XXVIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Робототехника как средство развития креативного мышления
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение.
Сегодня нас окружают умные устройства: телефоны, планшеты, роботы-пылесосы. Мир быстро меняется, и чтобы быть успешным, нужно уметь не только повторять, но и придумывать новое. Это называется креативным мышлением. Одним из самых интересных и эффективных способов развить такое мышление является робототехника. Она объединяет в себе конструирование и программирование, позволяя создавать собственные уникальные проекты.
Актуальность робототехники как средства развития креативного мышления высока, поскольку она готовит детей к будущему, связанному с технологиями, развивает навыки решения проблем, логику и изобретательность.
Создание роботов требует поиска нестандартных решений, что напрямую стимулирует творческое мышление. Робототехника позволяет применять теоретические знания для создания реальных проектов, что повышает мотивацию и способствует творческому подходу. Подготовка молодого поколения к работе с инновационными технологиями через робототехнику является важным фактором для развития страны в целом.
Гипотеза: можно предположить, что занятия робототехникой не только интересны для школьников, но и активно развивают их креативное мышление, помогая им находить нестандартные решения задач.
Цель работы: исследовать, как занятия робототехникой влияют на развитие креативного мышления.
Задачи:
1. Изучить понятия «робототехника» и «креативное мышление».
2. Выяснить, каким образом конструирование и программирование роботов развивают творческие способности.
3. Провести анкетирование среди одноклассников, чтобы узнать их интерес к робототехнике.
4. Проанализировать полученные результаты и сделать выводы.
5.Собрать собственного робота.
Объект исследования: процесс развития креативного мышления.
Предмет исследования: робототехника как инструмент для развития креативности
Методы исследования: анкетирование, анализ полученных данных, наблюдение
Глава 1.Теоретическая часть.
1.1 Что такое робототехника?
Робототехника – это прикладная наука, которая занимается разработкой автоматизированных технических систем – роботов. Если проще, то это конструирование, программирование и использование роботов.
Любой робот состоит из трех основных частей:
1. Механическая часть: корпус, моторы, колеса, датчики (как руки, ноги и органы чувств у человека).
2. Электронная часть: микрокомпьютер (мозг робота), который получает сигналы от датчиков и управляет моторами.
3. Программное обеспечение: программа-инструкция, которая говорит роботу, что и как делать.
Для обучения используются специальные конструкторы, такие как LEGO , VEX IQ или Arduino. С их помощью можно собрать самого разного робота: от простой тележки до сложного манипулятора, способного переносить предметы.
1.2 Что значит «креативно мыслить»?
Креативное мышление – это способность придумывать новые, оригинальные и полезные идеи. Это не только рисование картин или сочинение стихов. Креативность нужна везде!
Признаки креативного мышления:
· Гибкость: умение легко переключаться с одной идеи на другую.
· Оригинальность: способность придумывать необычные решения.
· Любознательность: интерес к тому, как все устроено.
· Умение видеть проблему: находить, что можно улучшить.
· Настойчивость: не бросать начатое, если что-то не получилось с первого раза.
Таким образом, креативное мышление – это «мышца», которую можно и нужно тренировать.
1.3 Как занятия робототехникой развивают креативность?
Создание робота – это всегда проект. И этот проект полностью творческий. Путь от идеи к реальности включает следующие этапы творческого процесса:
1. Этап замысла (Фантазия): «А что, если создать робота, который будет сам поливать цветы? Или который будет находить потерянные под столом карандаши?» На этом этапе рождается самая главная идея.
2. Этап конструирования (Воплощение): Теперь идею нужно воплотить в металле и пластике. Как сделать так, чтобы манипулятор надежно хватал предмет? Какие колеса лучше подойдут для неровной поверхности? Здесь приходится постоянно экспериментировать, искать лучшие технические решения. Иногда собранная конструкция не работает, и ее нужно переделывать – это учит настойчивости.
3. Этап программирования (Оживление): Собранный робот – как новорожденный щенок. Он ничего не умеет. Нужно написать для него программу. Один и тот же робот может двигаться по прямой, объезжать препятствия или реагировать на хлопок. Программирование – это своего рода цифровая магия, где из простых команд (блоков) рождается сложное поведение.
4. Этап тестирования и улучшения (Совершенствование): Робот поехал не туда? Датчик срабатывает слишком медленно? Это не провал, а возможность для творчества. Нужно проанализировать ошибки, придумать, как их исправить, и внести изменения в конструкцию или программу.
Конструктор – это холст, а программа – кисть. Представьте, что у вас есть коробка с деталями конструктора. Из одинаковых деталей один человек соберет машину, другой – животное, а третий – космический корабль. Нет единственно правильного ответа! Это развивает гибкость и оригинальность мышления.
