Робототехника в основной школе
ОУ: МАОУ «СОШ № 49» г. Перми
Учитель:
Работаю в школе № 49 третий год, педагогический стаж 4 года. На протяжении трех лет занимаюсь изучением и внедрением в образовательный процесс основ робототехники, прошел курсы повышения квалификации по данному направлению. Веду краткосрочный курс по робототехнике в 5-х и 7-х классах, платную образовательную услугу для учащихся начальной школы. Ежегодно готовлю учащихся для участия в городских соревнованиях, принимаем со школьниками участие в конкурсах по образовательной робототехнике «ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ КАНИКУЛЫ: РОБОЛЕТО-2015», проводимом Пермским государственным гуманитарно-педагогическим университетом, кафедрой мультимедийной дидактики и ИТО, Лабораторией ЦОР и педагогического проектирования, НОЦ ПГГПУ «Техноинтеллект»; краевой конференции учащихся средних школ и студентов инженерно-педагогического профиля обучения «ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ РОБОТОТЕХНИКА: ТЕХНОИНТЕЛЛЕКТ (средняя школа, вуз)» и других мероприятиях, связанных с робототехникой.
Робототехника сегодня — современное и инновационное направление в образовании. Робототехника и сами роботы приходят на обычный школьный урок, расширяют его границы и становятся настоящими помощниками учителя.
Отличительной особенностью применения роботов на уроках и других учебных занятиях является направленность не столько на конструирование и программирование LEGO-роботов, сколько на выработку у учащихся навыков командного решения поставленных и возникающих задач, создания правильной мотивации к достижению целей. Школьники в группах не являются конкурентами друг для друга, они учатся работать вместе, коллективно анализировать и сравнивать различные модели, искать методы исправления недостатков и использования преимуществ, и, в целом, учатся моделировать решение различных ситуаций с помощью роботов.
Как показывает практика, целесообразно следующее построение учебного занятия:
• «Общечеловеческая задача»
• Примеры из жизни
• Примеры существующих роботов
• Формулировка задачи для учащихся и ее решение:
– Механическая задача
– Алгоритмическая задача
Разберем на примере распространенной жизненной задачи: въезд автомобиля в гараж (или парковка на специально отведенном месте). Для рассмотрения этой ситуации (читай – построение модели движения автомобиля) можно использовать базовую модель робота, а можно быть изначально школьников возможность пофантазировать и собрать какого-то уникального робота.
В момент программирования необходимо обсудить с учащимися алгоритмическую задачу: придумать оптимальный алгоритм для въезда робота в гараж задним ходом. В ходе обсуждения возникают подзадачи:
• Придумать 3 варианта алгоритма решения задачи
• Построить блок-схемы
• Понять, как отладить программу за минимальное количество запусков роботов на поле
• Выбрать оптимальный алгоритм и запрограммировать его
Для составления алгоритмы школьники должны знать команды, которые робот умеет выполнять и которые следует использовать в данном алгоритме. При этом участники сталкиваются с понятиями «исполнитель», «система команд исполнителя». Можно обсудить свойства алгоритма. Например, Мотор вперед, Мотор назад, Остановить мотор, Ждать некоторого показания датчика угла поворота колеса.
При этом возникает проблемная ситуация: как робот узнает, что нужно поворачивать, на какой угол нужно роботу повернуться. В данных ситуациях возникает необходимость использования в структуре робота датчиков.
Примером алгоритма может быть следующий:
• Проехать расстояние a прямо
• Повернуть на 90 градусов направо
• Задним ходом проехать расстояние b
После составления алгоритма наступает момент программирования робота. Опять возникает ситуация, что программы могут быть различными. Обычно в данный момент разрешаю составить различные программы управления роботом. Чтобы разрешить ситуацию целесообразно провести соревнования роботов.
Заключительной частью таких занятий является рефлексия. Обычно использую следующие вопросы:
Какой алгоритм лучше?
Какой робот интереснее?
Стоит ли «Умничать»?
Какой интерес эта задача дает мне на завтра?
Есть ли смысл модифицировать робота/алгоритм?
И т. д.
Таким образом, различные конструктор предоставляют ученикам возможность приобретать важные знания, умения и навыки в процессе создания, программирования и тестирования роботов. Используемая среда программирования отличается дружественным наглядным интерфейсом, позволяющим ребенку постепенно превращаться из новичка в опытного пользователя, готового к освоению новых языков программирования. При этом большой упор делается на изучение принципов программирования – полезных не только для создания LEGO-роботов, но и для развития логического и алгоритмического мышления детей.
Несмотря на явный характер связи робототехники и программирования одним из ярких и важных результатов обучения на занятиях по робототехнике является командообразование. Стараюсь так построить образовательный процесс, чтобы работа в группах проводится не с каждым конкретным учеником, а с учащимся как частью команды. Таким образом, уже с первых дней, школьники учатся совместно решать проблему. Они не конкуренты, а коллеги, стремящиеся вместе постичь основы конструирования и программирования, решать сложные задачи, которые им поодиночке были бы не под силу. При решении каждой задачи в команде, безусловно, появляется лидер, который должен руководить работой команды. Но благодаря разнообразию решаемых задач, каждый ребенок может показать себя в разных сферах, а потому не получается, что кто-то задерживается на «руководящих» местах дольше других.
Еще одним важным моментом в своей деятельности при обучении школьников основам робототехники является организация и проведение соревнований в учебных группах. Очень важно сформировать у учащихся адекватное отношение к соревнованиям, поскольку не существует иного способа проверки командной работы, а потому надо к ним относиться как к плановому контролю, к очередному этапу испытаний созданного робота. Выигрыш в соревнованиях говорит о росте общего уровня умений учеников и возможности участия в более сложных номинациях и соревнованиях. Стараюсь объяснить школьникам, что проигрыш не дает поводов для расстройства, он позволяет им проанализировать свои ошибки, недочеты, создать более совершенных роботов, провести какие-то изменения в распределении подзадач между участниками команды. Любые соревнования – отличный обмен опытом среди разных команд, дающий мощные толчки к дальнейшему развитию.
Как показывает практика работы, робототехника, несмотря на свою внешнюю сложность, вызывает у учащихся интерес. Контингент учебных групп сохраняется на протяжении года, краткосрочный курс по выбору для 5-х и 7-х классов постоянно реализуется.
