Робототехника в школе

Микрофон (СЛАЙД) отзывается на звук определенной громкости. Непростой ультразвуковой дальномер (СЛАЙД) извещает контроллер о расстоянии до ближайшего объекта в сантиметрах. Датчик света (СЛАЙД) – это лампочка и фотоэлемент, помогает роботу распознавать степень освещенности или цвета. В результате получается, что робот может видеть, слышать и осязать.

Двигатели (моторы) Mindstorms (СЛАЙД) оснащены встроенным датчиком поворота. С помощью этого датчика контроллер понимает, на какой угол повернулись оси.

Разные наборы конструкторов Mindstorms позволяет конструировать определенные виды моделей роботов, которые могут превосходно двигаться в разные стороны, поворачиваться, пятиться назад и исполнять при этом какую-либо работу. Лучше всего строить рядовые примеры из инструкции, потому что с их помощью можно понять общую логику конструктора, и легко придумывать робота без чьей-либо помощи.

Из элементов конструктора Lego Mindstorms NXT 2.0 можно собрать ещё 4 новых модели: новая версия робота «Альфа» Рекс, Robocator (крокодил), Shooter (робот, стреляющий шариками) и робот - сортировщик шариков по цвету.

Двуногие роботы – это довольно эффективные создания, однако, они оказались немножко неповоротливыми и прихотливыми к качеству поверхности.

Курс робототехники состоит из конструирования и программирования. Конструирование идет по инструкции….

Для того, чтобы создать программу требуется нарисовать последовательность иконок, которые показывают то или иное действие. Элементарные настройки графически оформлены и инстинктивно понятны.

Легкое для восприятия и удобное в работе, программное обеспечение для компьютера с наглядными изображениями поможет без труда составить алгоритм для новых программ по управлению роботом. Также присутствуют звуковые и визуальные редакторы, при помощи которых вы можете передать своему роботу любой звук или картинку для придания ему уникальности.

Робототехника быстро становится неотъемлемой частью учебного процесса, потому что она легко вписывается в школьную программу обучения по техническим предметам. Ключевые опыты в физике и математике можно наглядно показать с помощью лего роботов. 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 заниматься 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 новые 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.  
Разбивка заданий по урокам с усложнением задач планируется каждым учителем самостоятельно с учетом как начального уровня знаний детей, так и процессе преподавания робототехники с учетом усвоения материала.  
 
Общий ход урока выглялит приблизительно так:

• Постановка задачи
• Способы ее решения логическим путем и определение, какие именно команды должен выполнить робот
• Конструирование робота с необходимыми блоками, моторами и сенсорами
• Программирование
• Отработка на полигоне
• Размышление что можно улучшить или изменить в конструкции робота или программе для более качественного решения поставленной задачи.

При подготовке к выставкам и соревнованиям разбор правил проведения мероприятия и технических характеристик необходимых роботов.

2. LEGO-технологии: веяние моды или требование времени 
    
   Сегодня связь между современным образованием и перспективой построения гражданского общества, эффективной экономики и безопасного государства очевидна. Для страны, которая ориентируется на инновационный путь развития, жизненно важно дать системе образования стимул к движению вперед – это первоочередная задача приоритетного национального проекта «Образование». Благодаря государственной поддержке, все государственные учреждения получают новейшее учебно-методическое оборудование, современные компьютеры с доступом к сети Интернет. Эти усилия нацелены на формирование класса будущих специалистов, занятых в высоких технологичных секторах отечественной экономики. Особое внимание уделяется системе межпредметного взаимодействия. В  школах на протяжение последних лет активно используются различные информационно-коммуникационные технологии. Так при изучении различных предметов используется «игровая технология» на базе конструкторов – Lego, с помощью этой технологии учителя имеют возможность организовать высокомотивированную учебную деятельность. Что же, собственно, это такое – Lego технологии?  
   Предмет основан на конструкторах хорошо известной фирмы – это дает основание предполагать, что уроки с использованием Lego пользуются огромной популярностью у детей.

Предмет изучает технологию – науку, которая отвечает на вопрос, как сделать, а точнее, как сделать лучше. 

Ребенок гораздо лучше поймет и усвоит материал, имея реальную возможность не только на теоретическое изучение, но и «пощупав» руками. 
Давно известно, что одним из главных аспектов учебного процесса является мотивация. Чем же можно заинтересовать юных? Ответ очевиден – игрой. Если в начальной школе игровой компонент преобладает, то к среднему звену игра уступает место серьезному, продуманному изучению предмета. На каком бы предмете не использовался бы Lego – конструктор, задачи общие: 
Прививается навык работы в группе и умение распределить обязанности. 
Развивается умение излагать мысли в четкой логической последовательности. 
Развивается умение анализировать предмет, выделяя его основные части. 
Способствование развитию самостоятельности в работе и развитию фантазии. 
Развивается чувство симметрии и эстетического цветового решения. 
Способствование развитию и интереса к окружающему миру и т.д.

В  образовательных учреждении используется несколько конструкторов нового поколения, обладающих широкими возможностями и простотой в использовании – благодаря интеллектуальному блоку управления NXT, разнообразным датчикам, беспроводной технологии. Эти конструкторы помогают в курсе технологии освоить основы робототехники, в курсе информатики – наглядно реализовать сложные алгоритмы, в курсе физики – провести автоматизированный эксперимент и т.д.  
Большое значение имеет использование достаточно простых Лего-конструкторов: LEGO-DACTA, LEGO-DUPLO. С этими конструкторами дети знакомятся еще до школы, а впоследствие эти наборы используются и в начальной школе. Приведем пример: Lego для детских садов включает следующие тематические наборы: Lego для самых маленьких, свободное конструирование из однотипных деталей, окружающий животный мир «Зоопарк», семья «Жилой дом». Наборы для Lego –математики в начальной школе «Лего-математические игры» состоят из шести комплектов 9517, шести 9518 и по одному 9527,9528, 9529. Lego – конструкторы, возможно, использовать на таком этапе как устный счет. Дети будут выкладывать или сам пример или только ответ на задание, предложенное им учителем.  
Lego – конструкторы широко используются на уроках по «Окружающему миру». Примерные темы интегрированных занятий по окружающему миру и краеведению: «Кто такие насекомые; Кто такие птицы; Кто такие звери; Что такое зоопарк; Что окружает нас дома; Где живут белые медведи; Где зимуют птицы; Когда жили динозавры; Зачем строят корабли; Зачем нужны автомобили; Почему поезда такие длинные; Зачем нужны самолеты; Зачем летают в космос». Широко используется работа по методу проекта. Учащимися созданы проекты: «Каким я вижу зоопарк», «Моя любимая улица», «Техника будущего», «Город будущего», «Дачный поселок». Для учащихся 3-6 классов проводился конкурс мини проектов. Были представлены проекты кафе, музеев, заправочных станций, аэропортов и вокзалов.  
Учителя среднего и старшего звена также используют Lego – конструкторы при изучении различных предметов и тем. Это позволяет компенсировать недостаток оборудования и наглядных материалов, например, Lego – конструктор позволяет моделировать биологические и физические объекты: модель Земли с ее оболочками, модель клетки, геометрические фигуры. С интересом и увлечением учащиеся собирают эти модели. Играя, они постигают достаточно сложные термины и понятия. В их памяти они откладываются более надежно, такие уроки с использованием Лего-технологий проходят быстро, учащиеся, благодаря смене вида деятельности, медленней утомляются. Использование таких технологий позволяет решать проблему типичную для российской школы, когда ученики могут хорошо овладеть набором теоретических знаний, но испытывают значительные трудности в деятельности, требующей использования этих знаний для решения конкретных жизненных задач или проблемных ситуаций. В ходе использования таких технологий реализуется компетентностный подход, предполагающий не усвоение учеником отдельных знаний и умений, а овладение ими в комплексе. Из вышеизложенного следует, что Lego – технологии не дань моде, а действительно требование времени: есть возможность не только научиться работать руками и головой, но и подготовить себя к встрече с современным миром.

2.3 Использование LEGO Duplo

Теорию обучающего пространства это наборы лего такие  как: LEGO Duplo: "Дом", "Ферма", «Полиция», «Пожарная станция», серия «Тачки»; "Городские постройки", "железная дорога", серия "звездные войны", «пиратский корабль». Центр Легого предлагает ряд программ для детей направленных на:

стимулирование спонтанной игры;

даем возможность общаться и взаимодействовать;

показываем причинно-следственные связи;

рассказываем что у любого целого и сложного есть много маленьких понятных частей;

учим снимать мультфильмы;

учим собирать роботов и манипулировать ими;

учим рисовать и создавать креативные постройки;

учим гармонично развивать все навыки

С помощью лего дупло на затятиях дети развивают  речь, пространственного мышления, занимаються основами счета, чтения, окружающего мира. Занятия строятся на основе конструктора Лего дупло, наборов лего криейтор, education, таких наборов как: зоопарк, ферма, магазин.

Курс Изобретатели конструктора лего дупло основан на конструирование, изучение  строительной техники, посмотреть и рассказать как она работает, а при желании усовершенствовать её или переделать в что-то свосем необычное и интересеное.

Помимо общеразвивающих занятий лего дупло  предлагает научиться создавать движущиеся модели первороботов - на основе наборов Lego WeDo.

Также лего дупло предлагает очень увлекательный курс «Наука и Технология» - курс на основе наборов Lego Engenering. Эта программа обучения демонстрирует участникам возможности портативных самостоятельно двигающихся за счет физических явлений моделей.

Далее предлагаеться присоединиться к курсу обучения робототехники. Увлекательные занятия научат создавать, программировать, управлять и даже участвовать в битвах роботов. Где используеться только современные модели EV3 наборов Mindstorm.

       В  процессе создания действующих моделей младшие школьники знакомятся с базовыми принципами механики, постигают такие понятия, как точка опоры, ось вращения, направление движения, равновесие, трение, узнают, что такое ременная и зубчатая передачи.

Работа с набором развивает творческий потенциал ребенка, активизирует применение знаний в области математики и естественных наук для решения конкретных практических задач. На желтых карточках Технологических карт представлены фотографии сцен из повседневной жизни и описание принципа действия соответствующего механизма. Голубые карточки помогают собрать предложенные модели из деталей конструктора. Дайте толчок его фантазии и воображению, покажите, как из простых элементов можно построить все, что ему придет в голову! 

3. Конструкторы ЛЕГО дупло в ролевых играх и проектной деятельности.

Современное обучение во многом основано на виртуальных образах, формируемых через чтение книг и с помощью современных информационных технологий. Дальнейшее расширение спектра использования в образовании компьютерных технологий, усиливает необходимость использования в преподавании телесных объектов, позволяющих формировать понимание закономерностей и явлений через постоянную работу в предметной среде, через прохождение ситуаций в ролевых играх и самостоятельную проектную деятельность. Особенно это актуально для начальной школы, в которой учащийся в большей мере готов опираться на предметную деятельность. Переход от предметной деятельности к образной символике, к числам и цифрам, у разных учеников происходит в разное время. Наличие предметной среды позволяет индивидуализировать процесс обучения, с одной стороны, позволяя «слабым» учащимся долгое время опираться на телесные объекты, с другой стороны, давая возможность «сильным» учащимся быстрее продвигаться вперед.

Наиболее удачной предметной творческой средой является комплекты конструкторов для ролевых игр и для свободного конструирования. Такие комплекты представляют из себя согласованную цепочку конструкторов, каждый из которых соответствует определенной возрастной группе и позволяет решать конкретные образовательные задачи.

Проектный подход с использованием наборов LEGO дупло для свободного конструирования дает детям возможность:

1. самостоятельно анализировать "поле" творческой деятельности; 
2. самостоятельно намечать цели и задачи предстоящей работы;
3. самостоятельно разрабатывать планы поэтапного достижения поставленной цели;
4. осуществлять самоконтроль и самокоррекцию;
5. координировать свою деятельность с деятельностью других.