Журнал "1 сентября"

Педагогические и образовательные статьи
  • lu_res@mail.ru
  • Статьи в следующий номер журнала принимаются по 30.06.2024г.

Регистрация СМИ: ЭЛ № ФС 77 - 77018 от 06.11.2019г. Смотреть

Регистрация периодического издания: ISSN 2713-1416 Смотреть

         
kn publ 1   kn publ 2   kn publ E
         
         
kn publ 5   kn publ 3   kn publ 4
         

Использование современных педагогических технологий на занятиях робототехникой во внеурочной деятельности

Дата публикации: 2020-11-20 11:15:06
Статью разместил(а):
Кошман Ульяна Алексеевна

Использование современных педагогических технологий на занятиях робототехникой во внеурочной деятельности

Автор: Александров Алексей Вячеславович

МБОУ «ООШ № 5 г. Шатуры», г. Шатура

 

Аннотация. Статья посвящена кругу вопросов, связанных с использованием робототехники во внеурочной деятельности в условиях введения ФГОС для школьников. Данная статья может стать методической помощью специалистам и педагогам образовательных учреждений, ведущим практическую деятельность по реализации образовательных программ в области робототехники. Статья содержит апробированные материалы, обобщающие опыт внедрения робототехники как средство развития у обучающихся техническим способностям МБОУ «ООШ №5 г. Шатуры».

Ключевые слова: образовательный стандарт, коммуникативные умения, робототехника, программирование, внеурочная деятельность.

Тематическая рубрика: средняя школа.

              

Одна из задач образования в рамках ФГОС - создать среду, помогающую ученику раскрыть собственный потенциал. Это позволит ему свободно действовать, познавая эту среду, а через неё и окружающий мир. Новая роль педагога состоит в том, чтобы побуждать ребёнка к познанию и к деятельности. В связи с этим образовательная робототехника в школе приобретает все большую значимость и актуальность в настоящее время, так как позволяет заинтересовать обучающихся, разнообразить учебную деятельность, использовать активные формы и методы обучения, работу в группах, решать задачи практической направленности.

Изучение робототехники создает предпосылки для социализации личности учащихся и обеспечивает возможность ее непрерывного технического образования, а освоение с помощью ЛЕГО-наборов и других роботоконструкторов компьютерных технологий – это путь школьников к современным перспективным профессиям и успешной жизни в информационном обществе. В первую очередь занятия рассчитаны на общенаучную подготовку школьников, развитие их мышления, логики, математических способностей, исследовательских навыков.

В 2015 году наша школа стала победителем областного конкурса на присвоение статуса Региональной Инновационной площадки по теме, связанной с внедрением робототехники в образовательный процесс, получила грант в размере одного миллиона рублей, который потратила на приобретение необходимого оборудования для организации занятий с обучающимися, а также на протяжении 4-х лет являлась участником сетевой Федеральной Экспериментальной Площадки ЛИНТЕХ- ФИРО РАНХиГС.

За период  работы по внедрению робототехники в образовательный процесс сформировались основные направления работы:

· конструирование

· основы мехатроники и мобильной робототехники

· 3Д-моделированию и прототипированию

· электроника, управление квадракоптером

Используем программы и обеспечение: Scratch, Кумир( УМКИ), Ардуино.

На первом этапе (2015-2016гг.) педагоги школы осуществляли поиск необходимой информации, изучали полученное оборудование, прошли обучение на кратковременных дистанционных курсах, занимались изучением роли и места курса робототехники в учебном процессе, подбором методик и технологий обучения учащихся.

На втором уровне образования была организована работа кружка "Робототехника" в рамках внеурочной деятельности в 6 классе, разработана рабочая программа на первый год обучения, а также сделан выбор наиболее подходящих технологий, средств и методов обучения при изучении основ робототехники.

Деятельность обучающихся на данном этапе была организована в следующих формах:

· Рассказ, беседа

· Демонстрация

· Работа в парах и группах

· Практические занятия

Среди основных видов деятельности школьников:

· индивидуальная и групповая работа по конструированию

· индивидуальные и групповые беседы

· школьные конкурсы (в основном, футбол роботов).

На данном этапе руководители кружка в основном использовали в своей работе следующие методы и технологии:

- Объяснительно-иллюстративный - предъявление информации различными способами (объяснение, рассказ, беседа, инструктаж, демонстрация). Например, «Разговор о роботах», «Какие бывают роботы», «Классификация робототехнических устройств».

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

Очень важно, чтобы школьники научились рефлексии своей деятельности, пробовали описывать работу механизмов и моделей, используя специальную терминологию. Для этого ребята получают опорные карточки, опираясь на которые они выстраивают свою речь:

Мы собрали модель ….

Наша модель работает так: ...

Посмотрите, как работает наша модель.

- Технология исследовательского обучения, к которой относят следующие методы:

- эвристический (от гр. слова «эврика» - «нашел»), развивающий способности обучающихся мыслить и самостоятельно работать.   Это метод творческой деятельности (создание творческих моделей и т.д.)

