XVI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке. Летняя площадка 2022
Удивительное конструирование и программирование
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
ВВЕДЕНИЕ
«Конструирование это мир фантазий!
Мир идей, разнообразий.
Изучая схемы в нем,
Может получиться дом.»
Актуальность темы.
У современных детей есть много игрушек, ярких и красочных. У мальчиков, как правило, это разнообразные машинки, тракторы, паровозики. Эти игрушки быстро ломаются, выходят из строя, и их бывает невозможно починить. Поэтому выход из таких ситуаций - конструкторы, которые можно собирать по инструкции или конструировать свои модели, используя подходящие детали.
Я очень люблю играть с конструктором LEGO® BOOST - это «умная» игрушка для детей от 7 лет, конструктор нового поколения с модулем управления. Набор включает в себя двигатель, датчик угла наклона, датчик расстояния, сенсоры, два порта, кнопку питания и меняющую цвет подсветку, а также 843 кирпичика.
Я, как и многие дети XXI века, люблю играть на телефоне или планшете. Только немногие мои одноклассники задумываются, как можно создать такие игры самому. Понимая, что для этого нужны программы - наборы команд, которые приказывают телефону двигать героев по экрану. Главное, что конструируя модели их кубиков, я перешел к программированию. И пришел к выводу, что среда программирования SCRATCH очень похожа на конструктор LEGO. Я сам могу придумывать игры со своими героями, рисовать мультфильмы. Все команды в ней нарисованы как цветные значки-блоки, из которых удобно собирать программы. Просто берешь кубики и собираешь сложную программу или игру.
Такие игрушкидают огромное поле для фантазии и развития способностей детей!
Конструируя различные модели, я задумался: кто и когда создал такую полезную игрушку и в какой стране. Я решил найти информацию об истории возникновения конструктора LEGO и разобраться с основами программирования на языке SCRATCH, а также выяснить, какое влияние оказывает занятия конструированием и программированием на детей.
Цель моей работы: Практическое использование LEGO® BOOST -конструктора в создании компьютерных игр на основе "SСRATCH".
Гипотеза: Занятия LEGO® BOOST -конструкторомподходят для изучения алгоритмизации и программирования.
Объекты исследования: конструктор LEGO, язык программирования SCRATCH.
Предмет: история возникновения LEGO-конструктора и определение влияния конструктора на развитие у детей способностей в программировании.
Этапы работы:
Изучить историю возникновения LEGO-конструктора.
Узнать о развивающих возможностях LEGO ® BOOST -конструктора.
Провести анкетирование среди учащихся моего класса и обработать полученные данные.
Собрать модель LEGO® BOOST, запрограммировать ее самостоятельно и представить на обозрение.
Создать компьютерную игру на основе программы“SCRATCH”.
Сравнить программы, полученные с использованием LEGO® BOOST -конструктора и SCRATCH.
Новизна работы заключается в том, что подобное исследование может помочь детям, обрести навыки игры LEGO ® BOOST, а также акцентировать внимание взрослых на практическом использовании робототехники в создании компьютерных игр.
Практическая значимость: в случае подтверждения гипотезы, данная работа будет полезна для родителей, стремящихся развивать способности своих детей, для воспитателей детского сада и учителей начальной школы, а также для всех, кто интересуется конструированием, робототехникой и программированием.
Планируемый результат работы:
Моя реферативно – экспериментальная работа может использоваться в качестве наглядного пособия на уроках математики, технологии и внеурочной деятельности.
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
Первый конструктор появился у меня в 2 года. Я вместе с родителями учился собирать модель по инструкции. А в 3 года я уже пробовал самостоятельно создавать свои модели. Став постарше, я часами занимаюсь конструированием, создавая все новые и новые модели. С 5-7 лет ходил на занятия по робототехнике.
В 6 лет мне подарили LEGO BOOST, который я смог собрать и запрограммировать его движения и действия.
Создавая различные модели, я задумался, кто, когда и в какой стране создал такую полезную игрушку, почему она так называется, почему у неё такая популярность и сейчас. Поэтому я решил найти информацию об истории возникновения конструктора LEGO.
Первоначальные сведения об этом конструкторе я нашёл в энциклопедии, которая имеется в моей домашней библиотеке, затем, основную часть информации искал в Интернете.
В данный момент я хожу на занятия по программированию SCRATCH. Пытаюсь создавать свои игры, в них можно использовать костюмы героев, программировать действия, используя алгоритмы.
История возникновения LEGO – конструктора:
Плотник из Дании, Оле Кирк Кристиансен, который в 1932 году открыл свой маленький бизнес по производству столярных изделий (лестницы и гладильные доски). Его 12-летний сын Годтфред Кирк Кристиансен был вовлечён в семейное дело.
Однажды Кристиансен-старший заметил, что сын забирает из мастерской деревянные обрезки. Он проявил любопытство и выяснил, что мальчик окрашивает их и меняется с другими детьми.
В том же году мастер Кристиансен принял решение дополнительно производить и детские игрушки из дерева, а именно деревянные кубики, которые вскоре начали приносить бо́льший доход.
В 1947 году кубики стали делать из пластмассы, и тогда же детальки обзавелись штырьками (их было 4 или 8) для соединения друг с другом и стали называться «автоматически стыкующимися кирпичами». Так появился первый «настоящий», в нашем понимании, конструктор LEGO.
Сегодня 8000 человек трудятся над созданием конструкторов на 37 предприятиях Lego. Конструкторы продаются в 130 странах мира, причем со скоростью примерно семь коробок в секунду.
Название для своей компании «LEGO» Оле Кирк придумал в 1934 году. Оно образовалось от выражения «leg godt» . В переводе с датского это означает «увлекательная игра» или «играй с удовольствием». Что вполне соответствует действительности – игры ЛЕГО доставляют море удовольствия детям всего мира уже более 80 лет.
Несколькими годами позже основатель узнал, что сама фраза «lego» на латыни означает «я учусь» или «я складываю».
Разнообразие игр LEGO - конструктора:
Три кита, на которых стоит Lego, — это серии «Город», «Замок» и «Космос».
Есть серия Duplо – это конструктор крупных размеров для детей дошкольного возраста, и серия Technic для сборки более сложных строений для подростков и старших детей. Существует целая серия, придуманная специально для девочек Lego “Friends”.
Очень часто серии создаются по мотивам известных фильмов и мультиков: «Звездные войны», «Бэтмен», «Гарри Поттер», «Индиана Джонс» и десятки других.
На Западе конструкторы Lego уже давно используются в школах, как учебный материал и активно внедряются в школьную программу. В нашей стране эти конструкторы стали использовать на занятиях в детских садах и школах в XXI веке.
В XXI веке компания Lego продолжает создавать прекрасные обучающие наборы, появились конструкторы нового поколения: LEGO ® BOOST, LEGOMindstorms. Теперь можно самому сотворить уникального робота и «закачать» в него программу. Такие роботы не только двигаются, они способны «видеть», благодаря камере, «слышать», благодаря сенсорам, «ощущать прикосновения», благодаря датчикам. Основной целью создания такого конструктора стала потребность научить ребёнка пониманию принципов электроники и механики. Созданные роботы помогают ребёнку понять сложный мир цифровой техники на понятном для ребёнка языке, языке увлекательной игры.
Влияние LEGO – конструктора на детей:
Влияние конструктора на развитие детей изучал советский психолог, доктор педагогических наук А. Р. Лурия. Им был сделан вывод о том, что упражнения в конструировании действительно оказывают существенное влияние на развитие ребёнка, радикально изменяя характер познавательной деятельности. Дети приобретают умение мысленно анализировать объект, выявлять составляющие его элементы.
Эту идею поддержал и развил в исследованиях Л.А. Венгер, который указывал, что конструирование позволяет детям самостоятельно создавать наглядные модели предметного мира, используя инструкции либо свой замысел.
Конструирование имеет и большое воспитательное значение. Оно способствует формированию самостоятельности, настойчивости, развивает творческое воображение.
Учёные пришли к выводу, что LEGO способствует развитию двигательных навыков и мелкой моторики. У ребёнка развивается умение сортировать мелкие предметы, различать их по форме, цвету и размерам. Развитие же мелкой моторики рук напрямую связано с развитием мышления и речи. Собирая конструктор, ребёнок учится быть внимательным и терпеливым, спокойно переживать неудачи и быть настойчивым на пути к цели. Таким образом, он развивает самодисциплину и самоорганизацию.
Кроме того, эта игра развивает творческое мышление. Большим достоинством LEGO является возможность собирать его по своему вкусу: домик для медведя, гараж для машинки, необыкновенный мост. Детали разных наборов сочетаются между собой, что даёт неограниченный простор для фантазии.
По мнению ученых, собирание конструктора положительно влияет на ребёнка больше, чем рисование и лепка из пластилина. При рисовании и играх с пластилином результат не всегда получается успешным. А вот при игре с конструктором у детей всегда получается что-то цельное и красивое, что формирует уверенность в себе и даже лидерские качества.
Благодаря участию взрослого человека ребёнок узнает новые слова (формы, названия строительных материалов, деталей) и их характеристики. Он учится правильно применять их в речи.
Кроме того, ученые подчеркивают, что у человека, который в детстве был лишён образных игр, впоследствии проявляется неспособность к правильному восприятию окружающего мира. LEGO сводит вероятность подобных проблем к нулю, так как это удивительно яркий, красочный, конструктор, предоставляющий огромные возможности для поисковой и экспериментально-исследовательской деятельности ребёнка.
И все же дети играют с LEGO не потому, что это полезно, а потому, что это очень интересно. Когда придумываешь модели сам, ощущаешь себя профессиональным инженером, механиком, строителем или великим конструктором. И это здорово!
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Результаты анкетирования детей:
С целью выявления популярности LEGO -конструктора среди учащихся нашей школы было проведено анкетирование, в котором приняло участие 36 учащихся 1-х классов, из них 16 мальчиков и 20 девочек.
Анализируя полученные данные, я выяснил следующее:
LEGO –конструктор, в понимании 100% моих сверстников, - это конструктор, из деталей которого можно создавать различные модели предметов (машины, самолеты, дома); а 5% из них акцентировали свое внимание на том, что это игра, развивающая моторику рук. (ПРИЛОЖЕНИЕ 1)
33 % респондентов знают немного из истории создания этого конструктора. (ПРИЛОЖЕНИЕ 1).
. 84 % респондентов любят играть с конструктором, 16 % – предпочитают другие игры (ПРИЛОЖЕНИЕ 2).
25% - каждый день занимаются конструированием, 25% - только по выходным, 50% - играют в LEGO редко. (ПРИЛОЖЕНИЕ 2)
45% - конструировать различные модели транспорта (машины, самолеты, корабли, танки), 45% - дома , 5% - любые модели, 5%- затруднились дать ответ. (ПРИЛОЖЕНИЕ 3)
50% - придумывают свои модели, 30% - собирают модели по предложенной схеме,15%-любят и то, и другое, 5% затруднились ответить. (ПРИЛОЖЕНИЕ 4).
Из этого следует, что все современные дети знают, что такое LEGO –конструктор, а некоторые имеют представление о пользе данной игры.
Таким образом, можно сделать вывод о том, что конструирование из LEGO – очень востребованный и популярный вид деятельности как у мальчиков, так и у девочек, потому как большинство детей любят играть в LEGO и делают это ежедневно.
Кроме того, большинство детей предпочитает придумывать свои модели транспортных средств или домов, нежели пользоваться предложенной схемой.
Я занимаюсь конструированием каждый день. Сначала я учился собирать модели по готовой схеме, а затем разбирал изделие и пытался его как-то изменить.
Сейчас я могу собирать модели по фотографии реального предмета без готовой схемы, либо создавать еще несуществующие предметы.
Игра с LEGO-конструктором помогает мне реализовать все свои фантазии и способствует развитию творческого мышления (ПРИЛОЖЕНИЕ 6 ).
Конструирование с помощью LEGO® BOOST :
LEGO® BOOST дает огромное поле для фантазии и развития способностей! Из деталей набора можно собрать своего персонажа или одну из 5 моделей по инструкции — измени на свой вкус и запрограммируй понравившуюся модель, чтобы выполнить множество увлекательных заданий!
