Ожидаемые результаты в робототехника как инновационное направление обучения информатике в школе

Обновлено: 04.07.2024

Одним из динамично развивающихся направлений обучения информатике в школе является такое инновационное направление как робототехника. В период развития техники и технологий, когда роботы начинают применяться не только в науке, но и на производстве и быту, актуальной задачей для информатики является ознакомление учащихся с данными инновационными технологиями.

Образовательная робототехника – сравнительно новая технология обучения, позволяющая вовлечь детей в процесс инженерного творчества. Образовательная робототехника позволяет обнаруживать и развивать навыки учащихся в таких направлениях как мехатроника, искусственный интеллект, программирование и других.

Все занятия прошли в современном, специально оборудованном классе робототехники, который открылся в прошлом году в Средней школе им. Е.Р. Дашковой.

Дата создания: 26.10.2021

Дата обновления: 26.10.2021

Дата публикации: 26.10.2021

Внешний вида учащихся

Сегодня 3 марта, совет старшеклассников, под руководством Шлык Никиты, провели проверку соответствия внешнего вида учащихся. Рейд был проведен в параллелях с 5 по 11 классы. Из 219 человек — без формы и сменной обуви оказались 17 человек. Нарушители получили замечания. Данный рейд будет проходить каждую неделю, для выявления учащихся, постоянно нарушающих требования Устава школы.

Timeweb - компания, которая размещает проекты клиентов в Интернете, регистрирует адреса сайтов и предоставляет аренду виртуальных и физических серверов. Разместите свой сайт в Сети - расскажите миру о себе!

Виртуальный хостинг

Быстрая загрузка вашего сайта, бесплатное доменное имя, SSL-сертификат и почта. Первоклассная круглосуточная поддержка.

Производительность и масштабируемые ресурсы для вашего проекта. Персональный сервер по цене виртуального хостинга.

Выделенные серверы

Современную жизнь очень сложно представить без использования информационных технологий. Интенсивный переход к информатизации общества обуславливает все более глубокое внедрение информационных технологий в различные области человеческой деятельности.

Введение новых государственных стандартов общего образования

предполагает разработку инновационных педагогических технологий. Важнейшей отличительной особенностью стандартов нового поколения является их ориентация на результаты образования, причем они рассматриваются на основе системно-деятельностного подхода. Деятельность выступает как внешнее условие развития у ребенка познавательных процессов. Это означает, что, чтобы ребенок развивался, необходимо организовать его деятельность. Значит, образовательная задача состоит в организации условий, провоцирующих детское действие.

Такую стратегию обучения легко реализовать в образовательной среде ЛЕГО, которая объединяет в себе специально скомпонованные для занятий в группе комплекты ЛЕГО, тщательно продуманную систему заданий для детей и четко сформулированную образовательную концепцию.

В российских образовательных программах робототехника приобретает все большее значение. Учащиеся российских школ вовлечены в проектирование и программирование робототехнических устройств, с применением LEGO-роботов, промышленных роботов, специальных роботов для МЧС России.

II. Актуальность. Человечество остро нуждается в роботах, которые могут без помощи оператора тушить пожары, самостоятельно передвигаться по заранее неизвестной, реальной пересеченной местности, выполнять спасательные операции во время стихийных бедствий, аварий атомных электростанций, в борьбе с терроризмом. Появилась необходимость в мобильных роботах, предназначенных для удовлетворения каждодневных потребностей людей. И уже сейчас в современном производстве и промышленности востребованы специалисты обладающие знаниями в этой области. Поэтому, образовательная робототехника приобретает все большую значимость и актуальность в настоящее время.

Передо мной открылась проблема: как обеспечить эффективное изучение курса робототехники и практическое применение в образовательном процессе?

Привлечение внимания одаренных детей к сфере высоких технологий и инновационной деятельности;
Популяризация научно-технического творчества и робототехники;
Формирование компетенций в области технического производства с применением робототехнических систем;

Создание кружка по робототехнике и научно-техническому творчеству.
Разработка методики обучения основам робототехники и научно-технического творчества.
Разработка образовательно-соревновательной площадки.
Внедрение робототехники в уроки образовательной программы.

Конечно же, в своих рабочих программах я обязательно выделяю воспитательный аспект в преподавании курса. Стараюсь при подготовке к каждому занятию продумывать воспитательные задачи.

Новизна концепции состоит в том, что Конструктор и программное обеспечение к нему предоставляет прекрасную возможность учиться ребенку на собственном опыте. Такие знания вызывают у детей желание двигаться по пути открытий и исследований, а любой признанный и оцененный успех добавляет уверенности в себе. Обучение происходит успешно, когда ребенок вовлечен в процесс создания значимого и осмысленного продукта, который представляет для него интерес. Важно, что при этом ребенок сам строит свои знания, а учитель лишь консультирует его.

VII. Теоретические аспекты.

Робототехника – это прикладная наука, занимающаяся разработкой автоматизированных технических систем. Она опирается на такие дисциплины как электроника, механика, программирование.

Робототехника является одним из важнейших направлений научно- технического прогресса, в котором проблемы механики и новых технологий соприкасаются с проблемами искусственного интеллекта.

Конструкторы LEGO Mindstorms позволяют организовать учебную деятельность по различным предметам и проводить интегрированные и метапредметные занятия. С помощью этих наборов можно организовать высокомотивированную учебную деятельность по пространственному конструированию, моделированию и автоматическому управлению. А педагог может создать такие условия, чтобы ученику захотелось поставить свой собственный эксперимент.

Большие возможности дают Лего-роботы для проведения уроков информатики по темам, связанным с программированием. Среда программирования Лего позволяет визуальными средствами конструировать программы для роботов, т.е. позволяют ребенку буквально “потрогать руками” абстрактные понятия информатики. Конструирование роботов остается за рамками урока информатики: дети только программируют различное поведение уже собранных роботов, оснащенных необходимыми датчиками и приборами. Это позволяет концентрировать внимание учащихся на проблемах обработки информации программируемыми исполнителями, решаемых в курсе информатики.

В своей работе я применяю объяснительно-иллюстративный, эвристический, проблемный, программированный, репродуктивный, частично-поисковый, поисковый методы обучения, а также метод проблемного изложения.

И все-таки, главным при изучении робототехники - это метод проектов.

Под методом проектов понимают технологию организации образовательных ситуаций, в которых учащиеся ставят и решают собственные задачи, и технологию сопровождения самостоятельной деятельности учащегося.

Основные этапы разработки Лего-проекта:

Обозначение темы проекта.
Цель и задачи представляемого проекта.
Разработка механизма на основе конструктора Лего-модели NXT .
Составление программы для работы механизма в среде Lego Mindstorms.
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 самостоятельность учащихся. Таким образом, можно убедиться в том, что Лего позволяет учащимся принимать решение самостоятельно, учитывая окружающие особенности и наличие вспомогательных материалов. И, что немаловажно, – умение согласовывать свои действия с окружающими, т.е. – работать в команде.

IX. Результаты внедрения курса робототехники в образовательный процесс .

Привлечение школьников к исследованиям в области робототехники, обмену технической информацией и начальными инженерными знаниями, развитию новых научно-технических идей позволит создать необходимые условия для высокого качества образования, за счет использования в образовательном процессе новых педагогических подходов и применение новых информационных и коммуникационных технологий.

Применение конструирования ипрограммирования робототехнических устройств вобучении как инновационная образовательная технология

Данилов Олег Евгеньевич, кандидат педагогических наук, доцент

Глазовский государственный педагогический институт имени В. Г. Короленко

В статье рассматривается ситуация, которая существует на данный момент в отечественной системе образования и связана с внедрением в учебный процесс образовательной робототехники. Приводятся примеры робототехнического оборудования, которое может быть использовано в обучении. Перечислены умения и навыки, которыми должны владеть специалисты, обучающие созданию и программированию робототехнических систем.

Ключевые слова: датчики, микроконтроллер, образовательная робототехника, программирование, робот, робототехника, Arduino, LEGO

Система взаимосвязанных видов деятельности, которая обеспечивает появление инноваций в образовании, включает [1]:

– научно-исследовательскую деятельность, направленную на получение новых знаний о том, как что-то может быть открыто, и о том, как что-то может быть изобретено;

– проектную деятельность, направленную на разработку особого инструментально-технологического знания о том, как на основе научного знания нужно действовать в конкретных условиях, чтобы получилось необходимый результат;

– образовательную деятельность, направленную на профессиональное развитие субъектов определенной практики и на формирование у каждого из них личного опыта о том, что и как они должны делать, чтобы реализовывать свои знания на практике.

Считается, что инновационное образование — это развивающее и развивающееся образование. Современное содержание обучения предполагает не столько освоение предметных знаний, сколько развитие компетенций, адекватных современной практике. Это содержание должно быть хорошо структурировано и представлено в виде учебных материалов, которые передаются с помощью современных средств коммуникации. Современные методы обучения — это методы формирования компетенций, основанные на активном взаимодействии обучающихся с педагогом и между собой (т. е. основанные на вовлечении обучающихся в учебный процесс, а не только на пассивном восприятии ими учебного материала). Выделяют следующие инновационные технологии обучения:

– информационно-коммуникационные технологии в предметном обучении;

– личностно-ориентированные технологии в преподавании предмета;

– информационно-аналитические технологии, обеспечивающие учебный процесс и его управление;

– технологии мониторинга интеллектуального развития;

– психолого-педагогические технологии сопровождения внедрения инновационных технологий в учебно-воспитательный процесс.

Несмотря на популярность этого направления, существует много проблем, которые еще предстоит решить. Многие говорят о школьной робототехнике, как о сложившейся практике использования робототехнических наборов в общем и дополнительном образовании, а также в соревновательной деятельности школьников. При этом подразумевают под робототехникой особый вид образовательного оборудования, которое позволяет вести занятия с детьми школьного возраста на интересном и современном уровне. Высшие учебные учреждения часто рассматривают робототехнику как отдельную специальность (направление обучения), которая связана с кафедрами и специалистами (бакалаврами и магистрами), которых они готовят. Наверное, образовательная робототехника должна быть органично встроена в общее, дополнительное и профессиональное образование. Также ясно, что для каждого возраста обучающихся должны ставиться различные образовательные задачи.

При Министерстве образования и науки Российской Федерации создан Координационный совет по робототехнике. В его состав под председательством министра вошли ректоры ведущих технических вузов России, а также руководители Фонда перспективных исследований, Главного научно-исследовательского испытательного центра робототехники Министерства обороны России, Федерального института развития образования, Федерального космического агентства, Центрального научно-исследовательского и опытно-конструкторского института робототехники и технической кибернетики, Санкт-Петербургского института информатики и автоматизации Российской академии наук, Института проблем механики имени А. Ю. Ишлинского Российской академии наук и другие специалисты.

Сейчас, чаще всего, соревновательная робототехника является продолжением тех знаний, которые обучающиеся получают в рамках основной учебы. На профессиональном уровне за создание механической часть робота отвечают механики, силовой части — электрики, компьютерной части — электронщики и программисты. Учитель, занимающийся созданием роботов с образовательными целями, — это тот, кто занимается всем этим сразу. Робототехника в школе — это вид развивающего учебного оборудования, которое используется для того, чтобы лучше усвоить учебный материал образовательной программы и получить дополнительные умения и навыки. Использование робототехнического оборудования на занятиях — это обучение и техническое творчество одновременно, что способствует воспитанию активных, увлеченных своим делом людей, обладающих инженерно-конструкторским мышлением. Однако, реализация модели технологического образования требует соответствующих методик и технологий обучения. И каждая из них должна соответствовать возрасту обучающихся.

Для дошкольников важна пропедевтика, подготовка к школе с учетом требований ФГОС. Это подготовительный курс к занятиям техническим творчеством в школьном возрасте. Работа в школе должна быть направлена на формирование заинтересованности школьника в исследовании физических свойств предметов, явлений окружающего мира, в получении технического образования. Объединить теорию и практику возможно, если использовать образовательную робототехнику при изучении различных школьных предметов. Например, в начальных классах образовательную робототехнику можно применять на уроках окружающего мира, математики, технологии, 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. В средней и старшей школе учащиеся должны не столько заниматься робототехникой, сколько использовать ее как некий интерактивный элемент, с помощью которого теоретические знания закрепляются на практике. Образовательную робототехнику можно использовать на уроках математики, информатики, физики, технологии, химии, астрономии, биологии и экологии. Уже разработаны соответствующие практикумы для учащихся 5–9 классов [5]. В состав методического обеспечения таких практикумов входят сборник практических заданий и методические рекомендации для педагогов. На ступени профессионального образования встраивание робототехники в образовательный процесс помогает обучающемуся развивать в себе технические наклонности. Здесь робототехника позволяет реализовать уже профессиональные знания через моделирование, конструирование и программирование.

Что касается организации внешкольного образования, то здесь образовательная робототехника уже занимает достойное место. Обучающиеся могут заниматься в творческих объединениях, на факультативах, посещать занятия на базе учреждений дополнительного образования. Формы работы могут быть разнообразными: общеразвивающие занятия для учащихся начального и среднего школьного звена, проектно-исследовательская деятельность в научных обществах для старшеклассников и т. п. Организация объединений по робототехнике позволяет решить целый спектр задач, в том числе привлечение детей группы риска, создание условий для самовыражения, создание ситуации успеха. Робототехника — это еще и способ организации досуга детей и подростков с использованием современных информационных технологий. Кроме того, благодаря использованию образовательных конструкторов можно выявить одаренных детей, стимулировать их интерес и развивать навыки практического решения актуальных задач.

Существует целая система соревнований по робототехнике разного уровня: региональные, межрегиональные, всероссийские и международные соревнования. Они имеют некоторые существенные отличия от других конкурсных мероприятий, среди которых:

– высокая зрелищность (участники мероприятий видят работы своих сверстников, передовые инженерно-технические достижения, новые решения в области робототехники);

– высокая состязательность (что позволяет выявить наиболее подготовленные команды участников, способные оперативно решать поставленные задачи);

– высокая азартность (стремление участников к лидерству, быстрому и эффективному решению поставленной задачи).

Рис. 1. Робот с четырьмя ведущими колесами и управляемым ультразвуковым датчиком расстояния

Полностью самодельные системы [6; 8] позволяют более глубоко изучать электронику и приблизиться к промышленным разработкам, но высокие требования, предъявляемые к знаниям, умениям и навыкам педагогов и обучающихся [2; 3], сильно снижают вероятность масштабного использования этого опыта.

Рис. 2. Робот с двумя ведущими колесами и двумя датчиками для определения освещенности поверхности

Нужна не только переподготовка (или повышение квалификации) педагогов, но и подготовка новых специалистов, которые должны знать современное состояние и перспективы развития образовательной робототехники в школе как интегративной учебной дисциплины, ее место и роль в системе общего образования; подходы к планированию учебного процесса по курсу физики, информатики и технологии с использованием робототехнического модуля в своем составе; методику использования средств робототехники и требования к комплектации кабинета и учебного оборудования для занятий по робототехнике. Эти специалисты должны уметь анализировать цели и содержание курсов информатики, физики и технологии с применением робототехнических устройств для разных ступеней образования; проектировать образовательный процесс по курсу физики, информатики и технологии в режиме интеграции с возможностями образовательной робототехники, отбирать содержание модуля робототехники для встраивания в предметные курсы, подбирать методы, организационные формы и комплекс средств обучения; организовать образовательный процесс по курсу физики, информатики и технологии в различных типах образовательных учреждений на базовом и профильном уровнях с использованием возможностей робототехнических комплексов; использовать дидактический потенциал образовательной робототехники, специального оборудования, средств информационных технологий в реализации образовательного процесса по преподаваемому курсу; организовать внеурочную деятельность обучающихся в области образовательной робототехники; осуществлять проверку и оценку результатов обучения робототехнике, ее влияния на достигнутые образовательные результаты школьников при изучении других дисциплин. Они должны владеть основными навыками конструирования и программирования роботов; приемами разработки и применения необходимых учебно-методических материалов в области образовательной робототехники, использования интерактивных комплексов, геоинформационной системы, цифровых лабораторий, виртуальных конструкторов в образовательном процессе; методами организации различных видов деятельности учащихся при изучении физики, информатики и технологии, в том числе проектной и исследовательской деятельности школьников в области современных направлений ИТ-отрасли; способами организации коллективной, групповой и индивидуальной деятельности учащихся при освоении изучаемых курсов, эффективного сочетания этих форм учебной деятельности на уроках и внеурочной деятельности; методами сравнения и отбора наиболее эффективных средств информационных технологий, поддерживающих виды учебной деятельности, адекватные планируемым образовательным результатам изучения информатики, физики и технологии.

Основные термины (генерируются автоматически): LEGO, образовательная робототехника, VEX, учебный процесс, дополнительное образование, профессиональное образование, робототехника, робототехническое оборудование, техническое творчество, Удмуртская Республика.

Читайте также: