Реферат Маслакова Е. А
 Скачать 336.32 Kb.
|
|
Министерство образования и науки РФ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Уральский государственный педагогический университет» Институт математики, информатики и информационных технологий Кафедра информатики, информационных технологий и методики обучения информатике МЕТОДИКА ОБУЧЕНИЯ УЧАЩИХСЯ РЕШЕНИЮ ЗАДАЧ ПО РОБОТОТЕХНИКЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СБОРНИКА ЗАДАЧ Выпускная квалификационная работа по направлению «44.03.01 - Педагогическое образование», профиль «Информатика»   Исполнитель: студентка группы БИ-41 ИМИиИТ Маслакова Е.А. Работа допущена к защите « » 2017 г. Зав. кафедрой Руководитель: ст. преподаватель кафедры ИИТиМОИ Шимов И.В. Екатеринбург - 2017 Реферат Маслакова Е.А. МЕТОДИКА ОБУЧЕНИЯ УЧАЩИХСЯ РЕШЕНИЮ ЗАДАЧ ПО РОБОТОТЕХНИКЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СБОРНИКА ЗАДАЧ, выпускная квалификационная работа: 63 стр., рис. 19, библ. 23 назв., приложений 1. Ключевые слова: сборник задач, робототехнические устройства, комплекты LEGO MINDSTORMS Education EV3, дополнительное образование, занятие. Объект исследования: процесс обучения основам алгоритмизации и программирования в рамках дополнительного образования школьников. Цель работы: разработка сборника задач по робототехнике и методических рекомендаций по его использованию в рамках дополнительного образования школьников. В работе проведен анализ используемых при обучении конструкторов и сред программирования робототехнических устройств Описаны результаты анализа учебно-методических комплексов и рабочих программ по робототехнике. В ходе работы были разработаны методические рекомендации по использованию сборника задач в рамках кружка по робототехнике. В соответствии с разработанными рекомендациями проработано примерное содержание сборника. Разработанная методика прошла апробацию в Уральском государственном педагогическом университете и частично во время педагогической практики, однако, после некоторой адаптации может быть использована в работе преподавателей робототехники любого образовательного учреждения. Оглавление Реферат 1 Оглавление 3 Введение 4 ГЛАВА I. МЕСТО КУРСА РОБОТОТЕХНИКИ В СОВРЕМЕННОМ ОБРАЗОВАНИИ ШКОЛЬНИКОВ 7 Рабочая программа по внеурочной деятельности «Первый шаг в робототехнику», автор Сафонова Р.А. 7 Рабочая программа по дополнительному образованию «Робототехника», автор Яковлев Н.М. 9 Рабочая программа по дополнительному образованию «Робототехника», автор Гаврилова М.С. 10 Краткое содержание: 10 Рабочая программа по дополнительному образованию «Робототехника», автор Литвинов В.Н. 11 Краткое содержание: 11 LEGO MINDSTORMS Education EV3 13 Robolab 15 RobotC 17 «Первый шаг в робототехнику», автор Копосов Д.Г. 29 «Задачи для факультатива робототехники», автор Ушаков А.А. 30 «Курс программирования робота EV3 в среде Lego Mindstorms EV3», авторы Л.Ю. Овсяницкая Д.Н. Овсяницкий А.Д. Овсяницкий. 31 ГЛАВА II. РАЗРАБОТКА СБОРНИКА ЗАДАЧ ПО РОБОТОТЕХНИКЕ И МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ 35 Конспект занятия 38 Методы обучения 43 Результаты апробации 48 Заключение 51 Библиографический список 52 Приложение 54 Тема: Линейный алгоритм 54 u 56 Тема: Алгоритм, содержащий цикл 56 Тема: Алгоритм, содержащий оператор ветвления 58 Тема: Алгоритмические конструкции: следование, ветвление, повторение 60 Тема: Алгоритм, содержащий подпрограмму 60 Тема: Одномерный массив 61 Тема: Задачи, повышенного уровня сложности. 62 Введение Изучение основ робототехники очень перспективно и важно, т.к. в последнее время руководство страны четко сформулировало первоочередной социальный заказ в сфере образования: стране не хватает инженеров. Для этого необходимо активно начинать популяризацию профессии инженера уже в средней школе. Детям нужны образцы для подражания в области инженерной деятельности, чтобы пробудить в них интерес и позволить ощутить волшебство в работе инженера, а робототехника является популярным и эффективным методом для изучения важных областей науки, технологии, конструирования и математики. Это естественно, молодое поколение упорно тянет к компьютеру, не столько как к средству развлечений, но и уже как средству профессиональной работы. Для решения поставленной социальной задачи в рамках средней школы необходим «комбинированный» вариант обучения, в котором