Missä oppia robotiikkaa. Robotiikan käyttöönotto koulun koulutustilassa

Kaupungin pedagogiset luennot

"Lisäkoulutus: innovatiivinen kehityksen vektori",

omistettu 95-vuotisjuhlille valtion järjestelmä lisää

(koulun ulkopuolinen) lasten koulutus.

Opetusrobotiikka

Podlesnykh Elena Viktorovna

IT-opettaja

MBOU lukio №17

G. Uusi Urengoy

2013

minä. Johdanto.

moderni elämä erittäin vaikea kuvitella käyttämättä tietotekniikat. Intensiivinen siirtyminen yhteiskunnan informatisoitumiseen aiheuttaa tietotekniikan yhä syvempää käyttöönottoa ihmisen toiminnan eri aloilla.

Uuden esittely valtion standardit Yleissivistävä koulutus

sisältää innovatiivisuuden kehittämisen pedagogiset tekniikat. Tärkein erottuva piirre uuden sukupolven standardit on heidän keskittymisensä koulutuksen tuloksiin, ja niitä tarkastellaan järjestelmäaktiivisen lähestymistavan pohjalta. Aktiivisuus toimii ulkoisena edellytyksenä lapsen kognitiivisten prosessien kehittymiselle. Tämä tarkoittaa, että lapsen kehittymiseksi hänen toimintansa on organisoitava. Tämä tarkoittaa, että kasvatustehtävä on järjestää olosuhteet, jotka herättävät lasten toimintaa.

Tällainen oppimisstrategia on helppo toteuttaa LEGO-opetusympäristössä, jossa yhdistyvät erityisesti ryhmätoimintaan suunnitellut LEGO-setit, lapsille huolellisesti suunniteltu tehtäväjärjestelmä ja selkeästi muotoiltu koulutuskonsepti.

Venäjäksi koulutusohjelmia robotiikka on yhä tärkeämpää. Venäläisten koulujen opiskelijat ovat mukana robottilaitteiden suunnittelussa ja ohjelmoinnissa LEGO-robottien avulla, teollisuusrobotit, erikoisrobotit Venäjän hätätilanneministeriölle.

II. Merkityksellisyys. Ihmiskunta tarvitsee kipeästi robotteja, jotka voivat sammuttaa tulipaloja ilman operaattorin apua, liikkua itsenäisesti aiemmin tuntemattomassa, todellisessa epätasaisessa maastossa ja suorittaa pelastustoimia aikana luonnonkatastrofit, onnettomuuksia ydinvoimaloita terrorismin vastaisessa taistelussa. Tarvittiin mobiilirobotteja, jotka on suunniteltu vastaamaan ihmisten jokapäiväisiin tarpeisiin. Ja nyt sisään moderni tuotanto ja teollisuudelle tämän alan osaajille on kysyntää. Siksi koulutusrobotiikasta on tulossa yhä tärkeämpää ja merkityksellisempää tällä hetkellä.

III. Ongelma.

Minulla on ongelma edessäni: kuinka varmistaa tehokasta oppimista robotiikkakurssi ja käytännön käyttöä sisään koulutusprosessi?

IV. Tavoitteet:

Lahjakkaiden lasten huomion kiinnittäminen palloon korkea teknologia ja innovaatiotoiminta;

Tieteellisen ja teknisen luovuuden ja robotiikan popularisointi;

Alan osaamisen muodostuminen tekninen tuotanto robotin avulla tekniset järjestelmät;

V. Tehtävät:

Ympyrän luominen robotiikasta sekä tieteellisestä ja teknisestä luovuudesta.

Metodologian kehittäminen robotiikan perusteiden sekä tieteellisen ja teknisen luovuuden opettamiseen.

Koulutus- ja kilpailualustan kehittäminen.

Robotiikan toteutus koulutusohjelman tunneilla.

Tietysti korostan työohjelmissani aina kurssin opettamisen kasvatuksellista näkökulmaa. Kun valmistaudun jokaiseen oppituntiin, yritän miettiä opetustehtäviä.

VI. Uutuus.

Konseptin uutuus on seRakentaja ja sen ohjelmisto tarjoavat lapselle erinomaisen mahdollisuuden oppia omasta kokemuksestaan. Tällainen tieto saa lapset haluamaan siirtyä löytö- ja tutkimuspolulle, ja jokainen tunnustettu ja arvostettu menestys lisää itseluottamusta. Oppiminen onnistuu, kun lapsi on mukana luomassa häntä kiinnostavaa merkityksellistä ja merkityksellistä tuotetta. On tärkeää, että tässä tapauksessa lapsi itse rakentaa tietonsa ja opettaja vain neuvoo häntä.

VII. Teoreettiset näkökohdat.

Robotiikkaon soveltava tiede, joka käsittelee automatisoitujen teknisten järjestelmien kehitystä. Se perustuu sellaisiin tieteenaloihin kuin elektroniikka, mekaniikka, ohjelmointi.

Robotiikka on yksi tärkeimmistä aloista tieteellinen ja tekninen edistymistä, jossa mekaniikan ja uuden teknologian ongelmat kohtaavat ongelmia tekoäly.

LEGO Mindstorms -rakennussarjojen avulla voit järjestää oppimisaktiviteetteja eri oppiaineissa ja pitää integroituja ja meta-aiheisia tunteja. Näillä sarjoilla voit järjestää erittäin motivoituja oppimistoimintoja tilasuunnittelussa, mallintamisessa ja automaattisessa ohjauksessa. Ja opettajavoi luoda sellaiset olosuhteet, että opiskelija haluaa perustaa oman kokeilunsa.

Upeita mahdollisuuksia anna Lego-robotteja pitämääntietojenkäsittelytieteen tunnitohjelmointiin liittyvistä aiheista. Lego-ohjelmointiympäristössä voit suunnitella visuaalisesti ohjelmia roboteille, ts. anna lapsen kirjaimellisesti "koskea käsiä" tietojenkäsittelytieteen abstrakteihin käsitteisiin. Robottien suunnittelu jää tietojenkäsittelyn oppitunnin ulkopuolelle: lapset ohjelmoivat vain tarvittavilla antureilla ja laitteilla varustettujen jo koottujen robottien erilaisia ​​käyttäytymismalleja. Näin opiskelijat voivat keskittyä ohjelmoitavien suorittajien tiedonkäsittelyn ongelmiin, jotka ratkaistaan ​​informatiikan kurssilla.

VIII. Opetusmenetelmät:

Käytän työssäni selittäviä ja havainnollistavia, heuristisia, ongelmallisia, ohjelmoituja, reproduktiivisia, osittain haun, haun opetusmenetelmiä sekä ongelmanesitystapaa.

Ja silti tärkein asia robotiikan tutkimuksessa on projektien menetelmä.

Allaprojektimenetelmäymmärtää opetustilanteiden organisointiteknologian, jossa opiskelija asettaa ja ratkaisee omia tehtäviä, sekä opiskelijan itsenäistä toimintaa tukevan teknologian.

Lego-projektin kehittämisen päävaiheet:

Hankkeen teeman nimeäminen.

Esitettävän hankkeen tarkoitus ja tavoitteet.

Lego-malliin NXT perustuvan mekanismin kehittäminen.

Ohjelman laatiminen mekanismin toimintaa varten Lego Mindstorms -ympäristössä.

Mallin testaus, vikojen ja toimintahäiriöiden poisto.

Projekteja kehitettäessä ja virheenkorjauksessa opiskelijat jakavat kokemuksiaan keskenään, mikä vaikuttaa erittäin tehokkaasti kognitiivisten, luovien taitojen kehittymiseen sekä opiskelijan itsenäisyyteen. Siten voidaan nähdä, että Lego antaa opiskelijoille mahdollisuuden tehdä omat päätöksensä ottaen huomioon ympäristön ominaisuudet ja tukimateriaalien saatavuus. Ja mikä tärkeintä, kyky koordinoida toimintaansa muiden kanssa, ts. - työskennellä ryhmässä.

IX. Tuloksia robotiikkakurssin käyttöönotosta koulutusprosessiin .

Legon avulla opiskelijat voivat:

• opiskella yhdessä samassa ryhmässä;

  jakaa vastuut tiimissäsi;

  kiinnittää enemmän huomiota viestintäkulttuuriin ja etiikkaan;

  Harjoittele luovuus ongelman ratkaisemiseksi;

  luoda malleja todellisista esineistä ja prosesseista;

  nähdä työsi todelliset tulokset.

Luotu työohjelma muki "Lego-rakennus ja robotiikan perusteetMielenmyrskytNXT» opintovuodelle. Kehitetty metodologinen tuki luokat: luokkien tiivistelmät ja esitykset niille.

Kurssin "Informatiikka ja ICT" aiheet määritellään, joihin on mahdollista sisällyttää robotiikka opiskeluprosessia. Säädetty teemasuunnittelu aiheita. Kehitetään opetusmateriaaleja heidän opetuksensa vuoksi.

Koulutuksen tuloksena opiskelijat pystyivät esittelemään saavutuksiaan kaupunki-, alue- ja koko Venäjän tasolla. Pugach Nikita voitti kaupunkikonferenssin "Askel tulevaisuuteen", ja Repka Artem voitti sen. Joukkue alfa-X(Chernikova Yaroslava ja Pishnenko Nikolay) sijoittuivat 1. sijalle kaupunkirobotiikkakilpailussa Kegelring-nimikkeessä. TiimiNXT. exe(Roman Volovatov ja Vladislav Ryazanov) sijoittuivat 1. sijalle Line Following -ehdokkuudesta ja 2. sija Kegelring-ehdokkuudesta. Repka Artem ja Pugach Nikita osallistuivat nuorten innovoijien ja keksijöiden piirikilpailuun "Konseptista toteutukseen". Lukuvuonna 2012-2013 joukkueNXT. exe(Vladislav Rjazanov, Juri Tatarchuk, Artem Repka, Andrey Morgunov) osallistuivat Nuorten keksijöiden piirikokouksen työhön Nadymissa. Työn tuloksena tiimiNXT. exesai kolmannen tutkinnon. Palkintoja on myös koko Venäjän tasolla: Repka Artem sijoittui toiseksi koko venäläinen kilpailu tieteellinen ja tekninen luovuus" Nuoret teknikot– innovatiivisen Venäjän tulevaisuus”. Saavutetut tulokset osoittavat, että kaverit harrastavat suunnittelua, ohjelmointia ja ovat valmiita jatkamaan sellaisen uuden, modernin, vaativan suunnan kuin robotiikan hallitsemista.

Yhteenvetona kurssin käyttöönoton tuloksista koulun koulutustilaan voimme sanoa, mitä se merkitsi:

Koulutuksen laadun ja opiskelijoiden kiinnostuksen aihetta kohtaan parantaminen;

Uusien mallien muodostuminen oppimistoimintaa tieto- ja viestintätekniikan käyttö;

Tietotaidon muodostaminen;

Uudet työmuodot lahjakkaiden lasten kanssa;

Innovatiivinen erikoiskoulutus;

Sovellus peliteknologiat harjoituksissa;

Nykyaikaiset ICT-tekniikat lisäkoulutuksessa;

Tehokas työmuoto ongelmalasten kanssa;

Opiskelijoiden luovan potentiaalin kehittäminen;

Insinöörin (suunnittelijan) ammatin edistäminen.

Sellaisten olosuhteiden luominen, jotka mahdollistavat opiskelijoiden kykyjen ja kiinnostuksen kohteiden toteuttamisen;

Johtopäätös.

Koululaisten osallistuminen robotiikan alan tutkimukseen, teknisen tiedon ja insinööritaidon vaihto, uusien tieteellisten ja teknisten ideoiden kehittäminen luo tarvittavat ehdot koulutuksen korkeaa laatua käyttämällä koulutusprosessissa uusia pedagogisia lähestymistapoja sekä uusia tieto- ja viestintätekniikoita.

Yhteenvetona voidaan sanoa, että "Educational Roboticsin" suunnalla on suuret kehitysnäkymät.

Tjumenin alueellinen valtioninstituutti

alueellisen koulutuksen kehittäminen

KOULUTUKSELLINEN

ROBOTIIKKA
Ohjeita

Koonnut:

Boyarkina Yu.A., Ph.D., apulaisprofessori, luonnon- ja matemaattisen kasvatuksen laitos, TOGIRRO

Opetusrobotiikka.

Toolkit. / Kokoonnut Boyarkina Yu.A.-

Tyumen: TOGIRRO, 2013

Tämä käsikirja on metodologinen apu oppilaitosten asiantuntijoille ja opettajille käytännön toimintaa koulutusohjelmien toteuttamiseen koulutusrobotiikan alalla.

Oppaassa käsitellään lukuisia kysymyksiä, jotka liittyvät opetusrobotiikan käyttöön luokkahuoneessa ala-, perus- ja lukio osavaltion koulutusstandardin käyttöönoton yhteydessä. Käsikirja sisältää todistettuja materiaaleja, jotka tiivistävät kokemukset opetusrobotiikan toteuttamisesta koulutusinstituutiot Tjumenin alue.

Suositeltava menetelmäopas opetushenkilökunta ne, jotka toteuttavat yleissivistysohjelmia liittovaltion koulutusstandardin käyttöönoton yhteydessä oppilaitoksessa, metodologit, jotka valvovat robotiikan suunnan toteuttamista, jatkokoulutuskurssien opiskelijat, oppilaitosten johtajat.

LUKUminä

ROBOTIIN KÄYTTÖÖNOTTOA KOULUN OPETUSPROSESSISSA TEOREETTISET PERUSTEET JA METODOLOGISET OMINAISUUDET

Hyvän insinöörin tulisi koostua neljästä osasta: 25% - olla teoreetikko; 25 % taiteilijana, 25 % kokeilijana ja 25 % keksijänä

P. L. Kapitsa

Koulussa lapsille on annettava mahdollisuus
löydä kykysi, valmistaudu elämään
korkean teknologian kilpailukykyisessä maailmassa

D. A. Medvedev

1. 
   JOHDANTO

Robotiikka- Automaattisten teknisten järjestelmien kehittämiseen liittyvä soveltava tiede. Robotiikka perustuu elektroniikkaan, mekaniikkaan ja ohjelmointiin.

Robotiikka on yksi tärkeimmistä tieteen ja teknologian kehityksen aloista, jossa mekaniikan ja uuden teknologian ongelmat kohtaavat tekoälyn ongelmien kanssa. Käytössä nykyinen vaihe Liittovaltion koulutusstandardin käyttöönoton yhteydessä on tarpeen järjestää luokkahuone- ja koulun ulkopuolista toimintaa, jonka tarkoituksena on vastata lapsen tarpeisiin, yhteiskunnan tarpeisiin niillä aloilla, jotka edistävät tieteellisten päätehtävien toteuttamista. ja teknologinen kehitys. Tällaisia ​​koulun moderneja alueita ovat robotiikka ja robottisuunnittelu. Tällä hetkellä monissa koulutusinstituutiot Venäjällä ja Tjumenin alueella robotiikkaa yritetään integroida Legon koulutusprosessiin. Robotiikkakilpailuja järjestetään, opiskelijat osallistuvat erilaisiin kilpailuihin, jotka perustuvat uusien tieteellisten ja teknisten ideoiden käyttöön, teknisen tiedon ja insinööritiedon vaihtoon.

Nyky-yhteiskunnassa robotteja tuodaan jokapäiväinen elämä, monia prosesseja korvataan roboteilla. Robottien käyttöalueet ovat erilaisia: lääketiede, rakentaminen, geodesia, meteorologia jne. Ihminen ei voi enää kuvitella monia prosesseja elämässä ilman robottilaitteita (mobiilirobotteja): robotti kaikenlaisille lasten ja aikuisten leluille, robotti - sairaanhoitaja, robotti - lastenhoitaja, robotti - taloudenhoitaja jne.

Teknisen robotiikan alan asiantuntijat ovat tällä hetkellä melko kysyttyjä. Tämän ansiosta kysymys robotiikan tuomisesta koulutusprosessiin alkaen peruskoulu ja edelleen kaikilla koulutustasoilla, myös yliopistoissa, on varsin olennaista. Jos lapsi on kiinnostunut tästä alueesta alusta alkaen nuorempi ikä, hän voi löytää itselleen paljon mielenkiintoisia asioita ja mikä tärkeintä, kehittää taitoja, joita hän tarvitsee ammatin saamiseksi tulevaisuudessa. Siksi robotiikan käyttöönotto koulutusprosessissa ja koulun ulkopuolisessa ajassa on yhä tärkeämpää ja merkityksellisempää.

Lego-rakentamisen käytön lisäkoulutusjärjestelmässä tarkoituksena on hallita alkuperäisen teknisen suunnittelun, kehittämisen taidot hienomotoriset taidot, rakenteen käsitteiden ja perusominaisuuksien (jäykkyys, lujuus, vakaus) opiskelu, vuorovaikutustaito ryhmässä. Lapsilla on käytössään mikroprosessorilla varustettuja rakentajia ja anturisarjoja. Heidän avullaan opiskelija voi ohjelmoida robotin - älykkään koneen suorittamaan tiettyjä toimintoja.

Uusissa opetusstandardeissa on erottuva piirre - ne keskittyvät koulutuksen tuloksiin, joita tarkastellaan järjestelmäaktiivisen lähestymistavan pohjalta. Lego-opetusympäristö auttaa toteuttamaan tällaista oppimisstrategiaa.

Rakentajat lego siellä on monenlaisia suunnattu lasten kouluttamiseen ottaen huomioon tyytyväisyys iän ominaisuudet ja lapsen tarpeet.

Harkitse rakentajien luokittelu käytetään oppilaitoksissa.

1. 
   Me teemme- 7-11-vuotiaille lapsille suunniteltu rakentaja. Voit rakentaa malleja koneista ja eläimistä, ohjelmoida niiden toimintaa ja käyttäytymistä.
2. 
   E- laboratorio "Energiaa, työtä, voimaa"- lapsille yli 8-vuotiaille. Esittelee opiskelijat erilaisiin energialähteisiin, tapoihin muuntaa ja säästää sitä.
3. 
   E- laboratorio "Uusiutuvat energianlähteet"- lapsille yli 8-vuotiaille. Esittelee opiskelijoille kolme tärkeintä uusiutuvaa energialähdettä.
4. 
   "Teknologia ja fysiikka"- lapsille yli 8-vuotiaille. Voit opiskella mekaniikan peruslakeja ja magnetismin teoriaa.
5. 
   "Pneumatiikka"- lapsille yli 10-vuotiaille. Mahdollistaa ilmavirtausta käyttävien järjestelmien suunnittelun.
6. 
   LEGO Mindstorms -viihdeteollisuus. Pervobot" (RCX) - tämä on suunnittelija (joukko yhteensopivia osia ja elektronisia komponentteja) lapsille 8-vuotiaille. Suunniteltu ohjelmoitavien robottilaitteiden luomiseen.
7. 
   LEGO Mindstorms “Automatisoidut laitteet. Pervobot" (RCX) - lapsille yli 8-vuotiaille. Voit luoda ohjelmoitavia robottilaitteita.
8. 
   LEGO Mindstorms "Pervorobot" (NXT) - lapsille yli 8-vuotiaille. Voit luoda sekä yksinkertaisia ​​että melko monimutkaisia ​​ohjelmoitavia robottilaitteita.

PervoRobot NXT -rakennussarjojen avulla opettajat voivat kehittää itseään, ottaa vastaan ​​uusia ideoita, herättää ja kiinnittää oppilaiden huomion, organisoida oppimisaktiviteetteja eri esineiden avulla ja pitää integroituja tunteja. Jokaiseen suunnittelijasarjaan sisältyvät lisäelementit antavat opiskelijoille mahdollisuuden luoda omia keksintöjään malleja, suunnitella elämässä käytettäviä robotteja.

Nämä konstruktorit näyttävät opiskelijoille eri osaamisalueiden välisiä suhteita, ratkaisevat fysiikan, matematiikan yms. tehtäviä tietojenkäsittelyn tunneilla. PervoRobot NXT -konstruktorin mallit antavat käsityksen mekaanisten rakenteiden toiminnasta, voimasta, liikkeestä ja nopeudesta sekä auttavat suorittamaan matemaattisia laskelmia. Nämä sarjat auttavat opiskelemaan tietojenkäsittelytieteen osia: mallintamista ja ohjelmointia.

1. 
   MENETELMIÄ SUOSITUKSET ROBOTIIN KÄYTTÖÖN KOULUTUSPROSESSISSA

Osana koulun oppitunti ja lisäkoulutuksessa Lego-robottikomplekseja voidaan käyttää seuraavilla alueilla:

• 
  Esittely;
• 
  Etuosa laboratoriotyöt ja kokemuksia;
• 
  Tutkimusprojektitoiminta.

• 
  Selventävä - havainnollistava - tiedon esittäminen eri tavoilla(selitys, tarina, keskustelu, tiedotustilaisuus, esittely, työskentely teknisiä karttoja jne);
• 
  Heuristinen menetelmä luovaa toimintaa(luominen luovia malleja jne.);
• 
  Ongelmallinen - aiheuttaa ongelman ja riippumaton haku opiskelijoiden tekemät päätökset;
• 
  Ohjelmoitu - joukko toimintoja, jotka on suoritettava suorituksen aikana käytännön työ(muoto: tietokonetyöpaja, projektitoiminta);
• 
  Reproduktiivinen - tiedon ja toimintatapojen toistaminen (muoto: mallien ja mallien kerääminen mallin mukaan, keskustelu, analogiaharjoitukset);
• 
  Osittain - haku - ongelmallisten ongelmien ratkaiseminen opettajan avulla;
• 
  Haku - itsenäinen ongelmanratkaisu;
• 
  Ongelman esitystapa on opettajan ongelman muotoilu, opettajan itsensä ratkaisu, opiskelijoiden osallisuus ratkaisuun.

