– методами организации различных видов деятельности учащихся при освоении робототехники, информатики, технологии и предпринимательства, в том числе проектной и исследовательской деятельности школьников в области современных направлений ИТ-отрасли;
– способами организации коллективной, групповой и индивидуальной деятельности учащихся при освоении изучаемых курсов, эффективного сочетания этих форм учебной деятельности на уроках и внеурочной деятельности;
– методами сравнения и отбора наиболее эффективных средств информационных технологий, поддерживающих виды учебной деятельности, адекватные планируемым образовательным результатам изучения информатики, физики, технологии и предпринимательства;
– подходами оценивания результатов обучения школьников различными средствами;
– способами проектной и инновационной профессиональной (педагогической) деятельности в образовании;
– различными средствами коммуникации в профессиональной педагогической деятельности;
– навыками самообразования в области педагогической деятельности, повышения квалификации с использованием средств информационных технологий.
Структура и содержание дисциплины
Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетных единицы (108 учебных часов, из них 24 аудиторных часов).
Содержание разделов дисциплиныЦели и задачи использования робототехнических комплексов в школе
Цели и задачи использования робототехнических комплексов в школе.
Формирование инженерной культуры и навыков прикладного программирования посредством междисциплинарной интеграции информатики, физики и технологии на основе использования робототехнических комплексов. Место образовательной робототехники в учебном процессе для разных возрастных категорий обучающихся в урочной и внеурочной деятельности в соответствии с ФГОС общего образования.
Содержание учебного курса по робототехнике на разных ступенях общего образования
Общие подходы к формированию содержания учебного курса по робототехнике на разных ступенях общего образования. Дидактические принципы отбора содержания учебного курса по робототехнике для интеграции с предметами естественно-научного и технологического направления (информатике, физике, технологии).
Виды робототехнических конструкторов: состав наборов, их образовательные возможности.
Программные среды для программирования роботов – RoboLab, NXT, EV3, RobotC, их сравнение, анализ, область применение программных сред. Раскрытие метапредметных связей робототехники и предметов естественнонаучного и технологического направления (информатики, физики, технологии и предпринимательства).
Интеграция образовательной робототехники в учебный процесс начальной ступени общего образования
Практические приемы внедрения леготехнологий в деятельность образовательного учреждения. Возможные способы интеграции образовательной робототехники в учебный процесс начальной школы. Методы и приемы формирования универсальных учебных действий у учащихся, а также планируемые результаты в соответствии с ФГОС НОО. Тематическое и поурочное планирование учебной деятельности. Использование сетевых возможностей организации и проведения практических занятий по робототехнике.
Стандартные конструкции роботов
Первые модели роботов. Стандартные конструкции роботов (базовая модель робота, модели одномоторной и двухмоторной тележек, «шагающих» роботов).
Интерфейс NXT и EV3. Программирование робота с использованием блока NXT или EV3. Датчики: подключение, настройка, возможности применения. Практическая часть:
1. Сборка моделей роботов с механическим управлением (одномоторная и двухмоторная тележка). Программирование робота с использованием робота NXT или EV3 (двухмоторная тележка).
2. Датчики NXT или EV3: подключение, настройка, возможности применения.
Среда визуального программирования
Среда визуального программирования. ознакомление с принципами работы датчиков NXT или EV3, их параметрами и применением. Изучается интерфейс программы, ее основные инструменты и команды, принципы программирования и язык NXT или EV3.
Создание робота, программирование его движения. Проводится подготовка к первым соревнованиям для самых юных робототехников. С этой целью учитель моделирует условия состязаний на уроках. Предусматривается также свободная сборка, сборка по технологической карте или образцу.
Открытые спортивно-технические соревнования для различных возрастных категорий обучающихся
Открытые спортивно-технические соревнования – как основной метод обучения инженерному творчеству. Виды и регламенты соревнований. Практическая часть:
Подготовка к соревнованиям: создание 3Б-модели, технической документации, подготовка технического отчета; техническая презентация; коммерческая презентация; презентация команды; создание интернет-сайта проекта; оформление выставочной экспозиции команды и т. д.
Интеграция образовательной робототехники в учебный процесс основной ступени общего образования
Уроки по робототехнике в основной школе.
1. Программирование в NXT или EV3. Интерфейс программной среды. Использование основной и полной палитры NXT или EV3.
2. Создание модели с одним, двумя и тремя датчиками (сборка модели, написание программы, тестирование и отладка робота).
3. Решение стандартных задач: движение по черной линии, траектория с перекрестками, движение вдоль стенки, преодоление лабиринта, транспортировка шариков, сортировка предметов и др.
4. Bluetoth. Удаленное управление роботом.
Практическая часть:
1. Программирование в NXT или EV3: модели с одним, двумя и тремя датчиками (сборка модели, написание программы, тестирование и отладка робота).
2. Решение стандартных задач: движение по черной линии, траектория с перекрестками.
3. Решение стандартных задач: движение вдоль стенки, преодоление лабиринта.
4. Решение стандартных задач: транспортировка шариков, сортировка предметов.
5. Bluetooth. Удаленное управление роботом.
Программирование
1. Программирование в Robolab. Режим «Администратор». Соединение с NXT или EV3.
2. Режим «Программист». Команды действия. Команды ожидания. Управляющие структуры. Модификаторы. Контейнеры. Визуализация руководства пользователя.
Практическая часть:
1. Настройка МК NXT или EV3 для работы с Robolab 2.9. Режим «Администратор».
2. Знакомство с интерфейсом среды Robolab в режиме «Программист». Базовые команды управления роботом.
3. Точное позиционирование робота.
4. Ориентирование в пространстве. Программирование повторяющихся действий.
5. Объезд препятствий и транспортировка предметов. Движение по траектории.
Образовательная робототехника в старшей школе
1. Обзор средств программирования LegoMindstorms на базе языка С. Знакомство с языком программирования RobotC. Скачивание демо-версии с сайта разработчика, установка, настройка. Основы языка С: константы, переменные, структуры языка.
2. Программирование в RobotC. Структура программы. Управление моторами. Настройка датчиков. Задержки и таймеры. Управление задачами. Дополнительные структуры языка для программирования LegoMindstorms.
Образовательная робототехника в старшей школе
1. Использование памяти для программирования поведения робота. Управление роботом.
2. Скачивание и установка программы RobotC Знакомство с меню, настройками программы и помощником по конфигурированию робота. Знакомство с системой помощи.
3. Сборка базовой модели робота (два мотора, датчик касания, два датчика света). Работа с моторами – движение вперед, назад, вращение на месте, движение по кругу. Движение до препятствия и отъезд от него. Написание программы движения по черной линии с одним или двумя датчиками света.
Организация проектной и исследовательской деятельности по различным современным направлениям ИТ-отрасли
Использование робототехнических комплексов в качестве полнофункциональной научно-исследовательской лаборатории для проектной и исследовательской деятельности обучающихся разных возрастных категорий.
Выводы. Перспективы развития школьной робототехники.
Перспективы развития методической системы обучения информатике. Защита индивидуального проекта по робототехнике.
Обсуждение тенденций развития современного школьного курса информатики.
Выводы. Подведение итогов освоения дисциплины.
Образовательные технологии
Особенностью образовательных технологий, применяемых при освоении студентами курса «Развивающие робототехнические комплексы» является ориентация на самостоятельную аналитическую и практическую деятельность будущих учителей информатики в современной информационной образовательной среде.
