Образовательная робототехника в формировании ключевых компетенций у учащихся

Автор: Дроздова Елена Анатольевна

Организация: МБОУ «СОШ №5 ЦО г. Суворова имени Е.П. Тарасова»

Населенный пункт: Тульская область, г. Суворов

Робототехника – это проектирование и конструирование всевозможных интеллектуальных механизмов - роботов, имеющих модульную структуру и обладающих мощными микропроцессорами.

Основная цель внедрения образовательной 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.

Преимущества внедрения робототехники в образовательное пространство школы: повышение интерактивности ИОС (Робототехника вносит в образовательную информационную среду интерактивность, многофункциональность и возможность обеспечения деятельностного подхода с чередованием видов деятельности.), многофункциональность и возможность обеспечения деятельностного подхода с чередованием видов деятельности, повышение гибкости структуры обучения (многоуровневые задания), формирование ключевых компетенций обучающихся, заложенных в программе формирования УУД (Использование робототехнических конструкторов позволяет формировать ИКТ-компетентность обучающихся, что является одним из основных компонентов программы формирования универсальных учебных действий: личностных, регулятивных, познавательных и коммуникативных.

Методические приёмы, применяемые в преподавании образовательной робототехники, предоставляют возможности для разностороннего развития учащихся и формирования важнейших компетенций, обозначенных в стандартах нового поколения. Среди них: навыки проведения экспериментального исследования: выдвижение гипотез, поиск решений, проведение наблюдений и измерений, установление причинно-следственных связей, оценка влияния отдельных факторов, обработка и анализ результатов; предметные умения (информатика): принципы моделирования, конструирования, проектирования, алгоритмизации, программирования; понимание межпредметных связей: математики, информатики, естествознания, технологии, музыки и других предметов; развитие творческого, образного, пространственного, логического, критического мышления; развитие коммуникативной компетенции: работа в коллективе (в паре, группе) по выработке и реализации идей, планированию и осуществлению деятельности, развитие словарного запаса и навыков общения.

Эффективность обучения основам робототехники зависит и от организации занятий, проводимых с применением следующих методов по способу получения знаний, предложенных В.А. Оганесяном. (1980 г.), В.П. Беспалько (1995 г.):

1. Объяснительно-иллюстративный - предъявление информации различными способами (объяснение, рассказ, беседа, инструктаж, демонстрация, работа с технологическими картами и др).

2. Эвристический - метод творческой деятельности (создание творческих моделей и т.д.).

3. Проблемный - постановка проблемы и самостоятельный поиск её решения обучающимися.

4. Программированный - набор операций, которые необходимо выполнить в ходе выполнения практических работ.

5. Репродуктивный - воспроизводство знаний и способов деятельности (форма: собирание моделей и конструкций по образцу, беседа, упражнения по аналогу).

6. Частично-поисковый - решение проблемных задач с помощью педагога.

7. Поисковый - самостоятельное решение проблем.

8. Метод проблемного изложения - постановка проблемы педагогам, решение ее самим педагогом, соучастие обучающихся при решении.

9. Метод проектов.

Применение образовательных решений LEGO Education на уроке позволяет организовать увлекательные, высокоэффективные занятия, благодаря которым ученики с удовольствием изучают окружающий их мир.

 

Мною разработаны и проведены уроки с использованием конструкторов LEGO MINDSTORMS Education EV3.

 

 

Ниже приведён конспект урока математики в 4 классе по теме: «Решение задач арифметическим способом с использованием робота-кассира».

Место и роль урока в изучаемой теме: закрепление изученного материала

Цели урока: знакомство с историей кассовых аппаратов; решение задач и числовых выражений с помощью модели роботизированного счётчика денег; совершенствование устных и письменных вычислительных навыков.

Образовательные: получить представление о работе робота-кассира; сформировать умение анализировать задачу, устанавливать зависимость между величинами и взаимосвязь между условием и вопросом задачи, определять количество и порядок действий для решения задачи, выбирать и объяснять выбор действий; решать учебные задачи и задачи, связанные с повседневной жизнью, арифметическим способом.

Развивающие: развитие познавательного интереса и мыслительных операций, обогащение словарного запаса обучающихся математической терминологией.

Воспитательные: воспитывать чувство товарищества, аккуратность, усидчивость, любовь к учебному предмету, умение доводить до конца начатую работу.

Предметные: закрепить навыки сложения и вычитания многозначных чисел; научиться принимать активное участие в обсуждении решения задач и анализировать дополнительный метапредметный материал.

Метапредметные: регулятивные - научиться определять и формулировать тему и цель урока с помощью учителя; планировать деятельность в учебной ситуации; работать коллективно по составленному плану; планировать свое действие в соответствии с поставленной задачей; коммуникативные – научиться выражать свои мысли в устной и письменной форме; понимать позицию одноклассников; использовать речевые средства в соответствии с ситуацией; слушать друг друга, обмениваться мнениями; познавательные – научиться ориентироваться в своей системе знаний с использованием знако-символических средств.

Личностные: самостоятельная работа по выполнению определенных учителем видов деятельности с осознанием личной ответственности за результат; формирование навыка самооценки.

Оборудование: учебник М.И. Моро, М.А. Бантова; модель роботизированного счётчика денег, собранная на основе набора LEGO® MINDSTORMS® Education EV3; картинки роботов для рефлексии; рисунки товаров для игры в «Магазин».

Ход урока

1. Самоопределение к учебной деятельности.

Цель: мотивировать учащихся к учебной деятельности.

- Девизом нашего урока будут следующие слова:

Внимательно слушай учебный материал!

Старательно запоминай!

Активность на уроке свою проявляй!

2. Актуализация знаний и фиксация затруднений. Постановка проблемы.

Цель: актуализировать мыслительные операции: анализ, сравнение, обобщение; выявить и зафиксировать в речи причину затруднений; согласовать цель и тему урока.

Запишите примеры в столбик и решите: девочки – суммы, мальчики – разности.

Взаимопроверка.

781 - 142 = к

296 + 493 = о

558 - 179 = л

616 + 312 = е

789 - 186 = с

428 + 418 = р

526 - 377 = м

173 + 357 = с

485 - 323 = п

671 + 277 = и

671 - 237 = а

Ответы

781 - 142 = 639	к
296 + 493 = 789	о
558 - 179 = 379	л
616 + 312 = 928	е
789 - 186 = 603	с
428 + 418 = 846	р
526 - 377 = 149	м
173 + 357 = 530	с
485 - 323 = 162	п
671 + 277 = 948	и
671 - 237 = 434	а

Работаем в паре: объедините ответы соседа со своими собственными для выполнения следующего задания.

1. Назовите ответ числа, сотня и десяток которого в сумме дают единицу этого числа. 639 – к

2. В значении выражения этого числа одинаковое кол-во сотен и единиц. 434 – а

3. Ответ данного примера – круглое число. 530 – с

4. Кол-во единиц следующего ответа в 2 раза меньше числа сотен. 603 – с

5. Значение данного числового выражения – самое большое трёхзначное число среди записанных. 948 – и

6. Разряды последнего ответа – чётные числа. 846 – р

Соотнесите полученные ответы с буквами. Какое слово у вас получилось? Кассир. Кто такой кассир? Кассир – работник, который осуществляет приём, хранение и учёт денежной наличности. Как Вы думаете, какое отношение будет иметь упоминание о данной профессии к нашему уроку? Определите тему и цель нашего урока.

3. Проектирование и фиксация нового знания.

Цель: знакомство с историей кассовых аппаратов, устройством и принципом работы робота-кассира.

- Знаете ли вы, что первым автоматизировать денежные операции пытался Дэвид Браун в 1875 г. Его аппарат для транспортировки товаров, наличных денег и прочих мелких грузов представлял собой канат, натянутый под потолком через весь магазин. К конструкции прикреплялись корзины. Продавец, получая от клиента плату, просто отправлял деньги кассиру, который таким же образом возвращал сдачу и чек.

Банкноты продолжали считать вручную вплоть до 1908 года, пока Чарльз Франклин Кеттеринг не изобрёл автоматический счётчик банкнот. В аппарат загружалась стопка денег и задавалась сумма, которую требовалось отделить. Машинка отсчитывала нужное количество купюр и останавливалась, а оператор отделял стопку деревянной дощечкой.

В 1962 году японская компания Tokyo Calculating Machine Works предложила новый аппарат: в нём банкноты отделялись от пачки по одной, затем с помощью системы роликов подавались через счётный узел, где при прохождении замыкали контакт датчика, который считал количество таких замыканий. Этот способ сегодня считается классическим.

На занятиях кружка по робототехнике мы собрали модель роботизированного счётчика денег, используя набор LEGO® MINDSTORMS® Education EV3.

Наш робот-кассир состоит из следующих рабочих деталей: транспортёр, «протягивающий» купюры; большой мотор, приводящий транспортёр в движение; второй большой мотор, наклоняющий транспортёр для сортировки купюр; лотки для купюр четырёх различных номиналов (50, 100, 500 и 1000); программируемый модуль EV3, с помощью которого указывается номинал купюры. Наша задача – протестировать робота, для чего мы отправимся в магазин.

Игра в «Магазин».

У вас 3 купюры номиналом 1000 рублей, 1 достоинством 500 рублей и 2 по 100 рублей. Обратимся за помощью к нашему роботу, чтобы узнать общую сумму денег, предоставленных вам для покупки товаров.

(Тестирование робота)

Условимся: при нажатии кнопки Влево аппарат будет принимать купюру номиналом 50 рублей и помещать в верхний лоток; Вправо – номиналом 100 рублей и во второй лоток; Вверх – 500 рублей в третий лоток; Вниз – 1000 рублей в нижний лоток; OK – окончание приёма купюр.

- 3700 рублей.

Рассмотрите представленные товары и решите задачу.

Покупательница решила купить 1 джинсы и 2 водолазки и дала продавцу 3700 рублей. Сколько рублей сдачи должна получить покупательница?

(Товары, представленные на картинке:

джинсы – 2120 руб., платье – 1270 руб., водолазка – 759 руб., брюки – 1600 руб.)

- Прочитайте условие задачи, её вопрос. Перечислите данные этой задачи. Сможем ли мы сразу ответить на главный вопрос задачи? Что для этого необходимо узнать.

Решение задачи: (1 ученик у доски с комментированием)

1) 2120 + 759 * 2 = 3638 (руб.) – стоимость покупки

2) 3700 – 3638 = 62 (руб.)

Ответ: 62 рубля сдачи должна получить покупательница.

И вновь обратимся к роботу-кассиру для определения суммы следующей покупки.

1 купюра номиналом 500 рублей, 2 по 100 и 1 – 50 рублей. (750 рублей)

Рассмотрите рисунок и ответьте на вопрос: сколько рублей сдачи получит покупатель, заплативший за 2 кг помидоров, 1 банку сметаны, 1 кг сыра и батон сумму в 750 рублей. Запишите решение и ответ.

(Товары, представленные на картинке: 1 кг помидоров – 90 руб., пакет молока – 65 руб., банка сметаны – 74 руб., 1 кг сыра – 400 руб., 1 кг колбасы – 469 руб., 1 батон – 48 руб.)

1) 2 * 90 + 74 + 400 + 48 = 702 (руб.) – стоимость покупки

2) 750 – 702 = 48 (руб.)

Ответ: 48 рублей сдачи получит покупатель.

4. Физминутка «Робот делает зарядку».

Робот делает зарядку

И считает по порядку.

Раз – контакты не искрят, (движение руками в сторону)

Два – суставы не скрипят, (движение руками вверх)

Три – прозрачен объектив, (движение руками вниз)

И исправен, и красив. (опускают руки вдоль туловища)

5. Закрепление изученного материала.

Цель: закрепить знания по теме; применить усвоенные знания для решения учебных заданий; научиться грамотно формулировать свои мысли и отстаивать свою точку зрения.

Игра «Лучший счётчик»

- Лучшим счётчиком будет признан тот, кто быстрее других назовёт ответ числового выражения. Правильность вычисления проверим при помощи нашего робота-кассира.

- 3 купюры номиналом 1000 рублей, 2 по 500 и 1 по 50 рублей. Сколько это?

4050

- 1 купюра достоинством 1000 рублей, 2 по 500 и 2 по 100.

2200

- 1 купюра номиналом 500 рублей, 2 по 100 рублей и 3 по 50 рублей.

850

- 2 по 1000 рублей, 1 по 500, 2 по 100, 3 по 50.

2850

- 3 по 1000, 3 по 500, 1 по 100, 1 по 50.

4650

Самостоятельная работа.

У Пети скоро день рождения. Он увлекается сборкой моделей конструктора LEGO. Вы решили сделать ему подарок. В вашей копилке сейчас 5200 рублей (3 купюры номиналом 1000 руб., 3 по 500, 5 по 100 и 4 по 50). Какие из предложенных наборов конструкторов вы можете купить в подарок, и сколько сдачи вы получите? Запишите решение задачи и ответ.

Стоимость наборов:

1) 2990 руб.

2) 2114 руб.

3) 1220 руб.

4) 1349 руб.

5) 2329 руб.

6) 1750 руб.

Проверка выполнения самостоятельной работы.

6. Рефлексия учебной деятельности на уроке.

Цель: провести рефлексивный анализ учебной деятельности; зафиксировать неразрешенные затруднения как направления для будущей учебной деятельности; оценить собственную деятельность на уроке.

- Закрасьте робота:

- в зелёный цвет, если урок вам понравился, вы были активны и работоспособны;

- в жёлтый – урок был интересен и познавателен, но вами были допущены незначительные ошибки;

- в красный – на уроке вы были рассеяны, многое было непонятно, и ещё предстоит поработать над данным материалом.

7. Информация о домашнем задании, инструктаж по его выполнению.

Дифференцированное ДЗ:

1) Учебник с. 23 № 86, 89.

2) Изобразить в рабочей тетради робота из геометрических фигур, найти площадь и периметр возможных многоугольников.

3) Составить задачи, аналогичные классным, презентовать их одноклассникам.

8. Пальминг - физкультминутка для глаз.

 

 

 

 

 

 

Фрагмент урока окружающего мира во 2 классе по теме: «Какие бывают животные. Уход за домашними питомцами».

Цели: расширить и обогатить представления учащихся о жизни, повадках домашних животных, научить ухаживать за домашними животными; развивать способность школьников анализировать текст, несущий учебную информацию, способность сравнивать различные явления и предметы; воспитывать чувство заботы и любви к своему домашнему животному, чувство ответственности за своего питомца.

- Как необходимо ухаживать за своими питомцами?

(Кормить)

- Питание в жизни животных играет важную роль, при поглощении пищи животное запасается энергией, необходимой для нормального функционирования и её жизнедеятельности. Но что делать, если у хозяина не всегда есть возможность вовремя покормить своего питомца? На помощь придёт автоматическая кормушка для питомца.

Автоматическая кормушка для кошек и собак является просто необходимым устройством, хозяева которых работают длительное время. Такое устройство способно в автономном режиме снабжать животное едой в течение одного или нескольких дней, в зависимости от объёма бака-наполнителя и количества потребляемой за один раз пищи. В основе работы умных кормушек для домашних питомцев лежит принцип дозированной выдачи пищи. Кормушка снабжена сенсорными инфракрасными датчиками. Когда домашний питомец проголодается, он подходит к чаше кормушки, что фиксируется сенсорами. Сигнал об этом поступает на электронный контроллер, который отдаёт команду лифту на выдачу определённой порции корма.

