Первые шаги в освоении робототехники

В условиях обновления содержания образования все более значительное место в учебном процессе занимает одно из интересных направлений – робототехника. Основой робототехники является практическая и продуктивная направленность знаний, позволяющая создавать условия для самовыражения и успеха учащихся, реализации их творческого потенциала, способствующая формированию у школьников таких ценных качеств, как самодостаточность, ответственность, критичность мышления, настойчивость в достижении поставленной цели.

Робототехника поощряет детей мыслить творчески, анализировать ситуацию и применять критическое мышление для решения реальных проблем. Работа в команде и сотрудничество укрепляет коллектив, а соперничество на соревнованиях дает стимул к учебе. Возможность делать и исправлять ошибки в работе самостоятельно заставляет школьников находить решения без потери уважения среди сверстников. Робот не ставит оценок и не дает домашних заданий, но заставляет работать умственно и постоянно. Играть с роботами можно весело и процесс усвоения знаний идет быстрее. Робототехника в школе приучает детей смотреть на проблемы шире и решать их в комплексе. Созданная модель всегда находит аналог в реальном мире. Задачи, которые ученики ставят роботу, предельно конкретны, но в процессе создания машины обнаруживаются ранее непредсказуемые свойства аппарата или открываются возможности его использования. Различные языки программирования графическими элементами помогают школьникам мыслить логически и рассматривать вариантность действия робота. Обработка информации с помощью датчиков и настройка датчиков дают школьникам представление о различных вариантах понимания и восприятия мира живыми системами.

Когда в нашей школе появился Конструктор ПервоРобот LEGO WeDo, мы задумались, что же с ним делать, как правильно конструировать. В результате этого возникло творческое объединение «LEGO – школа» (рис.) из учащихся разных классов и появилась возможность обучаться на дистанционных курсах по робототехнике при АлтГПА.

Началась  работу по поиску  сведений о том, когда человечество впервые заговорило о роботах, о попытках в создании этих уникальных машин и многое другое. Все с увлечением искали материал в энциклопедиях, в интернете. Благодаря этому, ребята узнали много интересного не только из истории робототехники, но и познакомились, как изменяются и усовершенствуются модели роботов.

Важным этапом работы стало знакомство с ПервоРоботом  LEGO  WeDo. Изучались все детали, которые позволяют сделать модель более маневренной и « умной»: это USB ЛЕГО - коммутатор, мотор, датчик наклона и датчик расстояния. Самым интересным оказалось, что мотор и датчики робота будут работать при помощи специально составленной программы. Ребята с большим интересом начали осваивать программирование, познавать назначение каждого элемента программы: работу мотора, датчиков расстояния и наклона, воспроизведение различных звуков.

Последовательная работа с конструктором выглядит следующим образом:

Установление взаимосвязей. Работа над каждой моделью начинается с просмотра анимированной презентации с участием фигурок героев Маши и Макса. Это побуждает учеников к действию - обсуждению темы занятия.

Конструирование. Следующий этап - непосредственно само конструирование и программирование. Здесь ребята дискутируют, проявляют свою фантазию, пробуя различные варианты программирования. В результате получается интересная программа.

Рефлексия. Обдумывая и осмысливая проделанную работу, ребята выступаем в разных ролях:
- исследователей, наблюдающих за тем, какое влияние на поведение модели оказывает изменение её конструкции;
- инженеров, заменяя детали, проводя расчёты и измерения,  оценивая и сравнивая возможности собранной модели.

Творчество. Этот этап представляет собой работу над творческим проектом, включающим:
- поиск интересной информации о созданной модели в энциклопедиях и сети Интернет (например, как питаются крокодилы, какие птицы зимуют в нашем крае);
- cоздание видеороликов с использованием собранных моделей. Так, например, используя модели мартышек, птиц, подводной лодки, ребята придумывают про них истории, сами становятся актерами и снимают видеоролики: «Веселый цирк», «Зимующие птицы», «Мечта мальчишки», которые представлены в интернете на YouTube.

Первая собранная модель - «Танцующие птицы». Участники объедения с огромным интересом изучали назначение шестеренок и шкивов, ременной передачи. Составляя программу для этой модели, узнали, как меняется движение в зависимости от прямой или перекрестной ременной передачи. Работая с моделями «Голодный аллигатор» и «Умная вертушка», экспериментировали с датчиком расстояния. При проектировании модели «Обезьянка барабанщица» была изучена работа кулачковых и рычажных механизмов, которые способствовали смене ритма. Проектируя модели «Рычащий лев» и « Порхающая птица», экспериментировали с датчиком наклона.

В итоге, занятия конструированием, программированием, исследованиями, а также общение в процессе работы способствуют разностороннему развитию учащихся.

Естественные науки: при конструировании участники творческого объединения изучили процессы передачи движения и преобразования энергии в машине, на примере простых механизмов, такие как рычаги, зубчатые и ременные передачи. Ознакомились с более сложными типами движения, использующими кулачок, червячное и коронное зубчатые колеса. Научились обсуждать и понимать критерии испытаний, понимать потребности живых существ.

Технология. Проектирование: при создании и программировании действующих моделей, ребята поняли, что животные используют различные части своих тел в качестве инструментов; научились сравнивать искусственные и природные системы; научились использовать программное обеспечение для обработки информации.

Технология. Реализация проекта: при сборке, программировании и испытании моделей, школьники наблюдали за изменением поведения модели путем модификации её конструкции или посредством обратной связи при помощи датчиков. На данном этапе ребята учились совместной работе и обмену идеями.

Математика: анализ работы моделей проводился и при помощи измерения времени, расстояния, установления связи между диаметром и скоростью вращения. Кроме этого, учащиеся пробовали использовать числа для задания звуков и изменения продолжительности работы мотора, устанавливали взаимосвязи между положением модели и показаниями датчика наклона, между расстоянием до объекта и показаниями датчика расстояния.

Развитие речи: при подготовке и демонстрации моделей использовалось общение в устной и письменной форме, подбиралась определенная информация, писались рассказы, готовились интервью с проектировщиками, писались сценарии с диалогами, создавались видеоролики с различными визуальными и звуковыми эффектами.

В результате нашей работы мы

• освоили конструктор ПервоРобот Lego Wedo;
• научились проектировать и программировать различные модели;
• начали снимать собственные видеоролики с собранными моделями. Наши планы:
• Искать новые возможности конструктора ПервоРобот Lego Wedo.
• Закончить освоение курса « Основы робототехники».
• Приобрести конструктор Lego Mindstorms 2.0, начать его изучение.

Список использованной литературы:

1.Поташник М. М. Управление развитием школы - М.: Знание, 1987г. –380 с. 2.Тришина С. В. Информационная компетентность как педагогическая категория [Электронный ресурс]. ИНТЕРНЕТ-ЖУРНАЛ «ЭЙДОС» –www.eidos.ru 3.Хуторской А.В. Ключевые компетенции и образовательные стандарты [Электронный ресурс]. ИНТЕРНЕТ-ЖУРНАЛ «ЭЙДОС» – www.eidos.ru.  4.Хуторской А.В. Современная дидактика. – М., 2001
5 .Поташник М.М. Управление профессиональным ростом учителя в современной школе.– М., 2009
6 .Комплект методических материалов «Перворобот». Институт новых технологий.
7 .Интернет ресурсы:
• http://lego-rks-74.ru/
• http://www/lego.com/education/
• http://www.prorodot.ru
• http://lego.rkc-74.ru/
• http://www.lego.com/education/