То же самое с программированием. Чтобы робот проехал по черной линии, можно написать простую программу, а можно – сложную, с использованием нескольких датчиков и переменных. Выбор подхода зависит только от фантазии и смекалки программиста.
Таким образом, можно сделать вывод, что робототехника создает идеальную среду для тренировки креативного мышления, так как ставит перед учеником открытые задачи, не имеющие единственного правильного решения, и поощряет поиск, эксперимент и доработку своей идеи.
Глава 2. Практическая часть.
2.1 Анкетирование.
Чтобы проверить нашу гипотезу и выяснить, насколько ученики 3-тьих классов заинтересованы в робототехнике, мы провели анонимное анкетирование.
Цель анкетирования: определить уровень интереса и информированности учеников 3-х классов о робототехнике и навыках, которые она развивает.
Метод: письменный опрос с помощью анкеты, содержащей 7 вопросов. В опросе приняли участие 89 учеников из параллели 3-х классов.
Анкета:
1. Ты знаешь, что такое робототехника?
· Да, я точно знаю!
· Я что-то слышал(а) о ней.
· Нет, я не знаю.
2. Если бы ты мог создать своего робота, чтобы он умел делать?
(Например: играть с тобой, помогать по дому, делать уроки, исследовать другие планеты)
3. Что тебе больше нравится делать? (отметь 1-2 самых любимых занятия)
· Собирать конструктор (LEGO и другие)
· Рисовать и придумывать новые механизмы
· Разбирать вещи, чтобы посмотреть, как они устроены внутри
· Играть в игры на телефоне/планшете/компьютере
· Решать головоломки и сложные задачки
· Читать книги про технику и изобретения
4. Какие навыки развивает робототехника?
· технические навыки (программирование, конструирование, основы электроники)
·интеллектуальные и творческие (логическое мышление, решение проблем, креативность)
·социальные (работа в команде, коммуникация, ответственность)
5. Хотел(а) бы ты заняться робототехникой?
· Да, очень!
· Возможно, попробовать бы.
· Нет, не интересно.
6. Если бы у нас был кружок робототехники, чем бы ты хотел(а) там заниматься?
· Собирать роботов из деталей (конструирование)
· Программировать роботов, чтобы они двигались и выполняли команды (программирование)
· Участвовать в соревнованиях роботов (испытания)
· Придумывать и рисовать роботов будущего (проектирование)
· Мне это не интересно
7.Могут ли занятия робототехникой помочь тебе в учебе и развитии творческих способностей?
·Да
·Возможно
·Нет
Анализ результатов анкетирования:
· На вопрос 1 большинство ребят (62%) ответили, что точно знают, что такое робототехника. 29% примерно знают, и всего лишь 9% не были знакомы с понятием.( см. приложение 1 рис.1) Это говорит о том, что тема актуальна и многие знакомы с этим понятием.
·Вопрос 2- что должен уметь робот, которого ребята создали бы сами, выявляет интересы детей, где можно использовать роботов. Наибольшее количество голосов набрали ответы: 35%-помогать по дому, 31%-делать уроки, 26%-играть со мной, 8%-исследовать другие планеты.(см. приложение 1 рис. 2)
· Вопрос 3 раскрывает, какие интересы учащиеся могут реализовать, занимаясь робототехникой. Наибольшее количество голосов набрали ответы: 30% - играть в игры на телефоне(этот интерес можно использовать в обучении программированию), 25% -собирать конструктор LEGO, 21%- рисовать и придумывать новые механизмы.
· На вопрос 4 –какие навыки развивает робототехника- 41% опрошенных отдали голоса за технические навыки, 35%- за творческие и интеллектуальные и 24%-за социальные. Это подтверждает нашу мысль, что робототехника сочетает в себе технику и творчество. (см. приложение 1 рис. 4)
· На вопрос 5- 30% опрошенных выразили явный интерес к кружку, а 41% готовы попробовать. Это показывает высокий потенциал для вовлечения учеников в такие занятия. (см. приложение 1 рис. 5)
·На вопрос 6 мнения разделились: 30% нравится программирование, 26% —конструирование, 24% — проектирование, и лишь 7% не заинтересованы робототехникой. Это доказывает, что в робототехнике каждый может найти занятие по душе. (см. приложение 1 рис. 6)
· На вопрос 7 больше половины ребят (55%) уверены, что робототехника помогает в учебе и развитии творчества. 35% сомневаются, и лишь 10% ответили отрицательно. Это означает, что связь между робототехникой и креативностью интуитивно чувствует большинство.
Таким образом, проведенное анкетирование показало, что большинство моих одноклассников и остальных учащихся параллели знакомы с робототехникой, видят в ней творческое начало и хотели бы ей заниматься. Многие также считают, что такие занятия полезны для развития интеллектуальных и творческих способностей.
2.2 Сборка собственного робота.
Передо мной стояла задача собрать робота, который должен объезжать препятствия. Для сборки собственного робота я использовал конструкторский набор EV3. Для этого мне понадобилось: 2 сервомотора, программируемый блок, датчик ультразвука, балки квадратной формы, обычные штифты, тройные штифты, два черных корпуса налево и направо, два средних диска колеса, резиновая прокладка для средних колес, R-goe кабели.
Сначала я сделал основу, на которой далее установлю 2 сервомотора. (рис.1)
Рис.1. Основа будущего робота.
Затем я установил все механизмы и програмируемый блок (рис.2). Это является основной частью робота.
Рис.2. Сборка основной части робота.
Далее я установил ультразвуковой датчик и присоединил его к первому порту, чтобы робот мог видеть препятствия и реагировать на них.
Рис.3. Установка ультразвукового датчика.
На последнем этапе сборки я прикрепил второстепенные детали, определяющие в какой области будет использован робот (машина или самолет). В моем случае, это был самолет. Робот успешно протестирован.
Рис. 4.Собранный робот.
В ходе своей работы я наблюдал за тем, как меняется мой подход к решению задач. До занятий робототехникой, если я видел сложную задачу, я часто терялся и не знал, с какой стороны к ней подойти.
После серии экспериментов, я стал подходить к задачам иначе:
1. Я сначала представляю конечную цель (Что я хочу получить?).
2. Потом разбиваю большую задачу на маленькие и простые шаги.
3. Я не боюсь ошибаться, потому что понимаю, что ошибка — это шаг к правильному решению.
4. Я стал чаще задавать вопрос «А что, если попробовать по-другому?».
Мой новый подход к решению задач наглядно показал, что робототехника — это не просто сборка по инструкции. Это постоянный поиск, эксперимент и реализация собственных идей. Каждый собранный и запрограммированный мной робот — это результат творческой работы.
Заключение.
В ходе нашей исследовательской работы мы изучили, что такое робототехника и креативное мышление. Мы выяснили, что процесс создания робота – от зарождения идеи до ее воплощения и испытания – полностью построен на творческом подходе, решении нестандартных задач и эксперименте.
Практическая часть работы – анкетирование – подтвердила нашу гипотезу. Ученики 3-их классов проявляют значительный интерес к робототехнике, воспринимают ее как творческую деятельность и верят в ее развивающий потенциал.
При сборке робота, во второй части практической работы, сначала было трудно, потому что не было готового плана. Но потом стало очень интересно! Я пробовал разные способы крепления коробки, менял колёса, чтобы робот был устойчивее. Я действительно мыслил творчески, чтобы решить свою собственную задачу.
Вывод: робототехника действительно является мощным и эффективным средством для развития креативного мышления. Я убежден, что когда мы собираем робота, мы не просто следуем инструкции, а учимся мыслить творчески и находить свои собственные решения. Она учит нас не бояться сложных задач, искать разные пути решения и воплощать свои самые смелые идеи в жизнь. Я считаю, что кружки робототехники должны быть доступны каждому школьнику, кто хочет развивать свой интеллект и творческие способности.
Список литературы
1.Иванов П.С. Основы робототехники: учебное пособие. — Москва: Лань, 2023. — 256 с.
2.Сидоров М.В. История робототехники [Электронный ресурс]. — URL: https://example.com/history-robotics (дата обращения: 12.11.2025).
3. Копосов Д.Г. Первый шаг в робототехнику. Практикум для 5-6 классов. Москва. БИНОМ Лаборатория знаний, 2012. —179 .с
4. Филиппов С.А. Робототехника для детей и родителей. Изд. 3-е, дополненное и исправленное. С.-Петербург. «Наука» 2013. —195 с.
5. Беляев В.М., Елисеев С.Н., Михно Л.А. Развитие творческого мышления и технической культуры. — Челябинск. Центр «Учитель», 2018. —255 с.
6. Иванова В.А. Робототехника как средство развития креативного мышления//
Инновационные технологии в образовании. – 2021, № 12. —С. 34-42.
7. Дударева, Ю. Б. Развитие творческого мышления в системе дополнительного образования детей и взрослых / Ю. Б. Дударева. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2016. — № 6 (110). — С. 767-771. — URL: https://moluch.ru/archive/110/26813
Приложение 1
Результаты анкетирования
Рис.1. Результаты ответов на 1-ый вопрос.
Рис.2 Результаты ответов на 2-ой вопрос.
Рис.3 Результаты ответов на 3-ий вопрос.
Приложение 1 продолжение
Рис.4 Результаты ответов на 4-ый вопрос.
Рис.5 Результаты ответов на 5-ый вопрос.
Рис.6 Результаты ответов на 6-ой вопрос.
Приложение 1 продолжение
Рис.7 Результаты ответов на 7-ой вопрос.