Выступление на августовской конференции 2017 г. на тему «Образовательная робототехника как междисциплинарное направление обучения школьников»

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение основная общеобразовательная школа с. Чля Николаевского муниципального района Хабаровского края

«Образовательная робототехника

как междисциплинарное направление обучения школьников»

Бадараева Б.Э., учитель технологии,

информатики МБОУ ООШ с. Чля

На сегодняшний день в Российской Федерации наблюдается дефицит инженерных кадров, это отмечают руководители предприятий производственной сферы. «Качество» абитуриента на технические направления подготовки в целом невысоко, отмечают ректора крупнейших технических университетов. «Сегодня в стране существует явная нехватка инженерно-технических работников, рабочих кадров и в первую очередь рабочих кадров, соответствующих сегодняшнему уровню развития нашего общества» (Путин В.В.).СЛАЙД 2

Для того чтобы привить школьникам интерес к технике, к получению в будущем технической специальности, необходимы полноценные практические занятия по современным технологиям, начиная со школы. Поэтому в январе 2017 года разработан инновационный проект «Робототехника как средство развития у обучающихся способностей к научной и творческой деятельности". СЛАЙД 4

Образовательная робототехника представляет собой дидактическую модель робототехнической науки. Элементы этой модели могут быть использованы для организации пропедевтического обучения школьников основам инженерной деятельности с целью привлечения их интереса к инженерно-техническим специальностям. Круг задач, решаемых образовательной робототехникой, достаточно широк, поскольку робот может выступать не только объектом для изучения, но и средством учебного моделирования и конструирования. Во втором случае открываются широкие возможности длявстраивания образовательной робототехники в различные школьные предметы.

В основе образовательной робототехники лежат игровые технологии, этим в значительной степени обусловлена еѐ популярность у школьников. СЛАЙД 5 Безусловно, игра является эффективным методом и формой организации обучения, она позволяет школьникам учиться, не замечая процесса обучения. В то же время образовательная робототехника – это интегративная предметная область, как и для любого интегративного курса для неѐ характерно соединение нескольких учебных предметов в единое целое и выделение ведущего предмета. Она включает в себя знания из школьных предметов: информатики, физики, математики. СЛАЙД 6 Информатика как ведущий учебный предмет сохраняет свою специфику, а физика и математика выступают в качестве вспомогательной основы. Можно выделить два вида интегративных связей образовательной робототехники с названными учебными предметами:

1) элементы предметных знаний, необходимые для изучения робототехники;

2) элементы межпредметных знаний, необходимые для изучения робототехники. Раскроем эти связи (рис. 1).

Создание и отладка алгоритмов для робота – задача из курса информатики. В то же время программирование устройств (моторов и датчиков), которыми оснащен робот, затрагивает и область физики. При создании программ необходимо понимать суть работы датчика (физические закономерности, на которых основана его работа), учитывать погрешности измерения датчика и др. Физика всегда занимала ведущее место как научная основа техники, поскольку она лежит в основе всех наиболее значимых направлений технического прогресса. Для образовательной робототехники особо важными разделами физической науки являются механика и электроника. Математика как инструмент научного познания позволяет в образовательной робототехнике решать задачи с углами, градусами, коэффициентами и пропорциями. В сумме физические и математические знания дают возможность рассчитывать траекторию движения робота, измерять и рассчитывать значения физических величин. Наконец, в совокупности с информатикой математика позволяет создавать достаточно сложные алгоритмы для робота с использованием переменных величин и математических вычислений. СЛАЙД 7

Разъясним изложенное на примере проекта по созданию робота, рисующего многоугольник. С помощью несложного циклического алгоритма (ехать прямо, повернуть (действия повторяются многократно)) роботу задается траектория движения; в зависимости от заданного угла поворота робот может двигаться по траектории треугольной, квадратной, пятиугольной форм и др. При создании такого робота используются следующие дидактические понятия: дроби, пропорции, окружность, радиус, диаметр (математика); движение, скорость тела, пройденный путь, механическая энергия, теплота, трение (физика); линейный алгоритм, циклический алгоритм, программа, отладка программы (информатика). При создании программы для робота, рисующего многоугольник, ключевым моментом является вычисление угла, на который поворачивается робот. Совокупность физических и математических знаний в решении этой задачи делает возможным вывод формулы для расчета длительности работы мотора, этот параметр закладывается в программу.

Характеризуя образовательную робототехнику как интегративный курс для школы, можно выделить целевой, содержательный, деятельностный, воспитательный, развивающий аспекты еѐ преподавания. СЛАЙД 8

Целевой аспект: образовательная робототехника рассматривается как средство реализации ФГОС общего образования, проектная деятельность на занятиях по образовательной робототехнике способствует эффективному формированию у школьников всего комплекса универсальных учебных действий (познавательных, регулятивных, личностных, коммуникативных); СЛАЙД 9

Содержательный аспект: в ходе изучения образовательной робототехники у учителя появляется возможность эффективной реализации межпредметных связей по основным школьным предметам «Информатика», «Физика», «Математика» (рис. 2). Нельзя не отметить и межпредметные связи образовательной робототехники с биологией. Так, зачастую биологические механизмы сенсорных и двигательных функций живых организмов являются прототипами сенсорных и двигательных систем робота. СЛАЙД 10

Если рассматривать робота как средство обучения какому-либо предмету, то целесообразно включать элементы образовательной робототехники в уроки по информатике, технологии, физике и окружающему миру (начальная школа). СЛАЙД 11-15

Проекты роботов, предлагаемых LegoMindstorms, могут использоваться на уроках школьного курса «Технология» в рамках направления «Технический труд» по темам «Машины и механизмы. Графическое представление и моделирование» (механизмы технологических машин, сборка моделей технологических машин из деталей конструктора по эскизам и чертежам) и «Электротехнические работы» (устройства с элементами автоматики, электропривод, простые электронные устройства).В начальных классах робототехника может использоваться на уроках по окружающему миру. Работая с роботизированными моделями, младшие школьники воссоздают жизненные ситуации и объекты окружающего мира наиболее приближенно к реальной действительности, и, следовательно, лучше осваиваютрезультаты в данной предметной области. На уроках информатики робот выступает реальным исполнителем созданного учащимся алгоритма. На уроках физики возможно применение роботизированного эксперимента, когда из деталей робототехнического конструктора собирается демонстрационная или лабораторная установка, т.е. конструктор используется как измерительная система с обработкой и фиксацией результатов. При этом возможна интеграция оборудования кабинета физики и робототехнического оборудования.

Деятельностный аспект связан с освоением в рамках курса образовательной робототехники видов деятельности, присущих предметам естественнонаучного цикла: систематическое наблюдение, выдвижение гипотезы, прогнозирование, сбор и интерпретация данных, анализ полученных результатов, формулировка выводов и др. Ведущим методом при обучении школьников образовательной робототехнике является метод проектов, ориентированный на самостоятельную деятельность учащихся – индивидуальную, парную, групповую, которую учащиеся выполняют в течение определенного отрезка времени. СЛАЙД 16

Воспитательный аспект образовательной робототехники связан как с профориентационной функцией курса (на занятияхпредставляются образцы инженерной деятельности), так и скультурологической (знания по робототехнике как «значимыеформы социокультурного опыта человечества»). Это зависит от«глубины» освоения курса. Думаем, что изучение образовательной робототехники на базовом уровне имеет важное культурологическое значение, поскольку учащиеся должны не только обладать основополагающими знаниями в классических дисциплинах, но и уметь ориентироваться в новых реалиях, одной из которых является тенденция к повсеместному распространению роботов и управляемых встраиваемых систем. Робототехника насегодняшний день является одним из ключевых направлений научно-технического прогресса.

Развивающий аспект образовательной робототехники заключается в том, что синтез конструирования и программирования в одном курсе позволяет решать задачи развития у обучающихся психических познавательных процессов (восприятия, мышления и речи, памяти, воображения), развитие форм мышления (анализ, синтез, сравнение и др.), развитие качеств личности (поведение и поступки, интеллектуальные, особенности, организационно-волевые качества, творческий потенциал и др.). СЛАЙД 17

На сегодняшний день нами, благодаря спонсорской поддержке, приобретено два набора LegoWeDo 2.0, LegoEducationEV3. И уже есть положительные результаты:

·в феврале этого года команда нашей школы заняла первое место на районной выставке по робототехнике «Николроботик-2017» с проектами «Робот-уборщик», «Робот спирограф»,

·в марте ученица 7 класса приняла участие в краевой выставке действующих моделей роботов

·в мае двое учащихся приняли участие в краевой заочной НПК «Будущее Хабаровского края в надежных руках», где один из них стал призером в номинации «робототехника». СЛАЙД 18

Таким образом, образовательная робототехника как интегративный курс обладает значительным потенциалом в школьном обучении, отвечая требованиям современного производства, способствуя углублению и систематизации знаний учащихся по основным школьным предметам, позволяя сориентироваться в выборе будущей профессии. С помощью многосторонних межпредметных связей образовательной робототехники с базовыми школьными предметами задачи обучения, развития и воспитания учащихся решаются на качественно новом уровне, закладывается фундамент для комплексного подхода в решении сложных проблем реальной действительности.

Август 2017г.                                                     г. Николаевск-на-Амуре

Скачано с www.znanio.ru