Робототехника в школе. Возможности использования конструкторов Lego Duplo в начальной школе

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Информатизация начального обучения

1.1 Информационная деятельность в развивающем обучении

1.2 Два подхода конструирования информационной деятельности детей в начальной школе

2. Робототехника в школе. Возможности использования конструкторов LEGO DUPLO в начальной школе

2.1 Содержание курса робототехники в начальных классах

2.2 LEGO-технологии: веяние моды или требование времени

2.3 Использование LEGO DUPLO

3. Конструкторы LEGO DUPLO в ролевых играх и проектной деятельности

Заключение

Список литературы

Введение

Образовательная робототехника в школе приобретает все большую значимость и актуальность в настоящее время. Ученик должен ориентироваться в окружающем мире как сознательный субъект, адекватно воспринимающий появление нового, умеющий ориентироваться в окружающем, постоянно изменяющемся мире, готовый непрерывно учиться. Понимание феномена технологии, знание законов техники, позволит младшему школьнику соответствовать запросам времени и найти своё место в современной жизни.

Особенно важно не упустить имеющийся у младшего школьника познавательный интерес к окружающим его рукотворным предметам, законам их функционирования, принципам, которые легли в основу их возникновения.

Цель работы: робототехника в школе. Возможности использования конструкторов LEGO DUPLO в начальной школе.

В ходе работы решаются ряд задач, таких как:

- информатизация начального обучения;

- два подхода конструирования информационной деятельности детей в начальной школе;

- робототехника в школе. Возможности использования конструкторов LEGO DUPLO в начальной школе;

-конструкторы LEGO дупло в ролевых играх и проектной деятельности.

Объект исследования: учащиеся начальной школы.

Предмет исследования: робототехника в школе с использованием конструкторов LEGO DUPLO.

Теоретическая часть работы представлена научной литературой. Курсовая работа состоит из содержания, введения, трех глав, заключения, списка использованной литературы.

1. Информатизация начального обучения

1.1 Информационная деятельность в развивающем обучении

Проблема информатизации начального образования все еще не получила системного решения в последние годы, несмотря на проведение комплексной информатизации школ страны в рамках отраслевых целевых программ. В связи с этим наблюдается возрастающее ощутимое несоответствием между невысоким уровнем информационной активности детей, закладываемым в начальной школе и востребованностью информационных знаний и навыков информационной деятельности учащихся как в основной школе для успешного обучения, так и в жизни для активного участия детей в познавательной деятельности и самообучения с использованием новых информационных технологий в зоне своих интересов. Следует отметить, что ИКТ обновляются значительно быстрее образовательных методик в школе, что влечет снижение общеучебной активности детей в информационной среде школы. История развития области информатики в школе уже насчитывает почти 20 лет, в то время как активное и повсеместное внедрение элементарной информационной грамоты детей начальной школы, в неразрывной связи с грамотой письма и счета, так пока и остается в стадии апробации или инициативы школ, поскольку даже в новом Базисном учебном плане 2004 года информатика в начальной школе присутствует лишь модулем, входящим в курс технологии в 3-4 классе и рекомендуется для использования лишь при наличии ресурса в информационной среде школы. Поскольку за последние 10 лет не проводилось целевое формирование информационной среды начальной школы, то ресурсы информационной среды школы в основном эксплуатируются для школьников основной и старшей ступеней обучения, что сказывается на информационном неравенстве детей начальной ступени обучения. Все еще формирование информационной активности детей проводится зачастую в бескомпьютерном режиме, что, несомненно, не дает эффекта готовности выпускника начальной школы активно включиться в информационную деятельность, не формирует элементарных навыков компьютерной работы, использования цифровых образовательных ресурсов, участия в дистанционных образовательных услугах. Однако при этом средняя школа предлагает выпускникам начальной ступени обучения компьютерные технологии и коммуникации уже как очевидную необходимость. Если в начале 2000-х годов можно было оправдать такое состояние дел с информатизацией начальной школы экономическими трудностями и неравномерностью технического вооружения школ, то итоги реализации федеральных и региональных программ информатизации образования в период с 2002 по 2012 годы показывают, что эти проблемы в основном уже решены для школ России. А вот отсутствие гибких организационных механизмов конструирования информационной среды начальной школы и методик формирования информационной активности младших школьников заставляет задуматься о торможении в ближайшее время в решении вопроса информатизации школьного образования вообще, поскольку информационная активность школьника является частью цифровой грамотности населения, и именно молодежь составляет тот человеческий капитал, который позволит в ближайшее время решать задачи государственной политики в области социальной политики, построенной на общедоступных цифровых социальных сервисах в том числе. Информатика, выступая в роли школьного предмета, формирующего информационную грамотность школьников и их готовность к информационной деятельности, как инструменту социальной активности граждан, объединяет все школьные предметы на основе информационной деятельности, пронизывающей предметные учебные активности детей в школе и дома. Информатика и ИКТ в информационной среде начальной школы также позволяют охватить межпредметными учебными активностями всю область начального образования и, тем самым, перевести обучение детей на новый качественный уровень активной познавательной деятельности, но это требует внедрения в начальной школе таких образовательных методик и программ обучения по информатике, которые имеют гибкие возможности адаптации к конкретному педагогическому процессу и детскому коллективу в неразрывном единстве всех предметов. Требуется отметить доступность этих методик для учителей начального обучения, поскольку благодаря присутствию в начальном обучении одного педагога, работающего с детьми, важно вовлечь именно его в информационную активность совместно с учениками как проводника элементарной информационной грамоты в соответствии с требованиями стандарта начальной школы и соучастника информационной деятельности во всех предметах начального обучения. Такие методики в первую очередь опираются на межпредметные практикумы на основе ИКТ. Они требуют формирования в начальной школе условия их реализации - это создание информационной среды начальной школы, соответствие кадрового потенциала учителей начального обучения таким методикам, а также наличие соответствующих учебно-методических материалов, отражающих новый образовательный стандарт начальной ступени общего образования и органично включающий в себя ИКТ. Формы информатизации столь же разнообразны, сколь сами информационные технологии. Если рассматривать проблему обучения работотехники в начальной школе с позиции вариативности содержания обучения, то можно классифицировать основные наработки и тенденции в российской школе за последние 20 лет как сложившиеся и нашедшие свое отражение и в начальной школе.

Используя основные направления работотехники, предложенные в государственном образовательном стандарте представлен такими направлениями, которые фактически обобщают все наработки в области содержания предмета за историю становления предмета:

§ математическая информатика (алгоритмическое мышление, программирование) (А.П. Ершов (1985)

§ прикладная информатика/ информационные технологии (информационная культура, инструментарий ИКТ) (Роботландия). Ю.А. Первин, АН СССР, Институт программных систем, Переславль-Залесский, 1988)

§ информатика и моделирование (моделирование в предметной среде) (Микромир, Кушниренко А.Г., Основы информатики и вычислительной техники, Просвещение, 1990, система ЛОГО-ЛЕГО)

Такой старт формированию методик обучения работотехники для начального обучения был продиктован техническим оснащением и аппаратно-программными возможностями новых средств обучения. Первичный подход к использованию компьютера в обучении младших школьников был осуществлен с помощью алгоритмического знания, основанного на изучении простейших возможностей программирования в алгоритмической среде. Развитие мультимедиа позволило актуализировать на основе информационной деятельности и предметное обучение детей с использованием компьютера с Интернет, медиа ресурсами и дополнительным цифровым оборудованием. Все вместе эти наработки практически определили основные методические подходы обучения робототехнике Робототехника является одним из важнейших направлений научно- технического прогресса, в котором проблемы механики и новых технологий соприкасаются с проблемами искусственного интеллекта. Человечество остро нуждается в роботах, которые могут без помощи оператора тушить пожары, самостоятельно передвигаться по заранее неизвестной, реальной пересеченной местности, выполнять спасательные операции во время стихийных бедствий, аварий атомных электростанций, в борьбе с терроризмом. Кроме того, по мере развития и совершенствования робототехнических устройств возникла необходимость в мобильных роботах, предназначенных для удовлетворения каждодневных потребностей людей: роботах - сиделках, роботах - нянечках, роботах - домработницах, роботах - всевозможных детских и взрослых игрушках и т.д. И уже сейчас в современном производстве и промышленности востребованы специалисты, обладающие знаниями в этой области. Начинать готовить таких специалистов нужно школе и с самого младшего возраста. Поэтому, образовательная робототехника в школе приобретает все большую значимость и актуальность в настоящее время. Остается востребованной межпредметная линия, которая становится на сегодня естественным проникновением информатики в предметное обучение детей в начальной школе, поскольку обладает огромным потенциалом развития, подхватывая буквально на лету все новации в ИКТ, а также создающее очень комфортную конструктивную образовательную среду, любимую всеми детьми - компьютерную экспериментальную лабораторию. Проектная исследовательская деятельность тогда несет в себе положительное начало, когда опирается на детское творчество. Одним из первых примеров встраивания ИКТ в начальное обучение стали моделирующие среды, позволяющие проектировать сформированную проблемную модель по предметному эксперименту или исследованию. Это среда "Лого-Лего", это комплексы электронных лабораторий, предметные энциклопедии, поисковые системы для отбора нужной информации в поисках решения проблемы и др. Именно такие интегрированные конструктивные комплексы получили название проектного обучения, то есть, обучения с использованием проектировочной деятельности на основе ИКТ. Они формируют единое информационно-предметное поле учебной деятельности, ресурсами которого является компьютер и предметное знание. Однако, возникает вопрос о необходимости целостного использования информационной деятельности, как мощного способа развития ребенка, а не фрагмента повышения эффективности узкой части учебной деятельности в отдельной предметной области. С этой позиции роль обучения информатике станет значительно шире "ИКТ-подхода", если рассмотреть его применение в концепции развивающего обучения с одной стороны и социального заказа на формирование "новой грамотности" с другой. А.Л. Семенов и другие развивают этот подход в понятии "информационного пространства 2000", суть которого в компьютеризации всей учебной деятельности ребенка благодаря достижениям в сфере компьютерных, коммуникационных, цифровых и презентационных технологий. Однако к такой широкой информационной деятельности ребенка нужно готовить заранее, наряду с традиционной элементарной грамотностью, предоставив ему новые эффективные способы познания, которым является, например, проектировочная деятельность в единстве мышления и опыта. Необходима систематизация опыта использования межпредметной проектировочной деятельности в соответствии с содержанием образовательной области "работотехника", формирование структуры проектировочных заданий по уровням сложности, формирование сценария проектировочной задачи в межпредметной информационной деятельности детей.

Подводя итог анализа разработок в области проектирования в начальной школе, можно сказать, что информационная деятельность детей должна и способна решать задачи:

§ вывести знания, умения и навыки детей в области информатики на определенный уровень для их успешного обучения в средней школе, несмотря на неоднородность методической и технической поддержки обучения информатике в начальной школе;

§ создать в начальной школе методические условия для овладения элементарной информационной культурой;

§ сформировать информационную среду начальной школы с межпредметными связями для формирования у детей целостного восприятия обучения, а не набора отдельных знаний по отдельным предметам, как динамично обновляющегося познавательного комплекса, использующего "новый портфель инструментов", интеллектуальных и технологических;

§ воспитать у детей культуру творческого общения, стимулировать экспериментально-исследовательскую деятельность, вносить в обучение высокий уровень мотивации к познанию.

Разнообразие разработок в информатизации начальной школы было определено качественно новыми требованиями к начальному обучению не как ранжированно-накопительному, а как развивающему, многоуровневому. Опыт информатизации российских школ проявился в интеллектуализации обучения, основанном на моделирующем стиле мышления, реализующем идеи Л.В. Занкова, Д.Б. Эльконина, В.В. Давыдова, Ш.А. Амо-нашвили опережающего, развивающего, ассоциированного в общей системе знаний гуманного обучения. Знание у ребенка должно формироваться ненасильственно, но систематично, целостно и увлеченно, в начальной школе все должно быть открытием, полученным в творческой самостоятельной деятельности, тогда знание останется навсегда. Продолжая начинание Дж. Дьюи, В. Килпатрика, С.Т. Шацкого, С. Френе, обучение на основе проектировочной деятельности в системе информационных технологий, "позволит достичь в учебном коллективе единения, которой рождает культуру труда, органично связывает учебу с творчеством и создает гармоничную личность". Можно представить структуру организации межпредметной проектировочной деятельности схемой, в которой наблюдается, что ИКТ выбраны как основаниеинтегрирования предметов, а поля предметной деятельности, - как окружение в интегрированном поле начального обучения. Тогда вектора зон ближайшего развития ребенка - как направления реализации пронизывающего принципа встраивания ИКТ в систему учебной деятельности ребенка.

Если за основу интегрированного обучения выбрать развитие моделирующего мышления детей на уроках робототехники, то такая схема отразит структуру развивающего обучения с выходом на информационно-математическую модель информационной деятельности школьников. Если за основу взять технологические подходы в информационных процессах, то развивающее обучение будет сопровождаться регулярной компьютерной поддержкой творческих работ детей, презентацией их детьми с использованием ИКТ, фиксацией их предметных достижений цифровыми устройствами. Таким образом, можно убедиться, что структура развивающего обучения взята за основу межпредметной деятельности учеников как пути информатизации начального обучения - формирования информационной активности детей в общеучебной и познавательной деятельности как главного элемента информационной культуры.

Такая структура реализована В. Килпатриком в проектировочной деятельности, суть которой он определил как "целесообразную деятельность", направленную на развитие личности, на широкие границы, "зоны интересов", позволяющие пролонгировать период интересов личности.

Активная информационная деятельность учителя начальной школы в такой информационной среде, не только на уровне пользователя информ-ресурсом, но и на уровне конструирования на его основе собственных педагогических траекторий работы с детьми становится необходимым условием решения задачи формирования информационной активности учащихся.

1.2 Два подхода конструирования информационной деятельности детей в начальной школе

Таким образом, наблюдается два структурных подхода в организации межпредметного информационного практикума: на основе распределенной монопредметной деятельности в окружении информационных технологий (каждый предмет отдельно фрагментарно поддержан информационной деятельностью детей на основе предметной компьютерной лаборатории) и на основе централизованной конструктивной информационной образующей обучения в начальной школе - специальной инструментальной компьютерной среды (ИКС) начального обучения с предметным наполнением (контентом) в информационном поле деятельности.

Думается, что монопредметный (распределенный) подход можно назвать информатизацией в узком смысле, так в нем наблюдается локализация предметов, содержание образования расчленяется на отдельные компоненты, погруженные в информ-ресурс образования. Вектор развития задается не информ-ресурсом, а предметом в нем. Этот подход не использует широкие возможности информ-ресурса образования, продолжая традиционное накопительно-последовательное предметное обучение, правда, на основе информационных технологий, то есть, обновляя портфель инструментов познавательной и учебной деятельности школьника.

Информатизация предметной деятельности младшего школьника повсеместно нашла свое выражение в компьютерной поддержке формирования традиционной грамоты - письма, счета, рисования, которые могут развиваться по схеме монопредметного интегрирования информационных компьютерных технологий и конструктивистского интегрирования на основе ИКС. Особое внимание уделяется развитию аспекта наглядности в таких обучающих программах информационно-пред-метной направленности. Эксперимент с формой, цветом, размером объекта, его ориентирование на плоскости и в пространстве, эксперимент со звуками и их характеристиками, эксперимент с объектом - словом, числом, природным объектом исследования и наблюдения, поиск, отбор и конструирование ресурсов с помощью компьютерных лабораторий, электронных энциклопедий и медиаколлекций позволяет детям формировать общее представление о принципах визуализации информационной деятельности на компьютере как части их общеучебной деятельности, на которой построено их дальнейшее вхождение в мир обучения средствами "виртуальной реальности" в следующей ступени обучения в основной и старшей школе. Формирование основ визуального восприятия информационной деятельности является очень важным для начального обучения, поскольку создает условия развития у ребенка равновесия между видами мышления, присущему младшему школьному возрасту: от наглядного действенного к образному, от образного к логическому, абстрактному.

Развитие образного мышления средствами компьютерной визуализации позволяет стимулировать логическое мышление, то есть ребенку требуется оценить образную модель по различным характеристикам - количественным (масса, размер) и качественным (цвет, форма) уже мысленно, в режиме прогноза, устанавливая связи между объектами. Принцип наглядности новых средств обучения приобретает ведущее значение и требует формирования у ребенка в начальной школе основ визуального восприятия, как составляющей информационной активности, обеспечивающей графический интерфейс на компьютере - инструмент диалога человека с компьютером через визуальные информационные объекты.

2. Робототехника в школе. Возможности использования конструкторов LEGO DUPLO в начальной школе

2.1 Содержание курса робототехники в начальных классах

Современные исследования показывают, что информатизация образования представляет процесс интеллектуализации деятельности обучающего и обучаемого на основе реализации возможностей средств новых информационных технологий, поддерживает интеграционные тенденции процесса познания закономерностей предметных областей и окружающей среды, сочетая их с преимуществами индивидуализации и дифференциации обучения обеспечивая тем самым синергизм педагогического воздействия. Таким образом, наблюдаются главнейшие аспекты информатизации начального обучения. Развивающее обучение становится основным критерием педагогического процесса информационного обучения, оно должно активизировать межпредметные связи, интегрированные способы обучения, строиться на "педагогике сотрудничества". Основные принципы развивающего обучения, исследованные Л.В. Занковым, состоят в повышении трудности деятельности за счет активизации мыслительных процессов, ведущей роли теоретических знаний, что в свою очередь реализуется в обучении быстрыми темпами за счет применения задач ко всем полям деятельности ученика, рефлексии учения, то есть, формирование умений и навыков мышления как процесса, обращенного в себя, а также антиципации (планировании) деятельности.

Робототехника -- прикладная наука, занимающаяся разработкой автоматизированных технических систем. Робототехника опирается на такие дисциплины как электроника, механика, программирование.

Робототехника является одним из важнейших направлений научно- технического прогресса, в котором проблемы механики и новых технологий соприкасаются с проблемами искусственного интеллекта. Человечество остро нуждается в роботах, которые могут без помощи оператора тушить пожары, самостоятельно передвигаться по заранее неизвестной, реальной пересеченной местности, выполнять спасательные операции во время стихийных бедствий, аварий атомных электростанций, в борьбе с терроризмом. Кроме того, по мере развития и совершенствования робототехнических устройств возникла необходимость в мобильных роботах, предназначенных для удовлетворения каждодневных потребностей людей: роботах - сиделках, роботах - нянечках, роботах - домработницах, роботах - всевозможных детских и взрослых игрушках и т.д. И уже сейчас в современном производстве и промышленности востребованы специалисты, обладающие знаниями в этой области. Начинать готовить таких специалистов нужно школе и с самого младшего возраста. Поэтому, образовательная робототехника в школе приобретает все большую значимость и актуальность в настоящее время.

Цель обучения робототехнике

Основная цель - 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. То есть основная цель - формирование ключевых компетентностей учащихся.

Новизна проекта состоит в том, что:

Наше время требует нового человека - исследователя проблем, а не простого исполнителя. Сегодня и завтра обществу ценен человек-творец. Поэтому задача школы дать ребёнку возможность не только получить готовое, но и открывать что-то самостоятельно; помочь ребёнку построить научную картину мира.

Теоретическая значимость проекта заключается в:

1. Определение места и роли робототехники в образовательном пространстве школы;

2. Обоснование технологий, форм и методов обучения основам робототехники;

3. Определение тем курса информатика и ИКТ для встраивания образовательной робототехники.

Практическая значимость проекта заключается в:

1. разработке структуры курса "Образовательная робототехника" для ее внедрения в образовательное пространство школы;

2. разработка методических материалов для внедрения робототехники в образовательное пространство школы, которые могут быть использованы любой школой в работе.

Курс "Образовательная робототехника" в образовательном пространстве строится на трех формах организации учебной деятельности: кружок, элективный курс, урок.

Эффективность обучения основам робототехники зависит и от организации занятий проводимых с применением следующих методов:

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

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

Проблемный - постановка проблемы и самостоятельный поиск её решения обучающимися;

Программированный - набор операций, которые необходимо выполнить в ходе выполнения практических работ (форма: компьютерный практикум, проектная деятельность);

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

Частично - поисковый - решение проблемных задач с помощью педагога;

Поисковый - самостоятельное решение проблем;

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

И все-таки, главный метод, который используется при изучении робототехники, это метод проектов.

Под методом проектов понимают технологию организации образовательных ситуаций, в которых учащихся ставит и решает собственные задачи, и технологию сопровождения самостоятельной деятельности учащегося.

Средства обучения:

1. Цифровое оборудование: проектор, АРМ учителя, компьютерный класс.

2. Конструктор Lego "Перворобот" наборы №9797, №5847, LEGO

Mindstorms NXT 2.0. с программным обеспечением к ним.

3. Цифровые разработки учителя к урокам (презентации, сайты, тесты и т.д.).

Образовательная робототехника в школе приобретает все большую значимость и актуальность в настоящее время. Ученик должен ориентироваться в окружающем мире как сознательный субъект, адекватно воспринимающий появление нового, умеющий ориентироваться в окружающем, постоянно изменяющемся мире, готовый непрерывно учиться. Понимание феномена технологии, знание законов техники, позволит младшему школьнику соответствовать запросам времени и найти своё место в современной жизни.

Особенно важно не упустить имеющийся у младшего школьника познавательный интерес к окружающим его рукотворным предметам, законам их функционирования, принципам, которые легли в основу их возникновения.

Курс направления внеурочной деятельности робототехники предназначен для того, чтобы положить начало формированию у учащихся начальной школы целостного представления о мире техники, устройстве конструкций, механизмов и машин, их месте в окружающем мире. Реализация данного курса позволяет стимулировать интерес и любознательность, развивать способности к решению проблемных ситуаций умению исследовать проблему, анализировать имеющиеся ресурсы, выдвигать идеи, планировать решения и реализовывать их, расширить технический и математический словари ученика.

Кроме этого, реализация этого курса в рамках начальной школы помогает развитию коммуникативных навыков учащихся за счет активного взаимодействия детей в ходе групповой проектной деятельности.

Современные технологии настолько стремительно входят в нашу повседневную жизнь, что справиться с компьютером или любой электронной игрушкой для ребенка не проблема. Смышленый школьник, используя современный конструктор от компании ЛЕГО, может собрать настоящего интеллектуального робота.

Компания ЛЕГО была основана в 1932 году, создателем компании был датчанин Оле Кирк Кристиансен. Первоначально компания выпускала стремянки, гладильные доски и деревянные игрушки. Слово "LEGO", позже ставшее названием компании, появилось в 1934 году, от выражения "leg godt" -- "увлекательная игра".

Lego Mindstorms NXT 2.0 -- это интеллектуальный программируемый робот, который собирается из деталей, подобно конструктору, и обладает практически безграничными возможностями.

Современная игрушка для детей, которая может решать любые взрослые задачи, прошла серьезные испытания. В тестах принимали активное участие военные. По большому счету можно сказать, Mindstorms тестировали в реальных военных условиях.

Описание технологии

NXT

Lego Mindstorms работает на базе компьютерного контроллера NXT (СЛАЙД). NXT - это самый главный элемент в работе MINDSTORMS. Это разумная, контролируемая компьютером деталь конструктора LEGO , которая может заставить робот MINDSTORMS ожить и исполнять разнообразные действия. На дисплее NXT можно увидеть текстовые и графические сообщения.

Порты моторов

В NXT есть три порта выхода для подключения моторов. Мотор работает тогда, когда он будет подключен к одному из портов A, В или C.

Порты сенсоров

NXT также имеет четыре порта входа для подключения сенсоров. Сенсоры надо подключить к портам 1, 2, 3 или 4.

Порт USB

Кабель USB необходимо подключить к порту USB и загрузить программы с компьютера на NXT, также можно передать данные от робота на компьютер. Чтобы загрузить или обменяться той или иной информацией можно применять 6еспроводный канал Bluetooth. Помимо этого, с благодаря Bluetooth можно управлять роботом с помощью мобильного телефона, надо только лишь установить java-приложение.

Громкоговоритель

Можно сделать программу с настоящими звуками, с запуском программы можно будет услышать звуки.

Кнопки NXT

С помощью оранжевой кнопки можно включить или выключить питание, светло-серые стрелки необходимы при перемещении влево - вправо по меню NXT, а темно-серая кнопка удаляет или возвращает пользователя в предыдущее меню.

Опции дисплея NXT

NXT - это широкий набор интересных функциональных возможностей. Ниже приведены технические характеристики NXT,

32-битовый микроконтроллер ARM7 256 КБайт FLASH, 64 КБайт RAM 8- битовый микроконтроллер AVR 4 Кбайта FLASH, 512 байт RAM, а также беспроводный канал Bluetooth Class I I V 2.0;

скоростной порт USB;

четыре порта входа, шести проводной кабель для цифровой платформы;

три порта выхода, шести проводной кабель для цифровой платформы;

графический жидкокристаллический дисплей;

громкоговоритель с аудиоканалом с восьмибитовым квантованием и частотой семплирования 2-16 КГц.

Наборы делятся на базовый набор и расширенный.

Блоки

В состав наборов могут входить блоки различных версий.

RCX

NXT

Сенсоры

Наборы LEGO Mindstorms располагают огромным количеством сенсоров.

Сенсор звука NXT

Сенсор расстояния NXT (ультразвуковой сенсор)

Сенсор освещенности NXT

Сенсор касания NXT

Двигатель-тахометр NXT

Языки программирования для LEGO Mindstorms бывают графические и текстовые.

Информацию об окружающем их мире робот Lego Mindstorms NXT 2.0 получает от четырех датчиков -- звукового, двух контактных и датчика, позволяющего распознавать цвета.

Самый простой из них -- датчик прикосновения/касания (СЛАЙД), который реагирует на сенсорные воздействия. К примеру, если робот встречает на своем пути груз, датчик дает контроллеру команду и срабатывает захват.

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 выглядит 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.

2.2 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.

робототехника школа lego конструктор

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 занятиях дети развивают речь, пространственного мышления, занимаются 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 совсем необычное и интересное.

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

Набор, содержащий трубки, при соединении образующие желоб, шары для скатывания и специальные элементы, позволяет наглядно демонстрировать понятие силы тяжести. Вариативность сборки желобов дает возможность поэкспериментировать и найти причинно-следственную связь происходящего - скорости скатывания шара по наклонной плоскости в зависимости от высоты горки. Детям предоставляется возможность создать свою конструкцию и провести её испытание, экспериментально изучить причину и следствие происходящего; выяснить, как сделать, чтобы.., что случится, если..; получить элементарное представление о координатах и силе притяжения. В наборе: 147 элементов. Сюжеты и идеи Играем в оркестре В школе запланирован большой праздник, а приглашенный оркестр не смог приехать. Организуйте в классе оркестр, который выступит на празднике. Поговорите о том, какие музыкальные инструменты дети знают, а затем придумайте и сделайте свои собственные из подручного материала.

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 LEGO DUPLO 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.

Работа с конструктором направлена на развитие у детей самостоятельного, гибкого, творческого мышления и соответствующего поведения в жизни.

