Формирование универсальных учебных действий обучающихся средствами образовательной робототехники

Формирование универсальных учебных действий обучающихся средствами образовательной робототехники

Учинина Наталья Владимировна,

методист МБОУ ДО Дома детского творчества

г. Новый Уренгой, ЯНАО

В соответствии с ФГОС результаты образования рассматриваются на основе системно-деятельностного подхода, при котором ребёнок не получает знания в готовом виде, а добывает их сам в процессе собственной учебно-познавательной деятельности. В процессе обучения педагог формирует универсальные учебные действия (УУД): личностные, регулятивные, коммуникативные, предметные.

Деятельность выступает как внешнее условие развития у ребенка познавательных процессов. Чтобы ребенок развивался, необходимо организовать его деятельность. Значит, образовательная задача состоит в организации условий, провоцирующих детское действие.

Такую стратегию обучения легко реализовать через групповые занятия с образовательной робототехникой в среде LEGO, которая объединяет в себе специально скомпонованные для занятий в группе комплекты LEGO, тщательно продуманную систему заданий для детей и четко сформулированную образовательную концепцию.

Во время работы с деталями Лего-конструктора предметно-практическая деятельность, осуществляемая обучающимися, способствует коррекции мелкой моторики, пространственной ориентации, повышает мотивацию к обучению. Работа с деталями Лего-наборов помогает обучающимся лучше запомнить новые слова и их лексическое значение. Создается ситуация, в которой у ребят будет возможность говорить, делая что-то конкретное. Обучающиеся учатся работать в коллективе и совместно находить решение поставленных перед ними задач.

Межпредметные занятия опираются на естественный интерес к разработке и постройке различных деталей.

Работа с образовательными конструкторами LEGO позволяет обучающимся в форме познавательной игры узнать многие важные идеи и развить необходимые в дальнейшей жизни навыки. При построении модели затрагивается множество проблем из разных областей знания – от теории механики до психологии, – что является вполне естественным.

Очень важным представляется тренировка работы в коллективе и развитие самостоятельного технического творчества. Простота в построении модели в сочетании с большими конструктивными возможностями конструктора позволяют детям в конце занятия увидеть сделанную своими руками модель, которая выполняет поставленную ими же самими задачу.

Изучая простые механизмы, ребята учатся работать руками (развитие мелких и точных движений), развивают элементарное конструкторское мышление, фантазию, изучают принципы работы многих механизмов. Одна из задач курса заключается в том, чтобы перевести уровень общения ребят с техникой «на ты», познакомить с профессией инженера.

Важно отметить, что компьютер используется как средство управления моделью; его использование направлено на составление управляющих алгоритмов для собранных моделей. Обучающиеся получают представление об особенностях составления программ управления, автоматизации механизмов, моделировании работы систем. Поэтому вторая задача курса состоит в том, чтобы научить ребят грамотно выразить свою идею, спроектировать ее техническое и программное решение, реализовать ее в виде модели, способной к функционированию.

Внедрение разнообразных Лего-конструкторов во внеурочную деятельность детей разного возраста помогает решить проблему занятости детей, а также способствует многостороннему развитию личности ребенка.

Главной целью использования ЛЕГО-конструирования в системе дополнительного образования является овладение навыками начального технического конструирования, развитие мелкой моторики, координации «глаз-рука», изучение понятий конструкций и ее основных свойств (жесткости, прочности и устойчивости), развитие навыков взаимодействия в группе.

Играя с роботом, ребята с лёгкостью усваивают знания из естественных наук, технологии, математики, не боясь совершать ошибки и исправлять их. Ведь робот не может обидеть ребёнка, сделать ему замечание или выставить оценку, но при этом он постоянно побуждает их мыслить и решать возникающие проблемы.

Более подробно хотелось бы остановиться на продукте LEGO WeDo и рассказать о своем опыте работы.

Конструктор-перворобот LEGO WeDo предназначен для обучающихся со второго по четвертый класс для индивидуальной, парной, групповой работы. Из личного опыта, стало ясно, что наиболее продуктивной является парная деятельность.

Во время занятий обучающиеся создают, программируют, исследуют модель, описывают возможные жизненные ситуации, в которые могла бы попасть модель, то есть являются юными программистами, математиками, исследователями, писателями.

С помощью этих занятий решаются следующие образовательные цели:

• Развитие коммуникативных навыков у обучающихся (во время подготовки рассказа «из жизни» модели);

• Развитие творческого мышления;

• Развитие умения устанавливать причинно-следственные связи;

• Развитие умения анализировать свои результаты;

• Развитие умения искать новые решения;

• Развитие логического мышления через программирование заданной модели;

• Развитие лексики обучающихся.

Первоначальное использование конструкторов Лего требует наличия готовых шаблонов: при отсутствии у многих детей практического опыта необходим первый этап обучения, на котором происходит знакомство с различными видами соединения деталей, вырабатывается умение читать чертежи и взаимодействовать в команде.

В дальнейшем, обучающиеся отклоняются от инструкции, включая собственную фантазию, которая позволяет создавать совершенно невероятные модели. Недостаток знаний для производства собственной модели компенсируется возрастающей активностью любознательности обучающегося, что выводит обучение на новый продуктивный уровень.

Традиционными формами проведения занятий являются: беседа, рассказ, проблемное изложение материала. Основная форма деятельности обучающихся – это самостоятельная интеллектуальная и практическая деятельность.

