Интеграция робототехники в общее образование

Интеграция внеурочной деятельности по направлению робототехника в систему общего образования по математике и информатике.                                                                                                                            

Образовательная робототехника позволяет  в интересной игровой форме изучать различные раздели математики информатики. Обусловлено это тем , что с помощью учащиеся с помощью роботов и написанных программ могут моделировать  различные ситуации и проводить мини исследования.

В данной статье мы остановимся на двух примерах применения образовательной робототехники для про проведения интегрированных занятий в области математики и информатики.

По математике  достаточно легко учащиеся смогут моделировать  раздел связанный с задачами на движение.  Предварительно учащиеся собирают  стандартных роботов ,Программируют роботов по двум  типам программ. В первой программе фиксируется  время передвижения вперед, во второй фиксируется пройденный путь. При этом  меняется скорость роботов(один быстрый , другой медленный) .Создание и программирование таких роботов доступно для уровня внеурочной деятельности 5- 6 классов. С помощью данных роботов можно провести множество исследований в  разделе задач на движения.  Приведем несколько исследований:

1.       Вывод формулы для скорости на интуитивном уровне. Запуская  роботов одновременно по обоим типам программ учащиеся выявляют что быстрый робот проходит тот же путь  раньше , чем медленный, значит тратит меньше времени. А также учащиеся видят, что быстрый робот за одно и то же время проходит больший путь , чем медленный. Отсюда выводится формула  для скорости : v=s/t

2.       Ребятам предлагается подтвердить формулы для задач на сближение. Для этого учащиеся предварительно с помощью секундомера и линейки  вычисляют скорость каждого робота v1=s/t1 и v2=s/t2.

Далее они запускают роботов на встречу, засекают время до встречи и сверяют это время с расчетным: t=s/(v1+v2)

Ребятам можно предложить  смоделировать и другие задачи на движение и исследовать полученные модели. Практика проведения подобных занятий показала, что они вызывают неподдельный интерес у учащихся к углубленному изучению математики и физики, моделированию в области робототехники.

Вторым  важным направлением интеграции образовательной робототехники в общее образование  является предмет информатика.

Приведем пример использования лего роботов для изучения ключевой темы в информатике – алгоритмы.

Учащимся предлагается  привести примеры каждого типа алгоритма.

1.       Для линейного. Можно предложить собрать робота и составить программу для объезда кегль по типу слалома. Можно предложить написать программу движения по квадрату в линейном алгоритме она будет состоять из 7 блоков : движение вперед, поворот на 90 градусов, движение вперед, поворот на 90 градусов, движение вперед , поворот на 90 градусов, движение вперед

2.       После изучения линейного алгоритма логично перейти к изучению циклических алгоритмов. Для простоты вначале можно ограничиться циклом с конечным количеством повторения тела цикла.  Учащимся предлагается запрограммировать движение по квадрату с помощью цикла. Учащиеся видят что программа существенно сокращается до трех  операторов (блоков):  сам цикл и в его теле два блока- движение вперед , поворот на 90 градусов. Цикл с условием легко изучить с помощью программирования робота разведчика.  Робот разведчик едет вперед , пока не увидит препятствие, затем он отъезжает от стены и поворачивается на 90 градусов. Так робот будет искать выход из любого лабиринта.

3.       И последний распространенный алгоритм, который можно изучить с помощью образовательной робототехники - это условный алгоритм. Учащимся предлагается  собрать и запрограммировать с помощью условного оператора робота  Пугливая собачка.

Суть алгоритма: если расстояние , которое проверяется в условном операторе с выбором условия на датчик расстояния, становится меньше заданного, то собачка отъезжает назад.

Если расстояние увеличилось больше какого-то заданного порога, то робот подъезжает вперед. Таким образом, если резко приблизится к роботу он имитирует испуг  и отъезжает, если удалится резко робот имитирует привязанность и подъезжает вперед, робот будет соблюдать дистанцию и двигаться за человеком имитируя поведение пугливой собачки.

В качестве интересного исследования учащимся можно предложить собрать и запрограммировать двух собачек и поставить их напротив друг друга, при этом учащиеся могут менять параметры условных операторов и выяснить при каких параметрах более агрессивная собачка загонит в угол менее агрессивную.

Практика проведения подобных занятий показала , что именно применение  игровых форм моделирования  способствует развитию устойчивого интереса к углубленному изучению информатики. 

                                                                                                                          Автор: Пашнин Андрей Александрович

Другие статьи по методике преподавания робототехники и программирования

Поделиться: