Секция 8. Научно-исследовательская и творческая работа обучающейся молодежи как условие формирования готовности к инновационной деятельности

Робототехника в современной школе

Ложкин С.Н.

Хохольский лицей, районный поселок Хохольский, Воронежская область

Аннотация. Осмысливается роль информационных технологий в воспитании школьников. Описаны особенности робототехники - новой педагогической технологии. Представлены занятия с применением методов проблемного обучения.

Ключевые слова: образовательных технологий, система образования, исследовательская деятельность.

Информатизация всех сфер общества, интенсификация учебной деятельности определяют процесс модернизации и новое видение роли основного общего образования. Целью политики модернизации в среднесрочной перспективе, как отмечалось в Федеральной программе развития образования на ближайшие годы, является «обеспечение конкурентоспособности России на мировом уровне». Правительственная стратегия модернизации образования предполагает обновление содержания образования на основе «ключевых компетенций», которые в личностном плане проявляются как компетентности. Обучающийся должен не вообще получать образование, а достигнуть некоторого уровня компетентности в способах жизнедеятельности в человеческом обществе, чтобы оправдать социальные ожидания нашего государства о становлении нового работника, обладающего потребностью творчески решать сложные профессиональные задачи. Такую компетентностную стратегию образования легко реализовать в образовательной среде робототехника.

С началом нового тысячелетия в большинстве стран робототехника занимает существенное место как в школьном, так и в университетском образовании, подобно тому, как информатика появилась в конце прошлого века и потеснила обычные предметы. По всему миру проводятся конкурсы и состязания роботов для школьников и студентов. Лидирующие позиции в области школьной робототехники на сегодняшний день занимает фирма Lego (подразделение Lego Education) с образовательными конструкторами серии Mindstorms, Fischertechnik. В таких странах, как США, Япония, Корея и в некоторых других при изучении робототехники используются и более сложные кибернетические конструкторы.

Робототехника - прикладная наука, занимающаяся разработкой автоматизированных технических систем. Робототехника опирается на такие дисциплины, как электроника, механика, программирование [1].

Образовательная робототехника - это новая, актуальная педагогическая технология, которая находится на стыке перспективных областей знания: механика, электроника, автоматика, конструирование, программирование и технический дизайн.

Робототехника является одним из важнейших направлений научно- технического прогресса, в котором проблемы механики и новых технологий соприкасаются с проблемами искусственного интеллекта. На современном этапе в школе рассматриваются проблемы робототехники. Lego роботы встраиваются в учебный процесс. Проводятся соревнования по робототехнике, учащиеся участвуют в различных конкурсах, в основе которых использование новых научно-технических идей, обмен технической информацией и инженерными знаниями.

В современном обществе идет внедрение роботов в нашу жизнь, очень многие процессы заменяются роботами. Сферы применения роботов различны: медицина, строительство, геодезия, метеорология и т.д. Очень многие процессы в жизни человек уже и не мыслит без робототехнических устройств (мобильных роботов): робот для всевозможных детских и взрослых игрушек, робот -сиделка, робот - нянечка, робота - домработница и т.д. Специалисты, обладающие знаниями в этой области, сильно востребованы. И вопрос внедрения робототехники в учебный процесс, начиная с начальной школы актуален. Если ребенок интересуется данной сферой с самого младшего возраста, он может открыть для себя столько интересного. Поэтому внедрение робототехники в учебный процесс и внеурочное время приобретают все большую значимость и актуальность.

Все школьные наборы на основе LEGO® конструктора ПервоРобот RCX, NXT предназначены, чтобы ученики в основном работали группами. Поэтому, учащиеся одновременно приобретают навыки сотрудничества и умение справляться с индивидуальными заданиями, составляющими часть общей задачи. В процессе конструирования добиваться того, чтобы созданные модели работали, и отвечали тем задачам, которые перед ним ставятся. Учащиеся получают возможность учиться на собственном опыте, проявлять творческий подход при решении поставленной задачи. Задания разной трудности, учащиеся осваивают поэтапно. Основной принцип обучения «шаг за шагом», являющийся ключевым для LEGO®, обеспечивает учащемуся возможность работать в собственном темпе.

Целью использования Лего-конструирования в рамках внеурочной деятельности является овладение навыками начального технического конструирования, развития мелкой моторики, изучение понятий конструкции и основных свойств (жесткости, прочности, устойчивости), навык взаимодействия в группе. В распоряжение детей предоставлены конструкторы, оснащенные микропроцессором, и наборами датчиков. С их помощью школьник может запрограммировать робота - умную машинку на выполнение определенных функций.

Использование Лего-конструкторов в образовательной деятельности повышает мотивацию обучающихся к обучению, так как при этом требуются знания практически из всех учебных дисциплин от искусств и истории до мате матики и естественных наук. Педагоги, использующие в своей практике робототехнику, могут достигнуть целого комплекса образовательных целей:

  • - коллективная выработка идей;
  • - развитие словарного запаса и навыков общения при объяснении работы модели;
  • - проведение систематических наблюдений и изменений;
  • - логическое мышление и программирование заданного поведения модели;
  • - установление причинно-следственных связей;
  • - написание и воспроизведение сценария с использованием модели для наглядности и драматургического эффекта;
  • - экспериментальное исследование, оценка (измерение) влияния отдельных факторов;
  • - анализ результатов и поиск новых решений.

Разнообразие конструкторов Лего позволяет заниматься с обучающимися разного возраста и по разным направлениям (конструирование, программирование, моделирование физических процессов и явлений и т.д.).

Дети с большим удовольствием посещают занятия, участвуют и побеждают в различных конкурсах.

Если обучающийся интересуется данной сферой с начальной школы, он может открыть для себя много интересного и, что немаловажно, развить те умения, которые ему понадобятся для получения профессии в его будущем.

Доминирующей целью использования образовательной робототехники в системе образования является овладение навыками технического конструирования и моделирования, изучение понятий конструкции и основных свойств (жесткости, прочности, устойчивости), навыков взаимодействия в группах, парах (элементы сотрудничества).

Новые стандарты обучения обладают отличительной особенностью -ориентацией на результаты образования, которые рассматриваются на основе системно-деятельностного подхода, который применяется в системе школьного образования. Такую стратегию обучения помогает реализовать образовательная среда Лего. Основное оборудование - это ЛЕГО-конструкторы.

В рамках школьного урока и внеурочной деятельности роботехнические комплексы Лего могут применяться по следующим направления: Демонстрация;

Фронтальные лабораторные работы и опыты;

Исследовательская проектная деятельность.

Эффективность обучения основам робототехники зависит и от организации занятий, проводимых с применением следующих методов:

Объяснительно-иллюстративный - предъявление информации различными способами (объяснение, рассказ, беседа, инструктаж, демонстрация, работа с технологическими картами и др.).

Эвристический - метод творческой деятельности (создание творческих моделей и т. д.).

Проблемный - постановка проблемы и самостоятельный поиск её решения обучающимися.

Программированный - набор операций, которые необходимо выполнить в ходе выполнения практических работ (форма: компьютерный практикум, проектная деятельность).

Репродуктивный - воспроизводство знаний и способов деятельности (форма: собирание моделей и конструкций по образцу, беседа, упражнения по аналогу).

Частично-поисковый - решение проблемных задач с помощью педагога.

Поисковый - самостоятельное решение проблем.

Метод проблемного изложения - постановка проблемы педагогам, решение ее самим педагогом, соучастие обучающихся при решении.

И все-таки главный метод, который используется при изучении робототехники, - это метод проектов. Под методом проектов понимают технологию организации образовательных ситуаций, в которых учащийся ставит и решает собственные задачи, и технологию сопровождения самостоятельной деятельности учащегося [4].

Проектно-ориентированное обучение - это систематический учебный метод, вовлекающий учащихся в процесс приобретения знаний и умений с помощью широкой исследовательской деятельности, базирующейся на комплексных, реальных вопросах и тщательно проработанных заданиях.

Основные этапы разработки Лего-проекта:

Обозначение темы проекта.

Цель и задачи представляемого проекта.

Гипотеза.

Разработка механизма на основе конструктора Лего модели NXT (RCX).

Составление программы для работы механизма в среде Lego Mindstorms (RoboLab).

Тестирование модели, устранение дефектов и неисправностей.

При разработке и отладке проектов учащиеся делятся опытом друг с другом, что очень эффективно влияет на развитие познавательных, творческих навыков, а также вырабатывает самостоятельность школьников. Таким образом, можно убедиться в том, что Лего, являясь дополнительным средством при изучении курса информатики, позволяет учащимся принимать решение самостоятельно, применимо к данной ситуации, учитывая окружающие особенности и наличие вспомогательных материалов. И, что немаловажно, - умение согласовывать свои действия с окружающими, то есть — работать в команде.

Дополнительным преимуществом изучения робототехники является создание команды и в перспективе участие в городских, региональных, общероссийских и международных олимпиадах по робототехнике, что значительно усиливает мотивацию учеников к получению знаний. Основная цель использования робототехники - это социальный заказ общества: сформировать личность, способную самостоятельно ставить учебные цели, проектировать пути их реализации, контролировать и оценивать свои достижения, работать с разными источниками информации, оценивать их и на этой основе формулировать собственное мнение, суждение, оценку, то есть формирование ключевых компетентностей учащихся.

Также робототехника используется педагогами при решении коммуникативных проблем обучающихся, так как робототехника - это командная работа. Проблемы сплачивают ребят. Решая задачи совместно, команда производит анализ проблемы, составляет план для её решения, определяет каждому роль для выполнения подзадач, ищет ресурсы от информационных до материальных. В процессе работы, учащиеся имеют возможность проявить инициативу, реализовать свои лидерские и творческие способности.

Помимо этого, робототехника позволяет разнообразить уроки информатики и других предметов, помогая ответить на извечные вопросы учеников: «Зачем мне это нужно? Где мне это пригодится? Зачем мне знать закон Ома? Где геометрия пригодится в жизни?». Она помогает на практике глубже изучить некоторые темы по другим предметам, позволяя раскрыть потенциал учащегося и помочь ему в дальнейшем с выбором будущей профессии.

Вне зависимости от того, какой профессиональный путь изберет сегодняшний школьник в будущем, его работа так или иначе будет связана с использованием новейших технологий. Современное первоклассное образование тесно связано с применением информационных разработок и робототехники, востребованных для решения задач широкого профиля. Такое взаимодействие обеспечивает условия для организации инновационной деятельности, развития научно-технического потенциала, стимуляции социальной активности как в отдельном общеобразовательном учреждении, так и в масштабах государства.

Литература

  • 1. Юревич, Е. И. Основы робототехники - 2-е изд., перераб. и доп. - СПб.: БХВ-Петербург, 2005. - 416 с.
  • 2. Василенко, Н.В. Никитан, КД. Пономарёв, В.П. Смолин, А.Ю. Основы робототехники. - Томск МГП "РАСКО", 1993. - 470 с.
  • 3. Хуторской А.В. Ключевые компетенции и образовательные стандарты [Электронный ресурс]. ИНТЕРНЕТ-ЖУРНАЛ «ЭИДОС» - www.eidos.ru.
  • 4. Хуторской А.В. Современная дидактика. - М., 2001.
  • 5. Поташник М.М. Управление профессиональным ростом учителя в современной школе. - М., 2009.
  • 6. Материалы авторской мастерской Л.П. Босовой [Электронный ресурс]. -http://metodist.lbz.ru/avt_masterskaya_BosovaLL.html
  • 7. Комплект методических материалов «Перворобот». Институт новых технологий.
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >