ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭЛЕКТРОННОГО КОНСТРУКТОРА «ЗНАТОК» И РОБОТОТЕХНИЧЕСКОГО КОНСТРУКТОРА LEGO MINDSTORMS NXT 2.0 В ШКОЛЬНОМ КУРСЕ ИНФОРМАТИКИ

ELECTRONIC KIT “ZNATOK” AND ROBOTIC KIT “LEGO MINDSTORM NXT 2.0” ОN INFORMATICS LESSONS AT SCHOOL

Elena Krivoplyasova

PhD in Pedagogics, Department of Informatics and Teaching Methods of Informatics

Orenburg State Pedagogical University,

Russia, Orenburg

Galina Lozenko

PhD in Physics and Mathematics, Department of Informatics and Teaching Methods of Informatics 

Orenburg State Pedagogical University,

Russia, Orenburg

АННОТАЦИЯ

Предлагается подход по использованию электронных и робототехнических конструкторов на уроках информатики с целью усиления практической компоненты при изучении теоретических разделов школьного курса информатики.

ABSTRACT

The article describes the method how we can improve practice component of theoretical course on Informatics lessons by using electronic and robotic kits at school.

Ключевые слова: Электронный конструктор, робототехнический конструктор, конструирование, моделирование, язык программирования NXT-G, передатчик Морзе, азбука Морзе.

Keywords: Electronic kit, robotic kit, construction, modelling, programming language NXT-G, Morse transmitter, Morse code.

Итоговая аттестация выпускников педагогического вуза предусматривает защиту выпускных квалификационных работ (ВКР). Разработка тематики ВКР обычно осуществляется преподавателем и учитывает особенности подготовки студентов. Подготовка к написанию работы идет практически с 1 курса обучения. В учебный план подготовки учителей информатики включается много спецкурсов, которые помогут определиться и с выбором темы исследования, и с ее выполнением. В частности, с первого курса в план подготовки студентов включен курс по робототехнике. На кафедре информатики имеется робототехническая лаборатория, где студенты получают навыки работы с роботами «Lego Mindstorms NXT 2.0» [1]. Отсюда возникает ситуация, что часть выпускных квалификационных работ в последние годы связана с робототехникой. Отметим, что навыки работы с роботами очень востребованы при устройстве на работу в школы.

Помимо спецкурсов, выделим учебную дисциплину – микроэлектронику, которую с интересом воспринимают студенты-информатики. Знания и навыки, полученные студентами во время лекционно-лабораторных занятий, оказались тоже востребованными при выполнении ВКР.

Кроме робототехники, особую роль играют спецкурсы по использованию социальных сервисов в образовании [2, стр.276], по решению олимпиадных задач, по подготовке к ЕГЭ, по изучению среды программирования «Scratch» [3] и ряд других. Эти спецкурсы позволяют студентам определиться с тематикой курсовых и выпускных квалификационных работ.

Лабораторные циклы по этим дисциплинам позволяют научить студентов работать головой и руками - конструировать, собирать схемы, испытывать модели, что является довольно редким явлением для будущих учителей информатики. Большую часть учебного времени, да и свободного, студенты проводят за компьютерами, планшетами, мобильными устройствами. Чрезмерное увлечение коммуникационными и информационными технологиями и вообще компьютерными технологиями вносит свои минусы в образование школьников и студентов. Будущему учителю информатики полезно обращать внимание на курсы, ориентированные на развитие навыков ручного труда, проектирование, конструирование, моделирование, иначе наступает разбалансировка между практикой и теорией. Вот почему мы стали использовать робототехнические и электронные конструкторы для выполнения курсовых и выпускных квалификационных работ.

Приведем пример одной из выпускных квалификационных работ по методике преподавания информатики, где мы использовали электронный и робототехнический конструкторы. Рассматривалась тема «Методика изучения темы “Кодирование информации” на пропедевтическом уровне обучения». Тема интересная, кроме того, это сквозная тема. Мы встречаемся с ней и в младшем звене школы, и на базовом уровне, и на старшей ступени. На пропедевтическом уровне обучения этой теме отведено несколько уроков. Методическое сопровождение для этих уроков разработано достаточно полно (в авторских мастерских Босовой Л.Л. [4], Матвеевой Н.В. [5] представлено много интересных задач, в частности на азбуку Морзе). Мы попытались включить в урок работу с передатчиком звуковых и световых сигналов, который можно сконструировать на базе «Lego Mindstorms NXT 2.0». Если школьники имеют опыт работы с робототехническим конструктором, то передатчик могут собрать сами школьники во внеурочное время, а использовать его можно на уроке информатики при изучении темы «Кодирование информации». Если у школьников нет навыков работы с таким конструктором, то передатчик может собрать сам учитель.

Для разработки инструкции по сборке можно использовать программу «Lego Digital Designer» [6]. Кстати, наши студенты умеют пользоваться этой программой. Фрагмент такой сборки представлен на рис. 1. Эту инструкцию, вероятнее всего, должен разработать учитель, поскольку для школьника она трудоемкая, а вот с готовой инструкцией школьники могут собрать модель передатчика, но при наличии у них навыков работы с робототехническим конструктором.

Рисунок 1 . Фрагмент разработки инструкции

Далее по инструкции можно собрать сам передатчик (рис. 2). Причем, можно предложить 2 варианта – с датчиком касания (на звук, рис 2), и с датчиком света. Два варианта можно сделать из одной модели и загружать разные программы (для работы датчика касания и датчика света).

Рисунок 2. Модель передатчика

Программы для работы светового датчика и датчика касания составляются на языке программирования NXT-G.

Далее надо научить школьников работать с моделью передатчика (научить передавать точку и тире) и приступить к решению задач на азбуку Морзе. Занятие можно провести в игровой форме – одна команда передает сообщение (кодирует), другая декодирует. Группы можно менять местами, чтобы каждый ученик поработал с передатчиком.

Можно использовать и более дешевый электронный конструктор «Знаток» для сборки модели передатчика (или аппарата Морзе). Сборка такой схемы не требует дополнительной работы, достаточно консультаций учителя на уроке. Задачи по работе с азбукой Морзе на основе собранного передатчика предлагаются в тетради Босовой Л.Л.

Рисунок 3. Демонстрация работы передатчика

Чем полезна работа с таким конструктором? На уроке информатики ученики могут собирать данную конструкцию гораздо быстрее, чем с робототехническим конструктором, кроме того, не надо составлять программу, а сразу приступить к работе. Помимо практической части работы, можно познакомить с историей разработки передатчика (аппарата Морзе), с созданием азбуки Морзе, практическим ее применением. Немаловажным является то, что ученики 5 класса получают некоторые физические знания, а также практические навыки по сборке схемы. Эти знания и навыки пригодятся им в дальнейшем при изучении физики.

Этот передатчик с еще большим успехом можно использовать при изучении темы «Кодирование информации», причем ученики, пользуясь ключом, будут шифровать информацию, передавать, а другие учащиеся будут выступать в роли дешифровальщиков.

Привнесение практического элемента в виде передатчика, собранного своими руками, в урок информатики повысит интерес к теме, позволит лучше понять и запомнить данную тему. Такая практика позволяет развивать межпредметные связи, способствует развитию всех видов универсальных учебных умений.

В статье мы представили опыт использования конструкторов для одной из тем школьного курса информатики. В квалификационной работе была представлена методика использования этих конструкторов при изучении указанной темы, практическая часть работы по разработке инструкций сборки, самой сборки и использования моделей на уроках информатики. Предварительно был выполнен обзор программно-методического обеспечения темы. Особое внимание было уделено авторской мастерской Босовой Л.Л. Студенты часто пользуются разработками этой мастерской и на уроках информатики во время прохождения педпрактики, и для курсовых и выпускных квалификационных работ.

В статье мы обращаем внимание на то, что надо повысить интерес школьников к изучаемому материалу, но и студент должен заинтересоваться своей работой, решать теоретические и практические задачи, поставленные перед ним, в частности с использованием конструкторов. Мы должны учитывать, что защита выпускных квалификационных работ проходит с участием работодателей (учителей), которые дают рекомендацию на работу в школах. Желательно, чтобы выпускные квалификационные работы служили визитной карточкой выпускника, были интересными и востребованными в будущей преподавательской деятельности.

Список литературы:

1. Авторская мастерская Л.Л.Босовой [Электронный ресурс] // Методические рекомендации и электронные ресурсы автора [сайт]. URL: http://metodist.lbz.ru/authors/informatika/3/ (дата обращения: 05.01.17).
2. Авторская мастерская Н.В. Матвеевой [Электронный ресурс] // Методические рекомендации и электронные ресурсы автора [сайт]. URL: http://metodist.lbz.ru/authors/informatika/4/ (дата обращения: 05.01.17).
3. Бугайко Е.В., Денисова Л.В., Дженжер В.О., Лозенко Г.Ф. Лего-технологии для внеучебной деятельности школьников по информатике. // Письма в Эмиссия.Оффлайн (The Emissia.Offline Letters): электронный научный журнал. – Ноябрь 2011, ART 1680. – CПб., 2011 г. –URL: http://www.emissia.org/offline/2011/1680.htm. (дата обращения 26.12.2016).
4. Бугайко Е.В., Лозенко Г.Ф. К вопросу о повышении квалификации учителей информатики // Письма в Эмиссия. Оффлайн (The Emissia.Offline Letters): электронный научный журнал. – Ноябрь 2010, ART 1471. – CПб., 2010г. – URL:  http://www.emissia.org/offline/2010/1471.htm  . (дата обращения 26.12.2016).
5. Galina Fedorovna Lozenko, Vadim Olegovich Dzhenzher, Ludmila Viktorovna Denisova. Training future teachers in computer skills in extra-curricular activity with schoolchildren. // Life Science Journal 2014; 11(8s): [275-278] – URL: http://www.lifesciencesite.com/lsj/life1108s/061_24914life1108s14_275_278.pdf. (дата обращения 26.12.2016).
6. LEGO Digital Designer: [электронный ресурс]. / URL:  HYPERLINK "http://ldd.lego.com/download/default.aspx"http://ldd.lego.com/download/default.aspx (дата обращения 26.12.2016)