Калинина Елена Дмитриевна
МБУ ДО-СЮТ г.Куйбышев
Педагог дополнительного образования
Робототехника – от внеурочной деятельности до учебного предмета
Научно-техническое творчество на сегодняшний день является предметом особого внимания и одним из аспектов развития интеллектуальной одаренности детей. Технические достижения всё быстрее проникают во все сферы человеческой жизнедеятельности и вызывают интерес детей и подростков к современной технике. Технические объекты окружают нас повсеместно, в виде бытовых приборов и аппаратов, игрушек, транспортных, строительных и других машин. Дети познают и принимают мир таким, каким его видят, пытаются осмыслить, осознать, а потом объяснить.
Внедрение образовательной робототехники в школы сегодня – явление, стремительно набирающее обороты. Однако вопрос о месте робототехники в учебном плане школы пока остается открытым. Каждое образовательное учреждение решает его самостоятельно, исходя из материального оснащения и наличия подготовленных педагогических кадров. На сегодняшний день возможны следующие формы:
– робототехника как урок (в рамках предмета «Технология» или «Информатика и ИКТ»;
– робототехника как вид внеурочной деятельности;
– робототехника в системе дополнительного образования (кружок «Робототехника», центр технического творчества, технопарк и т. д.)
Робототехника как вид внеурочной деятельности и как дополнительное образование достаточно хорошо развита. Уже многие образовательные учреждения организовали на своей базе занятия по робототехнике. В сети и периодических изданиях не мало методических материалов, рекомендаций и примерных программ для организации и проведения таких занятий.
На базе нашей школы на сегодняшний день робототехника реализуется в рамках внеурочной деятельности как в начальной, так и в основной школе. Работа с образовательными конструкторами LEGO Education и LEGOMindstorms позволяет школьникам в форме познавательной игры узнать многие важные идеи и развить необходимые в дальнейшей жизни навыки. На занятиях при решении практических задач и поиске оптимальных решений ученики осваивают понятия баланса конструкции, ее оптимальной формы, прочности, устойчивости, жесткости и подвижности, а также передачи движения внутри конструкции. Конструктор LEGO предоставляет широкие возможности для знакомства детей с зубчатыми передачами, рычагами, шкивами, маховиками, основными принципами механики, а также для изучения энергии, подъемной силы и равновесия. В процессе обучения происходит тренировка мелких и точных движений, формируется элементарное конструкторское мышление, ребята учатся работать по предложенным инструкциям и схемам, анализировать ситуацию и самостоятельно находить ответы на вопросы путем логических рассуждений, изучают принципы работы механизмов. Работая с конструкторомLEGOeducation 2009686 «Технология и физика» младшее звено постепенно узнает такие науки как:
Технология
Поиск решений актуальных проблем; выбор подходящих материалов и процессов; конструирование, сборка, испытание и модифицирование моделей; исследование систем и подсистем, устройств безопасности и управления; работа с двухмерными технологическими картами; создание трехмерных моделей.
Естественные науки
Движение; накопление, сохранение и преобразование энергии; сила, скорость, воздействие силы трения; простые механизмы, калибровка шкал и считывание показаний; методы испытаний, постановка задачи, прогнозирование результатов и измерения, сбор, запись и анализ данных, формулирование выводов.
Математика
Математика на службе науки и техники: измерение расстояний, времени, скорости, массы; понятие о точности калибровки шкал и считывание показаний приборов; создание таблиц (баз) данных и их интерпретация; определение соотношений между параметрами и многое другое.
Школьники среднего звена с помощью конструктораLEGOMindstormsNXT, получают начальные знания по таким предметам как:
Информатика
Различные среды программирования, CeeBot – 3х мерное программирование, RobotC – текстовое программирование
Физика
Механическая передач, электродвигатели, возвратно поступательные движения и т.д.
Математика
Алгебра, математический анализ и геометрия.
Работая с наборами мы стараемся участвовать в различных конкурсах и добиваемся не плохих успехов:
Международный конкурс «КиберБитва» - Степанова Софья 1 место
Всероссийский конкурс «Золотая рыбка» - Пытько Денис 2 место
Районный конкурс «Безграничный лего мир» - Николаев Александр 3 место
Всероссийский конкурс технического творчества «Транспорт будущего»- Нагель Александр и Сысоев Кирилл 2 место,
Районные соревнования по робототехнике в номинации СУМО – Нагель Александр и Сысоев Кирилл 2 место
4 международная Олимпиада по робототехнике – Сысоев Кирилл 3 место.
