Дополнительная образовательная программа «Образовательная робототехника в начальной школе. LEGO Education WeDo»

 

 

 

 

Дополнительная образовательная программа

«Образовательная робототехника в начальной школе.

LEGO Education WeDo»

 

(возраст детей 7- 11 лет,

срок реализации 1 год)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Автор-разработчик

Королева Ирина Эдуардовна

педагог высшей квалификационной категории

 

 

г.Нижний Новгород

2013г.

Оглавление

1.     Пояснительная записка

2.     Цели и задачи программы

3.     Обоснование выбора данной учебной программы

4.     Структура и содержание программы

5.     Формы организации занятий

6.     Требования к уровню подготовки обучающихся

7.     Календарно-тематическое планирование

8.     Список литературы

Пояснительная записка

Одной из приоритетных задач современной школы является создание необходимых и полноценных условий для личностного развития каждого ребенка, формирования активной жизненной позиции. Ведущее место занимают такие формы самостоятельной работы учащихся, которые основаны не только на применении полученных знаний и умений, но и на получение на их основе новых.

 Образовательные конструкторы LEGO Education WeDo представляют собой новую, отвечающую требованиям современного ребенка "игрушку". Причем, в процессе игры и обучения ученики собирают своими руками игрушки, представляющие собой предметы, механизмы из окружающего их мира. Таким образом, ребята знакомятся с техникой, открывают тайны механики, прививают соответствующие навыки, учатся работать, иными словами, получают основу для будущих знаний, развивают способность находить оптимальное решение, что несомненно пригодится им в течение всей будущей жизни.

С каждым годом повышаются требования к современным инженерам, техническим специалистам и к обычным пользователям, в части их умений взаимодействовать с автоматизированными системами. Интенсивное внедрение искусственных помощников в нашу повседневную жизнь требует, чтобы пользователи обладали современными знаниями в области управления роботами.

В начальной школе не готовят инженеров, технологов и других специалистов, соответственно робототехника в начальной школе это достаточно условная дисциплина, которая может базироваться на использовании элементов техники или робототехники, но имеющая в своей основе деятельность, развивающую общеучебные навыки и умения.

Использование Лего-конструкторов во внеурочной деятельности повышает мотивацию учащихся к обучению, т.к. при этом требуются знания практически из всех учебных дисциплин от искусств и истории до математики и естественных наук. Межпредметные занятия опираются на естественный интерес к разработке и постройке различных механизмов. Одновременно занятия ЛЕГО как нельзя лучше подходят для изучения основ алгоритмизации и программирования, а именно для первоначального знакомства с этим непростым разделом информатики вследствие адаптированности для детей среды программирования.

 

Место курса «Lego-конструирование» в учебном плане

Для реализации программы, данный курс обеспечен наборами-лабораториями Лего серии Образование "Конструирование первых роботов" (Артикул: 9580 Название: WeDo™ Robotics Construction Set Год выпуска: 2009) и диском с программным обеспечением для работы с конструктором ПервоРобот LEGO® WeDo™ (LEGO Education WeDo), компьютерами, принтером, сканером, видео оборудованием.

Актуальность данной программы состоит в том, что робототехника  представляет обучающимся технологии 21 века, способствует развитию их коммуникативных способностей, развивает навыки взаимодействия, самостоятельности при принятии решений, раскрывает их творческий потенциал. Дети и подростки 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 обучающихся за счет активного взаимодействия детей в ходе групповой  проектной    деятельности.

 

Цели программы:

1.     Развитие навыков конструирования, моделирования, элементарного программирования;

2.     Формирование у учащихся целостного представления об окружающем мире.

3.     Развитие способности творчески подходить к проблемным ситуациям.

 

 Задачи программы:

Образовательные:

§  формирование умений и навыков конструирования,

§  приобретение опыта при решении конструкторских  задач по механике, знакомство и освоение  программирования в компьютерной среде моделирования LEGO WE DO.

§  формирование умения достаточно самостоятельно решать технические задачи в процессе конструирования моделей

§  обучение основам конструирования и программирования

§  стимулирование мотивации учащихся к получению знаний, помогать формировать творческую  личность ребенка

Развивающие: 

§  развитие творческой активности,  самостоятельности в принятии решений в различных ситуациях;

§  развитию интереса к технике, конструированию, программированию, высоким технологиям;

§  развитие внимания, памяти, воображения, мышления (логического, творческого);

§  умения излагать мысли в четкой логической последовательности;

§  развитие конструкторских, инженерных и вычислительных навыков;

§  развитие мелкой моторики.

 

Воспитательные:

§  формировать качества творческой личности с активной жизненной
позицией;

§  воспитывать гармонично развитую, общественно активную личность, сочетающую в себе духовное богатство, моральную чистоту и физиологическое совершенство

§  способствовать  воспитанию  личностных  качеств: целеустремленности, настойчивости, самостоятельности, чувства  коллективизма  и  взаимной  поддержки,  чувство  такта

 

Обоснование выбора данной примерной программы.

В основе обучающего материала лежит изучение основных принципов механической передачи движения и элементарное программирование. Работая индивидуально, парами, или в командах, обучающиеся младшего школьного возраста могут учиться создавать и программировать модели, проводить исследования, составлять отчёты и обсуждать идеи, возникающие во время работы с этими моделями.

На каждом уроке, используя привычные элементы LEGO, а также мотор и датчики, ученик конструирует новую модель, посредством USB-кабеля подключает ее к ноутбуку и программирует действия робота.  В ходе изучения курса учащиеся развивают мелкую моторику кисти, логическое мышление, конструкторские способности, овладевают совместным творчеством, практическими навыками сборки и построения модели, получают специальные знания в области конструирования и моделирования, знакомятся с простыми механизмами.

Ребенок получает возможность расширить свой круг интересов и получить новые навыки в таких предметных областях, как Естественные науки, Технология, Математика, Развитие речи.

 

Комплект заданий WeDo предоставляет средства для достижения целого комплекса образовательных задач:

§  творческое мышление при создании действующих моделей;

§  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;

§  использование таблиц для отображения и анализа данных;

§  написание и воспроизведение сценария с использованием модели для наглядности и драматургического эффекта;

§  развитие мелкой мускулатуры пальцев и моторики кисти младших школьников.

 

 

Структура и содержание программы

В структуре изучаемой программы выделяются следующие основные разделы:

Забавные механизмы                                                     Звери

1. Танцующие птицы                                       1. Голодный аллигатор

2. Умная вертушка                                          2. Рычащий лев

3. Обезьянка-барабанщица                             3. Порхающая птица

Футбол                                                                         Приключения

1.Нападающий                                                 1.Спасение самолета

2. Вратарь                                                        2. Спасение от великана

3. Ликующие болельщики                               3. Непотопляемый парусник

 

Курс носит сугубо практический характер, поэтому центральное место в программе занимают практические  умения и навыки работы на компьютере и с конструктором.

Изучение каждой темы  предполагает выполнение небольших проектных заданий (сборка и программирование своих моделей).

 

Обучение с LEGO® Education всегда состоит из 4 этапов:

§  Установление взаимосвязей,

§  Конструирование,

§  Рефлексия,

§  Развитие.

Установление взаимосвязей. При установлении взаимосвязей учащиеся как бы «накладывают» новые знания на те, которыми они уже обладают, расширяя, таким образом, свои познания. К каждому из заданий комплекта прилагается анимированная презентация с участием фигурок героев – Маши и Макса. Использование этих анимаций, позволяет проиллюстрировать занятие, заинтересовать учеников, побудить их к обсуждению темы занятия.

Конструирование. Учебный материал лучше всего усваивается тогда, когда мозг и руки «работают вместе». Работа с продуктами LEGO Education базируется на принципе практического обучения: сначала обдумывание, а затем создание моделей. В каждом задании комплекта для этапа «Конструирование» приведены подробные пошаговые инструкции.

Рефлексия. Обдумывая и осмысливая проделанную работу, учащиеся углубляют понимание предмета. Они укрепляют взаимосвязи между уже имеющимися у них знаниями и вновь приобретённым опытом. В разделе «Рефлексия» учащиеся исследуют, какое влияние на поведение модели оказывает изменение ее конструкции: они заменяют детали, проводят расчеты, измерения, оценки возможностей модели, создают отчеты, проводят презентации, придумывают сюжеты, пишут сценарии и разыгрывают спектакли, задействуя в них свои модели. На этом этапе учитель получает прекрасные возможности для оценки достижений учеников.

Развитие. Процесс обучения всегда более приятен и эффективен, если есть стимулы. Поддержание такой мотивации и удовольствие, получаемое от успешно выполненной работы, естественным образом вдохновляют учащихся на дальнейшую творческую работу. В раздел «Развитие» для каждого занятия включены идеи по созданию и программированию моделей с более сложным поведением.

            Программное обеспечение конструктора ПервоРобот LEGO® WeDo™ (LEGO Education WeDo Software) предназначено для создания программ путём перетаскивания Блоков из Палитры на Рабочее поле и их встраивания в цепочку программы. Для управления моторами, датчиками наклона и расстояния, предусмотрены соответствующие Блоки. Кроме них имеются и Блоки для управления клавиатурой и дисплеем компьютера, микрофоном и громкоговорителем. Программное обеспечение автоматически обнаруживает каждый мотор или датчик, подключенный к портам LEGO®-коммутатора. Раздел «Первые шаги» программного обеспечения WeDo знакомит с принципами создания и программирования LEGO-моделей 2009580 ПервоРобот LEGO WeDo.  Комплект содержит 12 заданий. Все задания снабжены анимацией и пошаговыми сборочными инструкциями.

            Богатый интерактивный обучающий материал действительно полезен детям, таким образом, курс может заинтересовать большой круг любителей Лего, в первую очередь, младших школьников ценителей TECHICS. Он ориентирован на учащихся 1-4 классов.

 

В программе «Робототехника»  включены содержательные линии:

-       аудирование - умение слушать и слышать, т.е. адекватно воспринимать инструкции;

-       чтение  – осознанное самостоятельное чтение языка программирования;

-       говорение  – умение участвовать в диалоге, отвечать на заданные вопросы, создавать монолог, высказывать свои впечатления;  

-       пропедевтика  – круг понятий для практического освоения детьми с целью ознакомления с первоначальными представлениями о робототехнике и программирование;

-       творческая деятельность – конструирование, моделирование, проектирование. 

 

Формы организации занятий

Основными формами учебного процесса являются:

§  групповые учебно-практические и теоретические занятия;

§  работа по индивидуальным планам (исследовательские проекты);

§  участие в соревнованиях между группами;

§  комбинированные занятия.

 

Основные методы обучения, применяемые в прохождении программы в начальной школе:

1.     Устный.

2.     Проблемный.

3.     Частично-поисковый.

4.     Исследовательский.

5.     Проектный.

6.     Формирование   и   совершенствование   умений   и   навыков  (изучение   нового материала, практика).

7.     Обобщение и систематизация знаний (самостоятельная работа, творческая работа, дискуссия).

8.     Контроль и проверка умений и навыков (самостоятельная работа).

9.     Создание ситуаций творческого поиска.

10. Стимулирование (поощрение).

 

Формы подведения итога реализации программы

§  защита итоговых проектов;

§  участие в конкурсах на лучший сценарий и презентацию к созданному проекту;

§  участие в школьных и городских научно-практических конференциях (конкурсах исследовательских работ).

 

Ожидаемые результаты изучения курса

Осуществление целей и задач программы предполагает получение конкретных результатов:

В области воспитания:

§  адаптация ребёнка к жизни в социуме, его самореализация;

§  развитие коммуникативных качеств;

§  приобретение уверенности в себе;

§  формирование самостоятельности, ответственности, взаимовыручки и взаимопомощи.