виртуальная реальность и действительность будут тесно переплетены. Создавая и программируя различные управляемые устройства, ученики получают знания о техниках, которые используются в настоящем мире науки, конструирования и дизайна. Они разрабатывают, строят и программируют полностью функциональные модели, учатся вести себя как молодые ученые, проводя простые исследования, просчитывая и изменяя поведение, записывая и представляя свои результаты. Общепризнанно, что ученик должен быть активным участником учебного процесса. Это становится возможным, если создана учебная среда, побуждающая ученика взаимодействовать и общаться в ходе решения различных задач с учителем, изучаемым материалом и другими учениками. Обучающий комплекс по робототехнике позволяет сделать это. Безнадежные троечники и двоечники зачастую искусно управляются с любой домашней механикой и электроникой в тех случаях, где интересная для ребенка задача решается путем взаимодействия с вещественными телами или зрительными образами. Причина в том, что такие дети испытывают трудности при необходимости мысленно оперировать с абстрактными понятиями и символами, доминирующими в содержании школьного обучения. Подход, основанный на применении обучающего комплекса по робототехнике, в большой степени снимает подобные противоречия и препятствия, вводя ряд соединительный звеньев и промежуточных стадий между формами символического и образного мышления. Это позволяет всем детям развивать индивидуальные навыки познавательной и творческой продуктивной деятельности. С простого запоминания фактов и правил и последующего исполнения рутинных инструкций акцент переносится на способность отыскивать факты, предполагать еще не имеющие прецедента возможности, понимать и изобретать правила, ставить перед собой разнообразные задачи, самостоятельно планировать и выстраивать исполнительные действия. На уровне общей идеи - это попытка создать целостную картину рукотворного мира от момента зарождения идеи, потребности человека в каких-то объектах - материальных, энергетических, информационных - до рождения ее на свет, т. е. знакомство с процессом проектирования на практике и в теории. Робототехника является одним из главнейших направлений научнотехнического прогресса, в котором проблемы механики и новых технологий соприкасаются с проблемами искусственного интеллекта. На сегодняшний 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.[2] 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. Объект исследования: процесс обучения основам алгоритмизации и программирования в рамках дополнительного образования школьников. Предмет исследования: использование сборника задач по робототехнике при обучении программированию в рамках дополнительного образования школьников. Цель исследования: разработка сборника задач по робототехнике и методических рекомендаций по его использованию в рамках дополнительного образования школьников. Задачи исследования: Провести обзор различных конструктов и сред программирования. Провести сравнительный анализ авторских программ и выделить общие темы, изучаемые при обучении в курсе робототехники. Разработать методические рекомендации по использованию сборника задач. Разработать содержание уроков-практик для обучения решению задач по робототехнике с использованием сборника задач. Разработать сборник задач по робототехнике. Провести апробацию разработанных материалов. ГЛАВА I. МЕСТО КУРСА РОБОТОТЕХНИКИ В СОВРЕМЕННОМ ОБРАЗОВАНИИ ШКОЛЬНИКОВ Содержательные линии курса робототехники и его место в современном образовании Внедрение основ робототехники в современную систему образования сталкивается с рядом трудностей. Следует отметить, что в современных образовательных программах по информатике раздел робототехники либо представлен фрагментарно, либо вовсе отсутствует. Это делает крайне сложным преподавание данного раздела в рамках стандартного курса информатики. Тем не менее, робототехника продолжает развиваться и реализуется на практике в формате кружков и клубов на базе школ и дворцов детского творчества.