Его разновидностями являются проблемный, поисковый (или частично-поисковый), исследовательский методы.

- частично-поисковый - решение проблемных задач с помощью педагога;

- поисковый – самостоятельное решение проблем.

Исследовательские методы в обучении дают возможность обучающимся самостоятельно пополнять свои знания, глубоко вникать в изучаемую проблему и предполагать пути ее решения, что важно при формировании мировоззрения. Это важно для определения индивидуальной траектории развития каждого школьника.

Например, школьники собрали модель, испытали её, но не торопятся её разбирать. Каждая новая модель – объект исследования! Начинают экспериментировать, модифицируют поведение модели за счёт изменения её конструкции, наблюдают за новыми механизмами движения и их зависимостью. Примеры исследований:

1) «Изменение шага машины «Умки» при изменении значения импульса»;

2) «Измерение температуры, влажности воздуха при помощи «УМКИ» в разных помещениях школы». 

На втором этапе (2016-2017 г.)  руководителями кружка были созданы рабочие программы курса для обучающихся 5,7 классов, было продолжено изучение купленного оборудования для возможности его дальнейшего использования на занятиях. Участие в сетевой площадке.

«РоботоЛаб» позволило использовать методические разработки педагогов-новаторов.

Расширились формы работы с обучающимися, количество которых в кружке увеличилось, и виды деятельности:

- творческая игра

- творческая мастерская

- мозговой штурм,

- исследовательская, конструкторская, техническая деятельность,

- проекты,

- соревнованияю

Основные виды деятельности учащихся:

- индивидуальная и групповая конструкторская, техническая, научно-исследовательская работа;

- коллективные, парные и индивидуальные творческие, технические проекты;

- индивидуальные и групповые беседы;

- круглый стол,

- участие в соревнованиях, конкурсах, фестивалях.

В работе с обучающимися на занятиях кружка педагогами использовалась технология проблемного обучения.

Под проблемным обучением понимается как совокупность таких действий, как организация проблемных ситуаций, формулировка проблем, оказание ученикам необходимой помощи в решении проблем, проверка правильности решения и руководство процессом систематизации и закрепления приобретенных знаний, самостоятельное их разрешение.

Метод проблемного обучения основан на создании проблемной мотивации и требует особого конструирования дидактического содержания материала, который должен быть представлен как цепь проблемных ситуаций. Этот метод позволяет активизировать самостоятельную деятельность обучающихся, направленную на разрешение проблемной ситуации, в результате чего происходит творческое овладение знаниями, навыками, умениями и развитие мыслительных способностей. Практически каждую задачу, решаемую в процессе конструирования и программирования роботов, можно представить в качестве проблемной ситуации. Активизируя творческое и критическое мышление, обучающиеся способны оптимизировать собственное решение задачи

Примеры проблемных учебных задач на занятиях по робототехнике:

- Как собрать робота?

- Как собрать цепь?

- Как подключить робота к компьютеру?

- Как научить робота движению вправо, влево, вперед…

- Что делать, если нет электричества?  (Учитель подводит обучающихся к использованию альтернативных источников)

Примеры проблемных задач для образовательной среды Skretch:

- Что такое спрайт. Как создать сцену? Как поменять фон? Как заставить спрайта «кота» двигаться? Как составить алгоритм из скриптов?  Как сделать так, чтобы фон двигался? И др.

- Как записать программу для робота? Как составить алгоритм?

Пример постановки проблемной ситуации.

Пароход плывет по реке. Он перевозит грузы. Но вдруг он остановился? Почему? (Впереди мост. Он слишком низкий. Теплоход не может дальше продолжать движение). Как помочь теплоходу продолжить движение вперед? (Школьники осознают проблему и приходят к выводу, что необходимо создать разводной мост …)

Решением проблемных ситуаций и задач являются конструирование робота, составление схем и программирование моделей роботов, тестирование модели, устранение неполадок.

На занятиях кружка обучающиеся 5,7 классов сконструировали управляемого с помощью мобильного телефона робота, перемещающегося в пространстве на четырехколесной платформе. В качестве основы использовали робота УМКИ SmartCar4 Следопыт. Однако сделать шагающего робота, который может ходить и при этом не падать, оказалось очень сложной задачей.  Робот при ходьбе постоянно наклонялся в разные стороны, и приходилось придерживать его туловище руками. Ребята задались вопросом, почему это происходит, и поставили перед собой цель: усовершенствовать сконструированного в прошлом году прямоходящего управляемого робота в части его балансировки (устойчивости в вертикальном положении при ходьбе), что и делали на протяжении учебного года. 

На занятиях робототехники я использую технологию сотрудничества. Сотрудничество трактуется как идея совместной развивающей деятельности взрослых и детей. Это и работа в парах, группах и коллективная работа. Она подразумевает такие виды работ, как: ученик - учитель, ученик - ученик, ученик – книга (инструкция).

