Муниципальное
бюджетное образовательное учреждение
“Каменская
средняя общеобразовательная школа ”
Боханского
района Иркутской области
Инновационная
деятельность школы по внедрению робототехники в образовательное пространство
школы.
Тема
проекта: Роль и место робототехники в школе.
Составитель
проекта: учитель физики МБОУ «Каменская СОШ»
Боханского района Иркутской области
Батраченко
Татьяна Максимовна
Каменка
2014
Тема
проекта: Роль и место робототехники в школе.
Цель
проекта:
Определение места и роли робототехники в современной школе. Теоретическая
разработка и экспериментальное апробирование пути внедрения робототехники в
образовательное пространство школы.
Объект
проекта:
образовательные результаты учеников в области робототехники, актуальные на
рынке труда. Готовность выпускников школы к разработке и внедрению инноваций в
дальнейшей жизни.
Предмет
проекта:
педагогическое обеспечение процесса внедрения робототехники в образовательное
пространство школы.
Сущность
проекта
состоит в том, чтобы разработать программы разделов курса «Образовательная
робототехника» и методические материалы для учителя и учащихся.
Конечный
практический результат проекта: успешное внедрение робототехники в
образовательное пространство школы.
Гипотеза:
Формирование
информационной компетентности учащихся (в контексте применения робототехники) будет
успешным при выполнении следующих условий:
1)
Готовности
учителя к самообразованию.
2)
Пересмотра
используемых технологий, средств и методов обучения и выбор наиболее подходящих
при изучении основам робототехники.
3)
Четкого
определения места и роли робототехники в образовательном пространстве школы.
4)
Успешности
реализации при разработке курса «Образовательная робототехника» и включении
курса в учебный и внеучебный процесс.
В
соответствии с целью проекта и выдвинутой гипотезой необходимо решить следующие
задачи:
·
Определить
роль и место робототехники в современной школе.
·
Изучить
основы лего-конструирования и программирования.
·
Рассмотреть
возможные пути внедрения робототехники в образовательное пространство школы и
выбрать оптимальный.
·
Разработать
курс «Образовательная робототехника» и апробировать в учебном и внеучебном
процессе.
·
Обобщить
и распространить опыт внедрения и использования робототехнологий в
образовательном процессе.
Нормативно-правовая
база проекта:
·
Федеральные
законы «Об образовании», «Об информации, информационных технологиях и о защите информации».
·
Национальный
проект «Информатизация системы образования»
·
Приказ
о введении кабинета по робототехнике.
·
Приказ
о назначении координатора из числа педагогов.
·
Положение
о работе кабинета робототехники.
·
Положение
о соревнованиях по робототехнике.
Этапы
осуществления проекта:
На
первом этапе (2014-2015 г.) – осуществляется поиск необходимой
информации, знакомство с лего-конструкторами «Перворобот», изучение роли и
места курса робототехники. Определение объекта, предмета, цели, задач и базы
проекта, подбор методик и технологий обучения учащихся. Разработка программы
кружка «Основы робототехники»
На
втором этапе (2015-2016 г.) – обучение основам робототехники по
разработанной программе работы кружка на первый и второй годы обучения, выбор
наиболее подходящих технологий, средств и методов обучения при изучении основам
робототехники.
На
третьем этапе (2016-2017 г.) – создание учебно-методических
материалов для занятий кружка «Основы робототехники», их апробация и внедрение,
разработка программы кружка на третий и четвертый годы обучения. Разработка
программы элективного курса «Программирование в робототехнике» для старших
школьников. Изучение возможности встраивания робототехники в предметы
«Информатика и ИКТ», «Физика», «Технология», определение разделов курса этих
предметов, на которых возможно применение робототехники.
На
четвертом этапе (2017-2018 г.) – обучение основам робототехники по
разработанной программе работы кружка на третий и четвертый годы обучения,
создание учебно-методических материалов для занятий кружка; обучение
объектно-ориентированному программированию в рамках элективного курса
«Программирование в робототехнике», разработка комплекса уроков и методических
материалов для встраивания основ робототехники в разделы курса информатики и ИКТ,
физики, технологии.
Новизна
проекта
состоит в том, что необходимо:
·
Изучить
и определить место и роль робототехники в современной школе.
·
Рассмотреть
технологии и методы обучения и выбрать наиболее подходящие при изучении основам
робототехники.
·
Разработать,
апробировать и внедрить программу работы кружка «Основы робототехники» во
внеучебный процесс.
·
Разработать,
апробировать и внедрить элективный курс «Программирование в робототехнике» в
учебный процесс
·
Разработать
методы встраивания робототехники в курс информатики и ИКТ, физики, технологии.
Теоретическая
значимость проекта заключается в:
·
определении
места и роли робототехники в образовательном пространстве школы;
·
обосновании
технологий, форм и методов обучения основам робототехники;
·
определении
тем курса школьных предметов, для встраивания образовательной робототехники.
Практическая
значимость проекта заключается в разработке структуры курса
«Образовательная робототехника» для ее внедрения в образовательное пространство
любой школы.
Разделы курса «Образовательная
робототехника»:
·
кружок
для школьников «Основы робототехники»;
·
элективный
курс для старших школьников «Программирование в робототехнике»;
·
печатные
методические материалы по внедрению робототехники в образовательное
пространство школы, которые могут быть использованы в работе.
Комплекс
условий, обеспечивающий распространение проекта.
1.
Готовность
педагога к постоянному самообразованию, повышению своей профессиональной
компетентности в области высоких технологий, развитие информационной культуры
учителя, готового решать новые педагогические задачи. Прохождение курсов
повышения квалификации в различной форме (очная и дистанционная).
2.
Развитая
учебно-методическая база учреждения (наличие современных компьютерных классов,
АРМ учителя предметника, наличие достаточного количества конструкторов, ПО к
ним, полей для соревнований, выхода в Интернет, наличие интерактивных средств
обучения)
3.
Востребованность
данного курса педагогами школы, района активно внедряющих данное направление в
образовательное пространство школ.
4.
Выступление
педагога по обобщению опыта на семинарах, видеоконференциях различного уровня.
Индикативными
показателями успешности
проекта являются:
1.
Показатели
мотивации учебной деятельности.
2.
Показатели
сформированности ОУУН.
3.
Результаты
участия в олимпиадах и конкурсах по робототехнике.
Робототехника
—
прикладная наука, занимающаяся разработкой автоматизированных технических
систем. Робототехника опирается на такие дисциплины как электроника, механика,
программирование.
Робототехника
является одним из важнейших направлений научно-технического прогресса, в
котором проблемы механики и новых технологий соприкасаются с проблемами
искусственного интеллекта. Активное участие и поддержка Российских и
международных научно-технических и образовательных проектов в области
робототехники и мехатроники позволит ускорить подготовку кадров, развитие новых
научно-технических идей, обмен технической информацией и инженерными знаниями,
реализацию инновационных разработок в области робототехники в России и по всему
миру.
Человечество
остро нуждается в роботах, которые могут без помощи оператора тушить пожары,
самостоятельно передвигаться по заранее неизвестной, реальной пересеченной
местности, выполнять спасательные операции во время стихийных бедствий, аварий
атомных электростанций, в борьбе с терроризмом. Кроме того, по мере развития и
совершенствования робототехнических устройств возникла необходимость в
мобильных роботах, предназначенных для удовлетворения каждодневных потребностей
людей: роботах – сиделках, роботах – нянечках, роботах – домработницах, роботах
– всевозможных детских и взрослых игрушках и т.д. И уже сейчас в современном
производстве и промышленности востребованы специалисты обладающие знаниями в
этой области. Начинать готовить таких специалистов нужно школе и с самого
младшего возраста. Поэтому, образовательная робототехника в школе приобретает
все большую значимость и актуальность в настоящее время. В качестве основного
оборудования при обучении детей робототехнике в школах предлагаются ЛЕГО
конструкторы Mindstorm.
LEGO
Mindstorms
— это конструктор
(набор сопрягаемых деталей и электронных блоков) для создания программируемого робота.
Впервые представлен компанией LEGO в 1998 году.
Конструкторы
LEGO Mindstorms позволяют организовать учебную деятельность по различным
предметам и проводить интегрированные занятия. С помощью этих наборов можно
организовать высокомотивированную учебную деятельность по пространственному
конструированию, моделированию и автоматическому управлению.
Общая
структура действий по внедрению робототехники в образовательное пространство
Действия
на уровне МУО (район)
|
Действия
на уровне школы (управление)
|
Действия
на уровне школы (учитель)
|
Программа развития лего-движения
в районе
|
Создание материально-технической
базы (смотри пункт 3)
|
Определение роли и места курса
«Образовательная робототехника» в школе. Разработка его структуры, целей и задач.
|
Курсы повышения квалификации
педагогов
·
Очные
·
Дистанционные
·
Очно-дистанционные
в видеорежиме
|
Выделение часов для занятий.
|
Обучение на курсах повышения
квалификации.
|
Создание условий для обучения
педагога и участия его и учащихся в соревнованиях (командировки)
|
Разработка рабочих программ,
тематического планирования и конспектов занятий к основным компонентам курса
(кружок, элективный курс, уроки информатики и ИКТ, физики, технологии).
|
Организация и проведение
муниципальных соревнований.
|
Изготовление полей для
соревнований
|
Организация обучения детей.
|
Подготовка и участие команд в
соревнованиях различного уровня (муниципального, зонального, регионального,
всероссийского)
|
Год
|
Приобретение
|
Кол-во
|
Примечание
|
2013 г.
|
Конструктор Lego Education Division,
наборы № 2009686 «Технология и физика»
|
12
|
Приобретены за счет средств
областного бюджета
|
2013 г.
|
Конструктор Lego Education Division,
наборы № 2009687 «Технология и физика»
|
12
|
Приобретены за счет средств
областного бюджета
|
2013 г
|
Конструктор Lego Education Division,
наборы № 2009688 «Возобновляемые источники энергии» (дополнение к набору №
2009687 и 2009686)
|
4
|
Приобретены за счет средств
областного бюджета
|
2013 г
|
Конструктор Lego Education Division,
наборы № 2009641 «Технология и физика. Пневматика» (дополнение к набору №
2009687 и 2009686)
|
12
|
Приобретены за счет средств
областного бюджета
|
2013 г.
|
LEGO Mindstorms NXT 2.1.
Ресурсный набор LEGO Mindstorms №9648
|
12
1
1
|
Приобретены за счет средств
областного бюджета
|
«Перворобот NXT/
Экоград» набор № 2009594
Программное обеспечение Mindstorms NXT 2.1.
|
Основная
цель – 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 основная цель - формирование ключевых компетентностей
учащихся.
Компетентностный подход в общем и
среднем образовании объективно соответствует и социальным ожиданиям в сфере
образования, и интересам участников образовательного процесса. Компетентностный
подход – это подход, акцентирующий внимание на результатах образования, причём
в качестве результата образования рассматривается не сумма усвоенной
информации, а способность действовать в различных проблемных ситуациях.
Главная
задача системы общего образования – заложить основы информационной компетентности
личности, т.е. помочь обучающемуся овладеть методами сбора и накопления
информации, а также технологией ее осмысления, обработки и практического
применения.
Для
эффективного формирования информационной компетентности на занятиях по
робототехнике, нужна система учебных задач.
Табл. 1 Система учебных задач по
формированию структурных единиц информационной компетентности
Структурная единица информационной компетентности
|
Разработанные задачи по формированию структурной
единицы
|
Формирование
процессов переработки информации
|
1.
Выработать
у учащихся умение анализировать поступающую информацию.
2.
Научить
учеников формализации, сравнению, обобщению, синтезу полученной информации с
имеющимися базами знаний.
3.
Сформировать
алгоритм действий по разработке вариантов использования информации и
прогнозированию последствий реализации решения проблемной ситуации.
4.
Выработать
у учащихся умение генерировать и прогнозировать использование новой
информации и взаимодействие ее с имеющимися базами знаний.
5.
Заложить
понимание необходимости наиболее рациональной организации хранения и
восстановления информации в долгосрочной памяти.
|
Формирование
мотивационных побуждений и ценностных ориентаций ученика
|
Создавать
условия, которые способствуют вхождению ученика в мир ценностей, оказывающих
помощь при выборе важных ценностных ориентаций.
|
Понимание
принципов работы, возможностей и ограничений технических устройств,
предназначенных для автоматизированного поиска и обработки информации
|
1. Сформировать
у учащихся умение классифицировать задачи по типам с последующим решением и
выбором определенного технического средства в зависимости от его основных
характеристик.
2. Сформировать
понимание сущности технологического подхода к реализации деятельности.
3. Ознакомить
учеников с особенностями средств информационных технологий по поиску,
переработке и хранению информации, а также выявлению, созданию и
прогнозированию возможных технологических этапов по переработке
информационных потоков.
4. Сформировать
у учащихся технологические навыки и умения работы с информационными потоками
(в частности, с помощью средств информационных технологий).
|
Навыки
коммуникации, умения общаться
|
Сформировать
у учащихся знание, понимание, выработать навыки применения языков
(естественных и формальных) и иных видов знаковых систем, технических средств
коммуникаций в процессе передачи информации от одного человека к другому с
помощью разнообразных форм и способов общения (вербальных, невербальных).
|
Способность
к анализу собственной деятельности
|
Сформировать
у учащихся способность к осуществлению рефлексии информации, оценки и анализа
своей информационной деятельности и ее результатов. Рефлексия информации
предполагает раздумья о содержании и структуре информации, перенос их на
себя, в сферу личного сознания. Только в этом случае можно говорить о
понимании информации, о возможности использования человеком ее содержания в
разных ситуациях деятельности и общения.
|
Взаимодействие «Учитель – ученик» характеризует
поведенческо-деятельностную направленность личности школьника на процесс
создания и функционирования собственной информационной деятельности,
результатом которой является информационная компетентность. Также оно
характеризует поведенческо-деятельностную направленность личности учителя на
процесс создания условий для формирования и функционирования информационной
деятельности ученика.
Учитель всегда был, есть и будет центральной
фигурой в образовании. Учитель – это тот, кто делится знаниями, мудростью и
опытом, а ученик их перенимает. Если параметры взаимодействия “учитель-ученик”
не отвечают потребностям обоих субъектов, то о качестве обучения говорить не
приходится. Основная цель учителя - передать опыт решения задач, цель же
деятельности ученика – перенять опыт учителя, выйти на следующий уровень и идти
дальше. Успешно решенные задачи расширяют спектр возможностей и ученика, и
учителя по самопознанию и самореализации. В конечном итоге (идеальный вариант)
опыт учителя станет составной частью опыта ученика – ученик превзойдет своего
учителя и пойдет дальше.
Рис. 1
Структура деятельности ученика по перенятию опыта
Необходимые изменения в образовании не могут
происходить без активного участия учителя. Организовать деятельность – значит
упорядочить ее в целостную систему с четко определенными характеристиками,
логической структурой и процессом ее осуществления.
Для того чтобы ученик овладел
универсальными способами учебной деятельности, необходимо, чтобы учитель в
полной мере владел методикой обучения любому методу. Поэтому очень важно
самообразование педагога, его готовность постоянно овладевать новыми методами и
формами работы, активное включение инноваций в учебную деятельность.
Полный
курс «Образовательная робототехника» предполагают работу с детьми в учебное и
внеучебное время (дополнительное образование). Поэтому в рабочих программах,
необходимо выделить воспитательный аспект в преподавании курса, то есть к
каждому занятию продумывать задачи воспитания.
Согласно
М.М.Поташнику, можно использовать четыре канала воспитания в процессе обучения:
·
Через
содержание основ наук (воспитывать мировоззренческие понятия:
причинно-следственные связи в окружающем мире; познаваемость окружающего мира и
человечества).
·
Через
методы обучения (воспитывать у учащихся отношения делового сотрудничества
(доброжелательность друг к другу, уважать мнение других, уметь слушать
товарищей), воспитывать чувства товарищеской взаимовыручки и этики групповой
работы).
·
Через
использование случайно возникших на уроке или спланированных, срежиссированнных
учителем воспитательных коллизий, ситуаций, которые постоянно предлагает сама
школьная жизнь.
·
Через
личность учителя.
Для внедрения робототехники в образовательное
пространство школы главной задачей становится определение оптимальных форм
организации учебного процесса.
В. А. Сластёнин даёт следующую классификацию форм
обучения, в зависимости от структуры педагогического процесса.
Рис 2. Классификация форм обучения по В. А.
Сластенину.
Достоинством этой классификации является
определение места проведения процесса обучения
Определяя
место курса в образовательном пространстве, оптимальными являются три формы
организации учебной деятельности: кружок, элективный курс, урок.
В
зависимости от выбранных форм, структуру курса «Образовательная робототехника»
можно представить следующим образом:
Рис 3. Структура курса «Образовательная робототехника»
Эффективность
обучения основам робототехники зависит и от организации занятий, проводимых с
применением следующих методов по способу получения знаний предложенных В.А.
Оганесяном.(1980г.), В.П. Беспалько(1995
г.):
·
Объяснительно
- иллюстративный - предъявление информации различными способами (объяснение,
рассказ, беседа, инструктаж, демонстрация, работа с технологическими картами и
др);
·
Эвристический
- метод творческой деятельности (создание творческих моделей и т.д.)
·
Проблемный
- постановка проблемы и самостоятельный поиск её решения обучающимися;
·
Программированный
- набор операций, которые необходимо выполнить в ходе выполнения практических
работ (форма: компьютерный практикум, проектная деятельность);
·
Репродуктивный
- воспроизводство знаний и способов деятельности (форма: собирание моделей и
конструкций по образцу, беседа, упражнения по аналогу),
·
Частично
- поисковый - решение проблемных задач с помощью педагога;
·
Поисковый
– самостоятельное решение проблем;
·
Метод
проблемного изложения - постановка проблемы педагогом, решение ее самим
педагогом, соучастие обучающихся при решении.
И все-таки, главный 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 Лего-проекта:
1.
Обозначение
темы проекта.
2.
Цель
и задачи представляемого проекта.
3.
Разработка
механизма на основе конструктора Лего модели NXT.
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. Лего 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.
Средства
обучения:
1.
Цифровое
оборудование: проектор, АРМ учителя, компьютерный класс.
2.
Конструктор
Lego «Перворобот» «Технология и физика.
Пневматика», «Возобнавляемые источники энергии», «Экоград» наборы № 2009686,
№ 2009687, № 2009688, № 2009641, № 2009594, LEGO Mindstorms NXT 2.1. с
программным обеспечением к ним.
3.
Цифровые
разработки учителя к урокам (презентации, сайты, тесты и т.д.).
Управление
процессом внедрения курса
Управление процессом внедрения курса включает
следующие управленческие функции: анализ, планирование, организация, контроль,
коррекция. Данный вид деятельности необходим, т.к. процесс необходимо
анализировать, планировать, организовывать, контролировать и, конечно,
корректировать.
Функция контроля
|
Предпринятые действия в рамках функции контроля
|
Анализ
|
1.
Выделение
индикативных показателей.
2.
Входной
мониторинг сформированности информационной компетентности учащихся.
3.
Определение
роли и места курса.
|
Планирование
|
1.
Построение
системы учебных задач.
2.
План
работы педагога на учебный год.
3.
Разработка
рабочих программ кружка, элективного курса.
4.
Доработка
рабочих программ предметов «Информатика и ИКТ», «Физика», «Технология» для
внедрения основ робототехники в предмет.
|
Организация
|
1.
Выбор
наиболее эффективных технологий, методов, форм и средств организации обучения
основам робототехники.
2.
Участие
учеников в робототехнических соревнованиях различного уровня.
3.
Создание
можпредметных творческих проектов для участия в конкурсах проектов.
|
Контроль
|
1.
Управление
процессом усвоения знаний – проведение промежуточных мини-соревнований,
выполнение исследовательских практических работ, контрольных срезов, тестов.
2.
Воспитание
мотивации и формирование познавательного интереса.
3.
Промежуточный
и итоговый мониторинг сформированности информационной компетентности учащихся.
|
Коррекция
|
При
необходимости:
1.
Коррекция состава индикативных показателей.
2.
Коррекция самообразования педагога.
3.
Коррекция рабочей программы педагога (в частности, тематического
планирования).
|
·
Определение
роли и места курса «Образовательная робототехника» в образовательном
пространстве школы. Описание структуры курса и его компонентов.
·
Создание
программы кружка «Основы робототехники» на первые два года обучения: «Конструктор
«Перворобот» Представление дидактического обеспечения программы конспектами
занятий и презентациями к ним.
·
Создание
программы кружка «Основы робототехники» на вторые два года обучения: «LEGO Mindstorms NXT»,
методического обеспечения занятий: конспекты занятий и презентации к ним.
·
Создание
рабочей программы элективного курса «Программирование в робототехнике» для
учащихся старших классов. Разработанные конспекты занятий, презентации к ним,
система зачетных заданий и тестов.
·
Определение
тем курсов по предметам «Информатика и ИКТ», «Физика», «Технология», на которых
возможно включение робототехники в учебный процесс. Корректирование
тематического планирования тем. Разработанные методические материалы для их
преподавания.
·
Результаты
участия учащихся, изучающих робототехнику, в соревнованиях и конкурсах
различного уровня.
Реализация
проекта позволит:
·
Школе
– приобрести
статус учебного заведения, использующего передовые образовательные технологии;
·
Руководителю
– 1)
поддерживать национальный проект информатизации школы и внедрения инновационных
технологий в школьное образование; 2)повысить уровень квалификации учителей; 3)
увеличить число участников районных и областных научно-практических
конференций;
·
Учителям
– 1)
приобщиться к инновационным процессам в образовании, приобрести навык работы с
современными технологиями; 2) совершенствовать процесс обучения;
·
Ученикам
– 1)
реализовать свой творческий потенциал; 2) выработать умения планировать свою
работу и предвидеть ее результаты; 3) использовать различные источники
информации, самостоятельно отбирать и накапливать материал, анализировать и
сопоставлять факты, аргументировать мнение, самостоятельно принимать решение,
устанавливать социальные контакты (распределять обязанности, взаимодействовать
друг с другом), адекватно оценивать себя и других; 4) сориентироваться в
выборе профессии.
Современный курс некоторых школьных
предметов с включением в него робототехники – «точка роста» информатизации
образования, он как ни один другой предмет нацелен на подготовку учащихся к
жизни в информационном обществе.
Процессы обучения и воспитания не
сами по себе развивают человека, а лишь тогда, когда они имеют деятельностные
формы и способствуют формированию тех или иных типов деятельности.
Такую стратегию обучения легко
реализовать в образовательной среде LEGO (ЛЕГО), которая объединяет в себе
специально скомпонованные для занятий в группе комплекты ЛЕГО, тщательно
продуманную систему заданий для детей и четко сформулированную образовательную
концепцию.
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.
1. Поташник
М.М. Управление профессиональным ростом учителя в современной школе.– М., 2009
2. Текст
проекта «Наша новая школа»
3. Комплект
методических материалов «Перворобот». Институт новых технологий.
4. Филиппов
С.А. Робототехника для детей и родителей. – СПб.:Наука, 2013, 320 стр.
5. Интернет
ресурсы
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.