Важной отличительной чертой пособий является их комплексность, проработанность методик для использования с заданиями различного уровня сложности. Детали наборов дополняют друг друга, наличие в школе разных наборов в сочетании с цепочкой технологических конструкторов позволяет в полной мере использовать потенциал конструкторов в развитии учащихся в рамках проектной деятельности. Все комплекты содержат:

1. конструктивные элементы;

2. наборы карточек с заданиями трех уровней сложности;

3. комплекты методик для учителя;

4. карточки с творческими заданиями.

Все методические комплекты конструкторов не привязаны к какой-то определенной программе или предмету и могут эффективно использоваться в рамках различных учебных модулей на уроках развития речи, математики, естествознания, в работе школьного психолога и логопеда. Они позволяют организовать как фронтальную работу учащихся, направленную на изучение определенных тем различных предметов в рамках классно-урочной системы, так и самостоятельную творческую работу при проектной форме организации занятий. Для всех наборов проработаны комплекты методик, которые адаптированы к программам курса технологии в России и опробованы в рамках работы городских экспериментальных площадок "Область технология" и "Развивающая среда начальной школы".

Мы говорим об оценивании положительных результатов ребенка. Это не значит, что ребенок не должен знать, что, например, найденный им ответ в арифметическом примере неверен. Чрезвычайно важно, однако, обеспечить максимум возможностей для самостоятельного обнаружения и исправления ошибки. Ошибка при этом воспринимается как действие, не соответствующее первоначальному замыслу или объективной реальности, а не как несоответствие индивидуальным и часто непонятным требованиям учителя.

Современные образовательные среды представляют очень широкий спектр возможностей для этого, от организации рабочих листов на печатной основе с кодированным ответом до сред конструирования типа Лего или ЛОГО.

Заключение

Для изменения образовательной ситуации в начальной школе наряду с внесением изменений в содержание, необходимы серьезные изменения образовательной среды. Данные изменения должны касаться форм организации учебной деятельности, форм организации учебного пространства, обеспечения учебного процесса различным видом оборудования. Важное место в оборудовании должны занимать современные средства ИКТ. Обучение учащихся начальной школы использованию ИКТ в учебном процессе позволит эффективно использовать их в процессе учения в основной школе, что в свою очередь позволит эффективно распределять учебную нагрузку необходимую на изучение большинства школьных предметов. Развитие личностных качеств и способностей младших школьников опирается на приобретение ими опыта разнообразной деятельности: учебно-познавательной, практической, социальной. Поэтому в стандарте особое место отведено деятельностному, практическому содержанию образования, конкретным способам деятельности, применению приобретенных знаний и умений в реальных жизненных ситуациях. Начальное общее образование призвано помочь реализовать способности каждого и создать условия для индивидуального развития ребенка. На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что актуальность данной программы состоит в том, что робототехника в школе с использованием конструкторов лего дупло представляет учащимся технологии 21 века, способствует развитию их коммуникативных способностей, развивает навыки взаимодействия, самостоятельности при принятии решений, раскрывает их творческий потенциал. Дети лучше понимают, когда они что-либо самостоятельно создают или изобретают. При проведении занятий по робототехнике этот факт не просто учитывается, а реально используется на каждом занятии.

Реализация этой программы в рамках начальной школы помогает развитию коммуникативных навыков учащихся за счет активного взаимодействия детей в ходе групповой проектной деятельности.

Всестороннее развитие личности учащегося

развитие навыков конструирования, моделирования, элементарного программирования;

развитие логического мышления;

развитие мотивации к изучению наук

формирование у учащихся целостного представления об окружающем мире

ознакомление учащихся с основами конструирования и моделирования

развитие способности творчески подходить к проблемным ситуации

развитие познавательного интереса и мышления учащихся.

овладение навыками начального технического конструирования и программирования.

Задачи:

* расширение знаний учащихся об окружающем мире, о мире техники;

* учиться создавать и конструировать механизмы и машины, включая самодвижущиеся;