Являюсь руководителем кружка «Робототехника» с 2017 года по 2021 г.

Мною были разработаны 5 рабочих программ по робототехнике в соответствии со следующими критериями:

Учебный год	Уровень сложности	Оснащение
2017 – 2018	базовый	конструкторы ЛЕГО-WEDO и LEGO Education
2018 – 2019	базовый	Базовые робототехнические наборы на базе VEX IQ
2019 - 2020	повышенный	базовые и ресурсные наборы LEGO MINDSTORMS Education EV3
2020 -2021	базовый   повышенный	My Robot Time базовые и ресурсные наборы LEGO MINDSTORMS Education EV3

Все занятия кружка были построены по единой системе:

1. Отработка навыков и умений конструирования и моделирования по шаблонам стандартных моделей.

2. Сборка и самостоятельное программирование по моделям, представленным видеорядом.

3. Творческое задание: разработка и программирование движения своих моделей.

Вывод: занятия внеурочной деятельностью не только были интересны ребятам, но и стимулировали их к дальнейшей работе и саморазвитию.

Проект является результатом работы учащихся.

Основные этапы разработки Лего-проекта:

1. Обозначение темы проекта.

2. Цель и задачи представляемого проекта.

3. Разработка механизма на основе конструктора Лего.

4. Составление программы для работы механизма в среде Lego.

5. Тестирование модели, устранение дефектов и неисправностей.

Ученики разработали и защитили следующие проекты: «Мой первый робот», «Сказочный домик», «Color Sorter», «Robogator», «Робот-помощник», «Любимый город», «Роботы-строители».

Тема: «Роботы-строители».

Актуальность проекта: роботы-строители являются незаменимыми помощниками человека на стройке.

Цель проекта: продемонстрировать основные этапы строительства с помощью роботов.

Функциональность проекта: данные модели роботов можно использовать при изучении материала на уроках окружающего мира и во внеурочной деятельности.

Защита проекта

Очень роботы важны,

Всюду роботы нужны!

Так скажу я вам, друзья –

Обойтись без них нельзя!

 

Стройплощадку разровняю

И фундамент заложу.

С тем, кто мною управляет,

Несомненно, я дружу!

Данный робот имеет два датчика касания, при срабатывании которых робот меняет направление движения.

Я – хвататель, робот хваткий!

Хороши мои задатки:

Очень крепко всё держу,

На погрузчик положу!

Хвататель оснащён 3 двигателями, отвечающими за движение и подъём хватателя. Управляется с гаджета при помощи приложения Makeblock.

Всё, что сложено, доставлю.

Аккуратненько поставлю.

И совсем не нужен грузчик –

Есть средь роботов погрузчик!

У данного робота 3 двигателя, а управляется он при помощи джойстика.

Пусть не слишком я огромный,

Очень важен кран подъёмный:

Длинной шеей поверчу,

Груз тяжёлый подхвачу!

Робот оснащён 4 двигателями и тоже управляется джойстиком.

Я на танк похож немного,

Ровной делаю дорогу.

Станет она очень гладкой –

Территория в порядке!

 

У данного робота 2 двигателя, но он обладает способностью ездить по линии и обходить препятствия при помощи специальных датчиков. Управляется с гаджета при помощи приложения Makeblock.

 

Вместе дружная семья,

Робот – ты и робот – я!

Человеку помогаем,

Труд тяжёлый облегчаем!

 

Мы в Суворове живём,

Каждый год сдают там дом,

Наш любимый, милый город

Хорошеет день за днём.

 

 

 

Полный текст статьи см. в приложении.

1. file0.doc.. 9,2 МБ

Опубликовано: 28.04.2021