В области конструирования, моделирования и программирования:

§  знание основных принципов механической передачи движения;

§  умение работать по предложенным инструкциям;

§  умения творчески подходить к решению задачи;

§  умения довести решение задачи до работающей модели;

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

§  умение работать над проектом в команде, эффективно распределять обязанности.

 

Требования к уровню подготовки обучающихся:

 

Учащийся должен знать/понимать:

§  влияние технологической деятельности человека на окружающую среду и здоровье;

§  область применения и назначение инструментов, различных машин, технических устройств (в том числе компьютеров);

§  основные источники информации;

§  виды информации и способы её представления;

§  основные информационные объекты и действия над ними;

§  назначение основных устройств компьютера для ввода, вывода и обработки информации;

§  правила безопасного поведения и гигиены при работе с компьютером.

Уметь:

§  получать необходимую информацию об объекте деятельности, используя рисунки, схемы, эскизы, чертежи (на бумажных и электронных носителях);

§  создавать и запускать  программы для забавных механизмов;

§  основные понятия, использующие в робототехнике: мотор, датчик наклона, датчик расстояния, порт, разъем, USB-кабель, меню,  панель инструментов.

 

Использовать приобретенные знания и умения в практической деятельности и повседневной жизни для:

§  поиска, преобразования, хранения и применения информации (в том числе с использованием компьютера) для решения различных задач;

§  использовать компьютерные программы для решения учебных и практических задач;

§  соблюдения правил личной гигиены и безопасности приёмов работы со средствами информационных и коммуникационных технологий.

Учебно-тематический план

 

Календарно-тематическое планирование

 

№	Название темы занятия	Кол-во часов	Примечание
	Раздел 1. Введение	3
1	Введение.  Знакомство с конструктором Лего. Что входит в 9580 Конструктор ПервоРобот LEGO® WeDo™. Организация рабочего места. Техника безопасности	0,5	Теория
2	Роботы в нашей жизни. Понятие. Назначение. Что такое робототехника.	0,5	Теория
3	Виды роботов, применяемые в современном мире.	0,5	Теория
4	Как работать с инструкцией. Проектирование моделей-роботов. Символы. Терминология.	0,5	Теория
5	Первые шаги. Среда конструирования. О сборке и программировании	1	Практика
	Раздел 2. Изучение механизмов	5
6	Забавные механизмы (фокус: естественные науки). Танцующие птицы. Знакомство с проектом (установление связей)	1	Практика
7	Забавные механизмы. Танцующие птицы. Конструирование (сборка). Рефлексия (измерения, расчеты, оценка возможностей модели)	1	Теория
8	Разработка, сборка и программирование своих моделей	1	Практика
9	Забавные механизмы (фокус: естественные науки). Умная вертушка. Конструирование (сборка)	1	Практика
10	Сравнение механизмов. Танцующие птицы и умная вертушка. (сборка, программирование, измерения и расчеты)	1	Теория
	Раздел 3. Программирование WeDo. Изучение датчиков и моторов	18
11	Забавные механизмы (фокус: естественные науки). Обезьянка-барабанщица. Знакомство с проектом (установление связей).  Конструирование (сборка)	2	Практика
12	Сравнение механизмов. Танцующие птицы,  умная вертушка, обезьянка-барабанщица. (сборка, программирование, измерения и расчеты)	2	Теория
13	Разработка, сборка и программирование своих моделей	1	Практика
14	Звери (фокус: технология). Голодный аллигатор. Знакомство с проектом (установление связей). Конструирование (сборка)	2	Практика
15	Звери. Голодный аллигатор. Рефлексия (измерения, расчеты, оценка возможностей модели, создание отчета, презентации, придумывание сюжета для представления модели)	1	Теория
16	Вратарь, нападающий, болельщики. Знакомство с проектом (установление связей).  Конструирование (сборка)	2	Практика
17	Рефлексия (измерения, расчеты, оценка возможностей модели, создание отчета, презентации, придумывание сюжета для представления модели)	1	Теория
18	Разработка, сборка и программирование своих моделей	1	Практика
19	Спасение самолета. Знакомство с проектом (установление связей).  Конструирование (сборка)	1	Практика
20	Рефлексия (измерения, расчеты, оценка возможностей модели, создание отчета, презентации, придумывание сюжета для представления модели)	1	Теория
21	Разработка, сборка и программирование своих моделей	1	Практика
22	Рычащий лев. Знакомство с проектом (установление связей).  Конструирование (сборка)	1	Практика
23	Рефлексия (измерения, расчеты, оценка возможностей модели, создание отчета, презентации, придумывание сюжета для представления модели)	1	Теория
24	Разработка, сборка и программирование своих моделей	1	Практика
	Раздел  4. Проектирование	10
25	Спасение от великана	0,5	Теория
26	Спасение. Знакомство с проектом (установление связей).  Конструирование (сборка)	1	Практика
27	Защита проекта.	0,5	Теория
28	Непотопляемый парусник	0,5	Теория
29	Непотопляемый парусник. Знакомство с проектом (установление связей).  Конструирование (сборка)	1	Практика
30	Защита проекта.	0,5	Теория
31	Создание самостоятельных проектов, моделирование, защита. Рефлексия	8	Практика

 

Оборудование

Для эффективности реализации образовательной программы «Компьютерное Lego - конструирование» необходимы материальные ресурсы:

1.    Конструктор ПервоРобот LEGO® WeDo™ (LEGO Education WeDo модели 2009580) -  10 шт.

2.    Лицензионное программное обеспечение 2000095 LEGO® Education We   Do™.

3.    Программное обеспечение «LEGO Education WeDo Software »

4.    Инструкции по сборке (в электронном виде CD)

5.    Книга для учителя (в электронном виде CD)

6.    Ноутбуки  - 12 шт.

7.    Интерактивная доска.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы для педагога:

1.             Автоматизированное устройство. ПервоРобот. Книга для учителя. К книге прилагается компакт – диск с видеофильмами, открывающими занятия по теме. LEGO WeDo, - 177 с., илл.

2.             Асмолов  А.Г. Формирование универсальных учебных действий в основной школе: от действия к мысли – Москва: Просвещение, 2011. – 159 С.

3.             Игнатьев, П.А. Программа курса «Первые шаги в робототехнику» [Электронный ресурс]: персональный сайт – www.ignatiev.hdd1.ru/informatika/lego.htm – Загл. с экрана

4.             Книга учителя LEGO Education WeDo (электронное пособие)

5.             Комплект методических материалов «Перворобот». Институт новых технологий.

6.             Мир вокруг нас: Книга проектов: Учебное пособие.- Пересказ с англ.-М.: Инт, 1998.

7.             Примерные программы по внеурочной деятельности для начальной школы (Из опыта работы по апробации ФГОС)/ авт.-сост.: Н.Б. Погребова, О.Н.Хижнякова,  Н.М. Малыгина, – Ставрополь: СКИПКРО, 2010

8.             Чехлова А. В., Якушкин П. А.«Конструкторы LEGO DAKTA в курсе информационных технологий. Введение в робототехнику». - М.: ИНТ, 2001 г.

9.              Интернет ресурсы

·                         http://www.lego.com/education/  

·                         http://learning.9151394.ru 

Список литературы для учащегося

1.             Автоматизированное устройство. ПервоРобот. Книга для учителя. К книге прилагается компакт – диск с видеофильмами, открывающими занятия по теме. LEGO WeDo, - 177 с., илл.

2.             Мир вокруг нас: Книга проектов: Учебное пособие.- Пересказ с англ.-М.: Инт, 1998.

3.             Интернет ресурсы

·                         http://www.lego.com/education/