Projektipohjainen oppiminen on systemaattinen oppimismenetelmä, jossa opiskelijat osallistuvat tietojen ja taitojen hankkimiseen monenlaisten tutkimustoimintaa perustuu monimutkaisiin, tosielämän kysymyksiin ja huolellisesti laadittuihin tehtäviin.

Lego-projektin kehittämisen päävaiheet:

1. 
   Hankkeen teeman nimeäminen.
2. 
   Esitettävän hankkeen tarkoitus ja tavoitteet. Hypoteesi.
3. 
   Lego-malliin NXT (RCX) perustuvan mekanismin kehittäminen.
4. 
   Ohjelman laatiminen mekanismin toimintaa varten Lego Mindstorms -ympäristössä (RoboLab).
5. 
   Mallin testaus, vikojen ja toimintahäiriöiden poisto.

Projektien kehittämisessä ja virheenkorjauksessa opiskelijat jakavat kokemuksiaan keskenään, mikä vaikuttaa erittäin tehokkaasti kognitiivisten, luovien taitojen kehittymiseen sekä koululaisten itsenäisyyteen. Siten voidaan vakuuttaa, että Lego, joka on lisätyökalu tietojenkäsittelytieteen opiskelussa, antaa opiskelijoille mahdollisuuden tehdä omia, tähän tilanteeseen soveltuvia päätöksiä ottaen huomioon ympäristön ominaisuudet ja apumateriaalien saatavuuden. Ja mikä tärkeintä, kyky koordinoida toimintaansa muiden kanssa, ts. työskennellä tiimissä.

Robotiikan opiskelun lisäetuna on tiimin luominen ja jatkossa osallistuminen kaupunki-, alue-, kokovenäläisiin ja kansainvälisiin robotiikkaolympialaisiin, mikä lisää huomattavasti opiskelijoiden motivaatiota tiedon hankkimiseen. Robotiikan käytön päätavoite on yhteiskunnan sosiaalinen järjestys: muodostaa itsenäisesti asettuva persoonallisuus Oppimistavoitteet, suunnitella tapoja toteuttaa niitä, seurata ja arvioida saavutuksiaan, työskennellä eri tietolähteiden kanssa, arvioida niitä ja muodostaa tämän pohjalta oman näkemyksensä, arvionsa, arvionsa. Eli opiskelijoiden avaintaitojen muodostumista.

Osaamisperusteinen lähestymistapa yleis- ja toisen asteen koulutuksessa vastaa objektiivisesti sekä koulutusalan yhteiskunnallisia odotuksia että koulutusprosessiin osallistujien etuja. Osaamisperusteinen lähestymistapa on koulutuksen tuloksiin keskittyvä lähestymistapa, jonka tuloksena ei ole opitun tiedon määrä, vaan kyky toimia erilaisissa ongelmatilanteissa.

Yleissivistävän järjestelmän päätehtävänä on luoda perusta yksilön tietokompetenssille, ts. auttaa opiskelijaa hallitsemaan tiedon keräämisen ja keräämisen menetelmät sekä sen ymmärtämisen, käsittelyn ja käytännön soveltamisen tekniikat.

Tarkemmin mahdollisuudet robotiikan sisällyttämiseen yleisten aineiden opiskeluun on esitetty taulukossa 1.

pöytä 1

Mahdollisuudet robotiikan käyttöön opetusprosessissa

Robotiikasta on tulossa yhä tärkeämpi Venäjän koulutusohjelmissa. Venäläisten koulujen oppilaat ovat mukana robottilaitteiden suunnittelussa ja ohjelmoinnissa LEGO-robottien, teollisuusrobottien ja Venäjän hätäministeriön erikoisrobottien avulla.

Ladata:

Esikatselu:

Robotiikka koulutuksessa

Merzlikina N.V.

Nykyaikaista elämää on erittäin vaikea kuvitella ilman tietotekniikan käyttöä. Intensiivinen siirtyminen yhteiskunnan informatisoitumiseen aiheuttaa tietotekniikan yhä syvempää käyttöönottoa ihmisen toiminnan eri aloilla. Marraskuussa 2015 pidettiin liittoneuvoston tietoyhteiskunnan kehittämistoimikunnan kokous. Yksi kokouksessa käsitellyistä aiheista oli opetusrobotiikan kehitys.

Robotiikasta on tulossa yhä tärkeämpi Venäjän koulutusohjelmissa. Venäläisten koulujen oppilaat ovat mukana robottilaitteiden suunnittelussa ja ohjelmoinnissa LEGO-robottien, teollisuusrobottien ja Venäjän hätäministeriön erikoisrobottien avulla.

Robotiikka on soveltava tiede, joka käsittelee automatisoitujen teknisten järjestelmien kehitystä. Se perustuu sellaisiin tieteenaloihin kuin elektroniikka, mekaniikka, ohjelmointi. Robotiikka on yksi tärkeimmistä tieteen ja teknologian kehityksen aloista, jossa mekaniikan ja uusien teknologioiden ongelmat kohtaavat tekoälyn ongelmien kanssa.

Opetusrobotiikkaon työkalu, joka luo vankan perustan systeemiajattelulle, tietojenkäsittelytieteen, matematiikan, fysiikan, piirtämisen, tekniikan ja luonnontieteiden yhdistämiselle insinöörin luovuuden kehittämiseen.

Teknologian toteutusopettavainen robotiikkakoulutusprosessissa edistää henkilökohtaisten, sääntelevien, kommunikatiivisten ja kognitiivisten yleismaailmallisten koulutustoimintojen muodostumista, jotka ovat tärkeä osa liittovaltion koulutusstandardia.

Nykyään koulutusrobotiikkaan liittyy erilaisia ​​näkemyksiä. Näin Arkady Semjonovich Juštšenko paljastaa tämän kysymyksen - lääkäri tekniset tieteet, professori, Moskovan osavaltion osaston johtaja tekninen yliopisto nimetty N.E. Bauman: "Robotisti on henkilö, joka osaa yhdistää mekaanisia, teho- ja tietokoneosia (ja näiden asiantuntijoiden työn). Mutta kun törmään robotiikkaan koulussa, se on minulle vain eräänlaista kehittymistä koulutuslaitteet, jota käytetään opiskelijan tietojen parantamiseen koulun opetussuunnitelma ja hankkia tarvittavat lisätaidot.

Vladislav Nikolajevitš Khalamov, Opetusrobotiikan koulutus- ja metodologisen keskuksen johtaja: "Robotiikka on yleinen työkalu yleissivistävään koulutukseen. Robotiikka sopii täydellisesti lisäkoulutus, ja sisään koulun ulkopuolista toimintaa, ja koulun opetussuunnitelman aineiden opetuksessa ja tiukasti liittovaltion koulutusstandardin vaatimusten mukaisesti. Se sopii kaiken ikäisille esikoululaisista opiskelijoihin. Ja robottilaitteiden käyttö luokkahuoneessa on yhtä aikaa sekä oppimista että teknistä luovuutta, mikä edistää aktiivisten, innostuneiden, insinööri- ja suunnitteluajattelun omaavien ihmisten koulutusta.

Viime vuosisadan 60-luvulle asti robotiikkaa käsiteltiin yksinomaan tieteiskirjailijoiden keksintönä, mikä epäilemättä vaikutti siihen, että itse termin "robotti" loivat Karel Capek ja hänen veljensä Josef (termiä käytettiin ensimmäisen kerran K. Capek Rossumin näytelmä Universal Robots, 1921).

Opetusrobotiikan käytön insinööri- ja tekninen suuntautuminen on loistava tilaisuus lapselle osoittaa tietämystään tekniikan ja teknisen ajattelun alalla nopean (mobiili) rakentajien luomisen kautta käyttämällä yksinkertaisia ​​ja monimutkaisia ​​teknisiä mekanismeja ja teknisiä ratkaisuja. Tällä hetkellä opetuksessa käytetään erilaisia ​​robottijärjestelmiä, kuten LEGO Education, FischerTechnik, Mechatronics Control Kit, Festo Didactic ja muut.

Yksi tärkeitä näkökohtia Lasten kannustaminen luovan henkisen toiminnan itsenäiseen kehitykseen ja kiinnostuksen ylläpitäminen tekniseen koulutukseen on heidän osallistumisensa tekniseen suuntautuneisiin kilpailuihin, olympialaisiin, konferensseihin ja festivaaleihin. Robottiikassa on kokonainen kilpailujärjestelmä eri tasoilla: alueellinen, alueiden välinen, koko venäläinen, kansainvälinen.

Opetusrobotiikka sisään viime aikoina kehittyy valon nopeudella, otetaan käyttöön kaikilla elämänaloilla, kuten tietokoneet viime vuosisadan 80-luvulla. Nykyään opetusrobotiikka mahdollistaa opiskelijoiden teknisten taipumusten tunnistamisen ja kehittämisen siihen varhaisessa vaiheessa. Tämän robotiikan ymmärryksen avulla voimme rakentaa mallin jatkuvasta oppimisesta kaiken ikäisille - oppilaista alkaen päiväkoti opiskelijoille. Yksi tärkeitä ominaisuuksia koulutusrobotiikan parissa työstä tulisi tullajatkuvan järjestelmän luominen- Robotiikan tulisi toimia teknisen luovuuden kehittämisessä, tulevan insinöörin koulutuksessa päiväkodista ammatin saamiseen ja jopa tuotantoon siirtymiseen asti.

Opetusrobotiikka

Podlesnykh Elena Viktorovna

IT-opettaja

MBOU lukio №17

Novy Urengoyn kaupunki

I. Johdanto.

Nykyaikaista elämää on erittäin vaikea kuvitella ilman tietotekniikan käyttöä. Intensiivinen siirtyminen yhteiskunnan informatisoitumiseen aiheuttaa tietotekniikan yhä syvempää käyttöönottoa ihmisen toiminnan eri aloilla.

Uusien valtion yleissivistävän koulutuksen standardien käyttöönotto

sisältää innovatiivisten pedagogisten teknologioiden kehittämisen. Uuden sukupolven standardien tärkein erottuva piirre on keskittyminen koulutuksen tuloksiin ja niitä tarkastellaan järjestelmäaktiivisen lähestymistavan pohjalta. Aktiivisuus toimii ulkoisena edellytyksenä lapsen kognitiivisten prosessien kehittymiselle. Tämä tarkoittaa, että lapsen kehittymiseksi hänen toimintansa on organisoitava. Tämä tarkoittaa, että kasvatustehtävä on järjestää olosuhteet, jotka herättävät lasten toimintaa.

