Подготовка учителей начальной школы к использованию конструкторов LEGO WeDo

Автор: Федорова Наталья Дмитриевна, методист Центра развития научно-технического творчества ГАОУ ДПО «Институт развития образования и социальных технологий», г. Курган. natalya_dm_fed@rambler.ru

На современном этапе внедрения информационных технологий в процесс обучения профессиональная компетентность педагога, работающего в  начальной школе, выражается в способности качественно выполнять свои функции и применять там, где это возможно, объективно новые технологии и средства обучения. В последние годы в дополнительном образовании набирает популярность направление, выводящее на физический план многие абстрактные понятия информатики и программированияробототехника.

Эта дисциплина не является обязательным предметом в школе, она чаще всего изучается в рамках факультативов либо в дополнительном образовании. Еще одна особенность робототехники – большой выбор аппаратной и программной платформ, что может ввести в заблуждение начинающих педагогов и затруднить процесс разработки образовательных программ и планов занятий. В помощь учителю, организующему занятия по робототехнике в начальной школе, можно сформулировать несколько советов, позволяющих выбрать собственную базу и построить работу с учениками.

Перед началом планирования и составления рабочей программы необходимо проанализировать все доступные наборы образовательных конструкторов, подходящих для возраста 5-10 лет. Анализ оборудования нужно производить по следующим критериям: фирма-производитель, количество деталей, количество элементов электрификации (контроллер/коммутатор, моторы, датчики), стоимость, программное обеспечение. В наборе обязательно должны быть датчики (в случае применения конструктора на уроках информатики можно будет рассмотреть алгоритмы с параметрами на интерактивном исполнителе), два или более. Строительные элементы конструктора не должны быть слишком мелкими, особенно крепежи. Проанализировав по приведенным выше пунктам существующую на данный момент (2014 год) аппаратную базу, приходим к выводу, что одним из наиболее подходящих для работы в начальной школе образовательных конструкторов является Lego Education WeDo. Этот конструктор предоставляет три различных набора для работы: базовый, ресурсный и простые механизмы. Комплекты содержат коммутатор, электромотор и два датчика – достаточный для эффективного обучения набор. Программное обеспечение визуальное, интуитивно понятное, работе с ним можно обучать уже со второго класса. Детали ярко окрашены в несколько основных тонов, по размеру достаточно крупные и прочные.

Следующим этапом после проведения анализа образовательных конструкторов является этап закупа оборудования и его доскональное изучение. Цель изучения – выявить предельные возможности аппаратной и программной части набора. Анализ программного обеспечения в случае робототехнических конструкторов состоит из выявления групп команд: действия, ожидание. В группу «действия» обычно помещают команды для работы с мотором, лампами, монитором и динамиком. Группа «ожидание» - это различные таймеры, которые, как правило, работают с датчиками.

Когда будет завершен анализ аппаратного и программного обеспечения, необходимо приступать к составлению тематического планирования занятий и написанию рабочей программы курса. Программу лучше всего создавать универсальную, с инвариантной и вариативной частями, чтобы можно было использовать одну и ту же разработку при обучении разноуровневых групп учеников. Удобно чередовать разделы программирования и конструирования, компонуя темы небольшими блоками. Контроль успеваемости в начальной школе можно проводить в виде защиты мини-проектов.

Приступая к занятиям, педагог должен четко формулировать образовательную цель каждого урока. Ученикам важно знать, что они будут изучать, а главное – зачем, что это им даст в будущем с практической точки зрения. Образовательные конструкторы предоставляют возможность реализации ряда обобщенных целей, из которых в процессе работы формулируются конкретные цели занятий [4]:

  • развитие словарного запаса обучающихся и навыков общения;
  • установление причинно-следственных связей во время учебно-исследовательской деятельности;
  • анализ результатов, поиск новых решений, коллективная выработка идей;
  • экспериментальное исследование, оценивание (измерение) влияния отдельных факторов на работу модели в целом;
  • проведение систематических наблюдений и измерений;
  • использование таблиц, схем и списков для отображения и анализа полученных данных;
  • построение трехмерных моделей по предложенным технологическим картам;
  • развитие логического и алгоритмического мышления и навыков программирования заданного поведения модели.

Помимо робототехники, образовательные конструкторы могут быть использованы в урочной деятельности. Они подходят для работы на уроках математики, технологии и информатики. В начальной школе информатика, как и робототехника, преподается либо в виде дополнительного курса за счет части программы, формируемой участниками образовательного процесса, либо как факультатив. Другие варианты предусматривают включение учебных блоков  информатики в такие предметы, как математика и технология. Курс информатики тесно связан с робототехникой, которая в последние годы активно включается в образовательный процесс на всех уровнях обучения и иногда замещает частично или полностью курс информатики.