Обучение с LEGO ВСЕГДА состоит из 4 этапов:

• установление взаимосвязей,

• конструирование,

• рефлексия,

• развитие.

Установление взаимосвязей: При установлении взаимосвязей обучающиеся как бы "накладывают" новые знания на те, которыми они уже обладают, расширяя, таким образом, свои познания. К каждому из заданий комплекта прилагается анимированная презентация с участием фигурок героев - Маши и Макса. Используйте эти анимации, чтобы проиллюстрировать занятие, заинтересовать учеников, побудить их к обсуждению темы занятия.

Конструирование: Учебный материал лучше всего усваивается тогда, когда мозг и руки "работают вместе". Работа с продуктами LEGO Education базируется на принципе практического обучения: сначала обдумывание, а затем создание моделей. В каждом задании комплекта для этапа "Конструирование" приведены подробные пошаговые инструкции. При желании можно специально отвести время для усовершенствования предложенных моделей, или для создания и программирования своих собственных.

Рефлексия: Обдумывая и осмысливая проделанную работу, обучающиеся углубляют понимание предмета. Они укрепляют взаимосвязи между уже имеющимися у них знаниями и вновь приобретенным опытом. В разделе "Рефлексия" обучающиеся исследуют, какое влияние на поведение модели оказывает изменение ее конструкции: они заменяют детали, проводят расчеты, измерения, оценки возможностей модели, создают отчеты, проводят презентации, придумывают сюжеты, пишут сценарии и разыгрывают спектакли, задействуя в них свои модели. Именно на этом этапе педагог получает прекрасные возможности для оценки достижений учеников.

Развитие: Процесс обучения всегда более приятен и эффективен, если есть стимулы. Поддержание такой мотивации и удовольствие, получаемое от успешно выполненной работы, естественным образом вдохновляют обучающихся на дальнейшую творческую работу. В раздел "Развитие" для каждого занятия включены идеи по созданию и программированию моделей с более сложным поведением.

После того, как мы создали все модели, представленные в комплекте LEGO WeDo, ребята стали создавать модели самостоятельно. Впоследствии дети, которые занимались с LEGO WeDo, должны продолжить свои занятия на более сложных роботах, например LEGO Mindstorms NXT, LEGO EV3.

Результатами работы стало участие в различных конкурсах по робототехнике. Обучающиеся детского объединения «Фабрика LEGO» (педагог Учинина Н.В.) стали призерами (II место) в городской выставке-презентации творческих работ, выполненных из конструкторов LEGO WeDo для обучающихся начальных классов. Команда обучающихся детского объединения «РобоМир» (педагог Капапрова Д.А.) стала лауреатом городского конкурса «Роботёнок-2015» среди дошкольников. Команда детского объединения «Робомир» (педагог Подлесных Е.В.) приняла активное участие во II Окружной Ассамблее юных изобретателей, в г. Надыме.

Таким образом, системно-деятельностный подход в обучении — это необходимое условие овладения знанием. Ребёнок должен не только знать и уметь что-то делать, он должен научиться учиться, уметь применять полученные знания в школе, а также самостоятельно в любой жизненной ситуации, а значит — актуальным в настоящий момент есть и будет деятельностный метод обучения. А образовательная робототехника помогает сделать образовательный процесс более эффективным и интересным для обучающихся.

Занятия конструированием, программированием, исследованиями, написанием отчетов, а также общение в процессе работы способствуют разностороннему развитию обучающихся. Интегрирование различных школьных предметов в учебном курсе Лего открывает новые возможности для реализации новых образовательных концепций, овладения новыми навыками и расширения круга интересов.

Естественные науки: изучение процесса передачи движения и преобразования энергии в машине. Идентификация простых механизмов, работающих в модели, включая рычаги, зубчатые и ременные передачи. Ознакомление с более сложными типами движениями, использующими кулачок, червячное и коронное зубчатые колеса.

Технология. Проектирование: создание и программирование действующих моделей. Интерпретация двухмерных и трехмерных иллюстраций моделей. Понимание того, что животные используют различные части своих тел в качестве инструментов. Сравнение природных и искусственных систем. Использование программного обеспечения для обработки информации. Демонстрация умения работать с цифровыми инструментами и технологическими системами.

Технология. Реализация проекта: сборка, программирование и испытание моделей. Изменение поведения модели путем модификации ее конструкции или посредством обратной связи при помощи датчиков. Организация мозговых штурмов для поиска новых решений. Обучение принципам совместной работы и обмена идеями.

Математика: измерение времени в секундах с точностью до десятых долей. Оценка и измерение расстояния. Усвоение понятия случайного события. Связь между диаметром и скоростью вращения. Использование чисел для задания звуков и для задания продолжительности работы мотора. Установление взаимосвязи между расстоянием до объекта и показанием датчика расстояния. Установление взаимосвязи между положением модели и показаниями датчика наклона. Использование чисел при измерениях и при оценке качественных параметров.

Развитие речи: общение в устной или письменной форме с использованием специальных терминов. Подготовка и проведение демонстрации модели. Использование интервью, чтобы получить информацию и написать рассказ. Написание сценария с диалогами. Описание логической последовательности событий, создание постановки с главными героями и ее оформление визуальными и звуковыми эффектами. Применение мультимедийных технологий для генерирования и презентации идей.

4