Организация дистанционного обучения начальной робототехнике по программе «LEGO-конструирование» с помощью виртуальной платформы LEGO DIGITAL DESIGNER

Автор представляет механизмы организации дистанционного обучения, которые отражают педагогические взгляды на обучение и воспитание при обучении робототехнике по программе «LEGO—конструирование» с помощью платформы LEGO DIGITAL DESIGNER в период дистанционного обучения. В статье подробно описываются применяемые формы работы, в которых поставлен акцент на умении педагога методически правильно поставить перед ребенком посильную задачу.

Ш.А. Закарян,
педагог дополнительного образования высшей квалификационной категории
МБУДО «Центр развития творчества детей и юношества»,
Россия, Московская обл., г.о. Королев

В век высоких технологий мир меняется на наших глазах. Один из основных критериев, по которым оценивается информация сегодня, — это возможность ее практического применения. Если совсем недавно достаточно было обучать ребенка чтению и письму, то в современном мире к этому списку прибавляются еще и обучение навыкам работы на компьютере. И уже совсем скоро, можно предположить, каждому человеку будет необходимо уметь грамотно взаимодействовать с роботами.

В наше время роботом называют автоматическое устройство, которое получает информацию по заранее заложенной программе и самостоятельно выполняет действия, обычно выполняемые человеком. Роботы постепенно, но уверенно входят в нашу жизнь.

“Современные роботы, созданные на базе самых последних достижений науки и техники, применяются во всех сферах человеческой деятельности. Люди получили верного помощника, способного не только выполнять опасные для жизни человека работы, но и освободить человечество от однообразных рутинных операций«[1]. И так как роботы уже применяются во всех сферах человеческой жизни, возникает необходимость обучению людей управлению ими уже со школьной скамьи.

Робототехнических образовательных комплексов в мире немало, но самый популярный из них — Lego Education (Образовательные решения Lego). Отличительной особенностью продукции LEGO Education от традиционных конструкторов LEGO является сфера использования продукта: детские сады, школы и другие учебные учреждения, что подразумевает участие в образовательном процессе педагога.

Обучение, реализуемое с помощью образовательных решений LEGO Education, проводится в несколько этапов, каждому из которых соответствуют свои наборы. Наборы для дошкольного образования LEGO Education Early Learning предназначены для детей от 1,5 лет и посвящены таким темам, как «Дом и семья», «Животные», «Строительство», «Транспорт».

Наборы для начального образования LEGO Education WeDo и LEGO Education WeDo2 предназначены для создания и программирования простых робототехнических моделей для детей старше 7-ми лет. Первый набор вышел на рынок в 2011 году и используется для преподавания основ робототехники и принципов работы простейших механизмов. Второй является его новой версией. К этим наборам есть соответствующее программное обеспечение.

Наборы, предназначенные для обучающихся среднего и старшего звена, называются LEGO Mindstorms. Аналогично называется и программное обеспечение. Эти конструкторы служат уже для создания программируемых роботов. Они применяются и в преподавании физики, математики, информатики и технологии. Именно этот конструктор был представлен 1998 г. компанией LEGO как первый образовательный набор.

С 10 января 2017 года все программное обеспечение и методические материалы LEGO Education стали входить в состав соответствующих образовательных решений и поставляться бесплатно.

Программа «LEGO-конструирование» реализуется в сфере дополнительного образования с обучающимся возраста 7-10 лет с использованием конструктора LEGO Education WeDo. Целью обучения по программе является развитие личности ребенка, способного к творческому самовыражению, обладающего технической культурой, аналитическим мышлением, навыками и умениями робототехники и программирования, умеющего работать в коллективе, способного применять полученные знания при решении бытовых и учебных задач.

Педагог распределяет задания разных уровней сложности, поэтапно. Основной принцип обучения — «шаг за шагом», являющийся ключевым для LEGO, он обеспечивает обучающемуся возможность работать в собственном темпе.

Часть работы проводится за компьютером, часть — за рабочим столом с использованием конструктора LEGO. Данные конструкторы демонстрируют обучающимся взаимосвязь между различными областями знаний. На занятиях собираемые модели дают представление о работе механических конструкций, о силе, движении и скорости, помогают производить математические вычисления.

Но есть и проблемы в организации дистанционного обучения по программе «LEGO-конструирование». Робототехнические образовательные наборы стоят немалых денег, и если образовательные учреждения решили вопрос приобретения данных наборов тем или иным способом, то родители себе этого позволить не могут. И педагоги по робототехнике стали искать методики, которые могли бы помочь решить проблему. Универсального единого решения не может быть, так как обучение робототехнике ведется в несколько этапов, по принципу от простого к сложному.

Однако есть решение, которое можно использовать при организации дистанционной работы с обучающимся в начальной робототехнике, предлагаемое компанией LEGO. Это LEGO DIGITAL DESIGNER — платформа виртуального трехмерного конструирования на компьютере. Она бесплатная и лицензированная. В ней есть почти все детали основных наборов LEGO, в том числе и LEGO Education WeDo. Она дает возможность шаг за шагом создавать 3D-конструкцию модели, выбрать для нее виртуальное пространство и не только сохранять созданную модель в библиотеке, но и распечатать ее. Возможности данной платформы можно использовать также при изучении механических передач: зубчатой, коронной, ременной, червячной. Ребенок может не только по инструкции собрать нужную модель, но и сам спроектировать инструкцию новой модели. В LEGO DIGITAL DESIGNER программное обеспечение на английском языке, но это не мешает работе, более того, дает ребенку возможность расширить знания в области иностранного языка.

В организация дистанционной работы с использованием LEGO DIGITAL DESIGNER надо начинать с подробной инструкции безопасного скачивания программы. Далее надо дать возможность ребенку изучить трехмерное рабочее пространство, все детали и вкладки программы, дополняя изучение соответствующими объяснениями. Только когда ребенок поймет, с чем ему надо работать, педагог необходимо дать подробную инструкции сборки модели в виде записанного видеоурока. Работа может длиться достаточно долго, так как процесс нахождения необходимой детали может занять немало времени у ребенка. Тем не менее, нахождение ребенка перед компьютером необходимо ограничить (не более 15-20 мин.), даже если модель еще не собрана. На платформе LEGO DIGITAL DESIGNER есть возможность сохранить неоконченную модель и продолжить работу, когда нужно.

Занятия с использованием этой платформы могут проводиться как в онлайн-, так и в оффлайн-режиме. В онлайн-режиме занятие ведется на платформе ZOOM. Для оффлайн-режима занятия записываются в форме видеоурока с подробными инструкциями, выкладывается на YouTube-канале педагога в качестве дополнения к онлайн-занятиям.

Ниже будет приведен пример занятия по данной программе.

Пример организации и проведения дистанционного занятия по программе «LEGO-конструирование»

Тема занятия: «Создание проекта „Крокодил“ в виртуальной программе LEGO DIGITAL DESIGNER. Червячная передача и кулачковый механизм движения».

Программа: «LEGO-конструирование», стартовый уровень.

Группа: 1-го года обучения, количество обучающихся: 8 человек, возраст обучающихся: 8 лет.

Цель занятия: создать условия для закрепления знаний о червячной передаче и кулачковом механизме движения модели.

Задачи

Обучающие:

• дать возможность овладения навыками создания проекта в данной программе;
• ознакомить с соответствующими для данного проекта командами;
• сформировать знания о 3D-плоскости;
• совершенствовать знания о механизмах передачи движения.

Развивающие:

• развивать системное мышление;
• развивать внимание, память и познавательный интерес;
• развивать способность к презентации своей работы.

Воспитательные

• воспитывать самостоятельность при выполнении работы;
• воспитывать стремление грамотно и полноценно показать свою рабоу.

Тип занятия: комбинированное.

Вид занятия: дистанционное.

Продолжительность занятия: 45 минут.

Основные понятия: мотор, червячная передача движения, замедляющее движение, кулачковый механизм, неравномерное движение.

Виды деятельности обучающихся на занятии:

• работа за компьютером;
• индивидуальная работа.

Структура занятия:

• организационный этап;
• подготовительный этап;
• основной этап;
• этап подведения итогов.

Методы обучения:

• объяснение;
• демонстрация педагогом соответствующих вкладок и команд;
• метод разработки проектов;
• метод повторения.

Педагогические технологии:

• технология личностно-ориентированного обучения (И.С. Якиманская);
• технология развивающего обучения (Г.С. Альшуллер);
• технология ИКТ (А.И. Яковлев);
• здоровьесберегающие технологии (Н.К. Смирнов).

Оборудование:

Для педагога: компьютер, дополнительная информационная литература;

Для обучающихся: компьютеры.

Ход занятия

Таким образом, можно сделать следующие выводы.

Использование платформы LEGO DIGITAL DESIGNER для проведения дистанционного занятия по LEGO-конструированию имеет положительные аспекты:

• развитие пространственного мышления,
• отсутствие возможности разобрать уже собранную модель.

Занятия по LEGO-конструированию развивают логику, повышают системность мышления, а также развивают творческие способности. Все это также влияет на степень осознанности в принимаемых решениях. Дети получают знания не только о том, как устроены роботы, но и как функционируют уже действующие системы. Данный навык поможет им в будущем при проектировании собственных систем в любой отрасли, ведь комплекс правил и ограничений есть в любом виде деятельности. Даже если ребенок не станет инженером, и умение управлять роботом ему не понадобится, то понимание, как работает автоматическое устройство и опыт конструирования обязательно пригодятся в другой деятельности, какую бы профессию ребенок ни выбрал в будущем.

В процессе конструирования, обучающиеся добиваются того, чтобы созданные модели работали и отвечали поставленным задачам. Важной особенностью дистанционного обучения является то, что детям предоставляется возможность учиться на собственном опыте, проявлять творческий подход при решении поставленной задачи самостоятельно.

Обучающиеся по программе «LEGO-конструирование» принимали участие в IV ОТКРЫТОМ РЕГИОНАЛЬНОМ ДИСТАНЦИОННОМ РОБОМАРАФОНЕ в номинации «Неизвестная задача — Модель в LEGO DIGITAL DESIGNER» и заняли в индивидуальном соревновании призовое 1-ое место.

Важно отметить, что использование платформы для преподавания начальной робототехники может быть только как временная мера, так как в этой работе не хватает главного компонента работы ребенка — самостоятельного конструирования модели-робота. Конструирование теснейшим образом связано с чувственным и интеллектуальным развитием ребенка. И здесь особое значение имеют совершенствование остроты зрения, точность цветовосприятия, тактильные качества, развитие мелкой моторики, восприятие формы и размеров объекта, пространства.

Литература и интернет-источники

1. Программа «Lego конструирование», дополнительная общеразвивающая программа, МБУДО ЦРТДиЮ, 2017г.
2. Корягин, А.В., «Образовательная робототехника Lego WeDo. Сборник методических рекомендаций и практикумов», ДМК «Пресс», 2016.
3. Макаров И.М. Робототехника: история и перспективы / И.М. Макаров, Ю.И. Топчеев; Рос. акад. наук. — М: Наука; МАИ, 2003. — 349 с.: ил.
4. Овсяницкая, Л.Ю., Курс программирования робота Lego Mindstorms EV3 в среде EV3, Челябинск, 2014г.
5. https://www.lego.com/en-us/ldd
6. https://wikipedia.green/Робототехника

[1] Макаров И.М. Робототехника: история и перспективы / И.М. Макаров, Ю.И. Топчеев; Рос. акад. наук. — М: Наука; МАИ, 2003. — 349 с.: ил.