Одним из приоритетных направлений развития современной науки является кибернетика и, в частности, робототехника. Ее история неразрывно связана с историей развития науки, техники и технологий, ее практически невозможно отделить от большинства изобретений, сделанных человечеством. Сегодня робототехника представляет собой интегративное направление научно-технического прогресса, объединяющее знания в области физики, микроэлектроники, современных информационных технологий и искусственного интеллекта. Робототехника охватывает достаточно широкий класс систем: от полностью автоматизированных производств (производственные конвейерные линии, беспилотные космические корабли, автоматические подводные аппараты и т. д.) до бытовых помощников и детских игрушек [1, c. 325].
Робототехника является прикладной наукой, занимающейся разработкой автоматизированных технических систем и являющаяся важнейшей технической основой интенсификации производства [3]. Робототехника опирается на такие дисциплины, как электроника, механика, программирование.
Образовательная робототехника — это инструмент, закладывающий прочные основы системного мышления, интеграция информатики, математики, физики, черчения, технологии, естественных наук с развитием инженерного творчества.
Век накопления знаний и теоретической науки сменяется новой эпохой — когда всевозможные роботы и механизмы заполняют мир. Потребности рынка труда в специалистах технического профиля и повышенные требования современного бизнеса в области образовательных компетентностей, выдвигают актуальную задачу обучения детей основам радиоэлектроники и робототехники. Технологическое образование является одним из важнейших компонентов подготовки подрастающего поколения к самостоятельной жизни. Деятельностный характер технологического образования, направленность содержания на формирование учебных умений и навыков, обобщенных способов учебной, познавательной, коммуникативной, практической, творческой деятельности позволяет формировать у школьников способность ориентироваться в окружающем мире и подготовить их к продолжению образования в учебных заведениях любого типа.
В связи с внедрением Федеральных государственных образовательных стандартов (ФГОС) нового поколения одним из возможных вариантов изменения форм организации современного учебного процесса является встраивание образовательной робототехники в различные составляющие учебного процесса:
1) урочные формы работы (выполнение учебных проектов, подготовка демонстрационного эксперимента, экспериментальных установок для лабораторных работ и работ школьного физического практикума);
2) формы внеурочной деятельности (творческие конструкторские работы учащихся, участие в конкурсах и научно-практических конференциях, включая их дистанционные и сетевые варианты, участие в соревнованиях и чемпионатах различного уровня);
3) работа в системе дополнительного образования (клубная и кружковая).
Актуальность и мотивация для выбора подростками данного вида деятельности является практическая направленность программы, возможность углубления и систематизации знаний из курса основного образования. Работа с образовательными конструкторами LEGO позволяет школьникам в форме познавательной игры узнать многие важные идеи и развить необходимые в дальнейшей жизни навыки. Занятия робототехникой формируют специальные технические умения, развивают аккуратность, усидчивость, организованность, нацеленность.
Проведение массовых мероприятий научно‐технической направленности показывает все большую представленность детских проектов по тематике «робототехника и конструирование», в том числе и по LEGO-робототехнике. Цель, преследуемая изучением курса робототехнике в образовательном процессе: развитие научно‐технического и творческого потенциала личности ребенка путем организации его деятельности в процессе интеграции начального инженерно‐технического конструирования и основ робототехники.
В образовательном процессе робототехника позволяет решать ряд полезных задач: развитие мелкой моторики при конструировании, воспитание творческой личности [4, c. 110], логического мышления при написании блок-схем программ [7, c. 120], изучение языков программирования, ознакомление с современными технологиями, реализация начального этапа подготовки будущих специалистов в соответствующей отрасли. Однако на практике образовательная организация сталкивается с трудностью в обеспечении материальной базы. Для проведения занятий по робототехнике необходимо наличие определённых комплектов, от выбора которых многое зависит [5, c. 34].
Внедрение робототехники, как одной из отраслей науки, в процесс обучения, позволяет стать на шаг ближе к разрешению стоящих перед образованием задач. Сегодня в некоторых школах робототехника стала полноценной учебной дисциплиной, в ряде других — присутствует в качестве кружковой деятельности, так же встречаются центры, которые проводят занятие по данному направлению [6, c. 81].
Для организации деятельности школьников в сфере образовательной робототехники сегодня на рынке предлагается ряд конструкторов, которые позволяют школьнику достаточно быстро собрать конструкцию, подключить датчики и электродвигатели, составить программу и запустить модель робота. Наиболее популярным конструктором для организации занятий по робототехнике в большинстве учебных заведений является конструктор LEGO Mindstorms EV3 и ARDUINO. Эти конструкторы выпускаются с 1998 года и широко распространены не только в России, но во многих странах мира. Высокое качество деталей конструктора LEGO сочетается с достаточной прочностью, безопасностью, простотой сборки, не требующей специальных инструментов. Системы программирования конструкторов адаптированы для соответствующего возраста детей. Имеется методическая и дидактическая поддержка различных наборов в виде пошаговых инструкций, рекомендаций для педагога, разработок занятий, учебных курсов. Для использования новых технологий в учебном процессе компания LEGO производит ряд специализированных наборов по физике и технологии. Известны следующие тематические наборы: «Технология и физика», «Возобновляемые источники энергии», «Энергия, работа, мощность», «Индустрия развлечений», «Пневматика». Каждый набор сопровождаются соответствующим методическим пособием по использованию конструктора в учебном процессе.
Стоит сказать, что существует достаточное количество наборов для конструирования роботов [2, c. 13]. Несмотря на то, что компания LEGO занимается в основном производством игрушек, mindstorms можно считать полноценным комплектом для конструирования роботов.
Для проведения занятий с детьми эффективнее использовать набор удобный для детей. В этом отношении EV3 выигрывает, так как представляет собой привычный всем конструктор LEGO, в то время как Arduino требует специальных навыков в сборке и соблюдения техники безопасности. Программирование в этих двух наборах сильно отличается. Программы для Arduino пишутся на языке C++, а для EV3 был создан графический язык программирования. Отметим, что набор от LEGO ориентирован на более широкую аудиторию детей разных возрастных групп, так как его использование не требует от обучаемых предварительных специальных знаний, а сам процесс программирования сводится к воспроизведению блок-схемы программы в среде программирования Mindstorms.
Таким образом, робототехника является одним из главнейших направлений научно-технического прогресса, в котором проблемы механики и новых технологий соприкасаются с проблемами искусственного интеллекта. На сегодняшний день, в условиях введения ФГОС возникает потребность в организации урочной и внеурочной деятельности, направленной на возмещение потребностей ребенка, требований общества в тех направлениях, которые содействуют реализации главных задач научно-технического прогресса. На сегодняшний день в образовательных учреждениях России осуществляется попытка встроить в учебный процесс робототехнику. Проводится множество соревнований по робототехнике, ученики участвуют во всевозможных конкурсах, в основе которых — использование новых научно-технических идей.
Литература:
- Ечмаева Г. А. Подготовка педагогических кадров в области образовательной робототехники // Современные проблемы науки и образования. 2013. № 2. С. 325.
- Лабораторный практикум по программированию для бакалавров / Ю. И. Титаренко, В. Г. Шубович, Е. А. Федорова, М. Г. Аббязова. Учебное пособие. Ульяновск: УлГПУ, 2015. 48 с.
- Робототехника https://ru.wikipedia.org/wiki/
- Фёдорова Е. А. Развитие творческой активности студентов с помощью технологий ТРИЗ-педагогики (на занятиях по информатике) // Информатика и образование. 2009. № 2. С. 110–111.
- Формирование профессионального мышления учителя новой школы в процессе проектирования программных педагогических средств / Е. В. Беляева, Н. Н. Никитина, Е. А. Фёдорова, А. П. Шмакова. Ульяновск, 2013. 153 с.
- Шубович В. Г. Основные направления сетевого взаимодействия кафедры информатики со школами г. Ульяновска и Ульяновской области / В. Г. Шубович, Е. Н. Малова, М. Г. Аббязова // Образование и информационная культура: теория и практика. Материалы Международной заочной научно-практической конференции. Под. ред. Ю. И. Титаренко. Ульяновск, 2015. С. 80–83.
- Шубович В. Г. Решение логических задач по информатике с использованием стандартных функций Mathcad / В. Г. Шубович, Е. А. Федорова // Образование и информационная культура: теория и практика. Материалы Международной заочной научно-практической конференции. Под. ред. Ю. И. Титаренко. Ульяновск, 2015. С. 120–124.
