Инфоурок / Другое / Другие методич. материалы / Проект ИННОВАЦИИ В ОБРАЗОВАНИИ
Обращаем Ваше внимание: Министерство образования и науки рекомендует в 2017/2018 учебном году включать в программы воспитания и социализации образовательные события, приуроченные к году экологии (2017 год объявлен годом экологии и особо охраняемых природных территорий в Российской Федерации).

Учителям 1-11 классов и воспитателям дошкольных ОУ вместе с ребятами рекомендуем принять участие в международном конкурсе «Законы экологии», приуроченном к году экологии. Участники конкурса проверят свои знания правил поведения на природе, узнают интересные факты о животных и растениях, занесённых в Красную книгу России. Все ученики будут награждены красочными наградными материалами, а учителя получат бесплатные свидетельства о подготовке участников и призёров международного конкурса.

ПРИЁМ ЗАЯВОК ТОЛЬКО ДО 21 ОКТЯБРЯ!

Конкурс "Законы экологии"

Проект ИННОВАЦИИ В ОБРАЗОВАНИИ

библиотека
материалов

МБОУ «Большеелгинская средняя общеобразовательная школа»
Рыбно-Слободского муниципального района Республики Татарстан






ИННОВАЦИИ В ОБРАЗОВАНИИ


Проект

Особенности обучения алгоритмизации и программированию с использованием конструкторов LEGO Education MINDSTROMS EV3 в рамках предмета «Информатика и ИКТ»




Выполнил: Гильмутдинов И.Р. – учитель математики и информатики
МБОУ «Большеелгинская средняя общеобразовательная школа» Рыбно-Слободского муниципального района РТ;







2016г.



1. Введение

1.1. Постановка проблемы 3

1.2. Цель проекта 6

1.3 Задачи проекта 6

1.4. Целевая группа проекта 7

1.5. Срок реализации 7

1.6. Место реализации 7

1.7. Этапы реализации 7

2. Основная часть

2.1. LEGO Education MINDSTROMS EV3 – новая платформа для занятий робототехникой. 8

2.2. LEGO Mindstorms Education EV3 - базовый набор. 8

2.3. Программа курса «Информатика и ИКТ» для 9 класса 9

2.4. Ожидаемые результаты реализации проекта 12

3. Заключение 13

4. Список литературы 15

5. Приложение


1. ВВЕДЕНИЕ

1.1. Постановка проблемы

Согласно документам, регламентирующим содержание информатики как школьного предмета в средних классах, особое внимание в учебном процессе следует уделять изучению раздела «Основы алгоритмизации и программирования». Это объясняется образовательным потенциалом данного раздела в формировании интеллектуальных способностей, качеств мышления, способов деятельности, которые необходимы учащимся для успешной учебной деятельности не только в программировании, но и в других предметах.

К метапредметным результатам освоения программирования относят:

  • формирование алгоритмического стиля мышления;

  • умение применять методы программирования к решению задач из других областей знания.

Следует отметить, что программирование является одним из самых сложных разделов информатики. Школьная практика показывает, что по сравнению с другими темами при изучении программирования у учащихся резко снижается успеваемость. Это объясняется, в том числе, использованием устаревших сред программирования, отсутствием межпредметных связей, преобладанием вычислительных задач в программировании над другими типами задач и, как следствие, низкой мотивацией учащихся к предмету. Неуспехи учащихся в программировании влекут за собой потерю интереса к информатике как предмету, плохое эмоциональное состояние, интеллектуальную пассивность.

Для того чтобы у ученика формировалась учебная успешность, нужно добиться, прежде всего, чтобы школьник осознавал, что учебная деятельность, которой он занят в данный момент в школе повлечет за собой успех в его дальнейшей деятельности. В связи с этим, содержание школьных учебных предметов должно быть актуальным, соответствовать требованиям современного общества.

Одним из динамично развивающихся направлений программирования является программное управление робототехническими системами. В период развития техники и технологий, когда роботы начинают применяться не только в науке, но и на производстве и быту, актуальной задачей для информатики является ознакомление учащихся с данными инновационными технологиями.

Образовательная робототехника – сравнительно новая технология обучения, позволяющая вовлечь в процесс инженерного творчества детей, начиная с младшего школьного возраста. Использование методик этой технологии обучения позволит существенно улучшить навыки учащихся в таких дисциплинах как математика, физика, информатика.

Дидактические особенности курса «Основы робототехники», влияющие на учебную успешность:

  • среды управления роботами (Microsoft Robotics Studio, среды предоставляемые с конкретными роботами, например Parallax Boe-Bot, Lego Mind Strorm) поддерживают популярные языки программирования (С#, Visual Basic), которые имеют практическую значимость для будущей профессиональной деятельности;

  • роботехнические конструкторы дают возможность учащимся манипулировать не только виртуальными, но и реальными объектами. Это имеет немаловажное значение для успешного освоения учебного материала учащимися с разными ведущими каналами восприятия. Обработка информации с помощью датчиков и настройка датчиков дают школьникам представление о различных вариантах понимания и восприятия мира живыми системами;

  • виртуальные среды (например, Visual Simulation Environment) позволяют не только управлять запрограммированными роботами, но и непосредственно создавать окружающие предметы. Таким образом, если в классе учащиеся с разными интересами (компьютерная графика, дизайн, программирование), можно объединять их в группы и разделять обязанности – кто-то программирует робота, кто-то создает окружающую среду. Коллективная работа позволяет учащимся получать навыки сотрудничества при разработке проекта, что особенно актуально в настоящее время.

Можно отметить, что перечисленные дидактические особенности курса согласуются с положенным в основу образовательных стандартов второго поколения системно-деятельностным подходом, предполагающим переход от:

  • изолированного от жизни изучения системы научных понятий, составляющих содержание учебного предмета, к включению содержания обучения в контекст решения учащимися жизненных задач;

  • индивидуальной формы усвоения знаний к признанию решающей роли учебного сотрудничества в достижении целей обучения.

Наиболее эффективным является использование элементов робототехники при изучении учебного материала содержательной линии «Алгоритмы и элементы программирования». Как отмечалось выше, программирование, во-первых, является объективно сложным предметом, во-вторых, учащиеся слабо мотивированы на изучение программирования. Введение элементов робототехники при изучении программирования позволит заинтересовать учащихся, разнообразить учебную деятельность, использовать групповые активные методы обучения.

Особенность внедрения робототехники в образовательный процесс в том, что он может быть реализован в рамках существующих учебных планов. Далее, после знакомства с основами робототехники школьники могут выбрать элективный курс по данному направлению для более глубокого изучения.

Робототехника является интересной для учащихся с точки зрения новизны, актуальности содержания, способствует развитию алгоритмического мышления, умению применять свои навыки для решения проблем реального мира. Использование элементов робототехники при обучении программированию способствует повышению уровня мотивации учащихся к предмету, более легкому пониманию принципов действия алгоритмических конструкций, содействует развитию умений самостоятельно и творчески думать.



1.2. Цели проекта:

  • Изучение особенностей обучения алгоритмизации и программированию с использованием конструкторов LEGO Education MINDSTROMS EV3 в рамках предмета «Информатика и ИКТ»

  • Развитие научно-технического и творческого потенциала личности ребенка путем организации его деятельности в процессе интеграции начального инженерно-технического конструирования и основ робототехники.



1.3. Задачи проекта:

1. Познакомиться с основами робототехники, изучить конструкторы и сферы их применения.

2. Проанализировать тематическое планирование по предмету на момент включения в урок образовательной робототехники.

3. Разработать конспекты уроков с применением образовательной робототехники

4. Разработать и проверить в своей работе систему формирования ключевых компетентностей учащихся с применением робототехники.