5 районный фестиваль по робототехнике – Михлеев Константин и Ивантеев Владимир 3 место и т.д.
На такие результаты также влияет то, что на занятия по робототехнике в рамках внеурочной деятельности приходят учащиеся, имеющие либо выраженный интерес к технике, либо склонность к конструированию или программированию, либо желание всему этому научиться.
Робототехника же как учебный предмет охватывает всех учащихся, независимо от способностей, желания или личностных особенностей. При этом у учащихся одного возраста могут существенно отличаться степень развития пространственного и логического мышления, развитие мелкой моторики, уровень сформированности УУД и др. В связи с этим перед педагогом встает ряд проблем от выбора заданий для обучающихся, до формы подачи материала и организации работы.
На первом году обучения робототехнике в 5-х классах особенно актуальным является дифференцированный подход. Поскольку учащиеся еще только знакомятся с новым для них предметом, новыми видами деятельности и формами контроля.
При этом основными видами работы станет конструирование и программирование. Организация данного вида работы возможна как в парах, так и индивидуально, если количество конструкторов и компьютерной техники, имеющейся в школе это позволит. Работа в парах или мини-группах формирует важные коммуникативные компетенции, взаимопомощь, высокую скорость работы. При организации данного вида работы необходимо учитывать совместимость учащихся и, если нет возможности позволить им работать индивидуально, подобрать подходящего напарника. Чтобы совместная работа стала продуктивной и приносящей удовольствие необходимо учитывать не только степень увлеченности предметом или уровень подготовки у школьников, работающих в паре, но и темперамент учащихся.
Также для учащихся с разной подготовкой и степенью заинтересованности в рамках изучения одной темы необходимо предусмотреть вариативность задания. Ведь один учащийся без особых трудностей может собрать модель по фотографии, другому необходима подробная инструкция, а третий – плохо читает инструкции, но с легкостью выполнит ключевые моменты сборки, если объяснить принцип крепления деталей или работы механизма. Таким образом, основной принцип подбора заданий — это соответствие теме урока.
К заданиям контролирующего характера можно отнести такие виды как:
- теоретические вопросы на знание основ механики и программирования;
- викторина по терминологии;
- работа с чертежами и инструкциями;
- чтение программ и блок-схем;
- сборка отдельных механизмов (зубчатая передача, червячная передача, рычаг и другие);
- конструирование по заданию/теме;
- решение логических задач.
И если при конструирование по заданию/теме ученик решил сконструировать что-то, идущее вразрез с темой урока, то стоит попросить его аргументировать свой выбор. И – разрешить строить. Ведь наша задача состоит не в том, чтоб научить школьников собирать роботов по шаблону. А в том, чтобы развивать в них инженерное мышление и конструкторские навыки. Конечно, тему урока и дисциплину в классе никто не отменял даже для уроков робототехники. Но ведь задача учителя в том и состоит, чтобы не просто наполнять головы учеников разнообразной информацией. Но и в том, чтоб усвоение этой информации давало импульс личностному развитию и формированию необходимых компетенций. Следовательно, любое проявление творчества и креативного мышления на уроке необходимо поощрять.
Также к особенностям проведения урока по робототехнике необходимо отнести и отступление от классического правила, что ученик встает только тогда, когда его вызывает учитель. Ведь процесс создания модели является творчеством, и его не стоит ограничивать. Ученики могут и должны вставать и перемещаться по классу во время урока робототехники, обсуждать с одноклассниками свои идеи, сравнивать конструкции, устраивать состязания. Это позволит им увидеть недостатки и преимущества моделей, конструкций и решений, т. е. позволит перейти к этапу рефлексии. Обязательным завершением урока должен стать осмотр и анализ работы каждого учебного робота. Если есть недостатки в конструкции или программе, их нужно обязательно озвучить и пояснить, например, как устранить чрезмерное трение, нагрузку на ось, сделать крепление мотора или датчика оптимальным.
Таким образом, уроки робототехники, являясь новым веянием в образовании, имеют ряд особенностей, учесть которые означает сделать процесс обучения и для ученика, и для учителя интересным и эффективным.