Tällainen oppimisstrategia on helppo toteuttaa LEGO-opetusympäristössä, jossa yhdistyvät erityisesti ryhmätoimintaan suunnitellut LEGO-setit, lapsille huolellisesti suunniteltu tehtäväjärjestelmä ja selkeästi muotoiltu koulutuskonsepti.

Robotiikasta on tulossa yhä tärkeämpi Venäjän koulutusohjelmissa. Venäläisten koulujen oppilaat ovat mukana robottilaitteiden suunnittelussa ja ohjelmoinnissa LEGO-robottien, teollisuusrobottien ja Venäjän hätäministeriön erikoisrobottien avulla.

II. Merkityksellisyys. Ihmiskunta tarvitsee kipeästi robotteja, jotka voivat sammuttaa tulipaloja ilman operaattorin apua, liikkua itsenäisesti tuntemattomassa, todellisessa epätasaisessa maastossa, suorittaa pelastustoimia luonnonkatastrofien, ydinvoimalaitosonnettomuuksien ja terrorismin torjuntaan. Tarvittiin mobiilirobotteja, jotka on suunniteltu vastaamaan ihmisten jokapäiväisiin tarpeisiin. Ja jopa nyt nykyaikaisessa tuotannossa ja teollisuudessa tämän alan asiantuntijoille on kysyntää. Siksi koulutusrobotiikasta on tulossa yhä tärkeämpää ja merkityksellisempää tällä hetkellä.

III. Ongelma.

Edessäni avautui ongelma: kuinka varmistaa robotiikan kurssin tehokas opiskelu ja käytännön soveltaminen koulutusprosessissa?

IV. Tavoitteet:

1. Lahjakkaiden lasten huomion kiinnittäminen korkean teknologian ja innovatiivisen toiminnan alaan;
2. Tieteellisen ja teknisen luovuuden ja robotiikan popularisointi;
3. Osaamisen muodostaminen robottijärjestelmiä käyttävän teknisen tuotannon alalla;

V. Tehtävät:

1. Ympyrän luominen robotiikasta sekä tieteellisestä ja teknisestä luovuudesta.
2. Metodologian kehittäminen robotiikan perusteiden sekä tieteellisen ja teknisen luovuuden opettamiseen.
3. Koulutus- ja kilpailualustan kehittäminen.
4. Robotiikan toteutus koulutusohjelman tunneilla.

Tietysti korostan työohjelmissani aina kurssin opettamisen kasvatuksellista näkökulmaa. Kun valmistaudun jokaiseen oppituntiin, yritän miettiä opetustehtäviä.

VI. Uutuus.

Konseptin uutuus piilee siinä, että Constructor ja sen ohjelmistot tarjoavat lapselle erinomaisen mahdollisuuden oppia omasta kokemuksestaan. Tällainen tieto saa lapset haluamaan siirtyä löytö- ja tutkimuspolulle, ja jokainen tunnustettu ja arvostettu menestys lisää itseluottamusta. Oppiminen onnistuu, kun lapsi on mukana luomassa häntä kiinnostavaa merkityksellistä ja merkityksellistä tuotetta. On tärkeää, että tässä tapauksessa lapsi itse rakentaa tietonsa ja opettaja vain neuvoo häntä.

VII. Teoreettiset näkökohdat.

Robotiikka on soveltava tiede, joka käsittelee automatisoitujen teknisten järjestelmien kehitystä. Se perustuu sellaisiin tieteenaloihin kuin elektroniikka, mekaniikka, ohjelmointi.

Robotiikka on yksi tärkeimmistä tieteen ja teknologian kehityksen aloista, jossa mekaniikan ja uuden teknologian ongelmat kohtaavat tekoälyn ongelmien kanssa.

LEGO Mindstorms -rakennussarjojen avulla voit järjestää oppimisaktiviteetteja eri oppiaineissa ja pitää integroituja ja meta-aiheisia tunteja. Näillä sarjoilla voit järjestää erittäin motivoituja oppimistoimintoja tilasuunnittelussa, mallintamisessa ja automaattisessa ohjauksessa. Ja opettaja voi luoda sellaiset olosuhteet, että opiskelija haluaa perustaa oman kokeilunsa.

Lego-robotit tarjoavat loistavat mahdollisuudet pitää tietotekniikan oppitunteja ohjelmointiin liittyvistä aiheista. Lego-ohjelmointiympäristössä voit suunnitella visuaalisesti ohjelmia roboteille, ts. anna lapsen kirjaimellisesti "koskea käsiä" tietojenkäsittelytieteen abstrakteihin käsitteisiin. Robottien suunnittelu jää tietojenkäsittelyn oppitunnin ulkopuolelle: lapset ohjelmoivat vain tarvittavilla antureilla ja laitteilla varustettujen jo koottujen robottien erilaisia ​​käyttäytymismalleja. Näin opiskelijat voivat keskittyä ohjelmoitavien suorittajien tiedonkäsittelyn ongelmiin, jotka ratkaistaan ​​informatiikan kurssilla.

VIII. Opetusmenetelmät:

Käytän työssäni selittäviä ja havainnollistavia, heuristisia, ongelmallisia, ohjelmoituja, reproduktiivisia, osittain haun, haun opetusmenetelmiä sekä ongelmanesitystapaa.

Ja silti tärkein asia robotiikan tutkimuksessa on projektien menetelmä.

Projektimenetelmällä ymmärretään tekniikkaa järjestää koulutustilanteita, joissa opiskelijat asettavat ja ratkaisevat omia ongelmiaan, sekä opiskelijan itsenäistä toimintaa tukevaa tekniikkaa.

Lego-projektin kehittämisen päävaiheet:

1. Hankkeen teeman nimeäminen.
2. Esitettävän hankkeen tarkoitus ja tavoitteet.
3. Lego-malliin NXT perustuvan mekanismin kehittäminen.
4. Ohjelman laatiminen mekanismin toimintaa varten Lego Mindstorms -ympäristössä.
5. Mallin testaus, vikojen ja toimintahäiriöiden poisto.

Projekteja kehitettäessä ja virheenkorjauksessa opiskelijat jakavat kokemuksiaan keskenään, mikä vaikuttaa erittäin tehokkaasti kognitiivisten, luovien taitojen kehittymiseen sekä opiskelijan itsenäisyyteen. Siten voidaan nähdä, että Lego antaa opiskelijoille mahdollisuuden tehdä omat päätöksensä ottaen huomioon ympäristön ominaisuudet ja tukimateriaalien saatavuus. Ja mikä tärkeintä, kyky koordinoida toimintaansa muiden kanssa, ts. - työskennellä ryhmässä.

IX. Tuloksia robotiikkakurssin käyttöönotosta koulutusprosessiin.

1. Legon avulla opiskelijat voivat:

• opiskella yhdessä samassa ryhmässä;
• jakaa vastuut tiimissäsi;
• kiinnittää enemmän huomiota viestintäkulttuuriin ja etiikkaan;
• osoittaa luovaa lähestymistapaa ongelman ratkaisemiseen;
• luoda malleja todellisista esineistä ja prosesseista;
• nähdä työsi todelliset tulokset.

1. Piirin "Legosuunnittelu ja Mindstorms NXT robotiikan perusteet" opintovuoden työohjelma on luotu. Tunneille kehitetään metodologista tukea: luokkamuistiinpanoja ja esityksiä niille.
2. Kurssin "Informatiikka ja ICT" aiheet määritellään, joista robotiikkaa on mahdollista sisällyttää opetusprosessiin. Aiheiden teemasuunnittelua on muutettu. Heidän opetuksensa metodologisia materiaaleja kehitetään.
3. Koulutuksen tuloksena opiskelijat pystyivät esittelemään saavutuksiaan kaupunki-, alue- ja koko Venäjän tasolla. Pugach Nikita voitti kaupunkikonferenssin "Askel tulevaisuuteen", ja Repka Artem voitti sen. Alpha-X-joukkue (Jaroslava Chernikova ja Nikolay Pishnenko) sijoittui 1. sijalle kaupunkirobotiikkakilpailussa Kegelring-nimikkeessä. Ja NXT.exe-tiimi (Roman Volovatov ja Vladislav Ryazanov) sijoittui 1. sijalle Line Following -ehdokkuudesta ja 2. sija Kegelring-ehdokkuudesta. Repka Artem ja Pugach Nikita osallistuivat nuorten innovoijien ja keksijöiden piirikilpailuun "Konseptista toteutukseen". Lukuvuonna 2012-2013 NXT.exe-tiimi (Vladislav Ryazanov, Juri Tatarchuk, Artem Repka, Andrey Morgunov) osallistui nuorten keksijöiden piirikokoukseen Nadymissa. Työn tulosten mukaan NXT.exe-tiimi sai kolmannen asteen grandeen. Palkintoja on myös koko Venäjän tasolla: Repka Artem sijoittui 2. sijalle tieteellisen ja teknisen luovuuden koko venäläisessä kilpailussa "Nuoret teknikot - innovatiivisen Venäjän tulevaisuus". Saavutetut tulokset osoittavat, että kaverit harrastavat suunnittelua, ohjelmointia ja ovat valmiita jatkamaan sellaisen uuden, modernin, vaativan suunnan kuin robotiikan hallitsemista.
4. Yhteenvetona kurssin käyttöönoton tuloksista koulun koulutustilaan voimme sanoa, mitä se merkitsi:

• Koulutuksen laadun ja opiskelijoiden kiinnostuksen aihetta kohtaan parantaminen;
• Uusien koulutustoimintamallien muodostaminen tieto- ja viestintätekniikan avulla;
• Tietotaidon muodostaminen;
• Uudet työmuodot lahjakkaiden lasten kanssa;
• Innovatiivinen erikoiskoulutus;
• Peliteknologian käyttö koulutuksessa;
• Nykyaikaiset ICT-tekniikat lisäkoulutuksessa;
• Tehokas työmuoto ongelmalasten kanssa;
• Opiskelijoiden luovan potentiaalin kehittäminen;
• Insinöörin (suunnittelijan) ammatin edistäminen.
• Sellaisten olosuhteiden luominen, jotka mahdollistavat opiskelijoiden kykyjen ja kiinnostuksen kohteiden toteuttamisen;

Johtopäätös.

Koululaisten osallistuminen robotiikan alan tutkimukseen, teknisen tiedon ja insinööritieteiden vaihto, uusien tieteellisten ja teknisten ideoiden kehittäminen luo tarvittavat edellytykset korkealaatuiselle koulutukselle käyttämällä uusia pedagogisia lähestymistapoja opetusprosessissa ja uusien tieto- ja viestintätekniikoiden käyttö.

Yhteenvetona voidaan sanoa, että "Educational Roboticsin" suunnalla on suuret kehitysnäkymät.