Робототехника в начальной школе

Игнатьева Е. Ю.

Саблина Е. А.
Шабанов А. А.

РОБОТОТЕХНИКА

В НАЧАЛЬНОЙ ШКОЛЕ

9 785970 608333

ISBN 978-5-97060-833-3

Интернетмагазин:
www.dmkpress.com

Оптовая продажа: 
КТК «Галактика»
email: books@alians-kniga.ru
www.дмк.рф

Книга учителя

РОБОТОТЕХНИКА В НАЧАЛЬНОЙ ШКОЛЕ

www.pacpac.ru  

В этом методическом пособии подробно описываются подготовка 
и ход занятий по робототехнике в начальной школе. Ученики начальных классов на уроках технологии и робототехники или в 
рамках внеурочной деятельности под руководством педагога собирают множество моделей и программируют их на выполнение 
простых действий. По мере повышения сложности задач учащиеся совершенствуют навыки механической сборки, сборки электрических схем и изучают программирование с помощью стандартных блок-схем.

Учебный материал распределен по следующим модулям:
• 
Знакомство с конструктором

• 
Знакомство со средой программирования

• 
Создание линейных алгоритмов

• 
Создание алгоритмов с циклами

• 
Создание алгоритмов с ветвлениями

• 
Создание многопоточных программ

• 
Творческий проект

Пособие позволит учителю грамотно организовать процесс занятий и 
эффективно использовать конструктор fischertechnik «BT Стартовый 
набор». В числе программируемых моделей – светофор, карусель, маяк, 
холодильник, стиральная машина, сушилка для рук, шлагбаум. 

Для более глубокого закрепления знаний учащихся предусмотрена 
рабочая тетрадь, которая составляет единый комплект с этим пособием.

Е. Ю. Игнатьева, Е. А. Саблина, А. А. Шабанов 

Робототехника  
в начальной школе

Методическое пособие

На базе конструктора «BT Стартовый набор» 

Москва, 2020

Общество с ограниченной ответственностью «ПАКПАК» 
при поддержке fischertechnik GmbH

УДК 004.43, 59.30
ББК 32.81
И26

Игнатьева Е. Ю., Саблина Е. А., Шабанов А. А.
И26 Робототехника в начальной школе: методическое пособие. – М.: ДМК Пресс, 
2020. – 150 с.: ил. 

ISBN 978-5-97060-833-3

Издание представляет собой сборник заданий и методических рекомендаций для изучения робототехники в начальной школе. Для выполнения заданий необходимы конструктор 
fischertechnik «BT Стартовый набор», батарейка типа Крона или аккумулятор fischertechnik, 
компьютер и рабочая тетрадь.
Каждая глава представляет собой развернутый план урока, включающий этап подготовки, 
последовательность действий и подведение итогов. В числе собираемых и программируемых 
моделей светофор, карусель, сушилка для рук и другие. В приложениях приводятся сведения 
об элементах конструктора, советы по программированию в виде блок-схем, методы поиска 
и устранения неисправностей, рекомендации по технике безопасности.
Методическое пособие предназначено для преподавателей технологии и информатики, 
учителей начальных классов, а также для педагогов дополнительного образования и преподавателей кружков робототехники.

УДК 004.43, 59.30
ББК 32.81

Все права защищены. Любая часть этой книги не может быть воспроизведена в какой 
бы то ни было форме и какими бы то ни было средствами без письменного разрешения владельцев авторских прав.

 
© ООО «ПАКПАК», 2019
ISBN 978-5-97060-833-3 
© Оформление, издание, ДМК Пресс, 2020

Содержание

Введение .......................................................................................................................................................6

Урок № 1. Знакомство с конструктором ..........................................................................13

Урок № 2. Знакомство со средой программирования .........................................25

Урок № 3. Светофор для пешеходов .................................................................................35
Исполнительное устройство «Лампа» ................................................................................................ 36
Задание № 1. Линейная программа для светофора .....................................................................37
Дополнительное задание. Программа для светофора с циклом ............................................ 40

Урок № 4. Регулируемый светофор для пешеходов .............................................42
Датчик «Кнопочный переключатель» ................................................................................................. 43
Задание № 1. Проверка модели светофора в режиме «Тест» ................................................. 44
Задание № 2. Программа с проверкой нажатия кнопки ........................................................... 44
Задание № 3. Программа с миганием зеленого сигнала светофора ................................... 46

Урок № 5. Карусель ...........................................................................................................................48
Исполнительное устройство «Мотор» и механизм «Редуктор» ............................................... 50
Задание № 1. Блок-схема простой линейной программы для карусели ............................ 50
Задание № 2. Проверка модели карусели в режиме «Тест» .................................................... 51
Задание № 3. Программа с блоком Проверка кнопки с ожиданием ................................... 51

Урок № 6. Карусель (продолжение) ....................................................................................54
Задание № 1. Программа для карусели с циклом ........................................................................ 55
Задание № 2. Программа с изменением направления вращения мотора ........................ 55

Урок № 7. Маяк .....................................................................................................................................59
Задание № 1. Программа для прерывистого режима работы маяка ................................... 60
Задание № 2. Программа для режима быстрого мерцания маяка ....................................... 61
Задание № 3. Программа для режима медленного мерцания маяка .................................. 62

Урок № 8. Холодильник ................................................................................................................64
Задание № 1. Программа для лампы внутреннего освещения холодильника ................ 66
Задание № 2. Программа для сигнальной лампы ........................................................................ 68

Урок № 9. Стиральная машина ................................................................................................74
Задание № 1. Программа стирки ......................................................................................................... 76

Содержание

4

Задание № 2. Программа стирки с проверкой закрытия дверцы ......................................... 78
Задание № 3. Программа полоскания ............................................................................................... 79
Задание № 4. Программа сушки .......................................................................................................... 80
Задание № 5. Программа всех режимов стирки с индикацией этапа стирки .................. 82

Урок № 10. Сушилка для рук ....................................................................................................84
Датчик «Фототранзистор» и особенности работы светового барьера................................. 86
Задание № 1. Экспериментальная программа для светового барьера ............................... 86
Задание № 2. Программа для сушилки для рук ............................................................................ 90
Задание № 3. Эксперимент для проверки безопасности электроприборов ..................... 94

Урок № 11. Шлагбаум .....................................................................................................................97
Задание № 1. Программа для шлагбаума с концевыми выключателями .......................... 99
Дополнительное задание. Безопасность работы шлагбаума ..................................................100

Урок № 12. Работа над творческим проектом ........................................................103

Приложение № 1. Исполнительное устройство «Мотор» ...............................110

Приложение № 2. Исполнительное устройство «Лампа» ...............................114

Приложение № 3. Датчик «Кнопочный переключатель» ..............................121

Приложение № 4. Датчик «Фототранзистор» ..........................................................125

Приложение № 5. Особенности конструкции и работы  
контроллера BT Smart .................................................................................................................130

Приложение № 6. Технические характеристики  
электромеханических и электронных компонентов конструктора .......133

Приложение № 7. Поиск и устранение неисправностей .................................135

Приложение № 8. Советы по программированию ...............................................138

Приложение № 9. Техника безопасности при работе  
с конструктором ................................................................................................................................142

Приложение № 10. Тематическое планирование творческой  
проектной деятельности ............................................................................................................146

Список используемой литературы.....................................................................................148

В работе с методическим пособием вам помогут специальные значки:

Фронтальная беседа, дискуссия
Форма работы: коллективная

Практическая работа с конструктором
Форма работы: парная

Работа за компьютером
Форма работы: парная

Выполнение задания в рабочей тетради
Форма работы: индивидуальная

Смотрите в «Инструкции по сборке»

Смотрите в рабочей тетради

Обратите внимание!

Соблюдайте технику безопасности!

Ссылки на перечень замеченных неточностей и опечаток, а также на архив 
с примерами управляющих программ, использованных в данном пособии, приведены на веб-сайтах издательства (www.dmkpress.com) и компании ПАКПАК 
(www.pacpac.ru).

Введение

Предмет: 
Информатика и ИКТ, Технология

Класс: 
2–4

Возраст детей: 7–12 лет
Тип урока: 
комбинированный

Вид урока: 
урок-практикум

Цели

Освоение информационных и коммуникационных технологий направлено на 
достижение следующих целей: 

 
 предметные:
– ознакомление с основами автоматики и робототехники с помощью 
конст руктора «BT Стартовый набор» фирмы fischertechnik, Германия;
– систематизация знаний по теме «Алгоритмы» на примере работы программной среды ROBO Pro Light1 с использованием блок-схем;
– овладение трудовыми умениями и навыками при работе с конструктором, приобретение опыта практической деятельности по созданию 
автоматизированных систем управления, полезных для человека и общества;
– знакомство с законами реального мира;
– овладение умением применять теоретические знания на практике;
– усвоение знаний о роли автоматизированных систем управления в преобразовании окружающего мира;

 
 метапредметные:
– формирование алгоритмического мышления через составление алгоритмов в компьютерной среде ROBO Pro Light;
– овладение способами планирования и организации созидательной деятельности;

 
 личностные:
– развитие пространственного воображения, логического и визуального 
мышления, наблюдательности, креативности;
– развитие мелкой моторики рук;
– формирование первоначальных представлений о профессиях, в которых информационные технологии играют ведущую роль;
– воспитание интереса к информационной и коммуникационной деятельности.

1 Программная среда ROBO Pro Light является «усеченной» версией полнофункциональной среды программирования ROBO Pro.

6

Введение

7

Задачи

В качестве основных задач при работе с конструктором «BT Стартовый набор» 
ставятся:

 
 познавательные:
– начальное освоение компьютерной среды ROBO Pro Light для управления моделями;
– систематизация и обобщение знаний по теме «Алгоритмы» в ходе создания управляющих программ в среде ROBO Pro Light;
– освоение навыков создания моделей из деталей конструктора;
– развитие умения строить трехмерные модели по двумерным чертежам;
– освоение принципов механики и слаботочных электрических соединений;
– создание завершенных проектов с использованием освоенных навыков 
конструирования и структурного программирования.

 
 регулятивные:
– выработка навыков планирования – определения последовательности 
промежуточных целей с учетом конечного результата;
– освоение способов контроля в форме сопоставления способа действия 
и его результата с заданным образцом с целью обнаружения отличий от 
эталона.

 
 коммуникативные:
– выработка умения работать над проектом в команде;
– эффективно распределять обязанности.
Внутренняя структура задач освоения навыков программирования допускает 
модульную организацию программы обучения. Предлагается следующий набор 
учебных модулей:

 
 «Знакомство с конструктором»;

 
 «Знакомство со средой программирования»;

 
 «Создание линейных алгоритмов»;

 
 «Создание алгоритмов с циклами»;

 
 «Создание алгоритмов с ветвлениями»;

 
 «Создание многопоточных программ»;

 
 «Творческий проект».

Результаты

Личностные результаты

К личностным результатам освоения навыков конструирования и программирования с конструктором «BT Стартовый набор» относятся:

 
 осмысление мотивов своих действий при выполнении заданий с жизненными ситуациями;

 
 начало профессионального самоопределения, ознакомление с миром профессий, связанных с информационными и коммуникационными технологиями.

Введение

8

Метапредметные результаты

I. Технологический компонент
Регулятивные универсальные учебные действия:

 
 освоение способов решения проблем творческого характера в жизненных 
ситуациях;

 
 формирование умений ставить цель – создание творческой работы, планирование достижения этой цели, создание вспомогательных эскизов в процессе работы;

 
 оценивание получающегося творческого продукта и соотнесение его с изначальным замыслом, выполнение по необходимости коррекции либо 
продукта, либо замысла.
Познавательные универсальные учебные действия:

 
 поиск информации в индивидуальных информационных архивах учащегося, информационной среде образовательного учреждения, в федеральных хранилищах информационных образовательных ресурсов;

 
 использование средств информационных и коммуникационных технологий для решения коммуникативных, познавательных и творческих задач.
Коммуникативные универсальные учебные действия:

 
 подготовка выступления.

II. Логико-алгоритмический компонент
Регулятивные универсальные учебные действия:

 
 планирование последовательности шагов алгоритма для достижения цели;

 
 поиск ошибок в плане действий и внесение в него изменений.
Познавательные универсальные учебные действия:

 
 моделирование – преобразование объекта из чувственной формы в модель, где выделены существенные характеристики;

 
 анализ объектов с целью выделения признаков (существенных, несущественных);

 
 синтез – составление целого из частей, в том числе самостоятельное достраивание с восполнением недостающих компонентов;

 
 установление причинно-следственных связей;

 
 построение логической цепи рассуждений.
Коммуникативные универсальные учебные действия:

 
 аргументирование своей точки зрения на выбор способов решения поставленной задачи;

 
 выслушивание собеседника и ведение диалога.

Введение

9

Предметные результаты

Модуль «Знакомство с конструктором» 
В результате изучения данного модуля учащиеся должны:

 
 знать названия различных типов компонентов конструктора:
– контроллер (специализированный микрокомпьютер);
– исполнительные устройства – мотор, лампа (светодиод);
– датчики – кнопочный переключатель (кнопка), фототранзистор;
– соединительные провода;
– строительные блоки;

 
 уметь:
– выполнять соединение деталей типа «ласточкин хвост»;
– выполнять электрические соединения с помощью проводов со штекерами;
– проверять подключение контроллера к источнику питания.

Модуль «Знакомство со средой программирования»
В результате изучения данного модуля учащиеся должны уметь:

 
 запускать компьютерную программу ROBO Pro Light и завершать работу 
с ней;

 
 находить Панель инструментов, панели Элементы программы и Тест 
BT конт роллера в рабочем окне программы;

 
 перемещать программные блоки в рабочее окно программы;

 
 рисовать соединительные линии между блоками;

 
 удалять программные блоки и соединительные линии;

 
 сохранять управляющие программы на компьютере в папке для проектов.

Модуль «Создание линейных алгоритмов»
В результате изучения данного модуля учащиеся должны уметь:

 
 составлять словесное описание последовательности действий модели;

 
 понимать построчную запись алгоритмов и запись в виде блок-схем;

 
 рисовать линейные блок-схемы на основе словесного описания действий 
модели;

 
 создавать управляющую программу на основе блок-схем в среде программирования ROBO Pro Light;

 
 сохранять созданную управляющую программу и вносить в нее изменения.

Модуль «Создание алгоритмов с циклами»
В результате изучения данного модуля учащиеся должны уметь:

 
 составлять словесные описания циклических действий моделей;

 
 рисовать блок-схемы с циклами;

 
 создавать управляющую программу с циклом в среде программирования 
ROBO Pro Light.

Введение

10

Модуль «Создание алгоритмов с ветвлениями»
В результате изучения данного модуля учащиеся должны уметь:

 
 создавать алгоритмы с ветвлениями;

 
 записывать выводы в виде правил «если … то …»; по заданной ситуации 
составлять короткие цепочки правил «если … то …»;

 
 выбирать алгоритм, правильно изображающий предложенную ситуацию.

Модуль «Создание многопоточных программ»
В результате изучения данного модуля учащиеся должны:

 
 знать, что такое многопоточная программа;

 
 уметь создавать многопоточные программы.

Модуль «Творческий проект»
При выполнении творческих проектных заданий учащиеся будут разрабатывать 
конструкции своих собственных моделей, составлять электрическую схему подключений и создавать для них управляющие программы.
Условия осуществления занятий:

 
 обязательное наличие компьютеров;

 
 могут проводиться учителем начальных классов, учителем технологии или 
учителем информатики.
Перечень используемого оборудования и материалов:

 
 рабочее место для работы с конструктором и компьютером;

 
 конструктор fischertechnik «BT Стартовый набор»;

 
 компьютер с ОС Windows и установленной программой ROBO Pro Light1;

 
 рабочая тетрадь, составляющая с данным пособием единый комплект [9]2.

Рекомендуемый ход урока

Вступительная беседа

Вступительная беседа проводится с целью освежить в памяти учащихся прежние знания и способы действия, сделать их актуальными на данный момент. 
Кроме того, необходимо психологически подготовить учащихся: сосредоточить 
их внимание на предстоящей деятельности, возбудить интерес к уроку, сосредоточить внимание. В ходе беседы учащиеся воспроизводят известные им знания, 
осознают их, обобщают факты, связывают старые знания с новыми условиями, 
с новыми данными и т. д. В процессе актуализации или в результате нее следу
1 На момент написания пособия текущей версией ROBO Pro Light оставалась версия 
4.3.6, работа которой официально поддерживается в ОС Microsoft Windows 7/8/10.

2 Для конструктора fischertechnik «BT Стартовый набор» имеется Сопроводительная 
инст рукция, которая в русскоязычном переводе тоже называется «рабочая тетрадь» 
[III]. Далее по тексту при упоминании рабочей тетради будет подразумеваться рабочая 
тетрадь [9].

Введение

11

ет подвести учащихся к осознанию проблемной ситуации и формулированию 
проб лемы. Этап актуализации должен подготовить ученика к осуществлению самостоятельной учебной деятельности.

Формулирование темы

При формулировании темы следует обратить внимание учащихся на недостаточность формулировок типа «Светофор» (см. урок 4), поскольку в действительности ставится задача создания управляемого светофора для пешеходов.

Тренировочное упражнение

Вначале учащимся предлагаются простые задачи, основной целью которых является выработка базовых навыков, таких как составление словесных описаний 
последовательности действий моделей, знакомство с функциями блоков управляющей программы, составление блок-схем и простых управляющих программ. 
На этом этапе предполагается групповое обсуждение задачи и способа ее решения, возможна демонстрация фрагментов программы на интерактивной доске.
Тренировочные упражнения удобно выполнять до того, как построена модель, – на рабочем столе нет ничего лишнего, что отвлекает внимание учащихся, 
и больше места, для того чтобы расположить рабочую тетрадь.
Однако при работе с некоторыми моделями целесообразно сначала построить 
модель, прежде чем выполнять тренировочные упражнения. Связано это с особенностями конструкции, которые необходимо изучить, для того чтобы задание 
стало понятным учащимся. В этом случае после вступительной беседы и формулирования темы урока следует сразу приступить к работе с конструктором.
Если учащиеся работают в парах (один набор на двух человек), то все письменные задания каждый учащийся выполняет индивидуально в своей рабочей 
тетради, а вот для работы с конструктором и компьютером придется распределять роли. Важно приучить учащихся делить между собой задания и регулярно 
меняться ролями, так чтобы у каждого была возможность освоить как навыки 
конструирования, так и навыки программирования. Обычно в рамках каждого 
занятия перед учащимися будут стоять одни и те же задачи:

 
 отобрать нужные детали конструктора;

 
 собрать модель;

 
 выполнить электрические подключения;

 
 проверить правильность подключения исполнительных устройств и датчиков;

 
 составить словесное описание последовательности действий модели и/или 
нарисовать блок-схему;

 
 создать управляющую программу, проверить ее работу и внести в нее изменения при необходимости;

 
 присвоить программе имя и сохранить на компьютере в папке для проектов.
Желательно, чтобы перед началом работы ученики самостоятельно решили, кто из них будет в роли «А» (механик, программист, главный конструктор),