ЛогоМиры – образовательная среда для пропедевтического курса робототехники в 3-6 классах
материал по информатике и икт (5 класс) на тему

ЛогоМиры – образовательная среда для пропедевтического курса робототехники в 3-6 классах

Ближайшим будущим для развитых стран мира является переход в информационное общество, в котором производство материальных благ будет переложено на машины, т.е. роботов.

Школьный курс робототехники призван наделить молодое поколение востребованными в новом обществе знаниями и навыками. Но и успешность ребенка в изучении данного курса также зависит от наличия у него базовых компетенций.

Для того чтобы ребенок в будущем преуспел в такой области науки, как робототехника, ему необходимо научиться находить тонкий баланс между напряженными исследованиями и расслабленной паузой, то есть работа над реальной задачей. Для этого ему необходимо развить в себе следующие существенные для роботостроителей навыки.[1]

Системное мышление

Роботы являются очень сложными системами. Занимающийся роботами специалист должен быть хорошим механиком, электронщиком, электриком, программистом и даже обладать познаниями в психологии и когнитивной деятельности.

Хороший робототехник в состоянии понять и теоретически обосновать, как совместно и слаженно взаимодействуют все эти разнообразные системы. Если инженер-механик может вполне обоснованно сказать: «это не моя работа, тут нужен программист или электрик», то робототехник должен хорошо разбираться во всех этих дисциплинах.

Системное мышление является важным навыком для всех представителей технических направлений. Наш мир – одна большая сверхсложная система. Навыки системного мышления помогают правильно понять, что и как связано в этом мире. Зная это, можно создавать эффективные системы управления реальным миром.

Мышление программиста

Программирование является довольно важным навыком для робототехника. Занимающиеся роботами могут быть привлечены к работе по программированию на любом уровне Основное различие между обычным программированием и программированием роботов заключается в том, что робототехник взаимодействует с оборудованием, электроникой и беспорядком реального мира.

Сложность создает наличие множества языков программирования. Хорошего специалиста на этом рынке труда отличает наличие мышления программиста, позволяющего на аналогиях достаточно быстро освоить тот язык программирования, который становится востребованным для решения конкретной задачи. Это возможно только при наличии способностей к самообучению (или непрерывному самообразованию).

Способность к самообучению

Робототехника относится к крайне творческому направлению человеческой деятельности. Здесь еще не выработалось шаблонов и клише. Здесь нет завершенности. Решение одной задачи тут же ставит новые задачи, и заранее невозможно предположить, какие сферы знаний понадобятся на следующих этапах. Именно поэтому стремление и способность к освоению новых знаний и методов, представляющих новые инструменты для творческой деятельности, превращается в один из важнейших факторов последующей успешности.

Этот ключевой навык для творческой деятельности является необходимым условием для формирования других базовых навыков.

Математические

В робототехнике имеется не так много основополагающих навыков. Одним из таких основных навыков являются математические умения. Трудно будет добиться успеха в робототехнике без надлежащего знания, по крайней мере, элементарной математики. Это связано с тем, что на базовом уровне робототехника опирается на способность понимать и оперировать абстрактными понятиями. Геометрия является особенно важной для понимания таких тем, как кинематика и технические чертежи, а так же чертежи траектории движения и пр.

Поведение робота, его реакция на окружающие раздражители, способность учиться – это все математика. Простой пример. Даже робот-пылесос использует сложную математику, чтобы правильно построить маршрут по комнате.

Анализ и выбор решения

Быть хорошим робототехником означает постоянно принимать новые проектные решения. Сколько пальцев должен иметь проектируемый робот? По какой траектории он будет двигаться? Какие датчики выбрать для использования? Робототехника использует множество решений и среди них почти нет единственно верного.

Анализ – это способность разбирать интересующий предмет на кирпичики. Способность достать до сути механизма или явления. Без этого невозможно даже правильно составить задание на проектирование робота. А ошибки на этом этапе часто бывают фатальными для всей идеи.

Анализ и принятие решений необходимы для того, чтобы извлечь максимальную пользу из решения. Навыки аналитического мышления позволят анализировать проблему с различных точек зрения, в то время как навыки критического мышления помогут использовать логику и рассуждения, чтобы сбалансировать сильные и слабые стороны каждого решения.

Хорошие коммуникационные способности

Робототехника является наукой, созданной на стыке многих наук, как естественных, так и математического направления. Робот является результатом творческой деятельности группы людей, каждый из которых одновременно является, совместно со всеми, разработчиком основной концепции, и отвечает за свой участок практической работы. Именно поэтому очень важно уметь эффективно использовать свои речевые и письменные навыки, четко и корректно доносить необходимую информацию, учитывать индивидуальные особенности членов группы, уметь принимать наиболее оптимальные решения, несмотря на то, от кого они исходят.

Прямое общение – часто самый быстрый и эффективный способ передать информацию. Замкнутый, необщительный ученик лишается критики со стороны других детей, и тем самым рискует надолго зависнуть на пути неправильного решения. Неправильные решения приводят к провалу проекта, и тем самым сильно бьют по мотивации.

Технология проектирования

Это подразумевает способность выяснять, почему что-то работает неправильно и найти возможные решения, требующие навыков в исправлении и недочетов. Робототехника включает в себя широкий спектр технологий, так что навыки проектирования дают возможность эффективно изолировать источник проблемы и предложить эффективные решения.

С самых первых проектов любой ученик должен стремиться обязательно пройти через этап проектирования. Только так из него может вырасти конструктор, способный эффективно донести все свои идеи до коллектива. Сбор, что называется, на коленке, в случае сложных систем часто приводит к провалу. Современная робототехника основана на компонентах, которые требуют тщательной компоновки и продумывания.

Решение сложных проблем

Как можно понять, исходя из предыдущих навыков, успешность специалиста в области робототехники во многом зависит от способности решать сложные задачи, что предусматривает и способности прогнозирования возможных проблем и внесения корректив для их предупреждения, или их устранения.

Настойчивость (целеустремленность)

Настойчивость тесно связана с мотивацией. Обучающийся всегда должен уметь отвечать на вопрос «зачем?». Имея ответ и твердую цель, можно добиться решения самых сложных задач, заодно собрав вокруг своей идеи сообщество единомышленников.

С учетом сложной природы робототехники, целеустремленность – это довольно необходимый навык. Это может быть настойчивость в попытках найти решение особенно трудной задачи или упорство в попытке объяснить коллективу сложную проблему.

Для развития некоторых из вышеперечисленных умений, на начальных этапах введения обучающихся в робототехнику можно использовать такие образовательные среды как ЛогоМиры или КуМир. В первую очередь, обучение в этих средах носит пропедевтический характер для программирования, а следовательно и для робототехники.

В ЛогоМирах можно не только писать программы на понятном детям 8-12 лет языке, т.к. СКИ состоит целиком из русских слов или сокращений, но и реализовывать сколь угодно сложные проекты по различным темам – от простейших рисунков и презентационных роликов до комплексных моделей физических и биологических процессов.[3]

1. Комплект поставки включает в себя помимо самой программы, встроенную справку со словарём команд, а также пособия для начинающих
2. Особое внимание уделено исполнителю – «черепашке» (прототипу робота, действия которого нуждаются в программировании). Это не просто движущийся объект, а целая часть программы — со своими собственными свойствами, процедурами, звуками и программированием. Вся её информация храниться в «рюкзаке», а саму черепашку можно даже сделать отдельным файлом. Добавлен редактор диалоговых окон, в котором можно вставлять форматированный текст.
3. Программирование в среде ЛогоМиры позволит расширить кругозор обучающихся. Посредством формирования начальных навыков программирования готовится платформа для изучения более сложных языков. Что позволит обучающемуся самостоятельно моделировать алгоритмические конструкции. В процессе программирования формируется развитие логического мышления, вырабатывается целеустремленность в выборе ведущего профиля обучения. Лого Миры — это среда программирования и средство для моделирования различных задач и исследований. В любой среде программирования реализуются основные алгоритмические конструкции, развивающие алгоритмический стиль мышления, важность которого отмечена Н.М. Амосовым, Н.Н. Моисеевым, А.Н. Лонда и другими учеными. [2] Ими подчеркивалась необходимость разработки алгоритмов для развития мышления школьников. Они показывали, что с помощью алгоритмов можно не только организовывать мыслительную деятельность, но и описывать процессы. Алгоритмы возникают не только в ходе описания какого-либо процесса (физического, химического, биологического, математического), но и в управлении, воспитании, во всей социальной сфере жизни человека. Именно это и доказывает необходимость их введения в обучение. Таким образом, алгоритм -это не программа-шаблон, а механизм, согласно которого функционирует, развивается любая самоорганизующая система. Некоторые алгоритмы человек осваивает самостоятельно, другие требуют обучения. Объем минимального содержания базового курса информатики включает в себя блок «Алгоритмы и исполнители». Алгоритмизация - одно из мощных средств развития мышления обучающихся. Одно из перекрестных средств знакомства с основными алгоритмическими конструкциями является язык Лого Миры. Таким образом, программирование в этой среде носить пропедевтический характер для дальнейшего изучения как программирования на более высокоуровневых языках и информатики в целом, так и для робототехники.

Список используемых источников

1. http://www.robogeek.ru/robo-obrazovanie/10-osnovnyh-navykov-neobhodimyh-dlya-robototehnikov
2. http://www.docme.ru/doc/173644/registration.html?action=resetPassword
3. http://prologo.звуконлайн.рф/logo-miri_30/