Реферат Маслакова Е. А
 Скачать 336.32 Kb.
|
|
Авторские сборники задач по курсу робототехники В рассмотренной литературе, а также авторских рабочих программах не присутствуют ссылки на наличие оформленного методического обеспечения. В доступе отсутствует литература, которая могла выступить в виде сборника задач. Рассмотрим рабочие тетради и сборники задач известных авторов. «Первый шаг в робототехнику», автор Копосов Д.Г. В состав УМК входят: задачник-практикум под редакцией Копосова Д.Г.; рабочая тетрадь под редакцией Копосова Д.Г.; Практикум является частью учебно-методического комплекта для средней школы, в который также входит рабочая тетрадь для 5-6 классов. Цель практикума - дать школьникам современное представление о прикладной науке, занимающейся разработкой автоматизированных технических систем, - робототехнике. Его можно использовать как для занятий в классе, так и для самостоятельной подготовки. Учебные занятия с использованием данного практикума способствуют развитию конструкторских, инженерных и общенаучных навыков, помогают по-другому посмотреть на вопросы, связанные с изучением естественных наук, информационных технологий и математики, обеспечивают вовлечение учащихся в научно-техническое творчество. Практикум содержит описание актуальных социальных, научных и технических задач и проблем, решение которых еще предстоит найти будущим поколениям, и позволяет учащимся почувствовать себя исследователями, конструкторами и изобретателями технических устройств. Рабочая тетрадь является неотъемлемой частью учебно-методического комплекта, в который также входит практикум, предназначенный для начинающих изучать основы робототехники. Работа с тетрадью дает ребенку возможность для контроля и осмысления своей деятельности и ее результатов. Тетрадь помогает в выполнении практических, творческих и исследовательских работ. «Задачи для факультатива робототехники», автор Ушаков А.А. Данный сборник задач предназначен для использования на факультативных занятиях по Робототехнике. Основой концепции предлагаемого факультативного курса является ориентация на школьный курс информатики. В качестве платформы для создания роботов мы выбираем конструктор Lego Mindstorms. Базовой конструкцией, на которую ориентированы задания, является модель, собранная из этого конструктора, под названием Tribot. В отличие от традиционных факультативов, основанных на Лего-технологии, мы практически полностью игнорируем техническую составляющую робототехники. Все предлагаемые задания можно решить не изменяя конструкции робота. Основная цель курса - обучение основам алгоритмизации и программирования. Робот рассматривается в рамках концепции исполнителя, которая используется в курсе информатики при изучении программирования. Однако в отличие от множества традиционных учебных исполнителей, которые помогают школьникам разобраться в этой достаточно сложной теме, лего-робот действует в реальном мире, что не только увеличивает мотивационную составляющую изучаемого материала, но вносит в него исследовательский компонент. При программировании робота нет однозначного решения - любая задача решается после нескольких предварительных попыток, в результате которых собирается некий экспериментальный материал, позволяющий понять, как робот воспринимает ту или иную ситуацию. При решении задач приходится учитывать погрешность в показаниях датчиков робота, его исполнительных механизмов, влияние окружающей среды и множества других факторов. Благодаря этой особенности факультатив робототехники становится для школьников, не просто курсом по изучению программирования, но и местом где учатся применять теоретические знания на практике, получают навыки проведения физического эксперимента, развивают наблюдательность и сообразительность. Предлагаемые задачи рассчитаны на учащихся 5-9 классов. Все задачи обязательны к решению. Т.к. теоретическое решение задач невозможно, пропуск любой задачи приводит к недопониманию того или иного нюанса поведения робота. Дифференциация школьников начинается только с темы «Математические и логические операции» - для решения задач данного блока, учащимся 5-7 классов придется познакомиться с понятиями математической логики. Все учащиеся проявившие способности при решение задач из данного сборника могут продолжить углубленное изучения одного из профессиональных языков программирования, поддерживаемых конструктором Lego Mindstorms. Для школьников прививших достаточный интерес к робототехнике и программированию роботов не исключается возможность участия в региональных и всероссийских соревнованиях по робототехнике. «Курс программирования робота EV3 в среде Lego Mindstorms EV3», авторы Л.Ю. Овсяницкая Д.Н. Овсяницкий А.Д. Овсяницкий. В книге рассмотрена среда программирования Lego Mindstorms EV3 для программирования робота на базе конструктора Lego EV3. Приводится подробное описание работы с датчиками и моторами. Уделено внимание работе с экраном и звуком - вывод статичных и динамичных изображений и текста на экран блока EV3, программирование собственных мультипликационных игр на экране. Рассмотрены программные структуры для работы с данными, массивами и файлами. Продемонстрированы различные способы соединения роботов для организации их совместной работы. Представлено детальное описание алгоритмов движения робота EV3 по линии, подсчета перекрестков, объезда препятствий, работы с элементами штрих-кодов, проезда инверсии, движения робота вдоль стены, нахождения цели в лабиринте и многое другое. Приведены подробные инструкции для обновления встроенного программного обеспечения и работе с датчиками сторонних производителей. Все алгоритмы сопровождаются подробными описаниями и программными решениями. Предложены программные загадки, заставляющие задуматься над странным, на первый взгляд, результатом выполнения программы. В книге содержатся проекты различной сложности, которые могут служить для дальнейшего развития творческого потенциала детей. Представлено большое количество заданий для самостоятельной работы на основе представленных алгоритмов. На основе проанализированных рабочих программ и учебных комплексов можно сделать вывод, что общее видение и существование курса робототехники существует и авторы в своих рабочих программах сходятся в общих темах, в зависимости от часов, добавляют дополнительные вопросы для рассмотрения. Для изучения данного курса важным фактором является не только содержание и методические приемы изучения, а также наглядность и простота изучения . Для развития алгоритмического мышления обучающегося, а также для реализации его творческих способностей, необходимо создать ему соответствующие условия и предоставить возможность участвовать в групповой деятельности. Проведя анализ конструкторов, сделан вывод о том, что наиболее распространенным в образовательном процессе на данный момент является конструктор LEGO MINDSTORMS Education.. Обучение с LEGO MINDSTORMS можно применять к любому уровню знаний и навыков, возрасту, учебной цели и ситуации. Основные задачи: развитие творческих способностей и логического мышления обучающихся; развитие умений выстраивать гипотезу и сопоставлять ее с полученным результатом; развитие умения творчески подходить к решению задачи; развитие умения применять знания из различных областей знаний; развитие умения излагать мысли в четкой логической последовательности, отстаивать свою точку зрения; получение навыков проведения физического эксперимента. Основные этапы обучения: конструирование исполнителей на базе микропроцессора EV3; работа в среде программирования MINDSTORMS EV3; составление программ управления сконструированным устройством, с использованием базовых алгоритмических конструкций. Рассмотренные курсы ограничиваются методическими пособиями, без практико-ориентированного подхода, что может привести к усвоению основ решения задач по робототехнике на недостаточно высоком уровне. Курс робототехники в рамках дополнительного образования имеет практико-ориентированную направленность, поэтому любая рабочая программа без сборника задач не содержит всех компетенций обучения программированию. ГЛАВА II. РАЗРАБОТКА СБОРНИКА ЗАДАЧ ПО РОБОТОТЕХНИКЕ И МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ Методические рекомендации по использованию сборника задач Для проведения занятий по робототехнике необходимо обеспечить кабинет необходимым оборудованием и программным обеспечением: Компьютер (минимальные требования): Windows Vista или более поздние версии Windows; процессор - 2 ГГц; оперативная память - 2 Гб; свободное место на жестком диске - 2Гб; разрешение экрана 1024x768 1 доступный USB-порт. Программное обеспечение LEGO MINDSTORMS Education EV3. Бесплатно загрузить программное обеспечение на русском языке можно с сайта LEGO.com/mindstorms. Также на этом сайте доступно руководство пользователя в формате *.pdf. Проектор. Подсоединяемый к компьютеру проектор радикально повышает уровень наглядности в работе преподавателя, предоставляет возможность учащимся демонстрировать результаты своей работы. Управляемые компьютером устройства. В качестве управляемого устройства используется базовый набор LEGO MINDSTORMS Education EV3. Использование управляемых устройств предполагает произвести предварительную сборку модели, это значительно сократит затрату времени от урока. Во время занятия учащиеся могут доукомплектовывать готовые модели различными датчиками, позволяющими внести в урок разнообразие и поддерживать интерес учащихся в решении конструкторских и проектных задач. Конструирование своего неповторимого устройства позволит учащимся отклоняться от инструкций, включая собственную фантазию. Возможность создания оригинальных моделей поспособствует возрастанию мотивации и активности каждого учащегося, что приведет к выводу обучения на новый продуктивный уровень. Методика LEGO Education основана на парной работе учащихся, поэтому комплектацию конструкторами рекомендуется осуществлять из расчета один конструктор на двух учащихся. Это позволяет ученикам приобретать навыки сотрудничества и одновременно справляться с индивидуальными заданиями. Основной принцип обучения LEGO-технологиям - «шаг за шагом» - обеспечивает учащимся возможность работать в собственном темпе. Помимо образовательных наборов программируемых устройств важно оснастить кабинет информатики траекториями для движения исполнителя. Как правило, траектория движения представляет собой черную линию на белом фоне. Чем больше траекторий имеется, тем разнообразнее круг задач, решаемых в рамках дисциплины. При организации занятий с использованием робототехнических устройств возникает следующий ряд вопросов: планирование процедуры занятия; результаты занятия; оценка результатов занятия. Планирование занятия с использованием робототехнических устройств, имеет ряд отличительных особенностей. В первую очередь - это значительные затраты времени на сборку устройств. Как выше было указано, эта проблема вполне решаема, за счет использования ранее собранных исполнителей. Вторая особенность связана с тем, что каждая группа учащихся на занятии будет работать в индивидуальном темпе. Часть класса будет организовывать свою деятельность размеренно, решая поставленную задачу, не выходя за рамки занятия, оставшаяся часть учащихся может справляться с заданиями гораздо быстрее. В последнем случае перед учителем встает вопрос об инвариантности поставленной задачи. Для поддержания интереса учащихся и усвоения темы, необходимо правильно структурировать содержание сборника задач, а именно в каждом разделе представить задачи разного уровня сложности, а также иметь в запасе ряд заданий повышенной сложности. С учетом особенностей задач из сборника, занятие может состоять из следующих этапов: этап. Деление учащихся на рабочие мини-группы. Целесообразно сформировать группы один раз на вводном занятии. Возможно поменять партнеров в группе, при условии разного темпа работы и прочих обстоятельств. этап. Постановка задачи. Необходимо замотивировать учащихся к работе, приведя примеры из жизни. этап. Обсуждение способов решения задачи. На данном этапе учитель вместе с учениками обсуждает возможные варианты решения задачи. На этом же этапе возможна постановка индивидуальных задач. этап. Модернизация робота дополнительными блоками, моторами и сенсорами. Учащиеся используют готовые устройства, дополняя их датчиками, необходимыми для решения поставленной задачи. этап. Программирование. этап. Отработка на полигоне. Учащиеся выполняют тренировочные заезды, размышляют над тем, что можно улучшить или изменить в конструкции робота или программе для более качественного решения поставленной задачи. этап. Подведение итогов. Итоговый контроль знаний и умений может быть реализован посредством мини-соревнований, где каждая группа учащихся продемонстрирует результаты решения поставленной задачи. Здесь может учитываться время и скорость прохождения устройством дистанции; точность выполняемых действий; точность калибровки датчиков и многое другое. Приведем пример конспект занятия по робототехнике в рамках кружка. Конспект занятия Практическое применение разработанных методических рекомендаций отражено в примере конспекта занятия в рамках кружка по робототехнике. При составлении конспекта были учтены все особенности планирования занятия с использованием сборника задач по робототехнике. Продолжительность занятия: 60 минут. |