Понятие и роль образовательной робототехники на современном этапе развития образования
жүктеу/скачать 5,97 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- 1.4 Межпредметные связи образовательной робототехники
1.3 Подходы и рекомендации по реализации робототехники в
образованииОпыт применения робототехники в разных странах, помог выявить множество способов, которыми она поддерживает преподавательскую практику. Она показала себя в качестве инструмента, который усиливает понимание получаемых знаний из-за взаимодействия ученика с материалами. Кроме того, обучающиеся совместно сталкиваются с решением проблем. Первые отечественные работы в области образовательной робототехники относятся к началу 90-х годов. В частности, в учебном пособии для 8–9 классов средней школы А. П. Алексеева и др. «Робототехника» изложен теоретический материал по робототехнике и система практических занятий для построения самодельного робота. Книга предназначена для школьных объединений (кружков, факультативов), занимающихся конструированием автоматизированных систем. В учебном пособии можно выделить идеи, которые будут полезны для целей использования робототехники в изучении физики на современном этапе13. Автор книги «Робототехника для детей и родителей» Филиппов С. А. излагает основы конструирования на основе конструктора Lego Mindstorms, программирования на языках NXT-G, Robolab и RobotC, элементы теории автоматического управления, а также принципы работы и программы некоторых базовых конструкций роботов для соревнований в 2010 году14. В учебном практикуме для 5–6 классов «Первый шаг в робототехнику» Копосов Д. Г. описывает физические принципы работы ряда датчиков, входящих в базовый набор Lego Mindstorms, примеры нескольких проектов, моделирующих работу измерительных приборов. К иллюстрированным описаниям работы датчиков из набора LEGO Mindstorms подобран ряд заданий на работу с конкретным видом датчиков, а также прилагаются табличные данные физического характера для сравнения (оценки) различных показателей. В учебном пособии приводятся примеры проектов, которые можно выполнить для освоения принципа работы датчика. В пособии приводятся проекты для сборки следующих измерительных приборов: тахометр, измеритель громкости, измеритель освещённости, одометр, курвиметр, спидометр, дальномер. Данный вариант практикума, к которому также разработан вариант рабочей тетради, можно рассматривать как пропедевтику изучения физики на основе базового набора Lego Mindstorms15. Очень интересны предложенные Копосовым Д.Г. идеи проектов по робототехнике на уроках информатики и других уроках в цикле видеоматериалов издательства «БИНОМ»16. Среди образовательных организаций, предоставляющих образовательные услуги в сфере робототехники преобладают организации дополнительного образования и на это, конечно, есть свои причины. Во-первых, это направленность образовательной робототехники на развитие инженерно-технического мышления посредством включения обучающихся в робототехническое творчество. Данная направленность более традиционна и развита в системе дополнительного образования. Во-вторых, статус образовательной робототехники в современной школе. Только в 2015 году в примерной основной образовательной программе основного общего образования появляется упоминание роботов и робототехники как дидактической единицы содержания основного общего образования. То есть это относительно новое и незнакомое для общеобразовательных школ направление. В-третьих, материально-техническое обеспечение занятий по робототехнике. Робототехнические конструкторы, дополнительное оборудование к ним, различные расходные материалы имеют определенную, достаточно высокую стоимость. Организациям дополнительного образования закупить их проще для оказания образовательных услуг на коммерческой основе, чем бюджетным организациям общего образования. Четвертая причина тесно взаимосвязана с третьей: если даже в общеобразовательной организации нашли средства и закупили конструкторы, часто возникает проблема с кадровым и методическим обеспечением данной образовательной деятельности. Кто и как будет/должен учить? Организациям дополнительного образования проще решать кадровые вопросы в силу того, что их меньше, а возможности обеспечения «часами» и привлекательным размером оплаты труда потенциального специалиста в области образовательной робототехники – наоборот больше17. Тем не менее, образовательная робототехника развивается и в общеобразовательных школах, особенно во внеурочной деятельности. Применение ее в урочной деятельности общеобразовательных организаций пока не получило широкого развития. Данное направление наиболее развито в специализированных школах, лицеях, гимназиях, как правило реализующих инженерно-технологический профиль подготовки. Ученики вовлечены в образовательный процесс благодаря созданию моделей роботов, проектированию и программированию робототехнических устройств и участвуют в робототехнических соревнованиях, конкурсах, олимпиадах, конференциях. С одной стороны, наибольший накопленный опыт в данном направлении имеют школы открывшие классы инженернотехнологической направленности. Но с другой стороны сегодня существуют примеры внедрения робототехники в начальной школе и даже на уровне дошкольного образования. Один из известных пропагандистов развития робототехники в образовании, первым в нашей стране разработавший дистанционный обучающий онлайн-курс по робототехнике С.А. Филиппов представляет следующим образом место образовательной робототехники в окружающем социуме (рисунок 3)18. Рисунок 3. Образовательная робототехника в социуме При этом, на наш взгляд, образовательная робототехника должна оставаться средством, а не целью. С учетом ее профессиональноориентирующего характера, школьнику должна предоставляться возможность выбора глубины ее освоения. В этом мы присоединяемся к мнению Ершова М. Г., который считает, что «школьник должен иметь возможность самоопределиться в выборе уровня знакомства с робототехникой. Либо ему будет достаточно базового уровня, который предполагает в основном урочные формы работы, либо он будет знакомиться с робототехникой по расширенному или углублённому варианту, выбирая элективные курсы, проекты и другие формы …» (рисунок 4)19. В своем выступлении на VII Всероссийской конференции «Современное технологическое обучение: От компьютера к роботу» (2931 марта 2017 год) Михаил Горский затронул проблему «Реализация кружка робототехники». Он высказал свой взгляд на основные направления и аспекты создания кружка «Робототехники» и обратил внимание на те проблемы, которые возникают после создания кружка. Рисунок 4. Уровни знакомства с робототехникой Также Горский М.Г. рассматривает классификацию кружков робототехники основанную на экономических отношениях (коммерческие и бюджетные) и по роду деятельности (спортивные; творческие; и другие (создание моделей по инструкциям и пр.). Выделяет в них свои плюсы и минусы20. Спортивное направление – быстрый «старт», но, если нет побед – пропадает интерес к робототехнике. Творческое направление – всегда что-то новое; всегда можно реализовать то, что ребенку интересно (свой проект). Работа по созданию робота подразумевает активную творческую деятельность ребёнка, что зачастую мотивирует его на высокий результат. Также это формирует и развивает навыки программирования и логического мышления, что способствует реализации межпредметных связей с информатикой. Всё это помогает вывести образовательный процесс на новый, более высокий уровень, преодолев недостатки традиционного обучения. Т.Т. Газизов, О.С. Нетесова и А.Н. Стась предлагают внедрять робототехнику в образовательный процесс в формате элективного курса, использующего в процессе реализации следующие методы: метод проектов, метод портфолио, метод взаимообучения, модульный метод и метод проблемного обучения21. С. А. Филиппов предлагает ввести курс основ робототехники для обучающихся 5 - 7 классов в рамках предмета Технология, из расчёта 2 часа в неделю, 68 часов в год, 204 часа за 3 года. То есть, по сути, он предлагает предмет «Технология» в этих классах заменить робототехникой22. В. В. Тарапата предлагает похожую организационную модель, отличающуюся только усложнением используемых робототехнических платформ и возможностями внутрипредметной и межпредметной интеграции: Lego Mindstorms Educations EV3 – 5-6 классы; SkratchDuino (Робоплатформа + Лаборатория) – 7 класс; Arduino (и Arduino-совместимые платы) – 8-9 классы [49]. Так, например, информатика, изучаемая инвариантно в 7-9 классах основной школы, может получить пропедевтику в 5-6 классах за счет вариативной части посредством «простого» программирования и конструирования роботов на платформе Lego Mindstorms Educations EV3. Уроки технологии, имеющие в своей основе деятельностную компоненту, могут быть построены через планирование, проектирование, сборку и испытание различных моделей роботов. По сути, сборка представляет собой тоже ручной труд, конструирование. По мнению В.В. Тарапаты «предметная область «Технология» в современном понимании должна стать проекцией естественнонаучного, математического и информационного образования; формировать у учащихся практические навыки в непосредственном единстве с изучением учебных предметов естественнонаучного цикла»23. Также он считает, что робототехника может составлять до 50% урочного времени предмета «Технология». И все эти часы могут «уйти» учителю информатики, который на сегодняшний день более подготовлен к преподаванию робототехники, в попытке «осовременить технологию». Первоначально многие школы пошли по пути внедрения образовательной робототехники в образовательный процесс школы за счет вариативной части ООП, то есть, не меняя привычного содержания учебных предметов и реализуя робототехнику за счет дополнительных часов по предмету. Это обеспечивалось в том числе посредством сотрудничества с организациями дополнительного образования. Сотрудники центров дополнительного образования проводят в школах занятия, чаще в форме кружков, в рамках внеурочной деятельности или дополнительного образования, используя собственные ресурсы: конструкторы, инструкции на носителях, собственные методические материалы. От школы требуется наличие помещений, компьютеров с необходимым программным обеспечением. Другим вариантом является внедрение интегрированного курса образовательной робототехники в школьную программу. Интегрированный курс представляет собой включение в курсы информатики, математики, физики и технологии блоков образовательной робототехники, с использованием межпредметных связей. Для этого следует составлять учебные планы по этим предметам так, чтобы темы соответствовали друг другу в логическом и хронологическом порядке. Данный курс направлен на достижение нескольких целей: научить школьников создавать рабочих роботов из подручных/легкодоступных материалов; подготовить квалифицированные инженерные кадры; подготовить школьников, заинтересованных к поступлению в вуз и дальнейшей работе в сфере робототехники и IT. Также широкое распространение получил вариант реализации робототехники (в том числе проектной деятельности) за счет часов на внеурочную деятельность. На наш взгляд, это является наиболее оптимальным решением. Во-первых, далеко не всегда можно осуществить сотрудничество между школой и центром дополнительного образования, выгодное для обеих сторон. Во-вторых, на сегодняшний день довольно сложно ввести интегрированный курс, объединяющий в логическом и хронологическом порядке учебные темы по технологии, информатике, физике и математике, потому что для этого нужны точные и общепринятые методические разработки, и рекомендации, которые пока не утверждены. Это может послужить темой для отдельного исследования. На наш взгляд, для образовательного учреждения в долгосрочной перспективе гораздо выгоднее будет иметь собственную материально-техническую базу (конструкторы, ПО и другое оборудование) и собственного преподавателя, чем сотрудничать с центрами дополнительного образования на платной договорной основе, как это зачастую происходит сейчас. Причём образовательный курс робототехники целесообразно сделать именно внеурочным, а не общеобязательным, но как интерактивное средство обучения робототехника может применяться в рамках общеобразовательных учебных дисциплин. 1.4 Межпредметные связи образовательной робототехникиРассмотрим возможности реализации образовательной робототехники в качестве интерактивного средства обучения на разных ступенях обучения и предметных областях. Начальная школа. Окружающий мир. Социальный заказ общества диктует, что современный школьник должен знакомиться с окружающим миром не только на теоретическом уровне, но и постигать его тайны непосредственно на практике. Объединить теорию и практику возможно, если использовать образовательную робототехнику (на уроках окружающего мира более 25 тем) в начальных классах, что обеспечит существенное воздействие на развитие у учащихся речи и познавательных процессов (сенсорное развитие, развитие мышления, внимания, памяти, воображения), а также эмоциональной сферы и творческих способностей. Например, в программе Плешакова А. А. «Зеленый дом» образовательная робототехника позволит создавать на уроках динамические схемы, отражающие те или иные явления, сделает демонстрацию опытов яркой, красочной и более наглядной. Основная и старшая школа. В ходе занятий обучающиеся не только и не столько занимаются робототехникой, сколько получают опыт ее применения в качестве некоего интерактивного элемента, позволяющего более эффективно закреплять теоретические знания в ходе практической деятельности. Причем, таким образом могут закрепляться теоретические знания, как по точным наукам (физика, математика), так и по предметам естественно-научного цикла (биология, химия, астрономия, экология). Среди нескольких разделов, которые могут быть рассмотрены обучающимися с применением робототехники можно выделить: Электрические системы и электронные схемы; Последовательные и параллельные соединения; Двигатели постоянного и переменного тока; Приводы; Механика движения; Прикладная физика; Математика; Программирование; Анализ и разработка алгоритмов и др. Производители робототехнических наборов активно поддерживают развитие образовательной робототехники, поэтому появляются все новые образовательные наборы, отвечающие подобным запросам. жүктеу/скачать 5,97 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|