Формирование инженерного мышления младших школьников посредством LEGO WeDo

Быстроменяющийся мир предъявляет серьезные требования к современным детям, живущим в веке развития электроники, механики и программирования.
В действующем мире востребована личность, обладающая свойствами инженерного мышления. Это человек, который сам может ставить цели в своей работе, планировать пути их осуществления, регулировать и оценивать свои достижения, работать с разнообразными источниками информации, формировать собственное мнение и оценку.

Профессионалы, обладающие этими качествами необходимы в современном производстве и промышленности.

Начинать готовить таких специалистов нужно с самого младшего возраста. Миссия современного образования вернуть интерес молодежи к научно-техническому творчеству. В этом педагогу может помочь робототехника, которая знакомит детей с наукой в форме игры. Собирая модель, ученики не только расширяют свои знаниями по математике, окружающему миру, но и играя знакомятся с основами электроники, механики, физики и программирования. Таким образом, сборка модели, исследование поведения модели, на основе построенного алгоритма, позволяет учащимся самостоятельно овладеть первичными знаниями из разных наук, что помогает повысить интерес к робототехнике.

Для решения задачи по формированию и развитию инженерного мышления у школьников во внеурочной деятельности веду курс «Компьютерное Легоконструирование» с использованием конструктора LEGO Education WeDo(базовый и ресурсный).

Предлагаю познакомиться с конструктором LEGO Education WeDo™ и понять, каким образом он помогает в развитии инженерных способностей.

В набор Леговходят:

1.158 элементов базового набора и 326 дополнительных элементов ресурсного набора (приобретается дополнительно к базовому набору и расширяет его технические и образовательные возможности).

2.USB LEGO-коммутатор (подключается к компьютеру). Через коммутатор осуществляется управление датчиками и моторами при помощи программного обеспечения WeDo.

3.Мотор. Можно запрограммировать вращение мотора (по часовой стрелке или против) и его мощность.

4.Датчик наклона. Сообщает о направлении наклона; различает шесть положений.

5.Датчик расстояния. Обнаруживает объекты на расстоянии до 15 см.

6.Программная среда LEGO WeDo – графическая. Программа создаётся путём перетаскивания Блоков из Палитры и их встраивания в цепочку программы. Это, безусловно, более понятный формат программирования для детей – начинающих робототехников. После включения программы модели начинают двигаться.

На первых занятиях дети знакомятся с первыми механизмами. Здесь происходит знакомство детей с основами построения механизмов и программирования (создания программ к механизмам). Новые понятия для детей: мотор, ось, зубчатое колесо, червячное колесо, передача, виды передач и т.д.

После знакомства с простыми механизмами учащиеся переходят к работе с механическими моделями.

Комплект Базового набора содержит 12 занятий.

Задания комплекта сгруппированы в четыре раздела «Забавные механизмы», «Звери», «Футбол» и «Приключения», каждый из которых имеет свою предметную область, на которой фокусируется деятельность учащихся.

В разделе «Забавные механизмы» основной предметной областью является физика. Здесь ребята знакомятся с зубчатыми и ременными передачами, рычагами и кулачками. В разделе «Звери» основной предметной областью является технология, реакция системы на окружение. Здесь идет работа с датчиками наклона и расстояния. Раздел «Футбол» сфокусирован на математике. Учащимся надо измерять расстояния, вести подсчет голов и промахов. Раздел «Приключения» посвящен развитию речи. От учащихся требуется отвечать на вопросы, выстраивать диалоги и описывать приключения.

Обучение с LEGO® Education всегда состоит из 4 этапов: Установление взаимосвязей, Конструирование, Рефлексия и Развитие.

Установление взаимосвязей

При установлении взаимосвязей учащиеся как бы «накладывают» новые знания на те, которыми они уже обладают, расширяя, таким образом, свои познания. К каждому из заданий комплекта прилагается анимированная презентация с участием фигурок героев – Маши и Макса. Использую эти анимации, чтобы проиллюстрировать занятие, заинтересовать учеников, побудить их к обсуждению темы занятия.

Конструирование

Учебный материал лучше всего усваивается тогда, когда мозг и руки «работают вместе». Работа с продуктами LEGO Education базируется на принципе практического обучения: сначала обдумывание, а затем создание моделей. В каждом задании комплекта для этапа «Конструирование» приведены подробные пошаговые инструкции. При желании можно специально отвести время для усовершенствования предложенных моделей, или для создания и программирования своих собственных.

Рефлексия

Обдумывая и осмысливая проделанную работу, обучающиеся углубляют понимание предмета. Они укрепляют взаимосвязи между уже имеющимися у них знаниями и вновь приобретённым опытом. В разделе «Рефлексия» обучающиеся исследуют, какое влияние на поведение модели оказывает изменение ее конструкции: они заменяют детали, проводят расчеты, измерения, оценки возможностей модели, создают отчеты, проводят презентации, придумывают сюжеты, пишут сценарии и разыгрывают спектакли, задействуя в них свои модели. На этом этапе учитель получает прекрасные возможности для оценки достижений учеников.

Развитие

Процесс обучения всегда более приятен и эффективен, если есть стимулы. Поддержание такой мотивации и удовольствие, получаемое от успешно выполненной работы, естественным образом вдохновляют учащихся на дальнейшую творческую работу. В раздел «Развитие» для каждого занятия включены идеи по созданию и программированию моделей с более сложным поведением.

Можно с уверенностью сказать, что использование LEGO способствует развитию инженерного мышления, т.е. учит детей учиться, самостоятельно ставить перед собой учебные цели, разрабатывать пути их достижения, оценивать свои достижения.

Но самое важное в таких подходах к занятиям это то, чтодети становятся более мотивированы к дальнейшему экспериментированию, созданию новых конструкций и моделей. А это уже и есть работа инженерной мысли – когда проводится исследование и включается творчество. Следуя таким путем, закладывается «зерно» инженерного мышления в голову школьника. Всходы будут обязательно, главное – помогать, развивать и направлять.