РОБОТОТЕХНИКА КАК СРЕДСТВО РАЗВИТИЯ У

ОБУЧАЮЩИХСЯ СПОСОБНОСТЕЙ К НАУЧНОЙ И

ТВОРЧЕСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

Аннотация

Данное

методическое

пособие

посвящено

кругу

вопросов,

связанных

с

использованием образовательной робототехники в урочной деятельности в школе в

условиях введения ФГОС.

Данное пособие является методической помощью специалистам и педагогам

образовательных учреждений, ведущим практическую деятельность по реализации

образовательных программ в области образовательной робототехники.

Пособие содержит апробированные материалы, обобщающие опыт внедрения

робототехники как средство развития у обучающихся способностей к научной и

творческой деятельности .

Методическое

пособие

может

быть

использовано

при

реализации

общеобразовательной программы как основного, так и дополнительного образования по

робототехнике, организации и проведении занятий курса урочной, и внеурочной

деятельности по робототехнике, в рамках предметной недели в школе.

Пояснительная записка

Развитие современного общества неразрывно связано с научно-техническим

прогрессом. Информационно-коммуникационные и инженерные технологии становятся

неотъемлемой частью образовательной деятельности, значительно повышающей ее

эффективность

и

максимально

способствующей

всестороннему

развитию

интеллектуальной, эмоциональной и личностной сфер обучающихся. Таким образом,

формируется

благоприятная

среда

для

развития

инновационного

направления

технического творчества - робототехники. Идея развития творческих способностей и

совершенствование технической подготовки подрастающего поколения приобретает

государственное значение.

Концепция новых государственных образовательных стандартов сформулирована с

акцентом

на

развитие

творческого

потенциала

обучающихся

и

формирование

познавательных

способностей

в

траектории

собственного

развития

личности.

Образовательная робототехника становится важным элементом и средством работы по

формированию самоопределения детей и молодежи, развития их творческих способностей

и обеспечивает формирование технического и инженерного мышления.

Федеральный

государственный

образовательный

стандарт

основного

общего

образования дал импульс нашей образовательной организации на развитие дисциплин,

связанных с hi-tech инженерией и программированием, и интеграцию робототехники в

учебную и внеурочную деятельность.

Цель

методического

пособия:

обеспечить

теоретическую

и

практическую

готовность педагогических работников образовательных организаций к применению

образовательной

робототехники

во

внеурочной

деятельности,

а

также

в

рамках

дополнительного образования детей.

Внедрение робототехники в образовательный процесс позволит решить следующие

задачи:

1. Создание в ОУ образовательной среды, основанной на лабораториях инженерной

направленности, где учащиеся изучают информатику в неразрывной связи с вопросами

физики и математики.

2.

Обеспечение равного доступа школьников к освоению передовых технологий,

получению практических навыков их применения.

2

3.

Вовлечение школьников в научно-техническое творчество, формирование и

развитие потребностей технического творчества у обучающихся, ранняя профориентация.

4.

Создание творческого сообщества увлеченных робототехникой учащихся.

5.

Выявление,

обучение,

сопровождение

одаренных

детей,

обеспечение

соответствующих условий для их образования и творческого развития.

6.

Организация высоко мотивированной учебной деятельности школьников по

пространственному

конструированию,

моделированию,

программированию

и

автоматическому управлению.

7.

Повышение мотивации к изучению наук естественнонаучного цикла: физики,

математики, информатики (основ теории управления, кибернетики, искусственного

интеллекта, логики, алгоритмизации).

8.

Демонстрация перспективности обновления содержания курсов «Физика»,

«Информатика» и «Технологии» на базе современных моделирующих и программных

средств.

9.

Создание системы межпредметного взаимодействия и межпредметных связей

информатики, технологии, математики и физики.

10.

Пропедевтика инженерного образования со школьного возраста.

11.

Социализация

школьников

посредством

проведения

соревнований

по

образовательной робототехнике.