Собери робота Верни, собственного говорящего друга-робота, и начинай веселиться! Проведи его через полосу препятствий, потренируйся в стрельбе по мишеням из его шутера, научи его рассказывать анекдоты, танцевать и воспроизводить ритм или преврати его в ведущего вечеринки для тебя и твоих друзей.
Выбери M.T.R.4 (Многофункциональный вездеход 4), Гитару 4000, Кота Фрэнки или Сборочную линию— каждой из этих моделей ты сможешь управлять с помощью своего смарт-устройства.
С помощью специального «детского» приложения, установленного на планшет, можно программировать модели и придумывать новые алгоритмы и функции. Робот Верни от LEGO® BOOST, который умеет разговаривать, перемещаться и танцевать, может воспринимать цвет и движение, оценивать расстояния, а также защищать твою комнату с помощью своего шутера с пружинным механизмом! Когда ты выполнишь все задания, то сможешь открыть в специальном приложении «Творческую область», чтобы сконструировать собственные модели и запрограммировать их для выполнения самых удивительных задач — возможности для творчества безграничны. Перестраивая модели, ты придумываешь новые игры и используешь новые программные блоки. Необходимо помнить, что каждая модель обладает особыми функциями, и для каждой из них разработаны специальные задания! То, что собранная модель будет делать, зависит только от тебя! (ПРИЛОЖЕНИЕ 5)
Как можно играть в LEGO на компьютере?
Тему LEGO взяли на вооружение разработчики компьютерных игр и программ.
Наиболее интересна мне программа SCRATCH, в которой есть несколько преимуществ для детей моего возраста:
программы не пишутся кодом, а составляются из разноцветных блоков
каждый блок - это функция, к которой добавляются её параметры
легко проходит знакомство с основами программирования
ребенок учится раскладывать задачи на составные части и продумывать шаги для их решения
усваивает математические концепции, как координаты, меняющиеся переменные, случайные числа
. (ПРИЛОЖЕНИЕ 6)
Я считаю, что это, действительно, не просто забава, не просто развлечение. Порой мне бывает очень сложно разобраться в деталях конструктора, приходится долго думать, пробовать собрать то, что пока и сам не понимаешь, разбирать и снова все собирать, а иногда обращаешься к взрослым – вот и получается: учишься сам и с помощью взрослых. Каждый раз придумывая модель, начинаешь собирать, вдруг понимаешь, что не хватает деталей или есть те, которые совсем не подходят – надо подумать, что использовать, и как радостно становится, когда находишь новый способ.
Можно сделать вывод, что название «Играй с удовольствием», придуманное Оле Кристиансеном много лет тому назад, вполне себя оправдывает и закладывает основу для дальнейшего развития способностей у начинающего программиста.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В результате проделанной работы я узнал историю возникновения LEGO-конструктора. А также выяснил, какое влияние оказывают конструкторы и занятия программированием на развитие детей. Наборы LEGO зарекомендовали себя во всём мире как образовательные продукты, которые соответствуют самым высоким требованиям гигиены, эстетики, прочности и долговечности.
Играя в LEGO и программируя на языку SCRATCH, дети:
Развивают мелкую моторику рук, стимулируя развитие речи и умственные способности;
Учатся правильно и быстро ориентироваться в пространстве;
Получают математические знания о счёте, форме, пропорции, симметрии;
Развивают внимание, память, мышление;
Учатся воображать, фантазировать, творчески мыслить;
Овладевают умением мысленно разделить предмет на составные части и собрать из частей целое;
Учатся общаться друг с другом, устраивать совместные игры, уважать свой и чужой труд.
Таким образом, развивающие возможности детского конструктора LEGO безграничны: можно строить модели и при этом обучаться, играя и получая удовольствие.
Итак, моя гипотеза подтвердилась.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
Комарова Л. Г. Строим из LEGO.- М. «Линка - Пресс», 2001г.
Большая энциклопедия открытий и изобретений, Москва, «Росмен», 2015
Юлия Торгашева: Программирование для детей. Мои первые программы на Scratch. – «Питер», 2018 г.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
ПРИЛОЖЕНИЕ 4
ПРИЛОЖЕНИЕ 5
ПРИЛОЖЕНИЕ 6