1.4. Целевая группа проекта:

Ученики 8 и 9 класса МБОУ «Большеелгинская средняя общеобразовательная школа» Рыбно-Слободского муниципального района РТ



1.5. Срок реализации проекта:

2016-2017 учебный год



1.6. Место реализации проекта:

МБОУ «Большеелгинская средняя общеобразовательная школа» Рыбно-Слободского муниципального района РТ



1.7. Этапы реализации проекта:

1. Разработать конспекты уроков с применением образовательной робототехники.

2. Апробация проекта на базе МБОУ «Большеелгинская средняя общеобразовательная школа» Рыбно-Слободского муниципального района РТ











2. Основная часть

2.1. LEGO Education MINDSTROMS EV3 – новая платформа для занятий робототехникой

EV3 – новое поколение ЛЕГО роботов, применяемых для образовательных целей. Продукты EV3 были созданы при тесном взаимодействии с более чем 800 преподавателями со всего мира. Поэтому EV3 – идеальный инструмент для обучения таким предметам, как информатика, физика, технология, проектирование и математика с помощью работы с датчиками, моторами, программным обеспечением и самим микрокомпьютером EV3.

Платформа EV3 включает в себя набор разнообразных учебных пособий, поставляемых в цифровых версиях и инсталлируемых непосредственно в программную среду LEGO Education MINDSTORMS. Встроенная в программное обеспечение электронная тетрадь позволит ученикам с легкостью фиксировать свои успехи на протяжении всех занятий, а преподавателям – следить за работой своих подопечных и проводить оценку проделанной работы.

Применение EV3 делает решение сложных задач увлекательным исследовательским процессом, позволяя усвоить не только знания по изучаемой теме, но и освоить инструмент для изучения любых других тем. Платформа EV3 задумана как уникальный инструмент для поиска творческих альтернативных решений, способствует развитию навыков работы в команде, совместной реализации идей и проектной деятельности.



2.2. LEGO Mindstorms Education EV3 - базовый набор.

LEGO Mindstorms – робототехнический конструктор для детей в возрасте от 10 лет. В качестве строительных блоков для робота используются детали LEGO Techniс. Но построить каркас робота недостаточно: надо «научить» его получать информацию из окружающей среды и реагировать на нее. Для этого используются специальные устройства – сенсоры: они позволяют определять цвет, освещенность, расстояние до ближайших предметов и многое другое. Реагировать на «раздражители» робот может с помощью моторов – либо ехать куда-нибудь, либо что-нибудь делать – например, укусить обидчика за палец. А «мозгом» робота является специальный программируемый блок, к которому подключаются все моторы и датчики.



2.3. Программа курса «Информатика и ИКТ» для 9 класса

Авторы: Семакин И.Г., Залогова Л.А., Русаков С.В., Шестакова Л.В.

Содержание программы согласовано с содержанием Примерной программы основного общего образования по информатике и ИКТ, рекомендованной Министерством образования и науки РФ. Вопросы, содержащиеся в разделе Примерной программы «Алгоритмы и исполнители», в настоящей программе включены в два раздела: «Управление и алгоритмы» и «Программное управление работой компьютера». Кроме того, в первом из этих двух разделов рассматривается кибернетическая модель управления, которая в Примерной программе включена в раздел «Формализация и моделирование».

Для каждого раздела указано общее число учебных часов, а также рекомендуемое разделение этого времени на теоретические занятия и практическую работу на компьютере. Учитель может варьировать учебный план, используя предусмотренный резерв учебного времени

Таблица 1.

Наименование

разделов и тем

Максимальная нагрузка учащегося, ч.

Из них

Теоретическое обучение,

ч.

Лабораторные и практические работы,

ч.

Контрольная работа, ч.

Самостоятельная,

ч.