Актуальность

данной темы обуславливается новыми задачами в развитии

технического творчества: современной наукой востребованы специалисты, способные

объединить в практической деятельности технические и информационные знания.

Раскрытие способностей каждого ученика, воспитание личности, готовой к жизни в

высокотехнологичном, конкурентном мире – именно так определены цели современного

образования в ФГОС: от признания знаний, умений, навыков как основных итогов

образования к пониманию обучения как процесса подготовки обучающихся к реальной

жизни, готовности успешно решать жизненные задачи.

Согласно Концепции технологического образования школьников на 2016-2020 гг.

перед школой стоит задача: повысить интеллектуальный потенциал, образовательный и

профессиональный уровень будущих членов общества, способных не только освоить, но и

творчески использовать достижения научно-технического прогресса.

3

Поэтому

новизной

темы

в

первую

очередь

является

то,

что

внедрение

робототехники в образовательный процесс является одним из ключевых средством

реализации «Технологического образования», формирующим научно-технологический

потенциал, адекватный современным вызовам мирового технологического развития.

Поэтому преимуществом внедрения робототехники в образовательное пространство

школы является:

•

развитие информационной культуры и взаимодействие с миром научно-

технического творчества;

•

повышение интерактивности ИОС (Робототехника вносит в образовательную

информационную

среду

интерактивность,

многофункциональность

и

возможность

обеспечения деятельностного подхода с чередованием видов деятельности.)

•

многофункциональность и возможность обеспечения деятельностного подхода с

чередованием видов деятельности

•

повышение гибкости структуры обучения (многоуровневые задания) (Процесс

конструирования, программирования и исследования роботов может сделать структуру

обучения достаточно гибкой, будучи выстроен на основе разноуровневых заданий,

поэтому позволяет создать ситуацию успешности для учащихся.

•

формирование ключевых компетенций обучающихся, заложенных в программе

формирования

УУД

(Использование

робототехнических

конструкторов

позволяет

формировать ИКТ-компетентность обучающихся, что является одним из основных

компонентов программы формирования универсальных учебных действий: личностных,

регулятивных, познавательных и коммуникативных.

4

1.

Теоретические аспекты и методические аспекты включения робототехники

в образовательное пространство в условиях реализации ФГОС

1.1.

Робототехника как ресурс формирования

ключевых компетенций учащихся

Современная образовательная школа должна формировать целостную систему

универсальных знаний, умений, навыков, а также опыт самостоятельной деятельности и

личной ответственности обучающихся, то есть ключевые компетенции, определяющие

современное качество содержания образования.

На протяжении многих лет одной из основополагающих целей школьного

образования было освоение системы знаний, умений и навыков. Ученики в качестве

материала к дальнейшему осмыслению на уроке получали множество фактов, понятий,

дат, имен, терминов и т.п. Такой подход к обучению обеспечивал более высокий уровень

фактических знаний выпускников российских школ по сравнению с большинством стран

мира.

Однако результаты последних международных исследований дают повод не только

порадоваться за существенный подъем уровня математической и естественнонаучной

подготовки учащихся, но и заставляют насторожиться. По мнению экспертов, учебно-

методические комплекты нуждаются «...в наполнении заданиями, базирующимися на

контексте реальных жизненных ситуаций, и требующими для выполнения достаточно

сложных

видов

учебной

деятельности,

в

том

числе

проектной

и

учебно-

исследовательской».

Данные

образовательные

технологии

предполагают

решение

учащимися исследовательских, творческих задач. При этом тематика детских работ

должна быть определена педагогом с учетом возрастных психолого-физиологических

особенностей школьников.

Так для учащихся основного общего образования темы работ можно выбирать из

любой содержательной области, то необходимо помнить, что в соответствии с возрастной

спецификой на первый план у подростка выходит освоение коммуникативных навыков, и

поэтому проектную и исследовательскую деятельность целесообразно организовывать в

групповых формах, а исследуемые проблемы - близкие пониманию и волнующие

подростков в личном плане, социальных, коллективных или личных взаимоотношений.

