Особенности внедрения образовательной робототехники в образовательном учреждении (из опыта работы МОУ СОШ № 54 г. Волгограда)

Главная задача системы общего образования — заложить основы информационной компетентности личности, т. е. помочь обучающимся овладеть методами сбора и накопления информации, а также технологией ее осмысления, обработки и практического применения. Изучение робототехники достаточно популярно в школах нашей страны, более 2000 школ имеют учебные комплекты для изучения основ робототехники. В чем же состоит особенность именно нашего проекта≤ Изучив и проанализировав опыт других образовательных учреждений, можно отметить, что практически все школы уделяют внимание только «талантливой» молодёжи…, означает это, во-первых, что организовано небольшое творческое объединение, на котором дети изучают или непосредственно вопросы Lego-конструирования, или происходит их подготовка для участия в соревнованиях по робототехнике, во-вторых, на занятиях — одни мальчишки. При таком подходе в стране сотни гениальных учёных и острая нехватка высококвалифицированных специалистов с высокой производительностью труда. Сейчас основная задача должна быть другой — охватить как можно больше молодёжи с целью привлечения её к науке и инженерному делу. Ключевая возможность учебных комплектов по робототехнике — простая интеграция с любой образовательной программой.

Робототехника, как прикладная наука, может быть интегрирована в учебный процесс средней школы. Опираясь на такие школьные учебные дисциплины, как информатика, математика, технологии, физику, химию и биологию, робототехника активизирует развитие учебно-познавательной компетентности учащихся.

Для эффективного формирования информационной компетентности обучающихся в МОУ СОШ № 54 принято решение об использовании образовательной робототехники.

Робототехника в школе представляет учащимся технологии 21 века, способствует развитию их коммуникативных способностей, развивает навыки взаимодействия, самостоятельности при принятии решений, раскрывает их творческий потенциал. Дети и подростки лучше понимают, когда они что-либо самостоятельно создают или изобретают. При проведении занятий по робототехнике этот факт не просто учитывается, а реально используется на каждом занятии. Введение элементов робототехники в школьные предметы позволит заинтересовать учащихся, разнообразить учебную деятельность, использовать групповые активные методы обучения, решать задачи практической направленности. Программирование реального робота поможет увидеть законы математики не на страницах тетради или учебника, а в окружающем мире. Использование конструкторов Lego Mindstorms NXT позволяет взглянуть на школьные предметы по-новому.

В 2012 году в МОУ СОШ № 54 использование образовательной робототехники идет по следующим основным направлениям:

1.                 Создание лаборатории робототехники: оснащение современным учебным инструментарием, который предоставит учащимся обширный практический опыт, установка новейшего программного обеспечения.

2.                 Разработка учебных программ по робототехнике.

3.                 Развитие серии занятий и курсов по робототехнике для учащихся всех ступеней обучения.

4.                 Организация в школе дополнительного образования по направлению «Робототехника» (создание творческого объединения).

5.                 Сотрудничество с другими образовательными учреждениями и организациями по вопросам образовательной робототехники.

Курс «Образовательная робототехника» в образовательном пространстве строится на трех формах организации учебной деятельности: кружок, элективный курс, урок. Например, в МОУ СОШ № 54 работает кружок, в котором ребята программируют и создают роботов. Комплекты робототехники школа получила по программе модернизации образования. Внешне это обычные конструкторы LEGO, только с программируемым блоком, проводами, выходом USB и другим техническим оснащением. Этот набор поможет в курсе технологии средней школы понять основы робототехники, в курсе информатики — наглядно реализовать сложные алгоритмы, ведь программируя роботов, дети заставляют их выполнять различные задания. Эффективность обучения основам робототехники зависит и от организации занятий, главный метод, который используется при изучении робототехники это метод проектов.

Под методом проектов понимают технологию организации образовательных ситуаций, в которых учащихся ставит и решает собственные задачи, и технологию сопровождения самостоятельной деятельности учащегося. 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:

1.      Обозначение темы проекта.

2.      Цель и задачи представляемого проекта.

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

4.      Составление программы для работы механизма в среде Lego Mindstorms.

5.      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 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, т. е. — работать в команде.

Современный курс школьной информатики с включением в него робототехники — «точка роста» информатизации образования, он как ни один другой предмет нацелен на подготовку учащихся к жизни в информационном обществе. Также важно понимать, что робототехника на разных ступенях образования имеет различные цели. Поэтому рекомендуется, в зависимости от возраста учащихся, использовать конструкторы разных типов, проводить различные мероприятия, изучать всевозможные темы. Сегодня это возможно при организации специальных кружков по робототехнике, факультативов и элективных курсов.

В начальной школе рассматривают конструирование и начальное техническое моделирование. Для этого используются конструкторы Лего в любой модификации и конструктор “WeDo”, который даёт возможность построить 12 моделей по инструкции. Программируя через компьютер, обучающиеся 4 класса МОУ СОШ № 54 могут наделять интеллектом свои модели.

В основной школе усложняется как уровень моделирования, так и уровень программирования роботов, предполагающий более сложные языки программирования. В качестве базового оборудования предлагается ЛЕГО конструкторы Mindstorms NXT. Используя датчики Vernier, можно проводить различные опыты на разных предметах. Группа обучающихся 9 — х классов занимается конструированием и программированием роботов. Ребята так же стали участниками Конкурса по робототехнике который проводился создателями интернет-проекта «Я Узнаю Мир» под руководством Пыряева Павла Андреевича, научного сотрудника ИК СО РАН, при содействии Балтийского государственного технического университета «Военмех», сильного представителя инженерной школы России, Совета Научной Молодежи СО РАН и НОЦ НГУ «МДЭБТ» «Занимательная наука для школьников» Обучающиеся 9 классов Карпинский А. И Бубликов И. курируют кружок робототехнике в 4 классе, успешно помогая малышам осваивать основы программирования.

В старшей школе углубляется изучение программирования и повышается уровень сложности конструирования робототехнических комплексов. Одним из вариантов комплексного развития робототехники является освоение станков с числовым программным управлением. Примером одного из языков программирования, который способны осваивать старшеклассники, является язык LabVIEW.

Безусловно, помимо основных занятий по робототехнике, нужно проводить различные внешкольные мероприятия, позволяющие привлечь интерес к данному направлению. Это могут быть конкурсы по робототехнике, круглые столы, викторины, мастер — классы по конструированию и программированию роботов, а также олимпиады, где юные таланты могут посоревноваться и поделиться собственным опытом.

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. Понимание феномена технологии, знание законов техники, позволит выпускнику школы соответствовать запросам времени и найти своё место в современной жизни. Для того, чтобы сегодня у ученика формировалась учебная успешность, нужно добиться, прежде всего, чтобы школьник осознавал, что учебная деятельность, которой он занят в данный момент в школе повлечет за собой успех в его дальнейшей деятельности. Есть много образовательных технологий развивающих критическое мышление и умение решать задачи, однако существует очень мало привлекательных образовательных сред, вдохновляющих следующее поколение к новаторству через науку, технологию, математику, поощряющих детей думать творчески, анализировать ситуацию, критически мыслить, применять свои навыки для решения проблем реального мира.

Робототехника в школе представляет учащимся технологии 21 века, способствует развитию их коммуникативных способностей, развивает навыки взаимодействия, самостоятельности при принятии решений, раскрывает их творческий потенциал. Ученики лучше понимают, когда они что-либо самостоятельно создают или изобретают. При проведении занятий и мероприятий по робототехнике этот факт не просто учитывается, а реально используется.

В заключении отметим, что внедрение единой системы обучения основам робототехнике в школе будет являться важным этапом развития технических навыков и умений школьников. «Основы робототехники» в школе позволят привить интерес школьников к техническому творчеству, тем самым раскрыть таланты тех учеников, которые в дальнейшем могут стать первоклассными инженерами и технологами. Именно поэтому внедрение образовательной робототехники в школу — большой шаг в сторону начального инженерного образования и начальной профориентации.

Литература:

1.        Василенко, Н. В. Никитан, КД. Пономарёв, В. П. Смолин, А. Ю. Основы робототехники Томск МГП «РАСКО» 1993. 470с.

2.        Комплект методических материалов «Перворобот». Институт новых технологий.

3.        Юревич, Е. И. Основы робототехники — 2-е изд., перераб. и доп. — СПб.: БХВ-Петербург, 2005. — 416 с.