Városi pedagógiai olvasmányok

„További oktatás: innovatív fejlődési vektor”,

a kiegészítő államrendszer 95. évfordulója alkalmából

a gyermekek (iskolán kívüli) oktatása.

Oktatási robotika

Podlesnykh Elena Viktorovna

informatika tanár

MBOU 17. számú középiskola

Novy Urengoy

2013

én. Bevezetés.

A modern életet nagyon nehéz elképzelni az információs technológia használata nélkül. A társadalom informatizálódásába való intenzív átmenet meghatározza az információs technológiák egyre mélyebb bevezetését az emberi tevékenység különböző területein.

Az általános oktatás új állami standardjainak bevezetése

innovatív pedagógiai technológiák fejlesztését foglalja magában. Az új generációs standardok legfontosabb megkülönböztető vonása az oktatási eredményekre való összpontosítás, és a rendszerszintű tevékenység megközelítése alapján történik. A tevékenység külső feltétele a kognitív folyamatok fejlődésének a gyermekben. Ez azt jelenti, hogy a gyermek fejlődéséhez meg kell szervezni tevékenységét. Ez azt jelenti, hogy a nevelési feladat a gyermekek cselekvésére ösztönző körülmények megszervezése.

Ez a tanulási stratégia könnyen megvalósítható a LEGO oktatási környezetben, amely a kifejezetten csoportos órákra tervezett LEGO készleteket, a gyermekek számára gondosan átgondolt feladatrendszert és egy világosan megfogalmazott oktatási koncepciót egyesíti.

A robotika egyre fontosabbá válik az orosz oktatási programokban. Az orosz iskolák diákjai roboteszközök tervezésében és programozásában vesznek részt, LEGO robotokat, ipari robotokat és speciális robotokat használnak az orosz vészhelyzeti minisztérium számára.

II. Relevancia. Az emberiségnek égetően szüksége van olyan robotokra, amelyek operátor segítsége nélkül képesek eloltani a tüzet, önállóan mozogni korábban ismeretlen, valós durva terepen, mentési műveleteket végezni természeti katasztrófák, atomerőmű-balesetek idején, valamint a terrorizmus elleni küzdelemben. Szükség van mobil robotokra, amelyeket úgy terveztek, hogy megfeleljenek az emberek mindennapi szükségleteinek. És most a modern termelésben és iparban van igény az ezen a területen ismeretekkel rendelkező szakemberekre. Ezért az oktatási robotika manapság egyre fontosabb és aktuálisabb.

III. Probléma.

Egy probléma tárult fel előttem: Hogyan biztosítható egy robotikai tanfolyam hatékony elsajátítása és gyakorlati alkalmazása az oktatási folyamatban?

IV. Célok:

A tehetséges gyerekek figyelmének felkeltése a csúcstechnológia és innováció területére;

A tudományos és műszaki kreativitás és a robotika népszerűsítése;

Kompetenciák kialakítása a robotrendszereket alkalmazó műszaki gyártás területén;

V. Feladatok:

Kör létrehozása a robotikáról és a tudományos-műszaki kreativitásról.

A robotika és a tudományos-műszaki kreativitás alapjainak oktatási módszereinek fejlesztése.

Oktatási és versenyképes platform kialakítása.

A robotika bevezetése az oktatási program óráiba.

Természetesen a munkaprogramjaimban mindig kiemelem az oktatási szempontot a kurzus oktatása során. Az egyes órákra való felkészülés során igyekszem nevelési feladatokat átgondolni.

VI. Újdonság.

A koncepció újdonsága azAz építőkészlet és a hozzá tartozó szoftver kiváló lehetőséget biztosít arra, hogy a gyermek saját tapasztalataiból tanuljon. Az ilyen tudás arra készteti a gyerekeket, hogy a felfedezés és a kutatás útján haladjanak, és minden elismert és értékelt siker önbizalmat ad. A tanulás akkor valósul meg sikeresen, ha a gyermek részt vesz a számára érdekes és értelmes termék létrehozásának folyamatában. Fontos, hogy a gyerek maga építse tudását, a tanár pedig csak tanácsot ad neki.

VII. Elméleti szempontok.

Robotikaegy alkalmazott tudomány, amely automatizált műszaki rendszerek fejlesztésével foglalkozik. Olyan tudományágakon alapul, mint az elektronika, a mechanika és a programozás.

A robotika a tudományos és technológiai haladás egyik legfontosabb területe, amelyben a mechanika és az új technológiák problémái érintkeznek a mesterséges intelligencia problémáival.

A LEGO Mindstorms konstruktőrök lehetővé teszik, hogy különféle tantárgyakban oktatási tevékenységeket szervezzenek, valamint integrált és meta-tantárgyi órákat tartsanak. E készletek segítségével rendkívül motivált oktatási tevékenységeket szervezhet a tértervezés, a modellezés és az automatikus vezérlés terén. És a tanárolyan feltételeket tud teremteni, hogy a tanuló saját kísérletet akarjon végezni.

A Lego robotok nagyszerű lehetőségeket biztosítanak a kivitelezéshezszámítástechnika órákprogramozással kapcsolatos témákban. A Lego programozói környezet lehetővé teszi, hogy vizuálisan tervezzünk programokat robotokhoz, pl. engedje meg a gyermeknek, hogy szó szerint „kézzel érintse” a számítástechnika elvont fogalmait. A robotok építése kívül marad egy informatika óra keretein: a gyerekek csak a már összeállított robotok különféle viselkedéseit programozzák, felszerelve a szükséges érzékelőkkel és műszerekkel. Ez lehetővé teszi a hallgatók számára, hogy figyelmüket a programozható végrehajtók információfeldolgozásának problémáira összpontosítsák, amelyeket számítástechnikai kurzuson oldanak meg.

VIII. Oktatási módszerek:

Munkám során a magyarázó-szemléltető, heurisztikus, problémaalapú, programozott, reproduktív, részkeresős, keresős tanítási módszereket, valamint a problémabemutatás módszerét alkalmazom.

És mégis, a robotika tanulmányozása során a fő dolog a projektmódszer.

Alattprojekt módszerismeri a tanulók saját problémáit felállító és megoldó oktatási szituációk megszervezésének technológiáját, a tanuló önálló tevékenységének támogatásának technológiáját.

A Lego projekt fejlesztésének fő szakaszai:

A projekt témájának kijelölése.

A bemutatott projekt célja és célkitűzései.

Mechanizmus fejlesztése a Lego NXT modell alapján.

Program elkészítése a mechanizmus működéséhez Lego Mindstorms környezetben.

A modell tesztelése, hibák és üzemzavarok elhárítása.

A projektek fejlesztése és hibakeresése során a tanulók megosztják egymással tapasztalataikat, ami nagyon hatékonyan hat a kognitív, kreatív képességek fejlesztésére, valamint a tanulói önállóságra. Ezzel biztosíthatjuk, hogy a Lego lehetővé tegye a tanulók számára, hogy önálló döntéseket hozzanak, figyelembe véve a környező adottságokat és a segédanyagok elérhetőségét. És ami fontos, az az a képesség, hogy cselekedeteit másokkal összehangolja, pl. - csapatban dolgozni.

IX. A robotika tanfolyam oktatási folyamatba való bevezetésének eredményei .

A Lego lehetővé teszi a tanulóknak, hogy:

A „Lego építés és a robotika alapjai” kör munkaprogramja készültElmeviharokNXT» egy év tanulásra. Folyamatban van az osztályok módszertani támogatásának kidolgozása: órajegyzetek és előadások számukra.

Kijelölésre kerültek az „Informatika és IKT” kurzus témái, amelyekben lehetőség van a robotika bevonására az oktatási folyamatba. A témák tematikus tervezése kiigazításra került. Tanításukhoz módszertani anyagok kidolgozás alatt állnak.

A képzés eredményeként a hallgatók városi, regionális és összoroszországi szinten is bemutathatták eredményeiket. Pugach Nikita lett a „Lépés a jövőbe” városi konferencia győztese, Repka Artem pedig a győztes. Alfa csapatX(Chernikova Yaroslava és Pisnyenko Nikolay) 1. helyezést ért el a városi versenyen robotikában a „Kegelring” kategóriában. És a csapatNXT. exe(Roman Volovatov és Vladislav Ryazanov) 1. helyezést ért el a „Following the Line” jelölésben és 2. helyezést a „Kegelring” jelölésben. Repka Artem és Pugach Nikita részt vett a fiatal innovátorok és feltalálók „Az ötlettől a megvalósításig” kerületi versenyén. A 2012-2013-as tanévben a csapatNXT. exe(Ryazanov Vladislav, Tatarchuk Jurij, Repka Artem, Morgunov Andrey) részt vett a Nadym-i fiatal feltalálók kerületi gyűlésének munkájában. A csapat munkájának eredménye alapjánNXT. exeharmadfokú nagydíjat kapott. Összoroszországi szinten is vannak díjak: Artem Repka 2. helyezést ért el a „Fiatal technikusok – az innovatív Oroszország jövője” című összoroszországi tudományos és műszaki kreativitási versenyen. Az elért eredmények azt mutatják, hogy a gyerekek élvezik a tervezést, programozást, és készek egy olyan új, modern, igényes terület elsajátítására, mint a robotika.

Összegezve a kurzus iskolai oktatási terében való megvalósítását, elmondhatjuk, hogy miből állt:

Az oktatás minőségének és a tantárgy iránti érdeklődésének javítása a tanulók körében;

Új oktatási tevékenységi modellek kialakítása IKT felhasználásával;

Információs kompetencia kialakítása;

Új munkaformák tehetséges gyerekekkel;

Innovatív szakképzés;

Játéktechnológiák alkalmazása az oktatásban;

Modern IKT technológiák a kiegészítő oktatásban;

A problémás gyermekekkel való munka hatékony formája;

A tanulók kreatív potenciáljának fejlesztése;

A mérnök (tervező) szakma népszerűsítése.

Olyan feltételek megteremtése, amelyek lehetővé teszik a tanulók képességeinek és érdeklődésének megvalósítását;

Következtetés.

Az iskolások bevonása a robotika területén végzett kutatásokba, a műszaki információk és alapvető mérnöki ismeretek cseréje, új tudományos-technikai ötletek kidolgozása megteremti a magas színvonalú oktatáshoz szükséges feltételeket, új pedagógiai megközelítések, valamint új információs és kommunikációs technológiák az oktatási folyamatban.

Összefoglalva elmondható, hogy az „Oktatási robotika” irányának nagy fejlődési kilátásai vannak.

Robotika az oktatásban

Sok fontos probléma van, amire senki sem akar odafigyelni, amíg a helyzet katasztrofálissá nem válik.

Az egyik ilyen probléma Oroszországban a mérnöki személyzet elégtelensége. Az űrrakéták és -műholdak egyre gyakrabban zuhannak, ember okozta katasztrófák történnek a karbantartók, a fejlesztők és a tervezők elégtelen szakmai felkészültsége miatt.

Ennek természetesen számos oka van. Azonban mindenki, aki az oktatási környezethez kötődik, egyöntetűen megjegyzi, hogy az elmúlt években csökkent a diákok érdeklődése a fizika, a matematika, a csillagászat (melyet mellesleg teljesen kikerült az iskolai tantervből) stb. egzakt tudományok, és ennek következtében általában az oktatás minőségének hanyatlása.

Például A.M. Reiman, az Orosz Tudományos Akadémia Alkalmazott Fizikai Intézetének vezető kutatója úgy véli: „Általános érzésem van a középfokú oktatás leépüléséről, ami a tanulás iránt érdeklődő középiskolások számának csökkenéséhez vezet. ... A fizikát lehet és kell is tanítani. És ezt korán meg kell tenni, még mielőtt a gyermek szeme csillogna, és nem alakult ki haszonelvű életszemlélet. ... És tudni fognak valamit a modern tudományról is, és nem engedik őket hülyéskedni...”

A gyerekek komoly természettudományos tevékenységre való motiválására irányuló munkát a lehető legkorábban, lehetőleg általános iskolában kell elkezdeni! Honnan származik ez a következtetés? A gyerekek felmérésekor, hogy szeretnének-e részt venni műszaki szakkörben, a következő kép rajzolódott ki: a kilencedik és a felső tagozatosok körében gyakorlatilag nem volt érdeklődés a 6-8. osztályok iránt, elsősorban az önállóan otthon, ill szervezetekben A kiegészítő oktatás magában foglalja a Lego építést, a rádióelektronikát és a programozást. De a negyedik osztályos diákok körében az érdeklődés egyszerűen óriási volt. Vagyis ha a 11-12 év alatti gyerekek nem érintették meg a technikai kreativitást, akkor az életkor előrehaladtával meglehetősen nehéz felkelteni az érdeklődésüket e tevékenység iránt. Ezért a robotika, a fizika propedeutikáját, a programozás kezdeteinek megismertetését az általános iskolában és az ötödik osztályban kell elvégezni. Ennek eredményeként a gyerekek jól fejlett tervezési készségekkel, fejlett algoritmikus gondolkodással és a kísérletezés iránti érdeklődéssel érkeznek a középiskolába.

Így aktívan fel kell ébreszteni az érdeklődést az egzakt tudományok iránt és a mérnöki szakma tömeges népszerűsítését, és ilyen lépéseket kell tenni a gyermekek számára meglehetősen korán. Vissza kell téríteni a társadalomba a tudományos és műszaki kreativitás iránti tömeges érdeklődést.

Jelenleg elegendő számú olyan oktatási technológia létezik, amely hozzájárul a kritikai gondolkodás és a problémamegoldó készségek fejlesztéséhez, de olyan oktatási környezetekben, amelyek a természettudományokon, a technológián, a matematikán keresztül innovációt inspirálnak, elősegítik a kreativitást, a helyzetelemzés képességét, elméleti ismereteket alkalmazni valós problémák megoldására, Ma bizonyos hiány van.

Ebben az irányban a legígéretesebb módszer a robotika, amely lehetővé teszi a gyerekek játékos formában történő megismertetését a tudományokkal. A robotika hatékony módszer a tudomány, technológia, tervezés és matematika fontos területeinek tanulmányozására, és egy új nemzetközi paradigma része: a STEM oktatás (tudomány, technológia, mérnöki tudomány, matematika).

Robotikai laboratórium szervezése iskolában vagy kiegészítő oktatási intézményben:

modern tudományos és gyakorlati technológiák bevezetése az oktatási folyamatba;
a gyermekek tudományos és technikai kreativitásának fejlesztésének elősegítése;
a mérnöki szakma és a robotika területén elért eredmények népszerűsítése;
a tehetséges gyerekekkel végzett munka új formái;
a problémás gyermekekkel való munka hatékony formái;
innovatív tanulási lehetőségek;
játéktechnológiák az oktatásban;
tudományos és műszaki szakmák népszerűsítése.

A Tyumen régió Oktatási és Tudományos Osztálya

Tyumen Regionális Állami Intézet

a regionális oktatás fejlesztése

NEVELÉSI

ROBOTIKA
Módszertani ajánlások

Összeállította:

Boyarkina Yu.A., Ph.D., a TOGIRRO Természettudományi és Matematikai Oktatási Tanszék docense

Oktatási robotika.

Módszertani kézikönyv. / Összeállította Boyarkina Yu.A.

Tyumen: TOGIRRO, 2013

Ez a kézikönyv módszertani segédlet az oktatási intézmények szakembereinek és tanárainak, akik gyakorlati tevékenységet folytatnak az oktatási robotika területén végzett oktatási programok végrehajtásában.

A kézikönyv az oktatási robotika általános, közép- és középiskolai órákon való használatával kapcsolatos kérdéseket vizsgál a Szövetségi Állami Oktatási Szabvány bevezetésével összefüggésben. A kézikönyv bevált anyagokat tartalmaz, amelyek összefoglalják a Tyumen régió oktatási intézményei által az oktatási robotika bevezetésének tapasztalatait.

A módszertani kézikönyv a Szövetségi Állami Oktatási Szabvány oktatási intézményben történő bevezetésével összefüggésben általános oktatási programokat megvalósító oktatók, a robotika terület megvalósítását felügyelő módszertanosok, továbbképző tanfolyamok hallgatói, oktatási intézményvezetők számára ajánlott. .

FEJEZETén

A ROBOTIKA MEGVALÓSÍTÁSÁNAK ELMÉLETI ALAPJAI, MÓDSZERTANI JELLEMZŐI AZ ISKOLA OKTATÁSI FOLYAMATBAN

Egy jó mérnöknek négy részből kell állnia: 25% - legyen elméleti szakember; 25% művész, 25% kísérletező és 25% feltaláló

P.L.Kapitsa

Már az iskolában lehetőséget kell adni a gyerekeknek
fedezze fel képességeit, készüljön fel az életre
a csúcstechnológiás verseny világában

D. A. Medvegyev

BEVEZETÉS

Robotika- automatizált műszaki rendszerek fejlesztésével foglalkozó alkalmazott tudomány. A robotika olyan tudományágakra támaszkodik, mint az elektronika, a mechanika és a programozás.

A robotika a tudományos és technológiai haladás egyik legfontosabb területe, amelyben a mechanika és az új technológiák problémái érintkeznek a mesterséges intelligencia problémáival. A jelenlegi szakaszban a szövetségi állami oktatási szabvány bevezetésének feltételei között szükség van olyan tantermi és tanórán kívüli tevékenységek megszervezésére, amelyek célja a gyermek szükségleteinek és a társadalom szükségleteinek kielégítése azokon a területeken, amelyek hozzájárulnak a képzés végrehajtásához. a tudományos és technológiai haladás fő feladatai. Az iskola ilyen modern területei közé tartozik a robotika és a robottervezés. Jelenleg Oroszországban és a Tyumen régióban számos oktatási intézmény próbálja integrálni a Lego robotikát az oktatási folyamatba. Robotika versenyeket rendeznek, a tanulók különböző versenyeken vesznek részt új tudományos-technikai ötletek felhasználásán, műszaki információk és mérnöki ismeretek cseréjén.

A modern társadalomban a robotokat bevezetik a mindennapi életbe, számos folyamatot felváltanak a robotok. A robotok alkalmazási területei különbözőek: orvostudomány, építőipar, geodézia, meteorológia stb. Az ember már sok folyamatot el sem tud képzelni az életben robotos eszközök (mobil robotok) nélkül: egy robot mindenféle gyerek- és felnőttjátékhoz, robot ápolónőnek, robot dajkaként, robot házvezetőnőként stb.

Jelenleg nagy kereslet van a mérnöki robotika területén jártas szakemberekre. Ennek köszönhetően a robotika bevezetésének kérdése az oktatási folyamatba, az általános iskolától kezdve és tovább az oktatás minden szintjén, beleértve az egyetemeket is, meglehetősen aktuális. Ha egy gyereket már egészen kicsi kora óta érdekel ez a terület, sok érdekességet fedezhet fel, és ami fontos, fejlesztheti azokat a készségeket, amelyekre a jövőben szakmához lesz szüksége. Ezért egyre fontosabb és aktuálisabb a robotika bevezetése az oktatási folyamatba és a tanórán kívüli időbe.

A Lego konstrukció felhasználásának célja a kiegészítő oktatás rendszerében a kezdeti műszaki tervezés készségeinek elsajátítása, a finommotorika fejlesztése, a tervezés fogalmának és az alapvető tulajdonságok (merevség, szilárdság, stabilitás), valamint az interakciós készségek csoportos tanulmányozása. A gyermekek mikroprocesszorral és érzékelőkkel felszerelt építőkészleteket kapnak. Segítségükkel a tanuló beprogramozhat egy robotot - egy okos gépet - bizonyos funkciók elvégzésére.

Az új képzési szabványoknak van egy megkülönböztető jellemzője - az oktatási eredményekre való összpontosítás, amelyeket a rendszerszintű tevékenységi megközelítés alapján vesznek figyelembe. A Lego oktatási környezet segít ennek a tanulási stratégiának a megvalósításában.

Az iskolai robotika oktatásának fő eszközei a LEGO készletek.

Konstruktorok LEGO Különböző típusai vannak a gyermekek oktatásának, figyelembe véve a gyermek életkori sajátosságait és szükségleteit.

Mérlegeljük konstruktorok osztályozása , oktatási intézményekben használatos.

WeDo– 7-11 éves gyermekek számára készült építőkészlet. Lehetővé teszi autók és állatok modelljének építését, cselekvéseik és viselkedésük programozását.
E- labor "Energia, munka, hatalom"- gyerekeknek 8 éves kortól. Bemutatja a tanulókat a különféle energiaforrásokkal, azok átalakítási és megőrzési módszereivel.
E- labor "Megújuló energiaforrások"- gyerekeknek 8 éves kortól. Bemutatja a tanulóknak a három fő megújuló energiaforrást.
"Technológia és fizika"- gyerekeknek 8 éves kortól. Lehetővé teszi a mechanika alapvető törvényeinek és a mágnesesség elméletének tanulmányozását.
"Pneumatika"- gyerekeknek 10 éves kortól. Lehetővé teszi légáramlást használó rendszerek tervezését.
LEGO Mindstorms „Szórakoztatóipar. Az első robot" (RCX) egy építőkészlet (páros alkatrészek és elektronikus alkatrészek készlete) 8 év feletti gyermekek számára. Programozható roboteszközök létrehozására tervezték.
LEGO Mindstorms „Automatizált eszközök. Az első robot" (RCX) - gyerekeknek 8 éves kortól. Lehetővé teszi programozható roboteszközök létrehozását.
LEGO Mindstorms „Első robot” (NXT) - gyerekeknek 8 éves kortól. Lehetővé teszi egyszerű és meglehetősen összetett programozható roboteszközök létrehozását.

A LEGO ® PervoRobot RCX, NXT építőkészleten alapuló összes iskolai készletet elsősorban csoportos munkavégzésre tervezték a diákok. Ezért a tanulók egyszerre sajátítják el az együttműködési készségeket és az egyéni feladatokkal való megbirkózás képességét, amelyek egy átfogó feladat részét képezik. A tervezési folyamat során ügyeljen arra, hogy a létrehozott modellek működjenek és megfeleljenek a rájuk rendelt feladatoknak. A tanulóknak lehetőségük van tapasztalatból tanulni és kreatívan megoldani az adott problémát. A tanulók szakaszonként sajátítják el a különböző nehézségű feladatokat. A LEGO® kulcsfontosságú lépésről lépésre történő tanulási elve biztosítja, hogy a tanuló a saját tempójában dolgozhasson.

A PervoRobot NXT konstruktőrök lehetővé teszik a tanár számára, hogy fejleszthesse magát, új ötleteket merítsen, magára vonzza és megtartsa a tanulók figyelmét, különféle tantárgyak felhasználásával oktatási tevékenységeket szervezzen, integrált órákat tartson. Az egyes építőkészletekben található további elemek lehetővé teszik a diákok számára, hogy modelleket alkossanak saját találmányaikról, és az életben használt robotokat építsenek.

Ezek a konstruktorok bemutatják a tanulóknak a különböző tudásterületek közötti kapcsolatot az informatika órákon, fizika, matematika stb. A PervoRobot NXT tervezőjének modelljei képet adnak a mechanikai szerkezetek működéséről, az erőről, a mozgásról és a sebességről, valamint segítik a matematikai számításokat. Ezek a készletek segítenek a számítástechnika részeinek tanulmányozásában: modellezés és programozás.

MÓDSZERTANI AJÁNLÁSOK ROBOTIKA OKTATÁSI FOLYAMATBAN

Az iskolai órák és kiegészítő oktatás részeként a Lego robotrendszerek a következő területeken használhatók:

Demonstráció;
Frontális laboratóriumi munka és kísérletek;
Kutatási projekt tevékenységek.

A robotika alapjainak tanításának hatékonysága a következő módszerekkel lebonyolított órák megszervezésétől is függ:

Magyarázó - szemléltető - információk bemutatása többféle módon (magyarázat, mese, beszélgetés, utasítás, bemutató, munka technológiai térképekkel stb.);
Heurisztikus - kreatív tevékenység módszere (kreatív modellek létrehozása stb.);
Problémás - egy probléma megfogalmazása és a tanulók önálló keresése annak megoldására;
Programozott - a gyakorlati munka során végrehajtandó műveletek összessége (forma: számítógépes műhely, projekt tevékenység);
Reproduktív - ismeretek és tevékenységi módszerek reprodukálása (forma: modellek és struktúrák gyűjtése minta alapján, beszélgetés, analóg gyakorlatok);
Részben - keresés - problémás problémák megoldása tanári segítséggel;
Keresőmotor – önálló problémamegoldás;
A problémabemutatás módszere a probléma tanár általi megfogalmazása, a tanár maga általi megoldása és a tanulók részvétele a megoldásban.

A robotika tanulmányozása során alkalmazott fő módszer a projektmódszer. A projektmódszer alatt olyan oktatási szituációk megszervezésének technológiáját értjük, amelyekben a tanuló saját maga állítja fel és oldja meg a problémáit, valamint a tanuló önálló tevékenységét támogató technológiát.

A projektalapú tanulás egy olyan szisztematikus tanítási módszer, amely bevonja a tanulókat az ismeretek és készségek elsajátításába, összetett, valós kérdéseken és gondosan megtervezett feladatokon alapuló széleskörű vizsgálaton keresztül.

A Lego projekt fejlesztésének fő szakaszai:

A projekt témájának kijelölése.
A bemutatott projekt célja és célkitűzései. Hipotézis.
A Lego NXT (RCX) modellen alapuló mechanizmus fejlesztése.
Program elkészítése a mechanizmus működtetéséhez Lego Mindstorms környezetben (RoboLab).
A modell tesztelése, hibák és üzemzavarok elhárítása.

A projektek fejlesztése és hibakeresése során a hallgatók megosztják egymással tapasztalataikat, ami nagyon hatékonyan befolyásolja a kognitív, kreatív képességek fejlődését, valamint az iskolások önállóságát. Így meggyőződhetünk arról, hogy a Lego, mint kiegészítő eszköz a számítástechnika kurzus elsajátítása során, lehetővé teszi a hallgatók számára, hogy önállóan, adott helyzetre alkalmazható döntéseket hozzanak, figyelembe véve a környező adottságokat és a segédanyagok elérhetőségét. És ami fontos, az az a képesség, hogy cselekedeteit másokkal összehangolja, pl. csapatként dolgozni.

A robotika tanulásának további előnye a csapat kialakítása és a jövőben a városi, regionális, össz-oroszországi és nemzetközi robotika versenyeken való részvétel, ami jelentősen növeli a hallgatók motivációját az ismeretek elsajátítására. A robotika alkalmazásának fő célja a társadalom társadalmi rendje: olyan személyiség kialakítása, amely képes önállóan kitűzni nevelési célokat, megtervezni azok megvalósításának módjait, figyelemmel kísérni és értékelni az elért eredményeket, dolgozni a különböző információforrásokkal, értékelni és ez alapján értékelni. , kialakítva saját véleményüket, ítéletüket és értékelésüket. Vagyis a tanulók kulcskompetenciáinak kialakítása.

A kompetencia alapú megközelítés az általános és a középfokú oktatásban objektíven megfelel mind a nevelés területén jelentkező társadalmi elvárásoknak, mind az oktatási folyamatban résztvevők érdekeinek. A kompetencia alapú megközelítés az oktatás eredményeire fókuszáló megközelítés, és a nevelés eredménye nem a tanult információ mennyisége, hanem a különféle problémahelyzetekben való cselekvési képesség.

Az általános oktatási rendszer fő feladata az egyén információs kompetenciájának megalapozása, i.e. segítse a hallgatót az információgyűjtés és -gyűjtés módszereinek, megértésének, feldolgozásának és gyakorlati alkalmazásának technológiájának elsajátításában.

A robotika közismereti tantárgyak tanulmányozásába való bevonásának lehetőségeit az 1. táblázat mutatja be részletesebben.

1. táblázat

A robotika felhasználási lehetőségei az oktatási folyamatban

ÁLTALÁNOS ISKOLA

ALAPISKOLA

KÖZÉPISKOLA

Óra tevékenységek

Oktatási konstruktőrök: A minket körülvevő világ

Matematika

Geometria
A legegyszerűbb geometriai formák
Kerület
Egyenlő számok
Terület, területegységek
Szimmetria

Logika és kombinatorika

Tárgyak tulajdonságai, jellemzők szerinti osztályozás
Sorozatok, láncok
Tárgypárok és tárgycsoportok. Ugyanazok és különböző készletek. Táskák
Logikai és kombinatorikai problémák

DUPLO projektek

Technológia és beszédfejlesztő órákon

Levelek DUPLO

Angol órákon

LEGO FirstRobot

Tanulság a minket körülvevő világból

"Állatok világa" szekció

Programozott robotok bemutatása a környező világ, matematika (térviszonyok) órán.

Számítástechnika (robot programozás)
Technológia: csoportmunka a WEDO-val

INFORMATIKA

http://gaysinasnz.ucoz.ru/index/planirovanie_na_2011_2012_uchebnyj_god/0-35 - e-mail. Gaisina I.R., számítástechnika tanár, Sznezhinsk portfóliója

Az iskolai robotika nagyszerű módja annak, hogy felkészítsük a gyerekeket a modern, csúcstechnológiával teli életre. Erre azért van szükség, mert életünk egyszerűen tele van különféle csúcstechnológiás berendezésekkel. Ismerete sok lehetőséget nyit meg a fiatalabb generáció előtt, és felgyorsítja a technológia további fejlődését.

1980-ban Logo Seymour Paper, a programozási nyelv megalapítója, könyvében javasolta a számítógépek használatát a gyermekek tanítására. Javaslatát Paper a gyermekek természetes kíváncsiságára és az ennek kielégítésére szolgáló eszközökre alapozta. Végtére is, minden gyerek építész, önállóan építi fel saját intellektusának szerkezetét, és ahogy már sejtitek, minden építésznek szüksége van arra az anyagra, amelyből minden épül. És a környezet az, ami nagyon anyagi. És minél több ilyen anyag, annál többet tud elérni a gyermek.

1. Miért van szükségünk robotikai tanfolyamokra gyerekeknek?

Érdemes odafigyelni arra, hogy a mindennapi életben otthon, az iskolában és a közintézményekben a gyerekeket sokféle technikai eszköz és eszköz veszi körül:

Számítógép;
TV;
Automata mosógép;
Tablet PC-k;
Okostelefonok, telefonok és még sok más.

A gyerekek számára, mint sok felnőtt számára, mindezek az eszközök teljesen ismeretlen tárgyak, vagyis mindenki tudja, mire való ez vagy az a készülék, és azt is, hogyan kell használni, de a működési elvet csak kevesen ismerik. Ez felveti a kérdést: kell ezt egyáltalán tudni? A válasz természetesen mindenekelőtt önmaga védelme, valamint a használt készülék élettartamának meghosszabbítása érdekében.

Emellett sokan feltehetik a kérdést, hogy mi köze ehhez a robotikának? A válasz megszerzéséhez érdemes megérteni, mi is az a robot. Ez egy automatizált mechanizmus, amelynek van egy programja egy adott funkció végrehajtására. Vagyis egy hagyományos automata mosógépet nevezhetünk robotnak, amely ruhák mosására, öblítésére és kicsavarására van programozva, és ehhez különféle módok állnak rendelkezésre.

Az iskola robotikai programja lehetővé teszi, hogy a gyerekek többet megtudjanak az ilyen eszközök működési elveiről. Ezáltal a gyerekek mozgékonyabbak lesznek, felkészültek arra, hogy különféle újításokat vigyenek be a mindennapi életbe. Ugyanakkor technikailag is műveltebbek lesznek. A téma elméleti vonatkozásaiban a gyerekeket olyan tantárgyak segítik, mint a fizika, a matematika, az informatika, a kémia és a biológia. De az ilyen tudományok szintetizátora, amely tudományos és gyakorlati kutatásokkal, kreatív projektekkel képes a fiatalabb generáció műszaki műveltségi szintjének fejlesztésére, az iskolai robotikai munkaprogram.

1.1. A gyerekek érdeklődése a tanulás iránt

Érdemes megjegyezni, hogy a gyerekek kíváncsiságának köszönhetően az iskolai robotikai kurzusok nemcsak a digitális technológiák és a programozás, hanem a körülöttünk lévő egész világ, sőt önmagunk tanulásának és tanulmányozásának legérdekesebb módszerévé is válhatnak.

Ugyanakkor ennek a tantárgynak az a sajátossága, hogy a gyerekek nemcsak az iskolában, hanem otthon, valamint a mindennapi életben is folyamatosan találkoznak különféle technológiákkal. Ez jelentősen növeli a tudás megszerzése iránti érdeklődést, és megkönnyíti és gyorsabbá teszi az információ-asszimilációt.

1.2. Az iskolai robotika program főbb problémái

Amikor az oktatási folyamatban a robotikai kurzusokat bevezetjük az iskolai tantervbe, két fő problémával kell szembenéznünk:

Nem megfelelő szintű oktatási anyagok;
Magas költség egy egységnyi robotkonstruktorért. Érdemes megjegyezni, hogy az esetek túlnyomó többségében külföldi fejlesztéseket alkalmaznak.

Jelenleg az iskolai robotikai programok különféle speciális robotrendszereket használhatnak, mint például a Mechatronics Control Kit, a Festo Didactic, a LEGO Mindstorms stb. Külön kiemelhetjük azonban azokat a komplexumokat, amelyek Oroszországban a legelterjedtebbek. Ezek a következők:

LEGO Mindstorms. Ez egy speciális új generációs építőkészlet, amelyet a Lego 2006-ban mutatott be. A robottervező agya a Lego mikroszámítógép. Különféle érzékelők és működtetők (mechanizmusok) csatlakoznak a portjaihoz. A tervező fantáziájától függően a robot összeállítható ember, gép, állat stb. formájában. Ugyanakkor a felépített mechanizmus különféle funkciók ellátására képes. A robot viselkedésének beállításához egy programot kell írni. Ez megtehető magával a mikroszámítógéppel, amely kulcsokkal rendelkezik, vagy speciális szoftverrel a számítógépen.
Tervező Fischertechnik. Ez a tervező fejlesztő jellegű. Alkalmas gyermekek, tinédzserek és diákok számára. Egy ilyen tervező lehetővé teszi, hogy sokféle robotot hozzon létre, és számítógép segítségével programokat rendeljen hozzájuk.
Scratch Board.
Arduino.
Tervezők UMKI. Az ilyen modulok mikroprocesszorral, valamint érzékelőkészletekkel vannak felszerelve.

Mindezek a modulok meglehetősen magas költséggel rendelkeznek, ami kevésbé hozzáférhetővé teszi őket. Ugyanakkor képesek aktívan fejleszteni a gyerekeket a robotikához kapcsolódó minden területen - gondolkodási, logikai, algoritmikus és számítási képességeket, valamint kutatási készségeket és legfőképpen a technikai műveltséget.

2. Oktatási robotika az általános iskolában

Tekintettel a fenti problémákra, jelenleg még mindig nem mindenhol elérhető az iskolai robotika program. Speciális eszközök, konstruktorok és valódi robotok használata nélkül is érdemes azonban az iskolai számítástechnikai és IKT-programokban elkezdeni a robotika bevezetését. Ez lehetővé teszi a hallgatók számára, hogy jobban megismerjék a témát, és segít a további lépésekben ezen a tudásterületen. Ebben az esetben elegendő csak két leckét lefolytatni, amely után a gyerekek képesek lesznek önállóan foglalkozni a robotikával.

A robotika alapjai az általános iskolás gyerekek számára lehetővé teszik a tanulók számára, hogy megértsék, mi a robot és működési elve. A gyerekek számára az is érdekes lesz, hogy a „robot” fogalmát Karel Capek tudományos-fantasztikus író alkotta meg még 1920-ban. Ezek a robotika alapjai, lehetővé téve, hogy belemerüljünk egy olyan csodálatos találmányokkal és csúcstechnológiákkal teli világba, amelyek azonnal felkeltik a gyermekek érdeklődését e tudomány iránt.

Ezen túlmenően a robotika alapjai segítséget nyújtanak azoknak a gyerekeknek, akik a robottanulás mellett döntenek jövőbeni oktatásukban.

A technológiák nem állnak meg, folyamatosan fejlődnek, és nagyon valószínű, hogy gyermeke vagy diákja olyan nanorobotot tervez, amely a legösszetettebb betegségeket is képes kezelni. Az iskolai robotikai program óriási lépés a jövő technológiái, a technológia fejlesztése és tökéletesítése felé.

3. Robotika mesterkurzus: Videó

Hogyan értékeli az oktatási robotikát? Iku Oroszországban és mi vár ránk a következő 5 évben? Ezt a kérdést tettük fel az Összoroszországi Robotikai Olimpia edzőinek, bíróinak és résztvevőinek. A legérdekesebb válaszok alább találhatók.

Szergej Filippov, az FML 239 robotika tanára, Szentpétervár, orosz és nemzetközi versenyek győztes csapatainak edzője:

Az iskolai robotika szintjén úgy gondolom, hogy felgyorsult a fejlődés, és globális szintre lépünk. A diákszektor nagy lemaradásban van, évtizedekig keményen kell dolgoznunk. És furcsa helyzet fog előállni, amikor motivált, tehetséges és nagyon tapasztalt iskolások kerülnek az egyetemekre. Nem mindegyikük lesz képes kellően intenzív és érdekes tanulást és munkát biztosítani.

Tavaly a VPO-nál gyorsan megnőtt a kreatív projektek összetettsége, és nagyon érdekesek voltak. Idén a trend megmaradt, de egy kicsit lenyugszik – nem volt új áttörés. Bár elég érdekes megoldásokat és technológiákat javasolnak.

Szövetségi oktató a „Quantorium” gyermektechnológiai parkokban a robotikáról és a csúcstechnológiáról:

Azt gondolom, hogy az a gyerekgeneráció, aki mondjuk LEGO szintről nőtt fel, most már a következő szakaszba lép, jön a bonyolultabb elektronika, mechatronika stb. És úgy gondolom, hogy a jövő a barkácsrobotoké – csináld magad – a készítőké és más srácoké, akik úgy fognak robotokat készíteni, mintha a szemétből lennének. Összeállítottuk a robotunkat és hűha.

Dinara Gagarina, Entertaining robotics és Andrey Guryev, Quantorium

Alekszandr Kolotov, Innopolis Egyetem:

Csak fantáziálni lehet arról, hogy mi lesz ezután. Ha megnézzük az internetes trendeket, milyen problémákat oldanak meg jelenleg a vezető robotikusok, kutatóegyetemek, vagy éppen kereskedelmi projektekben valósítják meg ezeket, akkor láthatjuk, hogy az oktatási robotikának valamikor el kell kezdenie megfelelni ennek a szintnek, speciális képzési szintet kell kiépíteni . Évről évre bonyolultabbá kell válniuk azoknak a feladatoknak, amelyeket a résztvevőknek és az őket felkészítő oktatóknak maguk elé kell állítaniuk. Mert ha mondunk egy meglehetősen elcsépelt mondatot az „Alice a szemüvegen keresztül”, hogy egy helyben maradáshoz gyorsan kell futni, és ahhoz, hogy eljussunk valahova, kétszer gyorsabban kell futni. Most is, ha azt akarjuk, hogy a most robotikával foglalkozó iskolásaink 5 éven belül egyetemre lépjenek, és az egyetem után 5 év múlva egy vállalkozásba, ez 10 év múlva derül ki, akkor ne oldjanak meg olyan problémákat, 30 évvel ezelőtt volt , amelyek aktualitásukat vesztették, és a most aktuális feladatokat, csak akkor 10 év múlva tudnak majd kitörni a 10 év múlva kialakuló robotszerkezetbe, és az azonnal kialakul. Tudjuk, hogy 10 évvel ezelőtt a felhőtechnológiák, a neurális interfészek és a neurális hálózatok mind-mind valamiféle fantázia volt, mostanra az eszközök messze előreléptek, és néhány alapelv, alapvető matematika már elegendő ennek megértéséhez, megismeréséhez. Az iskolások alapvető matematikával rendelkeznek. Ott van a matematika, a programozás, a fizika. Ennek megfelelően nemcsak a tegnapelőtti, hanem legalább a tegnapi vagy a mai problémák megoldását is megtanulhatják. Látom ezt a fejlődést. Ez nemcsak Oroszországban van így, hanem az egész világon. És talán meg tudjuk adni az alaphangot, hogy az iskolások milyen problémákat tudnak megoldani.

Nem titok, hogy iskolásaink hagyományosan szeretnek összetett problémákat megoldani kihívás. Gyengék vagyunk a követésben, i.e. szeretjük a feladatot, motivál, de amikor többé-kevésbé minden világos, hogyan kell mindennek működnie, akkor minden összeáll…. Ráadásul valószínűleg ez is egy orosz vonás – a perfekcionizmus egy másik probléma, amikor az ember folyamatosan jobbra és jobbra vágyik. Megállíthatod...

Igor Lositsky, ITMO Egyetem:

Jól értékelem a helyzetet, mert ha a világgal összevetjük, az olimpián elért eredmények alapján jó eredményeket érünk el, ez azt jelenti, hogy az oktatási robotika a világátlaghoz képest normális. Kilátások... Nem tudom... Valahogy minden nagyon így kezdődött, némi pátosszal, némi elvárással, de körülnézve észrevehető, hogy ugyanazok az emberek jegyesek, nincs több belőlük. , a szint néha nő, néha esik. Mert Oroszországban nagyon kevés kilátás van a gyerekekre robotolóként. Még mindig mérnökök vagy programozók lesznek a végén... de még nem tudom, hogy ez olyan tömegjelenség lesz, amelyre ugyanúgy nagy a kereslet például Oroszországban, mint a programozásra.

Maxim Vasziljev, RAOR :

Ha összehasonlítjuk például más országokkal, köztük a közeliekkel, az oktatási robotika helyzete Oroszországban nem rossz. Elég népszerű, sok szinten támogatják - állami, magán, például a magán Innopolis Egyetemen komoly olimpiát rendeznek. Számos olyan mozgalom van, ahol a robotika kezdi elfoglalni a helyét, a kiegészítő oktatástól a Quantoriumokig a robotikát figyelembe veszik az egyetemekre való belépéskor. A folyamat most ugrásszerűen halad előre. Szerintem minden rendben van, ha a kilátásokról beszélünk, akkor még jobb lesz.

Bonyolódás lesz abban az értelemben, hogy a technológiák változnak, általános technikai jellegű dolgok kerülnek hozzáadásra, beleértve az oktatási robotikába való bekerülést is. A LEGO új robotikai készletet ad ki, lesz néhány új technológia, ami jelenleg nem szerepel az EV3-ban (ami jelenleg a legnépszerűbb). Más gyártók felzárkóznak és ezt is beépítik (lehet, hogy ezek a műszaki látáselemek). Egyrészt mindez bonyolultabb lesz, de ennek ellenére továbbra is elérhető lesz a gyerekek számára.

Az iskolában nem kell oktatási robotikával foglalkozni... Teljesen oda nem illő. Az iskolában vannak olyan standard oktatási tárgyak, amelyek rendkívül szükségesek és fontosak: fizika, kémia, matematika. Jobb lenne, ha visszahoznák a csillagászatot és a rajzot... A tanároknak erre nincs szükségük. Főleg ülve és gyűjtögetni ezeket a robotokat. Nem értik jól, ez nem érdekük. Az informatika tanár informatikát tanult, a mechanika idegen tőle.

Dmitrij Alekszejev, A Vlagyivosztoki Robotics Fejlesztési Központ DNS főigazgatója:

Az oktatási robotika jól megy. Magának a robotikának a fejlődését várjuk... Maguk a robotok is bonyolultabbak lesznek. Úgy gondolom, hogy hamarosan iskolai versenyek keretében láthatunk majd mintafelismeréssel és technikai látással kapcsolatos feladatokat. Őszintén szólva, úgy gondolom, hogy a LEGO következő verziója támogatni fogja ezt. Nos, ha a LEGO nem teszi meg, mi megtesszük.

Előző cikk: Mekkora a fénysebesség Következő cikk: Harmonikus rezgések Az oszcillációs frekvencia fizikai képlete

Anyag a témában: Oktatási robotika. A robotika egyre fontosabbá válik az orosz oktatási programokban