Рассматривая возможности курса «Робототехника» в начальной школе применительно к урочной деятельности, отметим, что образовательные конструкторы органично вписываются в ход урока информатики практически по любой теме. Они способны заменить (или дополнить) большую часть демонстрационного материала, существенно сократив время учителя на подготовку к занятиям.

Согласно Федеральному государственному образовательному стандарту начального общего образования (ФГОС НОО [3]) можно выделить следующие основные цели обучения учеников начальной школы основам информатики:

  • овладение практическими способами работы с информацией: поиск, анализ, преобразование, передача, хранение информации, ее использование в учебной деятельности и повседневной жизни;
  • формирование начальной компьютерной грамотности и элементов информационной культуры.

Следуя рекомендациям ФГОС НОО, выделим минимальный набор тем курса информатики, который должен быть изучен в начальной школе. Анализируя с другой стороны учебники по информатике за 1-4 классы, можно отметить совпадение части их содержания с перечнем тем, рекомендованных ФГОС НОО. Выявленные при анализе учебников темы могут быть изложены с применением образовательного конструктора Lego WeDo (или аналогичного) как на уровне демонстрации объектов и процессов учителем, так и на уровне индивидуальной работы с конструктором каждого обучающегося.

Работа с образовательным конструктором может быть условно рассмотрена с разных позиций. Первая позиция предполагает использование деталей и их комбинаций в качестве демонстрационного материала при объяснении таких тем, как «Объекты и их свойства» и «Множества, их свойства и операции над множествами». С другой стороны, входящие в состав набора LegoWeDo коммутатор, датчики и мотор позволяют рассматривать темы «Информация», «Информационные процессы», наглядно демонстрируя принцип работы «Черного ящика», сбор, хранение, обработку информации и управляющие воздействия. Из рассмотрения управляющих воздействий вытекает привязка к теме «Алгоритмы и исполнители», где исполнителем алгоритма становится собранная из конструктора модель, управляемая командами через коммутатор. Как можно заметить из приведенных примеров использования LegoWeDo, работа с образовательным конструктором на уроках информатики позволяет излагать теоретический материал, подкрепляя его практической работой. На этапе обучения алгоритмизации ученики активно взаимодействуют с простым и интуитивно понятным программным обеспечением LegoWeDo, которое выступает в роли среды исполнителя, а система команд языка (частично или полностью) становится системой команд этого конкретного исполнителя.

Следует отметить, что перед тем, как вводить в урочную деятельность использование образовательных конструкторов, нужно ознакомить обучающихся с этим средством, показать состав наборов, пояснить назначение деталей. Это можно сделать в рамках вводного занятия по предмету или на классном часе. Такое требование обусловлено тем, что робототехнические образовательные конструкторы – достаточно специфическое средство обучения. Ученики должны понимать принципы конструирования моделей, работы датчиков и мотора, взаимодействия робота с программным обеспечением. Для этого учителю следует заранее разобраться с набором, с которым он планирует работать и быть готовым ответить на вопросы учеников.

Проанализировав работу с образовательными конструкторами в урочной и внеурочной деятельности начальной школы, приходим к выводу, что от педагога, использующего данное средство, требуется высокий уровень коммуникабельности, готовности работать с новым оборудованием, самостоятельно осваивать новые приемы и методики обучения. Для этого необходимо изучить ту базу, с которой предстоит работать: выяснить предельные возможности программного и аппаратного обеспечения, продумать разноуровневые задания и практические работы, творческие проекты. В связи с этим, работе с образовательными конструкторами целесообразно обучать студентов педагогических направлений подготовки, в особенности информатиков, математиков и будущих учителей начальной школы. Педагогам, начинающим знакомиться с конструкторами в процессе своей профессиональной деятельности, можно посоветовать подходить к проблеме творчески, не опасаясь новых решений. Робототехнические конструкторы невозможно изучить только в теории, поэтому учителям необходимо применять их на практике там, где это возможно, и делать выводы для коррекции дальнейшей работы с учениками.

Библиографический список:

  1. Федорова, Н.Д. Введение в робототехнику / Н. Д. Федорова; методические рекомендации 1-2 класс. - Курган, 2014. – 116 с.: ил.
  2. Федорова, Н.Д. Введение в робототехнику / Н. Д. Федорова; методические рекомендации 3-4 класс. - Курган, 2014. – 178 с.: ил.
  3. ФГОС НОО [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://kpfu.ru/docs/F2009061155/FGOS.NOO_23_10_09_Minjust_3._1_.pdf
  4. Перворобот Lego WEDO [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://wiki.kkidppo.ru/images/6/6d/WeDo_Teacher's_Guide_(LEGO_Education)_-_2009.pdf