[4] Практическая деятельность должна рассматриваться как средство общего развития ребёнка: становления социально значимых личностных качеств школьника, а также формирования системы универсальных учебных действий. Практическая часть курса направлена на освоение учащимися навыков использования средств информационных технологий, которые являются значимыми не только для формирования компьютерной грамотности, социализации школьников и последующей деятельности выпускников, но и для повышения эффективности освоения других учебных предметов. Одной из задач основного курса является обучение основам алгоритмизации и программирования, направленное на развитие алгоритмического, логического мышления учеников, а также на формирование операционного типа мышления. Методика обучения основам алгоритмизации и программирования представлена в рамках курсов авторских коллективов. Рассмотрим подробнее курсы этих авторов. Рабочая программа по внеурочной деятельности «Первый шаг в робототехнику», автор Сафонова Р.А. В пятом классе курс внеурочной деятельности «Робототехника» представлен в виде одного часа в неделю — 34 часа за учебный год. Основные задачи программы: формирования у обучающихся целостной картины мира на основе знаний предмета «Информатика» и «Лего-конструирования»; обучение знаниям, умениям, навыкам в области «Лего- конструирования»; усвоение обучающимися понятий и терминологий в области «Информатика» и «Лего- конструирования». формирование потребности личности в непрерывном самосовершенствовании; воспитание чувства гражданственности, творческих способностей обучающихся; в развитии: развитие устойчивой мотивации к учению и самообразованию; развитие пространственного воображения, художественного вкуса; развитие памяти, внимания, совершенствование мелкой моторики рук, активизация мыслительных процессов; Краткое содержание: Понятия «робот», «робототехника», ознакомление с комплектом деталей. Понятия «программа», «алгоритм», написание программы для движения робота вперед -назад. Показ написания простейшей программы для роботы. Написание линейной программы, понятия: «мощность мотора», зубчатая передача. Понятие «цикл». Написание программы с циклом. Теория движения робота по сложной траектории Написание программы для движения по контуру. Программа с вложенным циклом. Подпрограмма. Калибровка датчика освещенности. Датчик касания, типы касания. Рабочая программа по дополнительному образованию «Робототехника», автор Яковлев Н.М. В пятом классе курс внеурочной деятельности «Робототехника» представлен в виде одного часа в неделю — 34 часа за учебный год. Основные задачи программы: освоить конструирование роботов на базе микропроцессора EV3; освоить среду программирования Lego Mindstorms Education EV3; получить навык программирования посредством управления роботом в зависимости от поставленных условий; развивать творческие способности и логическое мышление обучающихся; развивать умение выстраивать гипотезу и сопоставлять с полученным результатом; развивать образное, техническое мышление и умение выразить свой замысел; развивать умение применять знания из различных областей знаний; развивать умения излагать мысли в четкой логической последовательности, отстаивать свою точку зрения, анализировать ситуацию и самостоятельно находить ответы на вопросы путем логических рассуждений. Краткое содержание: Введение Ознакомление с конструктором и его составляющими. Линейный алгоритм Понятие «цикл». Написание программы с циклом. Теория движения робота по сложной траектории Программа с вложенным циклом. Подпрограмма. Решение инженерных задач Творческие проекты Рабочая программа по дополнительному образованию «Робототехника», автор Гаврилова М.С. В пятом классе курс внеурочной деятельности «Робототехника» представлен в виде одного часа в неделю — 34 часа за учебный год. Основные задачи программы: вовлечение детей и молодежи в научно-техническое творчество, ранняя профориентация; расширение политехнического кругозора, закрепление в практической деятельности знаний, полученных при изучении основ наук; развитие навыков проектной и конструкторской деятельности в сочетании с готовностью к исполнительской деятельности; формирование умений самостоятельной индивидуальной и согласованной коллективной работы, развитие навыков делового общения; Краткое содержание: Вводное занятие. Основы работы. Среда конструирования-знакомство с деталями конструктора. Способы передачи движения. Понятия о редукторах. Сборка робота по инструкции. Создание простейшей программы. Управление одним мотором. Управление двумя моторами Использование датчиков Самостоятельная творческая работа учащихся |