Исследовательская деятельность в робототехнике.
статья по технологии (1, 2, 3, 4 класс)

Исследовательская деятельность в робототехнике.

Сегодня наблюдаются стремительные изменения во всем обществе, которые требуют от человека новых качеств. Прежде всего, речь идет о способности к творческому мышлению, самостоятельности принятия решений, инициативности. Задачи по формированию этих качеств возлагаются на образование, а именно на учителей. Учитель теперь должен быть технологом в образовательном процессе, который руководит процессом добывания знаний, является при этом исследователем, воспитателем и консультантом для учащихся.

Исследование занимает центральное место в образовании, это возможность осваивать не готовые знания, а методы овладения новыми знаниями в современном информационном мире.

На данный момент очень быстрое развитие получила робототехника. Она является одним из активно развивающихся направления современного общества. В связи с этим, в настоящее время она является одним из перспективных направлений научно – технического прогресса, в котором проблемы механики и новых технологий соприкасаются с проблемами искусственного интеллекта.  Рассмотрение этого направления в рамках образовательного процесса происходит в области информатики, информационных и коммуникационных технологий.

 В данный момент идет активное внедрение учебных роботов в образовательный процесс школ, а именно внедрение Lego- конструктора. Одним из таких конструкторов является Lego WeDo.

Робототехника – увлекательное занятие в любом возрасте.  Конструирование самодельной модели не только увлекательное занятие, но и процесс познания во многих областях, таких как: электроника, механика, программирование. И совсем не обязательно быть инженером, чтобы создать ту или иную модель. Главное знать с чего начать собирать робота. 

"Основы робототехники. WeDo" представляет уникальную возможность для детей младшего школьного возраста освоить основы робототехники, создав действующие модели роботов. 

Данный конструктор предназначен в первую очередь для начальной школы (1-4 классы). Его вполне можно использовать и для работы со старшими классами. Работая индивидуально, парами или в командах, учащиеся любых возрастов могут учиться, создавая и программируя модели, проводя исследования, составляя отчёты и обсуждая идеи, возникающие во время работы с этими моделями.

Комплект заданий Wedo позволяет учащимся работать в качестве юных исследователей, инженеров, математиков и даже писателей, предоставляя учащимся инструкции, инструментарий и задания для создания проектов. Учащиеся собирают и программируют модели, а затем используют их для выполнения задач, которые являются, по сути, упражнениями из курсов естественных наук, технологии, математики, развития речи.

Применение конструкторов LEGO во внеурочной деятельности в школе, позволяет существенно повысить мотивацию учащихся, организовать их творческую и исследовательскую работу. А также позволяет школьникам в форме познавательной игры узнать многие важные идеи и развивать необходимые в дальнейшей жизни навыки.

Целью использования «Робототехники» в системе дополнительного образования является овладение навыками начального технического конструирования, развитие мелкой моторики, координацию «глаз-рука», изучение понятий конструкций и ее основных свойствах (жесткости, прочности и устойчивости), навык взаимодействия в группе.

Цели работы курса: 

1. Организация занятости школьников во внеурочное время.
2. Всестороннее развитие личности учащегося:

• Развитие навыков конструирования
• Развитие логического мышления

3. Мотивация к изучению наук естественно – научного цикла: окружающего мира, краеведения, физики, информатики, математики.
4. Познакомить детей со способами взаимодействия при работе над совместным проектом в больших (5-6 человек) и малых (2-3 человека) группах
5.  Развитие у детей интереса к техническому творчеству и обучение их конструирования через создание простейших моделей и управления готовыми моделями с помощью простейших компьютерных программ. Вырабатывается навык работы в группе.
6. Творческое мышление при создании действующих моделей.
7. Развитие словарного запаса и навыков общения при объяснении работы модели.
8. Установление причинно- следственных связей,
9. Коллективная выработка идей, упорство при реализации некоторых из них.
10. Экспериментальное исследование.
11. Логическое мышление и программирование заданного поведения модели.

Основными задачами занятий   являются:

• обеспечивать комфортное самочувствие ребенка;

• развивать творческие способности и логическое мышление детей;

• развивать образное, техническое мышление и умение выразить свой замысел;

• развивать умения работать по предложенным инструкциям по сборке моделей;

• развивать умения творчески подходить к решению задачи;

• развивать умения излагать мысли в четкой логической последовательности, отстаивать свою точку зрения, анализировать ситуацию и самостоятельно находить ответы на вопросы путем логических рассуждений.

В процессе решения практических задач и поиска оптимальных решений младшие школьники осваивают понятия баланса конструкции, ее оптимальной формы, прочности, устойчивости, жесткости и подвижности, а также передачи движения внутри конструкции. Изучая простые механизмы, дети учатся работать руками (развитие мелких и точных движений), развивают элементарное конструкторское мышление, фантазию.

Обучающая среда позволяет учащимся использовать и развивать навыки конкретного познания, строить новые знания на привычном фундаменте. В то же время новым для учащихся является работа над проектами. И хотя этапы работы над проектом отличаются от этапов, по которым идет работа над проектами в средней школе, но цели остаются теми же.

 В ходе работы над проектами дети начинают учиться работать с дополнительной литературой. Идет активная работа по обучению ребят анализу собранного материала и аргументации в правильности выбора данного материала.

В ходе занятий повышается коммуникативная активность каждого ребенка, происходит развитие его творческих способностей. Повышается мотивация к учению. Занятия помогают в усвоении математических и логических задач, связанных с объемом и площадью, а также в усвоении других математических знаний, так как для создания проектов требуется провести простейшие расчеты и сделать чертежи.

 У учащихся, занимающихся конструированием, улучшается память, появляются положительные сдвиги в улучшении почерка (так как работа с мелкими деталями конструктора положительно влияет на мелкую моторику), речь становится более логической.

Образовательная система предлагает такие методики и такие решения, которые помогают становиться творчески мыслящими, обучают работе в команде. Эта система предлагает детям проблемы, дает в руки инструменты, позволяющие им найти своё собственное решение. Благодаря этому учащиеся испытывают удовольствие подлинного достижения.

Конструктор ПервоРобот ЛЕГО WeDo — это фантастическое средство для изучения межпредметных областей. Дети смогут изучить модель, собрать ее и оживить, используя простые программы. Это отличный способ для развития навыков конструирования, работы в команде и общения в группе.

Основные принципы обучения:

• Программирование, использование ПО, проектирование и создание рабочей модели;
• Использование ПО для получения информации;
• Обратная связь с производителем для совершенствования программы;
• Работа с простыми механизмами, зубчатыми колесами, рычагами, шкивами;
• Измерение времени и расстояния, прибавление, вычитание, умножение, деление, оценка, произвольность, использование переменных;
• Написание статей и рассказов. Обучение навыкам интервьюирования и интерпретирования.

Конструктор LEGO Education WeDo дает возможность ученикам собрать и запрограммировать простые модели LEGO через приложения в компьютере. В наборе более 150 элементов, в том числе двигатель, датчики движения и положения, а также LEGO USB Hub (коммутатор). Совмещая программное обеспечение и учебное пособие, можно выполнить 12 тематических заданий.

Основные принципы обучения:

• Проектирование и сборка;
• Обдумывание и поиск нестандартных решений;
• Навыки общения, совместной работы и обсуждение идей.

Используя этот конструктор, ученики строят Lego - модели, подключая их к Lego - коммутатору и управляют ими посредством  компьютерных программ.

В конструкторе:

1) 158 элементов

2) USB LEGO-коммутатор.
Через коммутатор осуществляется управление датчиками и моторами при помощи программного обеспечения WeDo™. Через два разъёма коммутатора подаётся питание на моторы и проводится обмен данными между датчиками и компьютером.

3) Мотор
Можно запрограммировать направление вращения мотора (по часовойстрелке или против) и его мощность. Питание на мотор (5В) подаётся через USB порт компьютера.

4) Датчик наклона
Сообщает о направлении наклона; различает шесть положений: «Носом вверх», «Носом вниз», «На левый бок», «На правый бок», «Нет наклона» и «Любой наклон».

5) Датчик расстояния
Обнаруживает объекты на расстоянии до 15 см.

Мы с вами - постиндустриальное общество (информационное общество, бурное развитие компьютерной техники и информационных технологий), а это значит, что научные разработки становятся главной движущей силой — базой индустрии знаний. Наиболее ценными качествами являются уровень образования, профессионализм, обучаемость и творческий подход работника.

Главным интенсивным фактором развития постиндустриального общества является — профессионалы, высокообразованные люди, наука и знания во всех видах инновационной деятельности, то есть на постоянном технологическом совершенствовании.