При реализации любого проекта обучающиеся самостоятельно или мною распределяются на группы. Обучающимся часто приходится работать в группах или парах. Самое главное умение, приобретаемое школьниками, – это умение согласовывать свои действия с окружающими, т.е. – работать в команде. Обучающиеся, работая в парах или группах, учатся договариваться и сотрудничать, представлять свои проекты перед слушателями, задавать вопросы и отвечать на них, передавать свои знания новичкам - это способствует развитию коммуникативных УУД.  

Еще одна используемая мной технология - информационно-коммуникационная (ИКТ). Это технология доступа к различным информационным источникам и инструментам совместной деятельности, направленной на получение конкретного результата. С помощью ИКТ-технологий обучающиеся учатся: 

· осуществлять сбор, переработку и представление информации по заданной теме, используя различные источники;

· передавать содержание информации адекватно поставленной цели, переводить информацию из одной знаковой системы в другую, выбирать знаковую систему в соответствии с коммуникативной ситуацией;

· использовать мультимедийные ресурсы и компьютерные технологии для обработки, передачи, систематизации информации, создавать презентации результатов исследовательской и практической деятельности;

· участию в дискуссии, следованию правилам ведения диалога.  

И все-таки, главный метод, который используется при изучении робототехники - это метод проектов. 

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

Сбор любого робота – это проект. Основные этапы разработки проекта:

1. Обозначение темы проекта.

2. Цель и задачи представляемого проекта.

3. Разработка механизма на основе конструктора 

4. Составление программы для работы механизма в среде (LEGO Education, Mindstorms, Scretch, Кумир …).

5. Тестирование модели, устранение дефектов и неисправностей.

Конструирование – процесс создания модели, машины, сооружения, технологии с выполнением проектов и расчетов. Занимаясь конструированием, ребята изучают простые механизмы, учатся при этом работать руками, они развивают элементарное конструкторское мышление, фантазию, изучают принципы работы многих механизмов.

При выполнении проекта обучающиеся создают свои модели в начале обучения по инструкции, а затем самостоятельно, используя все полученные ранее знания и наработанный опыт. При решении творческой проблемы происходит столкновение мнений, взглядов: как выполнить задание, какую создать модель, как лучше задать выполнение определенных действий. Поэтому на занятиях обучающиеся учатся:

· вести диалог, договариваться, учитывать и уважать чужое мнение, отличающееся от собственного;

· доказывать и обосновывать свою точку зрения;

· эффективно распределять обязанности.

При работе над проектом происходит взаимообмен опытом, знаниями, техническими и инженерными решениями, а также прокладываются пути взаимосвязи с реальной жизнью.

И еще об одной технологии. Это технология программирования.

Программирование — сравнительно молодая и быстро развивающаяся отрасль науки и техники. На этапе программирования школьники переходят на более высокий уровень: игровая составляющая начинает уступать место серьезному продуманному изучению среды «Образовательной робототехники», что требует вдумчивости и терпения. Во время программирования у школьников формируется логическое мышление. 

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

Программирование – неотъемлемый элемент процесса создания даже самого простого робота. Сейчас мы работаем над созданием программируемых роботов на базе платформы Ардуино,

На практике в процессе реализации курса робототехники наиболее продуктивным является применение совокупности нескольких методов обучения: репродуктивных, исследовательских, проблемного обучения, метода проектов.  Они позволяют решить ту или иную проблему в результате самостоятельных действий, обучающихся с обязательной презентацией этих результатов. 

Наибольшая эффективность обучения будет достигнута в случае, когда основным инструментом станут придуманные школьниками девайсы, из-за чего они увидят личную заинтересованность в решении поставленных задач, а взаимодействие преподавателя и ученика станет носить характер сотрудничества.

Обучающиеся, посещающие занятия робототехникой, понимают, что для успешного выполнения заданий по робототехнике им необходимо хорошо усваивать материал учебных предметов, и у большинства повышается мотивация к учебной деятельности, и в целом наблюдается положительная динамика качества образовательных результатов школы с момента реализации проекта по внедрению образовательной робототехники в учебный процесс.

Конечно же, внеурочные занятия робототехникой не приведут к тому, что все школьники захотят стать программистами и роботостроителями, инженерами и исследователями, но у каждого ребенка должен быть шанс попробовать и получить общенаучную подготовку.

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

 

Литература: 

1. Бейктал, Дж. Конструируем роботов на Arduino. Первые шаги / Дж. Бейктал. - М.: Лаборатория знаний, 2016. - 320 c.

2. Бербюк, В. Е. Динамика и оптимизация робототехнических систем / В.Е. Бербюк. - М.: Наукова думка, 2014 - 192 c.

3. Бройнль, Томас Встраиваемые робототехнические системы. Проектирование и применение мобильных роботов со встроенными системами управления / Томас Бройнль. - Москва: РГТУ, 2012. - 520 c.

 

. . . . .

logo     
    
          
    
Регистрация СМИ:
ЭЛ № ФС 77 - 77018 от 06.11.2019г.
svid smi
                       
      Контакты   Обратная связь  
Свидетельство периодического
издания: ISSN 2713-1416
svid ISSN
technologi.site