Учебный курс по основам электроники и робототехники в системе дополнительного образования для учащихся младшего школьного возраста



В данной статье представлен учебный курс по основам электроники и робототехники в системе дополнительного образования для учащихся младшего школьного возраста.

Ключевые слова: дополнительное образование, учебный курс, образовательная робототехника, методика обучения электронике и робототехнике, младший школьный возраст.

В настоящее время особое внимание уделяется повышению количества квалифицированных инженерных кадров. Ставится задача по обеспечению «широкой демонстрации важности инженерной профессии, престижа и роли инженера в инновационном социально-экономическом развитии общества» [2]. Акцент на данное направление был представлен в проекте Стратегия развития инженерного образования в Российской Федерации на период до 2020 года.Всвязи с чем перед общим и дополнительным образованием встает задача в формировании инженерного мышления у школьников и в проведении профориентационных мероприятий, курсов технической направленности для подготовки будущих специалистов.

На первый план при решении данной задачи выходит образовательная робототехника, включенная в образовательный процесс. Образовательная робототехника — сравнительно новая технология обучения, позволяющая вовлечь в процесс инженерного творчества детей, начиная с младшего школьного возраста. Образовательную робототехнику можно широко использовать при организации как учебного процесса, так и внеурочной деятельности. Образовательную робототехнику можно также применять на уроках информатики, математики, биологии, физики, химии технологии и других предметах как ограниченно (демонстрации, наблюдения), так и при изучении отдельных тем по предмету [11]. Образовательная робототехника особенно востребована в программах дополнительного образования.

Дополнительное образование детей рассматривается как неотъемлемая часть системы непрерывного образования, призванная обеспечить ребенку дополнительные возможности для интеллектуального развития и удовлетворения его творческих и образовательных потребностей [3]. Золотарева А. М. характеризует дополнительное образование детей, «как тип образования, объединяющий обучение, воспитание и развитие в единый процесс освоения добровольно избранного человеком вида деятельности или области знаний, выходящих за рамки стандарта обязательного (общего, начального, среднего или высшего профессионального) образования, направленный на удовлетворение и развитие интересов, предпочтений, склонностей, способностей, творческого потенциала ребенка, его личностного самоопределения, самореализацию и социализацию» [7, с. 15].

Учебный курс по основам электроники и робототехники является программой технической направленности дополнительного образования. Целевой возраст учащихся 9–10 лет, учащиеся 3–4 классов. Форма занятий — групповые, режим занятий был определен как 1 раз в неделю по 1 академическому часу. Срок реализации программы — 16 академических часов.

При проектировании курса мы полагались на возрастные особенности младших школьников. При объяснении нового материала для наглядности теоретического материала и визуальной составляющей занятий в дополнении к основным вспомогательным средствам была разработана рабочая тетрадь. Рабочая тетрадь помогает обучающимся систематизировать полученные знания на занятиях. Учащиеся приобретают навык чтения принципиальных электрических схем. На протяжении всего курса данная тетрадь помогает вырабатывать умение пользоваться изученными материалами, элементами цепей для создания проектов. По окончании курса данная тетрадь может стать инструментом для создания собственных электрических проектов. В практическую работу включены перерывы с переключением с одного вида деятельности на другой. В процессе работы с учащимися младшего школьного возраста использованы разнообразные упражнения и развивающие игры для развития воображения и фантазии. С практической точки зрения, возраст, 9–10 лет, является оптимальным для начала обучения по данному курсу для полного освоения программы.

Основным образовательным набором для обучения основам электроники и робототехники был выбран электронный конструктор «Знаток. 999 схем». Он дает возможность на практике через метод проектов погрузиться в тему электричество. Он представляет собой набор электронных деталей, каждая из которых имеет свой номер. Преимущества использования данного набора: простота сборки электрических цепей по схеме, отсутствие необходимости пайки, большие яркие детали.

Программа курса включает в себя следующие блоки тем. Знакомство с электричеством, движением тока в цепи, элементами питания, различными видами переключателей. Конструктор позволяет собирать большое количество схем, поэтому каждую тему можно наглядно показать с помощью разных проектов. Учащиеся строят цепи с использованием лампочек и светодиодов. Для наглядной иллюстрации данной темы помимо основного конструктора используются дополнительные материалы. Нами в курс был использован проект, описанный Э. Н. Далем в книге-пособии «Электроника для детей» [5] «Получение света с помощью лимона». В данном эксперименте лимон является источником питания и «зажигает» светодиод, а для измерения напряжения используется прибор мультиметр. Учащиеся проверяют вольтаж в лимоне и записывают результаты своих экспериментов.

Нами рассматривается темы магнит и его свойства, учащиеся выполняют проект по сбору электромагнита и электромотора. На данном этапе они узнают разницу между параллельным и последовательным подключением, проводят опыты с каждым из них.

В курс включены эксперименты с использованием резистора, причем в теоретической части затрагивается закон Ома. В одном из упражнений ученики изготавливают резистор своими руками, используя для этого карандаш, причем величина сопротивления зависит от длины закрашенного пространства. По результатам проведенных исследований учащиеся используют мультиметр для измерения напряжения, сопротивления и силы тока. В заключительной части курса ученики собирают схемы с использованием конденсатора, изучают цепи с использованием данного элемента и без него. Таким образом, данный учебный курс постепенно подводит учеников к электронному компоненту «транзистор» и его использование в схемотехнических приборах.

При построении и проведении опытно-экспериментальных работ учебного курса по основам электроники и робототехники в системе дополнительного образования мы использовали практико-ориентированный подход. Опираясь на особенности учеников младшего школьного возраста, теоретическая информация идет вместе с экспериментальной частью. Мы можем сделать вывод, что простота и легкость использования конструктора дает много возможностей для того, чтобы учащиеся познакомились с основами электроники.

Развивающимся направлением в образовательной робототехнике являются олимпиады и соревнования, где «ученики принимают участие в разных конкурсных программах, где используют новые научно-технические идеи, обмениваются инженерными знаниями и технической информацией» [9]. Таким соревнованием, является Московский детский чемпионат KidSkills. Приказом Правительства Москвы № 323 от 20 августа 2018 года в целях повышения престижа высококвалифицированного труда и формирования позитивного общественного мнения в отношении профессий, находящих применения в экономике города, профессиональной ориентации школьников [1] был утвержден чемпионат KidSkills для учащихся 6–9 лет. Одной из компетенций данного чемпионата является электроника [12]. Таким образом, ученики, прошедшие учебный курс по основам электроники и робототехники, смогут принять участие в данном чемпионате.

Синебрюхова В. Л., А. Т. Мамедова обращают внимание на то, что комплекс образовательной робототехники позволяет создавать необходимые условия для осуществления инженерно-технических идей, и как следствие, с младшего школьного возраста готовить кадровый инженерный резерв, отвечающий современным требованиям общества [10].

Подчеркнем, что совмещение практики и теории воедино учит подходить к решению практических задач, используя образовательные конструкторы. Образовательная робототехника является средством развития навыков и способностей учащегося в областях технического творчества.

Литература:

1. Приказ Правительства Москвы № 323 «О Московском детском чемпионате KidSkills» от 20 августа 2018 года

2. Рекомендации участников парламентских слушаний по теме «Развитие инженерного образования и его роль в технологической модернизации России» Комитета по образованию Государственной Думы от 2 июня 2011 года, протокол № 91–2.

3. Брутова М. А. Теоретические основы организации работы педагога дополнительного образования: учебное пособие. — Архангельск: Кира, 2009. — 246 с.

4. Григорьев С. Г., Гриншкун В. В. Информатизация образования. Фундаментальные основы: учебник. — М., 2005. — 231 с.

5. Даль Э. Н. Электроника для детей. Собираем простые схемы, экспериментируем с электричеством. — М.: Манн, Иванов и Фербер, 2017. — 288 с.

6. Абушкин Д. Б. Педагогический STEM-ПАРК МГПУ // Информатика и образование. — 2017. — № 10 (289). — С. 8–10.

7. Золотарева А. В, Криницкая Г. М., Пикина А. Л. Методика преподавания по программам дополнительного образования детей: учебник и практикум для СПО. — 2-е изд., испр. и доп. — М.: Юрайт, 2018. — 315 с.

8. Левченко И. В. Применение методических средств организации алгоритмической деятельности на уроках информатики основной школы // Информатика и образование. — 2006. — № 2. — С. 107–112.

9. Параскевов А. А., Левченко А. В. Современная робототехника в РФ: перспективы и реалии // КубГАУ. — 2014. — № 104(10). — С. 1–20.

10. Синебрюхова В. Л., Мамедова А. Т. Образовательная робототехника на уроках по технологии как средство развития у первоклассников учебной мотивации к техническим видам деятельности // Вестник Челябинского государственного педагогического университета. — 2016. — № 7. — С. 102–108.

11. Толстова Н. А., Бондаренко Д. А., Ганьшин К. Ю. Образовательная робототехника как составляющая инженерно-технического образования // Педагогика и психология «Наука. Инновации. Технологии». — 2013. — № 3. — С. 171–177.

12. Московский детский чемпионат KidSkills 2019 // Среднее профессиональное образование Москвы. URL: www.spo.mosmetod.ru/kid-skills (дата обращения: 07.05.2019).