Робототехника в дополнительном образовании реферат

Обновлено: 05.07.2024

Автор данной статьи представляет свой опыт работы в объединении робототехники в системе дополнительного образования. Формулирует задачи и условия, которые позволяют по средствам технического творчества формировать у учащихся системное инженерное мышление и технические умения. А также предлагает обзор механизмов реализации образовательных программ по робототехнике. реализации.

Оценить 2606 1

Робототехника в дополнительном образовании

Тайров Максим Сергеевич

педагог дополнительного образования

Важность развития технической направленности в учреждениях дополнительного образования заключается в том, что в настоящий момент в России развиваются нанотехнологии, электроника, механика и программирование. То есть созревает благодатная почва для развития компьютерных технологий и робототехники. Успех нашей страны в XXI веке будут определять не природные ресурсы, а уровень интеллектуального потенциала, который определяется уровнем самых передовых на сегодняшний день технологий.

Уникальность образовательной робототехники заключается в возможности объединить конструирование и программирование в одном курсе. Это способствует интегрированию преподавания информатики, математики, физики, черчения, естественных наук с развитием инженерного мышления. Техническое творчество — мощный инструмент синтеза знаний, закладывающий прочные основы системного мышления.

Педагогические задачи, решаемые при реализации программ по робототехнике в дополнительном образовании:

– познакомить учащихся с основами программирования в компьютерных средах, предоставленных компанией LEGO, и на языках программирования роботов;

− развить умения творчески подходить к решению задачи;

− развить умения довести конструкцию до работающей модели;

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

Реализация программ по робототехнике в образовательном процессе осуществляется с использованием методических пособий, специально разработанных фирмой LEGO для преподавания технического конструирования на основе своих конструкторов. Программы по робототехнике предполагают использование образовательных конструкторов LEGO как инструмента для обучения учащихся конструированию, моделированию и компьютерному управлению. Простота в построении модели в сочетании с большими конструктивными возможностями конструктора позволяют учащимся в конце занятия увидеть сделанную своими руками модель. Готовая модель выполняет поставленную самими учащимися задачу. При построении модели затрагивается множество проблем из разных областей знания – от теории механики до психологии. Программы предполагают использование компьютеров и специальных интерфейсных блоков совместно с конструкторами. Компьютер используется здесь как средство управления моделью; его использование направлено на составление управляющих алгоритмов для готовых моделей. Учащиеся получают достаточно большое представление об особенностях составления программ управления, автоматизации механизмов, моделировании работы систем. Методические особенности реализации образовательных программ предполагают сочетание возможности развития индивидуальных творческих способностей и формирование умений взаимодействовать в коллективе, работать в группе.

При освоении дополнительной общеразвивающей образовательной программы по робототехнике необходимо использовать возможность работать с несколькими возрастными группами. Педагогические технологии, которые могут использоваться в образовательном процессе:

- обучение в сотрудничестве;

- проектные методы обучения;

Выполнение практических работ и подготовка к состязаниям роботов: проектирование, конструирование, программирование, испытание и запуск модели робота, должно проходить при непосредственном консультирования педагога, тщательной подготовки и соблюдения правил техники безопасности. Поэтому необходима организация занятий по подгруппам с учётом индивидуальных особенностей детей разных возрастных категорий: младшая – 10–12 лет, средняя – 12–15 лет, старшая – 15–17 лет. Организуются занятия и подгруппам в объединении, при подготовке к соревнованиям дополнительно проводятся индивидуальные занятия.

Формы занятий, которые необходимо использовать в процессе обучения робототехнике: лекционная - получение учащимися нового материала; самостоятельная – учащиеся выполняют индивидуальные задания в течение части занятия, одного или нескольких занятий; проектная деятельность - реализация личных проектов; соревнования - участие детей в разнообразных мероприятиях по LEGO-конструированию.

По окончании изучения курса робототехники учащийся должен:

- знать основы механики, автоматики и программирования в компьютерных средах и на языках программирования роботов;

- уметь собирать модели, используя готовую схему сборки, а также по эскизу;

- уметь создавать собственные проекты и при необходимости программировать роботизированные модели.

Виды и формы контроля результатов изучения дополнительной общеразвивающей программы по робототехнике в учреждении дополнительного образования:

− участие в соревнованиях и мероприятиях различного уровня. Текущий контроль проходит в виде соревнований в учреждении или выставки роботов, оцениваемых по технологическим картам.

Итоговый контроль в конце учебного года проходит в виде состязаний роботов на итоговом занятии. Соревнования включают в себя проектирование, создание и программирование робота, способного выполнить сложные задания. Результаты контроля фиксируются в протоколах соревнований.

Основы лего-конструирования: методические рекомендации / В. А. Калугина, В. А. Тавберидзе, В. А. Воробьева — Курган: ИРОСТ, 2012.

Робототехника в образовании / В. Н. Халамов. — Всерос. уч.-метод. центр образоват. робототехники. — 2013. — 24 с.

  • Для учеников 1-11 классов и дошкольников
  • Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение

Останкинская средняя школа

Реферат на тему

учитель начальных классов

первой квалификационной категории

Ежова Светлана Юрьевна

1.1 Актуальность проблемы

2. Основная часть

2.1 . История создания роботов

2.2. Современные проблемы обучения робототехнике

2.3. Возможности робототехники

2.4.Компоненты образовательной робототехники

Современную жизнь очень сложно представить без использования информационных технологий. Интенсивный переход к информатизации общества обуславливает все более глубокое внедрение информационных технологий в различные области человеческой деятельности.

Введение новых государственных стандартов общего образования

предполагает разработку инновационных педагогических технологий. Важнейшей отличительной особенностью стандартов нового поколения является их ориентация на результаты образования, причем они рассматриваются на основе системно-деятельностного подхода. Деятельность выступает как внешнее условие развития у ребенка познавательных процессов. Это означает, что, чтобы ребенок развивался, необходимо организовать его деятельность. Значит, образовательная задача состоит в организации условий, провоцирующих детское действие.

Такую стратегию обучения легко реализовать в робототехнике, которая объединяет в себе специально скомпонованные для занятий в группе комплекты ЛЕГО, тщательно продуманную систему заданий для детей и четко сформулированную образовательную концепцию.

В российских образовательных программах робототехника приобретает все большее значение. Учащиеся российских школ вовлечены в проектирование и программирование робототехнических устройств, с применением LEGO-роботов, промышленных роботов, специальных роботов для МЧС России.

Робототехника отражает все грани научно-технического творчества в настоящее время и является уникальной образовательной технологией, направленной на поиск, подготовку и поддержку нового поколения молодых исследователей с практическим опытом командной работы на стыке перспективных областей знаний.

1.1. Актуальность

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. Появилась необходимость в мобильных роботах, предназначенных для удовлетворения каждодневных потребностей людей. И уже сейчас в современном производстве и промышленности востребованы специалисты обладающие знаниями в этой области. Поэтому, образовательная робототехника приобретает все большую значимость и актуальность в настоящее время.

1. Внедрение современных научно-практических технологий в образовательный процесс.

2. Содействие развитию молодежного и детского научно-технического творчества.

3. Популяризация научно-технического творчества и робототехники;

1.3 . Задачи

1.Формирование компетенций в области технического производства с применением робототехнических систем;

2.Создание кружка по робототехнике и научно-техническому творчеству.

3.Внедрение робототехники в уроки образовательной программы.

2.Основная часть

2.1 . История создания роботов

Впервые манипуляторы были созданы в 1940–1950 гг. для атомных исследований, а затем и для атомной промышленности. Подобные устройства стали применяются в глубоководной технике, металлургии и ряде других отраслей промышленности.

Первый промышленный робот Unimate был выпущен в конце 50-х годов фирмой Unimation (Д. Деволом совместно с Д. Энгельбергером). Этот робот содержал контур обратной связи по положению, в котором перемещения звеньев манипулятора измеряли установленные в них датчики.

В середине 60-х годов стало очевидно, что гибкость программируемых роботов может быть повышена при использовании систем очувствления, основанных на применении датчиков среды.

Экспертные системы основаны на системе решающих правил. Это системы-решатели, системы-консультанты в определенной предметной области, заключающие в себе знания специалиста-эксперта

2.2. Современные проблемы обучения робототехнике

· Учет возрастных особенностей учащихся, психических процессов.

· Отсутствие методологической базы.

· Недостаточное материально-техническое обеспечение.

· Алгоритмизация: за и против.

· Недостаточность научно-методического сопровождения образовательного процесса;

· Разная степень развития информационной компетентности;

· Диагностика образовательных результатов образовательной программы.

Образовательная робототехника - это направление, в котором осуществляется современный подход к внедрению элементов технического творчества в учебный процесс через объединение конструирования и программирования.

2.3. Возможности робототехники

· Реализация курса робототехники позволяет создавать необходимые условия для высокого качества образования за счет использования в образовательном процессе новых педагогических подходов и применение новых информационных и коммуникационных технологий.

· При изучении робототехники и легоконструирования прослеживается межпредметная и метапредметная связь (физика, технология, информатика, математика и др.).

· Курс образовательной робототехники обеспечивает раннюю профориентацию талантливой молодежи на инженерно-конструкторские специальности.

· Обучающиеся постоянно предлагают и реализовывают новые интересные идеи по конструированию, программированию роботов.

· Представленные методики и технологии обучения являются эффективными, современными. Учащиеся с большим интересом и энтузиазмом посещают занятия, соревнуются между собой. Всегда с большим удовольствием соглашаются посещать и участвовать в различных турнирах по робототехнике

2.4.Компоненты образовательной робототехники

Целевой аспект: образовательная робототехника рассматривается как средство эффективного формирования у обучающихся всего комплекса универсальных учебных действий (познавательных, регулятивных, личностных, коммуникативных);

Деятельностный аспект связан с освоением в рамках курса образовательной робототехники видов деятельности, присущих предметам естественнонаучного цикла:

· сбор и интерпретация данных,

· анализ полученных результатов,

· формулировка выводов и др.

Ведущим методом при обучении школьников образовательной робототехнике является метод проектов, ориентированный на самостоятельную деятельность учащихся – индивидуальную, парную, групповую, которую учащиеся выполняют в течение определенного отрезка времени.

Развивающий аспект заключается в том, что синтез конструирования и программирования в одном курсе позволяет решать задачи развития у обучающихся:

· психических познавательных процессов (восприятия, мышления и речи, памяти, воображения),

· развитие форм мышления (анализ, синтез, сравнение и др.),

· развитие качеств личности (поведение и поступки, интеллектуальные, особенности, организационно-волевые качества, творческий потенциал и др.).

3.Заключение

В результате освоения образовательной робототехники у обучающихся формируются следующие действия (умения):

· Определять, различать и называть детали конструктора

· Конструировать по условиям, заданным преподавателем, по образцу, по схеме

· Умение излагать мысли в четкой логической последовательности, отстаивать свою точку зрения, анализировать ситуацию и самостоятельно находить ответы на вопросы путем логических рассуждений

· Определять и формулировать цель деятельности на занятии

· Умение работать в паре; умение рассказывать о модели, ее составных частей и принципе работы

· Умение работать над проектом в команде, распределять обязанности (конструирование и программирование)

· Развитие способностей к решению проблемных ситуаций

· Умение исследовать проблему, анализировать имеющиеся ресурсы, выдвигать идеи, планировать решения и реализовывать их.

· Расширение технических и математических словарей ученика.

Развитие образовательного учреждения в контексте обучения робототехнике:

· Включение большего количества учащихся в робототехнику.

· Создание методической и дидактической базы, дистанционных курсов по робототехнике.

· Развитие направления образовательной робототехники на базе Arduino.

· Участие в муниципальных, региональных, всероссийских соревнованиях, чемпионатах по робототехнике.

