделы из курса изучения образовательной области «Информатика и ИКТ» с включением в процесс обучения Лего-роботов, их элементов, а также примеры проектов. Рабочая программа по информатике для 5-7 классов составлена на основе Федерального компонента государственного стандарта (Приказ Минобразования России «Об утверждении федерального компонента государственных стандартов начального общего, основного общего и среднего (полного) общего образования» от 05.03.2004г №1089), примерной программы основного общего образования по информатике с учётом авторской программы по информатике \ Л. Босова М.: БИНОМ 2009г. Пример встраивания образовательной робототехники в преподавание информатики 5 класс Тематика урока Всего Теория Компьютер для начинающих (8 ч). Практи- кум Контроль ЗУН Номер урока 2 3 4 5 10 11 12 13 14 Номер урока 35 Номе р урока Как устроен компьютер. Объяснение взаимодействия устройств компьютера по прототипу работы ЛЕГО-робота. Ввод информации в память компьютера. Клавиатура. Группы клавиш. Основная позиция пальцев на клавиатуре. Ввод информации в память ЛЕГО-робота. Программы и файлы. Программная среда Lego Mindstorms. Информация вокруг нас (14 ч). Действия с информацией. Хранение информации. Хранение информации в микрокомпьютере конструктора ЛЕГО модели NXT (RCX). Носители информации. Способы сохранения и передачи информации в ЛЕГО. Передача информации. Передача информации в микрокомпьютере конструктора ЛЕГО модели NXT (RCX). Кодирование информации. Кодирование информации на примере микрокомпьютера ЛЕГО. Формы представления информации. Демонстрация работы ЛЕГО-робота. 1 1 1 1 1 1 1 1 1 6 класс 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 Тематика урока Всего Теория Практикум Контроль ЗУН Элементы алгоритмизации (10 ч). 26 27 28 Что такое алгоритм. Алгоритм движения ЛЕГО-робота. Исполнители вокруг нас. ЛЕГО-робот, как пример исполнителя. Знакомство со средой программирования Lego Mindstorms. Формы записи алгоритмов. Запись алгоритма движения ЛЕГО-робота. 29-30 Линейные алгоритмы. Написание линейного алгоритма движения ЛЕГО-робота. Демонстрация. Алгоритмы с ветвлениями. Написание алгоритма ветвления движения ЛЕГО-робота. Демонстрация. 31-32 33-34 Циклические алгоритмы. Написание циклического алгоритма движения ЛЕГО-робота. Демонстрация. Контрольная работа по теме «Алгоритмизация» 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 1 1 1 2 2 2 1 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 1 Тематика урока 7 класс 6 Всего Теория Практикум Контроль ЗУН Алгоритмика (7 ч). Алгоритм — модель деятельности исполнителя алгоритмов. Исполнитель Чертежник. Управление Чертежником. Алгоритм действия ЛЕГО-робота. Исполнитель Чертежник. Использование вспомогательных алгоритмов. Создание вспомогательных алгоритмов в среде Lego Mindstorms Исполнитель Чертежник. Цикл «повторить n раз». Создание циклических алгоритмов «повторить n раз» в среде Lego Mindstorms Исполнитель Робот. Управление Роботом. Работа в среде Lego Mindstorms. Исполнитель Робот. Цикл «пока». Создание циклов «пока» в среде Lego Mindstorms Исполнитель Робот. Ветвление. Создание циклов ветвления в среде Lego Mindstorms Контрольная работа по теме «Алгоритмизация 27 28 29 30 31 32 33 1 1 1 1 1 1 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0.5 0,5 0,5 1 2 34-35 Итоговый ЛЕГО-проект. Рабочая программа по информатике для 8-9 классов составлена на основе Федерального компонента государственного стандарта (Приказ Минобразования России «Об утверждении федерального компонента государственных стандартов начального общего, основного общего и среднего (полного) общего образования» от 05.03.2004г №1089), примерной программы основного общего образования по информатике с учётом авторской программы по информатике Угринович Н.Д. 1 1 1 8 класс Номер урока Тематика урока Всего Теория Практикум Контроль ЗУН Информация и информационные процессы (9 ч). Информация в природе, обществе и технике. Примеры систем автоматического управления, неавтоматического управления, автоматизированных систем управления на основе конструктора ЛЕГО. 1 1 Компьютер как универсальное устройство обработки информации (7 ч). Программная обработка данных на компьютере. Обработка данных в микрокомпьютере Lego Mindstorms Устройство компьютера. Объяснение взаимодействия устройств компьютера по прототипу работы ЛЕГО-робота. Процессор и системная плата. Процессор и системная плата в микрокомпьютере ЛЕГО NXT (RCX). Устройства ввода информации. Устройства ввода информации в микрокомпьютер Lego Mindstorms Устройства вывода информации. Устройства вывода информации в микрокомпьютере Lego Mindstorms Оперативная память. Долговременная память. Виды памяти в в микрокомпьютере Lego Mindstorms 1 1 1 1 1 1 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0.5 0,5 0,5 0,5 0,5 9 класс Тематика урока Всего Теория Практикум Контроль ЗУН 1 10 11 12 13 14 15 Номер урока Основы алгоритмизации и объектно-ориентированного программирования (30 ч). 35 36 Алгоритм и его формальное исполнение. Алгоритм действия ЛЕГО- робота. Свойства алгоритма и его исполнители. Блок-схемы алгоритмов. Выполнение алгоритмов компьютером. Примеры алгоритмов действия ЛЕГО-роботов. 1 1 1 1 7 Алгоритмика (7 ч). Алгоритм — модель деятельности исполнителя алгоритмов. Исполнитель Чертежник. Управление Чертежником. Алгоритм действия ЛЕГО-робота. Исполнитель Чертежник. Использование вспомогательных алгоритмов. Создание вспомогательных алгоритмов в среде Lego Mindstorms Исполнитель Чертежник. Цикл «повторить n раз». Создание циклических алгоритмов «повторить n раз» в среде Lego Mindstorms Исполнитель Робот. Управление Роботом. Работа в среде Lego Mindstorms. Исполнитель Робот. Цикл «пока». Создание циклов «пока» в среде Lego Mindstorms Исполнитель Робот. Ветвление. Создание циклов ветвления в среде Lego Mindstorms Контрольная работа по теме «Алгоритмизация 27 28 29 30 31 32 33 1 1 1 1 1 1 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0.5 0,5 0,5 1 2 34-35 Итоговый ЛЕГО-проект. Рабочая программа по информатике для 8-9 классов составлена на основе Федерального компонента государственного стандарта (Приказ Минобразования России «Об утверждении федерального компонента государственных стандартов начального общего, основного общего и среднего (полного) общего образования» от 05.03.2004г №1089), примерной программы основного общего образования по информатике с учётом авторской программы по информатике Угринович Н.Д. 1 1 1 8 класс Номер урока Тематика урока Всего Теория Практикум Контроль ЗУН Информация и информационные процессы (9 ч). Информация в природе, обществе и технике. Примеры систем автоматического управления, неавтоматического управления, автоматизированных систем управления на основе конструктора ЛЕГО. 1 1 Компьютер как универсальное устройство обработки информации (7 ч). Программная обработка данных на компьютере. Обработка данных в микрокомпьютере Lego Mindstorms Устройство компьютера. Объяснение взаимодействия устройств компьютера по прототипу работы ЛЕГО-робота. Процессор и системная плата. Процессор и системная плата в микрокомпьютере ЛЕГО NXT (RCX). Устройства ввода информации. Устройства ввода информации в микрокомпьютер Lego Mindstorms Устройства вывода информации. Устройства вывода информации в микрокомпьютере Lego Mindstorms Оперативная память. Долговременная память. Виды памяти в в микрокомпьютере Lego Mindstorms 1 1 1 1 1 1 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0.5 0,5 0,5 0,5 0,5 9 класс Тематика урока Всего Теория Практикум Контроль ЗУН 1 10 11 12 13 14 15 Номер урока Основы алгоритмизации и объектно-ориентированного программирования (30 ч). 35 36 Алгоритм и его формальное исполнение. Алгоритм действия ЛЕГО- робота. Свойства алгоритма и его исполнители. Блок-схемы алгоритмов. Выполнение алгоритмов компьютером. Примеры алгоритмов действия ЛЕГО-роботов. 1 1 1 1 7 37 Кодирование основных типов алгоритмических структур на объектно- ориентированных языках и алгоритмическом языке. Среда программирования Lego Mindstorms 38-39 Линейный алгоритм. Написание линейного алгоритма движения ЛЕГО-робота. Демонстрация. «ветвление» движения ЛЕГО-робота. Демонстрация. 40-41 Алгоритмическая структура «ветвление». Написание алгоритма 42-43 Алгоритмическая структура «выбор». Написание алгоритма «выбор» 44-45 Алгоритмическая структура «цикл». Написание алгоритма «цикл» движения ЛЕГО-робота. Демонстрация. движения ЛЕГО-робота. Демонстрация. Первоначальное использование конструкторов Лего требует наличия готовых шаблонов: при отсутствии у многих детей практического опыта необходим первый этап обучения, на котором происходит знакомство с различными видами соединения деталей, вырабатывается умение читать чертежи и взаимодействовать в команде. В дальнейшем учащиеся отклоняются от инструкции, включая собственную фантазию, ко-торая позволяет создавать совершенно невероятные модели. Недостаток знаний для производства собственной модели компенсируется возрастающей активностью любознательности учащегося, что выводит обучение на новый продуктивный уровень. 1 1 1 1 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 1 0,5 0,5 8 37 Кодирование основных типов алгоритмических структур на объектно- ориентированных языках и алгоритмическом языке. Среда программирования Lego Mindstorms 38-39 Линейный алгоритм. Написание линейного алгоритма движения ЛЕГО-робота. Демонстрация. «ветвление» движения ЛЕГО-робота. Демонстрация. 40-41 Алгоритмическая структура «ветвление». Написание алгоритма 42-43 Алгоритмическая структура «выбор». Написание алгоритма «выбор» 44-45 Алгоритмическая структура «цикл». Написание алгоритма «цикл» движения ЛЕГО-робота. Демонстрация. движения ЛЕГО-робота. Демонстрация. Первоначальное использование конструкторов Лего требует наличия готовых шаблонов: при отсутствии у многих детей практического опыта необходим первый этап обучения, на котором происходит знакомство с различными видами соединения деталей, вырабатывается умение читать чертежи и взаимодействовать в команде. В дальнейшем учащиеся отклоняются от инструкции, включая собственную фантазию, ко-торая позволяет создавать совершенно невероятные модели. Недостаток знаний для производства собственной модели компенсируется возрастающей активностью любознательности учащегося, что выводит обучение на новый продуктивный уровень. 1 1 1 1 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 1 0,5 0,5 8