Планируем работу кружка "Начала робототехники"
Для ознакомления учащихся с азами робототехники педагоги начальных классов используют разнообразные возможности. Так, некоторые учителя включают модули по робототехнике в рабочую программу по технологии. Кому-то по душе изучать робототехнику вплотную с программированием, и таким педагогам удобно знакомить ребят с робототехническими конструкторами непосредственно при изучении программирования - линейных алгоритмов, ветвлений, циклов.
С введением ФГОС в начальной школе появились возможности внеурочной работы с детьми. Так, внеурочные курсы, связанные с обучением информационным технологиям или посвящённые освоению принципов проектной деятельности, вполне могут включать занятия по робототехнике. Тогда результаты работы учащихся могут быть в полной мере представлены в виде проекта, в котором необходимо обозначить все проделанные шаги: от поставленной задачи по созданию робота до проводимых экспериментов с созданной конструкцией. Необходимо отметить, что самый подходящий и наиболее часто используемый робототехнический конструктор в начальной школе - Lego WeDo. Хотя это далеко не единственный вариант материального обеспечения занятий. К примеру, сегодня на рынке существует линейка интересных корейских робототехнических конструкторов Huna, которые оснащены разнообразными датчиками и предполагают программирование собираемых роботов в визуальной скретч-подобной среде. Итак, будь у нас в распоряжении Lego WeDo, Huna либо другой аналогичный набор, необходимо понимать, что набор позволяет собирать по инструкции ограниченное число моделей - примерно с десяток-полтора (а при условии, что на робототехнику отведён час в неделю, число занятий в году - 34). На сборку каждой модели требуется обычно одно-два занятия в зависимости от сложности конструкции и метода организации представления работы детьми. Также это зависит и от индивидуальных особенностей ребят, от темпа работы группы в целом. Практика показывает, что работа в паре может быть медленне, чем работа в индивидуальном режиме, как это ни парадоксально. Это может произойти, если ребята не очень хорошо коммуницируют между собой, не умеют распределить обязанности. В результате они тратят много энергии на налаживание взаимодействия друг с другом. Бывает, что напарники дублируют работу друг друга, не глядя, что делает каждый. Однако, есть опыт, при котором пары работают слаженно, особенно хорошо получается работа, если пару составляют мальчик и девочка. Тогда мальчик конструирует, а девочка подбирает детали. Иногда, уже к концу курса, ребята могут собрать и две несложных модели за одно занятие. Немаловажную роль при вхождении в робототехнику играют и занятия конструированием дома, либо в предыдущие годы в школе и даже в детском саду. Также важно представлять, кто из ребят может проявить творческий подход и креативность на занятиях робототехникой. Возможно, они уже готовы проектировать модели роботов самостоятельно, либо представляют работу некоторых технических устройств. К таким детям необходим особый подход, при котором нужно, не заглушая креативности, научить работать по инструкции, выполнять конкретные задачи, добиваться поставленных целей, не уходя в сторону, не заигрываясь. Все эти особенности учителю нужно обязательно иметь в виду, разрабатывая программу занятий по робототехнике. Занятия должны включать работу по изучению сред программирования, знакомство с деталями конструктора, а также со способами передачи энергии на простых моделях, конструирование моделей по образцу, написание программ, их отладку и тестирование. Следует заложить в рабочую программу и время на подготовку презентации проекта: опыт говорит о том, что иногда ребята, занимающиеся робототехникой более двух лет, с трудом могут рассказать о созданных ими моделях, объяснить публично принцип работы. Также необходимо предусмотреть, в какой момент можно будет перейти к работе без инструкций по сборке и превратить занятия в проекты, где ребята будут искать решение творческих задач. Рассмотрим, какие занятия можно включить в курс робототехники, преподаваемый в рамках внеурочной работы с использованием Lego WeDo. Конечно же, сюда войдут модели, предлагаемые Lego, а ещё полнее курс будет с учётом всего сказанного выше. В основу программы могут лечь рекомендации из книги Lego Education WeDo Teacher's Guide. Мне помогли также разработки коллег из Санкт-Петербурга - Пороховой И.Л. (статья).
1. Знакомство с деталями конструктора и средой программирования. Мотор и ось. Программирование работы мотора. 2. Простейшие конструкции на основе мотора и оси: модель вентилятора, модель электродрели и т.п. 3. Сборка модели "Танцующие птицы" по инструкции. Наблюдение за работой ременной передачи. 4. Шкивы и ремни. Прямая и перекрёстная ременная передача. Ведущие и ведомые колёса. Выявление зависимости скорости вращения шкива от его размеров. 5. Построение одномоторной машинки с использованием ременных передач. Гоночные соревнования. 6. Сборка и программирование модели "Чёртово колесо". Включение в модель датчика расстояния. 7. Изучение работы датчика расстояния. Программные блоки для управления при помощи датчика расстояния. Сборка модели "Умная вертушка" по образцу. Наблюдение за вращением разноцветного волчка и смешением цветов. Использование таймера в программе. Проведение соревнований вращающихся вертушек. 8. Зубчатые колёса, принцип работы зубчатых передач. Эксперименты с зубчатыми передачами на повышение и понижение скорости. Передаточные числа. Изменение направления вращения при использовании зубчатых передач. Промежуточное зубчатое колесо и холостая передача. Знакомство с механизмами, использующими зубчатую передачу. 9. Кулачковый механизм. Поступательное и вращательное движение. Сборка модели "Обезьянка-барабанщица" по инструкции. 10. Сборка модели "Летящий дракон", использующей две пары кулачковых механизмов. Звуки в программе. 11. Сборка модели "Лягушка", использующей кулачковый механизм и зубчатую передачу.
12. Творческое занятие по проектированию одномоторной машинки, использующей зубчатую передачу (без инструкции, с опорой на материалы предыдущего занятия). Гоночные соревнования. 13. Коронная зубчатая передача. Изменение направления вращения. Построение модели "Голодный аллигатор" по инструкции. Управление роботом с использованием данных, поступающих с датчика расстояния. Ожидание в программе.
14. Коронная зубчатая передача. Изменение скорости вращение. Построение модели "Рычащий лев" по инструкции. Датчик наклона. Управление роботом с использованием данных, поступающих с датчика наклона. 15. Изучение режимов работы датчика наклона. Использование датчика наклона в программе. Построение модели "Самолёт" по инструкции. Использование датчика случайных чисел. 16. Продолжение работы с датчиком наклона. Проект "Порхающая птица". Управление роботом с клавиатуры. 17. Блоки Цикл, Прибавить к экрану, Вычесть из экрана. Создание программ с использованием этих возможностей для выбранной модели робота 18-20. Создание моделей "Вратарь", "Нападающий", "Ликующие болельщики" согласно инструкциям. Знакомство с этапами программирования: постановка задачи, написание программы, тестирование, отладка. 21. Экспериментальные исследования дальности удара и результативности голов. Знакомство с технологией проведения эксперимента. Понятие вероятности, частоты. Обработка результатов. 22. Простые механизмы: блок и рычаг. Проект "Спасение великана". Экспериментальная работа: подбор параметров в программе. 23. Сборка модели "Непотопляемый парусник" по инструкции. Корректировка программы с учётом конструктивных особенностей модели. 24. Коронная зубчатая передача. Модель электрической зубной щётки. Проект "Цветок Венерина мухоловка". 25. Продолжение работы с коронной зубчатой передачей. Модель "Весёлая карусель". 26. Червячная передача. Моделирование и программирование мельницы. Запись звука, использование созданных звуковых файлов в программе. 27. Понижающие передачи в модели "Гигантские качели". Вывод текста на экран. Смена фона. 28. Проектирование машинки с двумя моторами. Маркировка моторов. 29. Изучение совместной работы рычага и кулачков на примере модели трамбовщика. 30-33. Индивидуальные проекты. Примерные темы: а) Грузопассажирский лифт: принцип работы, моделирование, конструирование, сборка, программирование; б) Разработка и программирование модели кондиционера, работающего в разных режимах; в) Луноход (марсоход): фукционирование, назначение, проектирование, сборка, программирование; г) Пожарная машина, работающая в автоматическом режиме; д) Электронные часы; е) Автоматическая кормушка для домашних животных; ж) Элементы "умного" дома: сигнализация, смарт-звонок, контролируемое освещение. 34. Защита проектов. Каждое занятие предполагает не только сборку и конструирование, но и осознание процессов передачи энергии, взаимодействия комплектующих. После сборки конкретной модели необходимо её исследование, переходящее в рефлексию. А каким образом вы строите занятия по робототехнике?