· Сетевое взаимодействие по направлению робототехника со ОУ-партнерами.

· Изучение передового опыта реализации образовательной робототехники.

4.Литература

Что же такое робототехника? Робототехника – одно из самых передовых направлений науки и техники, а образовательная робототехника – это новое междисциплинарное направление обучения детей, интегрирующее знания о физике, механике, технологии, математике, кибернетике и ИКТ, позволяющая вовлечь в процесс инновационного научно-технического творчества и повышения престижа инженерских профессий среди молодежи.

В современном обществе идет внедрение роботов в повседневную жизнь, очень многие процессы заменяются роботами. Сферы применения роботов различны : медицина, строительство, геодезия, метеорология и т. д. очень многие процессы в жизни человек уже не мыслит без робототехнических устройств (мобильных роботов) : робот для всевозможных детских и взрослых игрушек.

• является великолепным средством интеллектуального развития дошкольников

• обеспечивает интеграцию образовательных областей

• позволяет педагогу сочетать образование, воспитание и развитие дошкольников в игре

• формирует познавательную активность, способствует воспитанию социально-активной личности, формирует навыки общения и сотворчества

• объединяет игру с исследовательской и экспериментальной деятельностью, предоставляют ребенку возможность экспериментировать и созидать свои продукты технического творчества.

Обучение детей с использованием робототехнического оборудования — это и обучение в процессе игры и техническое творчество одновременно. В ходе образовательной деятельности дети становятся строителями, архитекторами и творцами, играя, они придумывают и воплощают в жизнь свои идеи. Начиная с простых фигур, ребёнок продвигается всё дальше и дальше, а, видя свои успехи, он становится более уверенным в себе и переходит к следующему, более сложному этапу обучения.

Внедрение робототехники в ДОО происходит посредством дополнительного образования. Данный курс построен на базе LEGO WeDo Education. Организация работы с продуктами LEGO WeDo Education базируется на принципе практического обучения. Целью использования LEGO конструирования в системе дополнительного образования – является овладение навыками начального технического конструирования, развитие мелкой моторики, изучение понятий конструкции и основных свойств (жесткости, прочности, устойчивости, навык взаимодействия в группе.

ФГОС ДО обладает отличительной особенностью - ориентацией на результаты образования, которые рассматриваются на основе системно-деятельностного подхода.

Такую стратегию обучения легко реализовать в образовательной среде LEGO, которая объединяет в себе специально скомпонованные для занятий комплекты LEGO, тщательно продуманную систему заданий для детей и четко сформулированную образовательную компетенцию.

Работа с образовательными конструкторами LEGO позволяет дошкольникам в форме познавательной игры узнать важные идеи и развить необходимые в дальнейшей жизни навыки. Конструкторы данного вида формируют у воспитанников подготовительных групп целостное представление о мире техники, устройстве конструкций, механизмов и машин, их месте в окружающем мире. Позволяют расширить и углубить технические знания и навыки дошкольников, стимулировать интерес и любознательность к техническому творчеству, умению исследовать проблему, анализировать имеющиеся ресурсы, выдвигать гипотезы. Освоение навыков работы с данным конструктором происходит в четыре этапа:

1. На первом этапе работы происходит знакомство с конструктором, с названием деталей и механизмов, изучение технологии соединения деталей, знакомство с инструкциями по сборке.

2. На втором этапе дети учатся собирать простые конструкции по образцу или по показу педагога

3. На третьем этапе перед нами стоит задача познакомить детей с языком программирования, а также правилами программирования в компьютерной среде.

4. Четв ртый этап усовершенствования предложенных разработчиками программы моделей, создание и программирование моделей с более сложным поведением.

Очень важным представляются тренировка работы в коллективе и развитие самостоятельного технического творчества. Простота в построении модели в сочетании с большими конструктивными возможностями конструктора позволяют детям в конце занятия увидеть сделанную своими руками модель, которая выполняет поставленные ими же самими задачу.