Главным результатом этой работы является формирование и воспитание личности,

5

владеющей проектной и исследовательской технологией на уровне компетентности. В

качестве одного из решений, позволяющих формировать ключевые компетенции учащихся

на уроках, предлагается встраивание в образовательную деятельность робототехники.

Основу этой новой технологии обучения составляет применение, как в учебной, так

и во внеучебной деятельности, образовательных конструкторов. Робототехнические

комплексы могут быть использованы на таких предметах, как информатика и ИКТ,

технология, математика, физика; на разных уровнях обучения; с различными формами

организации коллективной работы: индивидуально, парами, или в группах. Особое место

образовательный конструктор занимает во внеурочной деятельности. На сегодняшний

день

довольно

прочную

позицию

на

рынке

подобного

вида

товаров

занимают

конструкторы фирмы LEGO. Для дошкольников, детей младшего школьного возраста, а

также учащихся среднего общего образования предлагается продукт ПервоРобот WeDo,

для детей среднего и старшего школьного возраста предлагаются конструкторы

ПервоРобот NXT/EV3.

Использование

LEGO-технологий

в

образовательной

деятельности

позволяет

организовать творческую и исследовательскую работу учащихся, создает условия для

применения знаний, умений и внешних ресурсов при решении задач реального мира, тем

самым, создавая предпосылки для формирования ключевых компетенций, то есть

готовности к эффективной деятельности в различных жизненных ситуациях в дальнейшем.

Существует немалое количество ключевых компетенций, однако, мы ограничимся

рассмотрением четырех элементарных, на которых базируются все остальные. Дадим

краткую характеристику каждой из основных ключевых компетенций:

•

информационная компетенция - готовность к работе с информацией;

•

коммуникативная компетенция - готовность к общению с другими людьми,

формируется на основе информационной;

•

кооперативная компетенция - готовность к сотрудничеству с другими людьми,

формируется на основе двух предыдущих;

•

проблемная компетенция - готовность к решению проблем, формируется на

основе трех предыдущих.

Существенную роль при реализации компетентностного подхода играют проекты и

мини-проекты различной направленности.

Уникальностью проектов на основе робототехнических комплексов является то, что

6

построение

моделей

устройств

позволяет

ученику

постигать

взаимосвязь

между

различными

областями

знаний,

что

способствует

интегрированию

преподавания

информатики, математики, физики, черчения, естественных наук с развитием инженерного

мышления через техническое творчество.

Таким образом, робототехника, являющаяся одной из наиболее инновационных

областей в сфере детского технического творчества, объединяет классические подходы к

изучению основ техники и современные направления:

информационное моделирование,

программирование,

информационно-коммуникационные

технологии.

Встраивание

её

элементов в образовательное пространство делает обучение эффективным и продуктивным

для

всех

участников

образовательных

отношений,

а

современную

школу

конкурентоспособной.

1.2.

Образовательная робототехника как способ

формирования универсальных учебных действий

Введение

государственных

стандартов

общего

образования

предусматривает

использование новых педагогических технологий в образовательном процессе. ФГОС

нацеливают учителей на создание условий для разностороннего развития личности

ребёнка, Вместе с этим результаты образования рассматриваются на основе системно-

деятельностного подхода, при котором ученик не получает знания в готовом виде, а

добывает их сам в ходе собственной учебно-познавательной деятельности. В процессе

обучения учитель формирует универсальные учебные действия (УУД): личностные,

регулятивные, коммуникативные, предметные, сочетая их с деятельностью творческой,

связанной с развитием у ребёнка познавательных процессов.

LEGO – одна из самых известных и распространённых ныне педагогических систем,

широко использующая трёхмерные модели реального мира и предметно-игровую среду

обучения

и

развития

ребёнка.

Перспективность

применения

LEGO-технологии

обусловливается

её

высокими

образовательными

возможностями:

многофункциональностью,

техническими

и

эстетическими

характеристиками,

использованием в различных игровых и учебных зонах. С помощью ЛЕГО-технологий

формируются учебные задания разного уровня – своеобразный принцип обучения «шаг за

шагом», ключевой для LEGO-педагогики. Каждый ученик может и должен работать в

собственном темпе, переходя от простых задач к более сложным.

LEGO-конструирование

с

компьютерной

поддержкой

позволяет

внедрять

информационные технологии во внеурочную деятельность, овладевать элементами

7

компьютерной грамотности, формировать умения и навыки работы обучающихся с

современными техническими средствами.

Новые стандарты обучения обладают отличительной особенностью - ориентацией

на

результаты

образования,

которые

рассматриваются

на

основе

системно-

деятельностного

подхода.

Такую

стратегию

обучения

помогает

реализовать

образовательная среда LEGO-роботов.

Основным преимуществом

внеурочной деятельности является предоставление

учащимся возможности широкого спектра занятий, направленных на их развитие и

удовлетворение

постоянно

изменяющихся

индивидуальных

социокультурных

и

образовательных потребностей.

Целью внедрения робототехники

во внеурочную деятельность школы является

создание

благоприятных

условий

для

разностороннего

развития

личности:

интеллектуального развития, удовлетворения интересов, способностей и дарований

обучающихся, их самообразования, профессионального самоопределения.

Совместная

работа

обучающихся

на

занятиях

робототехники

способствует

формированию

универсальных

учебных

действий,

обозначенных

в

Федеральном

государственном образовательном стандарте, таких как личностные и метапредметные

УУД.

В результате внедрения LEGO-роботов в образовательный процесс, конструкторы

помогают сформировать и развить следующие УУД.



мотивационная основа внеучебной деятельности;



планировать своё действие в соответствии с поставленной задачей и условиями

её реализации;



оценивать правильность выполнения действия;



осуществлять анализ объекта с выделением существенных признаков и

несущественных;



осуществлять синтез как составление целого из частей;



допускать возможность существования у людей различных точек зрения, в том

числе не совпадающих с его собственной, ориентироваться на позицию партнёрства в

общении и взаимодействии;



договариваться и приходить к общему решению совместной деятельности.

8

Таким образом, робототехника обладает большим потенциалом в формировании

УУД учащихся, она придает учащимся высокий мотивационный импульс. Как правило,

занятия робототехникой, будь то уроки или внеурочное занятие, пользуются большой

популярностью

у

школьников.

Правильная

организация,

в

соответствии

с

компетентностно-ориентированным подходом, усиливают эффект. Новые подходы в

образовании заставляют и учителя переосмыслить используемые методы и приемы

обучения, заставляют учиться, искать и двигаться вперед.

1.3.

Методические рекомендации использования робототехники

в образовательном процессе

В рамках школьного урока и дополнительного образования робототехнические

комплексы LEGO могут применяться по следующим направлениям:



Демонстрация;



Фронтальные лабораторные работы и опыты;



Исследовательская проектная деятельность.

Среди форм организации внеурочных занятий робототехникой можно выделить:

● Практикум

● Консультация

● Ролевая игра

● Соревнование

● Выставка

● Исследование

Эффективность обучения основам робототехники зависит и от организации занятий,

проводимых с применением следующих методов:

1. Познавательный (восприятие, осмысление и запоминание учащимися нового

материала с привлечением наблюдения готовых примеров, моделирования, изучения

иллюстраций, восприятия, анализа и обобщения демонстрируемых материалов).

2. Метод проектов (при усвоении и творческом применении навыков и умений в

процессе разработки собственных моделей).

3. Систематизирующий (беседа по теме, составление систематизирующих таблиц,

графиков, схем и т.п.).

4. Контрольный метод (при выявлении качества усвоения знаний, навыков и умений

и их коррекция в процессе выполнения практических заданий).

9

5. Групповая работа (используется при совместной сборке моделей, а также при

разработке проектов).

Основной метод, который используется при изучении робототехники, - это метод

проектов. Под методом проектов понимают технологию организации образовательных

ситуаций, в которых учащийся 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 LEGO -проекта:

1.

Обозначение темы проекта.

2.

Цель и задачи представляемого проекта. Гипотеза.

3.

Разработка механизма на основе конструктора LEGO -модели NXT/EV3.

4.

Составление программы для работы .

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 LEGO,

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.

Дополнительным преимуществом изучения робототехники является создание

команды и в перспективе участие в городских, региональных, общероссийских и

международных олимпиадах по робототехнике, что значительно усиливает мотивацию

учеников к получению знаний. Основная цель использования робототехники – это

социальный заказ общества: сформировать личность, способную самостоятельно ставить

учебные цели, проектировать пути их реализации, контролировать и оценивать свои

достижения, работать с разными источниками информации, оценивать их и на этой основе

формулировать собственное мнение, суждение, оценку. То есть формирование ключевых

компетентностей учащихся.

10

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.

Изучение робототехники достаточно популярно в школах нашей страны, более 2000

школ имеют учебные комплекты для изучения основ робототехники.

Сейчас основная задача - как можно больше молодёжи привлечь к науке и

инженерному делу. Ключевая возможность учебных комплектов по робототехнике —

простая интеграция с любой образовательной программой.

Таблица 1. Формирование ключевых компетенций учащихся в курсе робототехники

Компетенция

Характеристика

компетенции

Формирование компетенции

учителем

учеником

Информационная

Поиск информации с

использованием

различных

источников: книг,

дисков, Интернета.

Владение навыками

использования

информационных

устройств:

компьютера,

принтера, модема,

копира.

Выработка навыков

работы со

справочной

литературой и

информационными

технологиями.

•

умение пользоваться

компьютерными

технологиями;

•

умение работать со

справочной литературой;

•

обработка и передача

информации;

•

оформление сообщений о

созданных проектах.

Коммуникативная

Поведение в классе,

устная

коммуникация.

Работа по

формированию

навыков общения на

теоретических и

практических

занятиях.

•

умение работать в рамках

поставленной задачи;

•

умение подготовить

сообщение по выбранной

теме.

Работа в группах.

Общее

руководство во время

сборки и

программирования

моделей.

•

распределение обязанностей

в группах;

•

оценка друг друга;

•

самооценка.

Учебно

-

познавательная

Межпредметная

связь: математика,

физика - при

расчётах;

информатика -

программирование

Инструктаж по

построению

программ,

чертежей,

конструкций в

специальных

I уровень:

•

умение пользоваться

инструкционной картой;

•

программирование

действий робота по образцу;

•

исследовательская работа

11

действий робота;

черчение -

построении

чертежей;

технология,

электроника -

конструирование;

русский язык,

литература -

оформление

сообщений и

творческих проектов.

программах.

Подготовка

демонстрационного

материала для

конструирования,

программирования.

по моделированию

конструкции;

•

оформление и защита

работы.

II уровень:

•

самостоятельное построение

конструкции робота без схем и

инструкций;

•

программирование действий

робота в зависимости от

поставленной цели;

•

исследовательская работа

по выбору конструкции для

решения определенных задач;

•

оформление и защита

сообщений и творческих

проектов.

Здоровье

сберегающие

Знать и применять

правила техники

безопасности,

применять

физкультминутки для

отдыха органов

зрения, рук,

позвоночника.

Инструктаж по

технике

безопасности,

изучение

гимнастики для глаз,

рук, упражнений для

осанки.

•

соблюдение правил техники

безопасности при работе;

•

выполнение расслабляющих

пауз под руководством

учителя;

•

самостоятельно создавать

ресурсы для динамических

пауз.

12