1

Передача информации в компьютерных сетях

10

3

5

1

1

2

Информационное моделирование

5

3

1

1

-

3

Хранение и обработка информации в базах данных

12

5

5

1

1

4

Табличные вычисления на компьютере

10

6

3

1

-

5

Управление и алгоритмы

11

5

4

1

1

6

Программное управление работой компьютера

14

6

7

1

-

7

Информационные технологии и общество

6

3

1

2

-


Итого

68

31

26

8

3


Рассмотрим пример включения в раздел «Управление и алгоритмы» Лего-роботов и их элементов.

Таблица 2

Тема урока

Элементы содержания

Требования к уровню подготовки обучающихся

Примечание

Дата проведения

План

факт

38

Управление и кибернетика. Управление с обратной связью. Алгоритм движения ЛЕГО-робота

Кибернетика. Алгоритм движения ЛЕГО-робота

Знать что такое кибернетика. Понимать алгоритм движения ЛЕГО-робота


1.02


39

Понятие алгоритма и его свойства. Исполнитель алгоритмов. ЛЕГО-робот, как пример исполнителя. Знакомство со средой программирования Lego Mindstorms.

Алгоритм. Исполнители алгоритмов (назначение, среда, режим работы, система команд).

Знать понятие алгоритм, «исполнитель алгоритмов»; назначение.

Уметь определять среду, режим работы, систему команд конкретного исполнителя.


5.02


40

Построение линейных алгоритмов. Написание линейного алгоритма движения ЛЕГО-робота. Демонстрация.

Алгоритмические конструкции: следование. Разработка линейного алгоритма (программы).

Знать структуру алгоритмической конструкции следования.

Уметь разрабатывать линейный алгоритм движения ЛЕГО-робота.

Практическая работа №15

8.02


41

Вспомогательные алгоритмы и подпрограммы. Запись алгоритма движения ЛЕГО-робота

Разбиение задачи на подзадачи, вспомогательный алгоритм

Уметь создавать алгоритмы решения задач, используя конструкции ветвления, цикла, вспомогательные алгоритмы


12.02


42

Использование вспомогательных алгоритмов. Запись алгоритма движения ЛЕГО-робота. Демонстрация

Практическая работа №16

15.02


43

Циклические алгоритмы. Написание циклического алгоритма движения ЛЕГО-робота.

Алгоритмическая конструкция цикл. Разработка циклического алгоритма движения ЛЕГО-робота.

Знать структуру алгоритмической конструкции повторения. Уметь разрабатывать циклического алгоритма движения ЛЕГО-робота.


19.02


44

Работа с циклами. Написание циклического алгоритма движения ЛЕГО-робота. Демонстрация

Практическая работа №17

22.02


45

Ветвления и последовательная детализация алгоритма. Написание алгоритма ветвления движения ЛЕГО-робота.

Алгоритмические конструкции: ветвление. Разработка алгоритма (программы), содержащей оператор ветвления

Знать структуру алгоритмической конструкции ветвления. Уметь разрабатывать алгоритмы, содержащие оператор ветвления


26.02


46

Использование метода последовательной детализации для построения алгоритма. Написание алгоритма ветвления движения ЛЕГО-робота. Демонстрация

Алгоритмические конструкции: следование, ветвление, цикл

Уметь создавать алгоритмы решения задач, используя конструкции ветвления

Практическая работа №18

29.02


47

Зачётное задание по алгоритмизации



Ср№3

4.03


48

Тест по теме «Управление и алгоритмы»





Тест №5 Промежуточная аттестация

7.03




Начиная системное включение робототехники в преподавание информатики необходимо пересмотреть используемые технологии, средства и методы обучения. Спецификой проведения уроков в данном случае становятся: включение в процесс преподавания элементов робототехники; использование мультимедийных учебных материалов и технологий; становление проектного метода как основного метода преподавания.

После выделения конкретных уроков внутри темы, учитель продумывает, как, на каком этапе урока, с какой педагогической целью будут применена робототехника. Может случиться так, что детальное продумывание включения робототехники в уроки, приведет к перераспределению часов на изучение как внутри темы, так и внутри всего курса. Поэтому все изменения должны быть продуманы заранее и описаны в рабочей программе педагога на учебный год.



2.4. Ожидаемые результаты реализации проекта.

    • Формирование интереса к технике, конструированию, программированию, высоким технологиям у учащихся.

    • Создание необходимых условий для высокого качества образования в школе.

    • Рассмотрение технологий и методов обучения и выбор наиболее подходящие при изучении основам робототехники.

    • Разработка методов встраивания робототехники в курс информатики и ИКТ.


3. Заключение

До недавнего времени робототехника развивалась, в основном, в качестве внеклассной формы работы. Большинство публикаций посвящалось анализу опыта этой работы. Вместе с тем в связи с требованиями ФГОС имеются возможности для модернизации преподавания с применением робототехнических наборов.

Можно определить следующие педагогические цели использования робототехники в преподавании:

  1. демонстрация возможностей робототехники как одного из ключевых направлений научно-технического прогресса;

  2. демонстрация роли робототехники в проектировании и использовании современной техники;

  3. повышение качества образовательной деятельности:

  • углубление и расширение предметного знания,

  • развитие экспериментальных умений и навыков,

  • совершенствование знаний в области прикладных наук,

  • формирование умений и навыков в сфере технического проектирования, моделирования и конструирования;

  1. развитие у детей мотивации изучения предмета, в том числе познавательного интереса;

  2. усиление предпрофильной и профильной подготовки учащихся, их ориентация на профессии инженерно-технического профиля.

Выделим следующие компоненты учебного процесса, в которых появляется робототехника:

  • урочные формы работы: измерения, проектные работы, демонстрационный эксперимент, лабораторные работы, сообщения, практикумы;

  • элективные курсы, клубная и кружковая формы работы;

  • исследования, проектная работа, участие в НПК, конкурсах, включая дистанционные и сетевые формы.

При этом школьник должен иметь возможность самоопределиться в выборе уровня знакомства с робототехникой. Либо ему будет достаточно базового уровня, который предполагает в основном урочные формы работы, либо он будет знакомиться с робототехникой по расширенному или углублённому варианту, выбирая элективные курсы, проекты и другие формы.























4. Список литературы.

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

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

  3. Козлов, В.В., Кондаков, А.М. Фундаментальное ядро содержания общего образования [Текст] – Москва: Просвещение, 2009. – 48 с.

  4. Копосов, Д.Г. Уроки робототехники в школе [Электронный ресурс]: Ито Архангельск 2010: всерос. Научн.-практ. Конф, Архангельск 7-10 декабря, 2010, статья ito.edu.ru/2010/Arkhangelsk/II/II-0-1.html

  5. Планы уроков по робототехнике [Электронный ресурс]: www.nasa.gov/audience/foreducators/robotics/lessonplans/index.htm l

  6. Федеральный образовательный стандарт основного общего образования от 17 декабря 2010 г.

  7. Примерная программа по информатике [Текст] – Москва: Просвещение, 2009. – 32 с.

  8. Халамов, В.Н. Информационно-методическое письмо о встраивании робототехники в образовательный процесс [Электронный ресурс]: сайт отдела информационно-методического объединения Златоустовского городского округа – oimozlat.edusite.ru/p38aa1.html.




Самые низкие цены на курсы переподготовки

Специально для учителей, воспитателей и других работников системы образования действуют 50% скидки при обучении на курсах профессиональной переподготовки.

После окончания обучения выдаётся диплом о профессиональной переподготовке установленного образца с присвоением квалификации (признаётся при прохождении аттестации по всей России).

Обучение проходит заочно прямо на сайте проекта "Инфоурок", но в дипломе форма обучения не указывается.

Начало обучения ближайшей группы: 25 октября. Оплата возможна в беспроцентную рассрочку (10% в начале обучения и 90% в конце обучения)!

Подайте заявку на интересующий Вас курс сейчас: https://infourok.ru

Общая информация

Номер материала: ДБ-234732

Похожие материалы