Изучая простые механизмы, ребята учатся работать руками (развитие мелких и точных движений, развивают элементарное конструкторское мышление, фантазию, изучают принципы работы многих механизмов. В распоряжении детей предоставлены конструкторы, оснащенные микро-процессором и набором датчиков. С их помощью дошкольник может запрограммировать робота – умную машину на выполнение определенных функций.

Важно отметить, что компьютер используется как средство управления моделью; его использование направленно на составление управляющих алгоритмов для собранных моделей. Воспитанники получают представление об особенностях составления программ управления, автоматизации механизмов, моделирование работы систем. Конструктор LEGO Education WeDo дает возможность детям собрать и запрограммировать простые модели LEGO через приложения в компьютере. В наборе более 150 ярких, красочных, безопасных в использовании деталей, а также дополнительные элементы - в том числе двигатель который заставит готовую модель двигаться, датчики движения и положения, а также коммутатор соединяющий модель с программным обеспечением, т. е. с компьютером. Совмещая программное обеспечение и учебное пособие, можно выполнить 12 базовых заданий, которые заложены в программе.

Основные принципы обучения:

• Проектирование и сборка;

• Обдумывание и поиск нестандартных решений;

• Навыки общения, совместной работы и обсуждение идей.

Уникальность данного конструктивного оборудования состоит в том, что, перед тем, как работать с конструкцией - ее надо собрать, увидеть и понять изнутри способы ее работы. Вед т детей к познанию мира, и приучают к систематической обработке и анализу полученных данных с помощью компьютера. Т. е. выводят работу детей на современный уровень проведения научных экспериментов. Lego WeDo предоставляет педагогам средства для достижения целого комплекса образовательных целей. Развитие словарного запаса и навыков общения при объяснении работы модели. Установление причинно-следственных связей. Анализ результатов и поиск новых решений. Коллективная выработка идей, упорство при реализации некоторых из них. Экспериментальное исследование, оценка (измерение) влияния отдельных факторов. Проведение систематических наблюдений и измерений. Логическое мышление и программирование заданного поведения модели. Конструктор, способен выполнить серьезную задачу, связанную с гармоничным и полноценным развитием ребенка. С одной стороны ребенок увлечен творческой познавательной игрой, с другой, применение новой формы игры способствует всестороннему развитию ребенка в соответствии с ФГОС.

Конструирование и робототехника направление новое, инновационное, тем самым привлекает и детей, и родителей. Занятие данным видом деятельности отличная возможность дать шанс ребенку проявить конструктивные, творческие способности, а детскому саду возможность привлечь детей дошкольного возраста к техническому творчеству.

Аннотация: в данной статье авторами рассматривается роль робото­техники в современном дополнительном образовании младших школьников. В работе анализируется, какие навыки развивает данный курс у детей и на что он нацелен в образовании младших школьников. Робототехника, отмечают ис­следователи, как ни один другой предмет готовит ученика к жизни в информа­ционном обществе.

Ключевые слова: робототехника, дополнительное образование, образова­тельная среда, Lego.

Робототехника - прикладная наука, занимающаяся разработкой автомати­зированных технических систем. Робототехника делает акцент на такие дисци­плины, как электроника, механика, программирование [1].

Робототехника является одним из главнейших направлений научно-техни­ческого прогресса, в котором проблемы механики и новых технологий соприка­саются с проблемами искусственного интеллекта. На сегодн яшн ий день, в усло­виях введения ФГОС возникает потребность в организации урочной и внеуроч­ной деятельности, направленной на возмещение потребностей ребенка, требова­ний общества в тех направлениях, которые содействуют реализации главных за­дач научно-технического прогресса. К таким актуальным направлениям в школе

можно отнести робототехнику и робототехническое конструирование. На сего­дняшний день в образовательных учреждениях России осуществляется попытка встроить в учебный процесс робототехнику. Проводится множество соревнова­ний по робототехнике, ученики участвуют во всевозможных конкурсах, в основе которых - использование новых научно-технических идей.

В современном обществе идет внедрение роботов в повседневную жизнь, большинство процессов заменяется роботами. Области применения роботов раз­личны: медицина, строительство, геодезия, метеорология и т.д.

Вопрос внедрения робототехники в учебный процесс, начиная уже с началь­ной школы и в дальнейшем на каждой ступени образования достаточно актуален. Если ребенок интересуется данной областью с самого юного возраста, он может открыть для себя много интересного и, что немаловажно, развить те умения, ко­торые ему понадобятся для получения профессии в будущем. Поэтому введение робототехники в учебный процесс и внеурочное время приобретают все боль­шую значимость и актуальность.

Целью использования легоконструирования в системе дополнительного об­разования - является овладение навыками начального технического конструиро­вания, развитие мелкой моторики, изучение понятий конструкции и основных свойств (жесткости, прочности, устойчивости), навык взаимодействия в группе. В распоряжение детей предоставлены конструкторы, оснащенные микропроцес­сором и наборами датчиков. С их помощью школьник может запрограммировать робота на выполнение определенных функций.

Новые стандарты обучения обладают отличительной особенностью - ори­ентацией на результаты образования, которые рассматриваются на основе си­стемно-деятельностного подхода. Данную стратегию обучения помогает реали­зовать образовательная среда Lego. [1].

Педагогический опыт: теория, методика, практика

Дополнительное (внешкольное) образование детей

получению младшими школьниками навыков конструирования и эксплу­атации автоматизированных технических устройств;

развитию умения у учащихся классифицировать задачи по типам с после­дующим решением и выбором определенного технического устройства;

формулированию понимания сущности технологического подхода к реа­лизации творческой деятельности;

ориентированию в мире современной техники.

В основном, для организации занятий с детьми используют комплект кон­структоров Lego ROBO LT Beginner Lab. Конструктор позволяет развить следу­ющие навыки у учащихся:

Развитие мелкой моторики.

Любое конструирование предполагает разнообразные манипуляции руками. Все это требует активной работы рук. Развитие же мелкой моторики напрямую связано с развитием мышления.

Собирание из частей целого требует сложной мыслительной деятельности. Чтобы получилось логически правильно законченное произведение, нужно хо­рошенько подумать. При конструировании активизируется логическое и образ­ное м ышл ение.

Только при внимательном изучении инструкции можно правильно собрать макет. Порой даже малейшее отклонение от задачи может испортить весь замы­сел. Нередко ребенку приходится переделывать, исправлять, корректировать уже собранное сооружение.

Из деталей Lego ROBO LT Beginner Lab можно собрать свое неповторимое творение. Придумывать что-то новое из блоков с пазами - это так интересно!

Развитие познавательного интереса.

Скорей всего, одно из важных предназначений конструктора. Ведь умение из частей собирать целое непременно пригодится в будущем, например, при ре­монте автомобиля. Детский конструктор, благодаря своей яркой привлекатель­ности, разнообразию форм и размеров позволяет в игровой форме познавать окружающую действительность. Готовый результат приносит удовольствие и желание создавать все более усложненные модели окружающего мира.

Важно отметить, что занятия робототехникой в начальных классах способ­ствуют появлению у детей интереса к изучению информатики и технических наук. Это первый этап. В дальнейшем интерес детей можно поддерживать, ис­пользуя более сложные модели конструкторов, таких как Lego MINDSTORMS NXT 2. Если таких стимулов будет маловато, стоит обратить внимание на сорев­нования роботов, которые можно проводить внутри школы. Ради победы в со­ревнованиях может возникнуть стимул изучить и более сложные темы - такие как логика, или более сложный язык программирования робота.

Педагогический опыт: теория, методика, практика

подготовку учащихся, способствуют развитию мышления, логики, математиче­ских и алгоритмических способностей, формируют навык ведения исследова­тельской и творческой деятельности [2].

Список литературы

Бояркина Ю.А. Образовательная робототехника: Методическое пособие / Ю.А. Бояркина. - Тюмень: ТОГИРРО, 2013. - 61 с.

Читайте также: