Проекты

Игровой алгоритмический тренажёр для младших школьников – робот «Шагайка»

Работа призёра открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» в секции «Инновации умного города. Умная школа» среди работ учащихся 10−11 классов

Направление работы: Алгоритмика
Авторы работы: ГБОУ Школа № 949
Предметы: Информатика
Классы: 10 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Инженеры будущего» 2020 года

Актуальность

Развитие логического мышления в дошкольном и младшем школьном возрасте играет ключевую роль в развитии ребёнка, именно оно является определяющим в развитии восприятия и памяти, закладывает фундамент для дальнейшего обучения. Поэтому очень важно развивать логическое мышление на самых ранних этапах развития личности.

Алгоритмика является мощным инструментом, способствующим развитию логики, памяти, внимания, нестандартного мышления. Кроме того, алгоритмика позволяет лучше понимать язык электронно-вычислительных машин, которые сегодня повсеместно вошли в нашу жизнь.

Цели

1. Разработать и изготовить прототип изделия «алгоритмический тренажёр», позволяющий с помощью алгоритмических кубиков составлять алгоритмы для управления мобильным роботом-исполнителем на клетчатом поле.

2. Разработать задания для алгоритмического тренажёра, позволяющие изучать алгоритмику в начальной и средней школе, решать алгоритмические задачи различной сложности, в том числе в игровой форме.

3. Применить выполненное изделие на практике и сделать выводы о целесообразности его использования в учебном процессе.

Задачи

1. Изучить существующую методику обучения алгоритмике младших школьников «Алгоритмы на клетчатом поле», отобрать и систематизировать практические задания для алгоритмического тренажёра.

2. На основании предполагаемых практических заданий разработать функциональную схему будущего алгоритмического тренажёра, определить основные технические параметры и ограничения для прототипа.

3. Исследовать различные варианты реализации функциональных блоков алгоритмического тренажёра, выбрать оптимальный вариант для изготовления опытного прототипа.

4. Изготовить рабочий прототип алгоритмического тренажёра.

5. Апробировать созданный алгоритмический тренажёр на практических занятиях с младшими школьниками, проанализировать его достоинства и недостатки, сделать выводы о целесообразности применения данного тренажёра при изучении алгоритмики и программирования в начальной и средней школе.

Оборудование

В качестве платформы создания робота-исполнителя была выбрана распространённая недорогая и надёжная платформа miniQ, в качестве управляющего блока – плата с микроконтроллером Arduino UNO. Робот оснащён ультразвуковым датчиком расстояния, с помощью которого он определяет наличие препятствия впереди и может передавать эту информацию на алгоритмическое поле.

Управляющее устройство алгоритмического поля создано на базе микроконтроллера Arduino Mega. Беспроводной приёмопередатчик реализован на базе радиомодуля nRF24L01+.

Результаты работы

При выполнении данного проекта был сконструирован, изготовлен и апробирован на практических занятиях алгоритмический тренажёр, который позволяет в игровой форме осваивать алгоритмику и программирование, выполнять различные логические задания. Данный тренажёр предназначен для дошкольников и младших школьников.

Адаптированные карточки-задания позволяют выполнять алгоритмические задания от простых к сложным и изучать такие темы, как «Понятие алгоритма», «Линейный алгоритм», «Алгоритм с ветвлением», «Циклический алгоритм», «Использование функций».

Перспективы использования результатов работы

Работа над проектом продолжается, планируется улучшить его функциональность, надёжность и эргономичность, разработать дополнительные задания, адаптировать тренажёр для использования на уроках информатики в средней школе.