Разработка дистанционного курса по робототехнике

СОДЕРЖАНИЕ
TOC \o "1-3" \h \z \u ВВЕДЕНИЕ PAGEREF _Toc78631457 \h 21. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАЗВИТИЯ СОЦИАЛИЗИРУЮЩЕГО ПОТЕНЦИАЛА ВНЕУРОЧНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ УЧАЩИХСЯ НА ДИСТАНЦИОННЫХ ЗАНЯТИЯХ PAGEREF _Toc78631458 \h 61.1 Внеурочная деятельность учащихся на дистанционных занятиях как социально-педагогическая проблема PAGEREF _Toc78631459 \h 61.2 Технологии организации внеурочной деятельности в процессе социализации младших школьников на дистанционных занятиях PAGEREF _Toc78631460 \h 102. АНАЛИЗ ДИСТАЦЦИОННЫХ КУРСОВ ПО РОБОТОТЕХНИКЕ ВО ВНЕУРОЧНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ШКОЛЬНИКОВ PAGEREF _Toc78631461 \h 162.1 Содержание дистанционных занятий робототехники в начальных классах во внеурочной деятельности PAGEREF _Toc78631462 \h 162.2 Анализ платформ Lego Mindstorms NXT 2.0, Lego WeDo и возможности их использования на дистанционных курсах PAGEREF _Toc78631463 \h 20ЗАКЛЮЧЕНИЕ PAGEREF _Toc78631464 \h 31СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ PAGEREF _Toc78631465 \h 34
ВВЕДЕНИЕАктуальность работы. Школа - это ценный и принципиально новый этап в жизни ребенка: в образовательных учреждениях начинается систематическое обучение, расширяется сфера его взаимодействия с внешним миром, меняется его социальный статус и возрастает потребность в самовыражении.
В школе впервые младший школьник оказывается в команде сверстников, которые являются не просто товарищами по играм, но и конкурентами в новой образовательной деятельности. Школьный возраст способствует успешной социализации благодаря большой любознательности детей: повышенной эмоциональности, мимике и авторитету в поведении и деятельности взрослых, высокой степени доверия к учителям и желанию связать приобретенный личный социальный опыт
В федеральном национальном стандарте общего образования для начальных школ (ФГОС) степень общего образования для школ определяется как основа всего последующего образования. На этапе общего образования в школе формируются основы гражданственности и мировоззрения учащегося; основой умения учиться и умения организовывать деятельность является умение принимать, поддерживать цели и следовать им в учебной деятельности, планировать свою деятельность, контролировать и оценивать ее, взаимодействовать с учителями и сверстниками.
Федеральные государственные образовательные стандарты общего образования определяют требования к результатам освоения учащимися основной образовательной программы: индивидуальные, междисциплинарные, дисциплинированные.
Внеурочная деятельность - это деятельность, которую дети выполняют вне класса, направленная на осознание и преобразование себя и окружающей действительности в соответствии со своими интересами и потребностями, что играет важную роль в развитии учащихся и формировании школьных команд. Специфика внеурочной деятельности зависит от внимания, уделяемого индивидуальным, тематическим и метапроектным результатам реализации образовательной программы общего образования в классах. Внеурочная деятельность является одним из основных компонентов социализации младших школьников.
Образовательные роботы как внеурочная деятельность в школах становятся все более важными и актуальными в настоящее время. Ученики должны позиционировать себя в окружающем мире как сознательный субъект, полностью осознавать появление новых вещей, уметь позиционировать себя в меняющемся мире вокруг себя и быть готовыми к непрерывному обучению. Понимание явлений техники, знание законов техники, позволит ученикам соответствовать требованиям времени и найти свое место в современной жизни.
Объект работы – дистанционный курс по робототехнике.
Предмет – разработка дистанционного курса по робототехнике для внеурочной деятельности учащихся.
Цель работы – изучить, какую значимость несет в себе дистанционный курс по робототехнике для внеурочной деятельности учащихся, а также произвести его разработку. Исходя из цели работы, выделим ключевые задачи, которые предстоит решить:
1. Рассмотреть внеурочную деятельность учащихся на дистанционных занятиях как социально-педагогическую проблему;
2. Изучить технологии организации внеурочной деятельности в процессе социализации младших школьников на дистанционных занятиях;
3. Провести анализ содержания дистанционных занятий робототехники в начальных классах во внеурочной деятельности;
4. Проанализировать платформы Lego Mindstorms NXT 2.0, Lego WeDo и возможности их использования на дистанционных курсах.
При написании данной работы были использованы методы исследования:
1. Теоретические:
а) анализ для разделения темы на более мелкие части, чтобы лучше понять их (анализ научно-методической литературы и документальных и архивных материалов);
б) синтез для объединения ранее разрозненных понятий в одно целое.
2. Эмпирические:
а) наблюдение для описания поведения изучаемого объекта;
б) сравнение для выявления в объекте новых и важных свойств.
Теоретическая основа исходит из того, что в настоящее время имеется огромное количество ученых, изучающих данную проблематику: Байбородова Л. В. «Внеурочная деятельность школьников в разновозрастных группах», Бройнль Т. «Встраиваемые робототехнические системы. Проектирование и применение мобильных роботов со встроенными системами управления», Григорьев Д.В. «Внеурочная деятельность школьников на дистанционных занятиях», Колодницкий Г.А. «Внеурочная деятельность учащихся» и т.д. Анализ научной литературы позволяет сделать вывод, что вопрос поиска путей и средств организации внеурочной деятельности учащихся в процессе обучения не является новым. Но в настоящее время, как и раньше недостаточно внимания уделялось развитию социального потенциала внеурочной деятельности у школьников.
Структура. Курсовая работа включает введение, две главы, заключение и список литературы. Во введении раскрыты актуальность темы исследования, ее цель, задачи, предмет и объект, теоретическая и методологическая база. В первой главе исследованы теоретические аспекты. Во второй главе проведен анализ исследуемой темы. В заключении обобщены основные выводы и предложения.
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАЗВИТИЯ СОЦИАЛИЗИРУЮЩЕГО ПОТЕНЦИАЛА ВНЕУРОЧНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ УЧАЩИХСЯ НА ДИСТАНЦИОННЫХ ЗАНЯТИЯХ
1.1 Внеурочная деятельность учащихся на дистанционных занятиях как социально-педагогическая проблемаВ контексте новых социальных реалий России подчеркивается задача обеспечения способности системы образования гибко реагировать на индивидуальные потребности, изменения экономических потребностей и новые социальные структуры. Современные дети находятся в бесконечном информационном и огромном социальном пространстве без четких внешних и внутренних границ. На это влияет поток информации, полученной через Интернет, телевидение, компьютерные игры, фильмы. Образовательное и социальное воздействие этих и других источников информации, как правило, доминирует в процессе воспитания и социализации [5, с. 162-187].
Сегодня также наблюдается растущий конфликт между характером владения детьми знаниями и ценностями в школе и за ее пределами:
1. В школе (последовательность, традиции, культурная согласованность);
2. За пределами школы (вырезки из газет, путаница, смешение высокой культуры и повседневной жизни).
Этот конфликт изменяет структуру мышления детей, их самочувствие и мировоззрение, приводя к формированию эклектичных мировоззрений, потребительского отношения к жизни, морального релятивизма.
В контексте идеала национального образования на дистанционных занятиях задача решения воспитания и социализации школьников наиболее эффективна для их всестороннего развития в рамках организации внеурочной деятельности, особенно в условиях системы начального общего образования.
В целях обеспечения выполнения основного образовательного плана общего образования в начальных классах в образовательных учреждениях должны быть созданы условия и возможности для участников образовательного процесса:
1. Выявлять и развивать способности учащихся через систему клубов, отделений, студий и кружков, организовывать общественно полезные мероприятия, в том числе социальные практики, использовать возможности образовательных учреждений для дополнительного образования детей;
2. Работа с одаренными детьми по организации интеллектуальных и творческих конкурсов, научно-технического творчества, проектно-исследовательской деятельности;
3. Эффективная самостоятельная работа учеников при поддержке профессорско-преподавательского состава
Указанные требования и положения начального образования на дистанционных занятиях подтверждают актуальность выбранных направлений исследований в области социализационного потенциала внеурочной деятельности учащихся в условиях федеральных государственных образовательных стандартов начального общего образования [12, с. 142-164].
Внеурочная деятельность - это деятельность, которую дети проявляют вне класса, которая в силу их интересов и потребностей направлена на осознание и преобразование себя и окружающей действительности, что играет важную роль в развитии учащихся и формировании ученических команд. Специфика внеурочной деятельности зависит от внимания, уделяемого реализации индивидуальных и метапредметных результатов образовательной программы общего образования в начальных классах.
Социализация - это воспитание личности человека, формирование гражданской позиции. Основным объектом воздействия в процессе социализации является устойчивая позитивная направленность гражданского сознания, развитие и соответствующий уровень. Компонентами социализации являются элементы образовательной программы, внеурочная деятельность учащихся, межличностное взаимодействие и сотрудничество с окружающим сообществом.
Социальный потенциал учащихся на дистанционных занятиях можно определить как совокупность необходимых социальных качеств и способностей для оптимизации процесса социализации личности в этом возрасте. Для формирования социального потенциала учащихся начальной школы и развития основных социальных качеств и способностей необходимо создание определенных условий обучения в школах.
Начальная школа совпадает с важным периодом становления личности детей. Впервые младший школьник оказывается в команде сверстников, которые являются не просто товарищами по играм, но и конкурентами в новой образовательной деятельности для учеников. Социализация детей усложняется повышенной утомляемостью, неспособностью выносить однообразие долгих часов в школе, плохими двигательными навыками, необходимостью руководства в учебной деятельности и очень небольшим жизненным опытом. Реальное содержание опыта младшего школьного возраста показывает, что ребенок не может в полной мере соответствовать требованиям взрослых в школе и дома [3, с. 44-67].
Ученые по-разному трактуют понятие социализации, в основном придерживаясь двух методов, которые различаются в понимании роли самого человека в процессе социализации.
Первый подход предполагает пассивную позицию человека в процессе социализации. Подход рассматривает социализацию как процесс адаптации к обществу, который формирует каждого из его членов в соответствии с присущей ему культурой. Такой подход можно назвать субъект-объектным (общество - субъект взаимодействия, человек - объект). Среди создателей этого метода были ученые Эмиль Дюркгейм и Талько Парсонс.
Второй подход основан на том, что человек активно участвует в процессе социализации, не только приспосабливаясь к обществу, но и влияя на свое окружение и самого себя. Основателями этого метода можно считать Чарльза Кули и Джорджа Герберта. Социализация здесь трактуется как развитие и самоизменение личности в процессе культурной ассимиляции и воспроизводства, происходящее у человека в любом возрасте в спонтанных, относительно направленных и целенаправленно созданных условиях жизни
Суть социализации заключается в том, что в ее процессе человек формируется как член общества, к которому он принадлежит. В любом обществе социализация человека имеет свои особенности [10, с. 23-64].
Другое понимание социального потенциала личности содержится в концепции зарубежных теорий, основанных на социальном капитале и социальных ресурсах (например, Гидденс, П. Бурда, Р. Патнэм, Д. Коулман и др.). В российской социологии этот подход, определенный В. Ильиным, представлен концепцией конструктивизма деятельности в социокультурной сфере. Автор определяет социокультурную сферу как относительно автономную часть социального пространства, имеющую надиндивидуальную реальность, порожденную прямым или косвенным взаимодействием людей. С одной стороны, это внешняя среда, связанная с изучаемым индивидом; с другой стороны, это среда, которая создается и восстанавливается этими же индивидами. Способ коммуникации между индивидом и обществом объясняется использованием категории индивидуально-личностной сферы, элементами которой являются социальный потенциал личности.
Основой формирования гражданской позиции и социальной активности является внеурочная деятельность на дистанционных занятиях школьников. Она имеет большее, чем урок временное пространство, большее количество субъектов - участников того или иного вида деятельности и несёт в себе приоритет воспитания в человеке тех или иных умений, навыков, личностных качеств. С точки зрения гражданского, духовно-нравственного воспитания, социализации личности внеурочная деятельность обладает огромным потенциалом, так как ребенку предоставляется выбор сфер деятельности, где можно быть успешным, где можно «самовоспитываться» в соответствие со своей шкалой ценностей.
Таким образом, внеурочная деятельность - это форма творческого целенаправленного взаимодействия ученика, учителя и других субъектов воспитательного процесса по созданию условий для освоения обучающимися социально-культурных ценностей общества через включение в общественно-полезную деятельность, неформальную организацию досуга, имеющая целью самореализацию личности во внеурочное время.
1.2 Технологии организации внеурочной деятельности в процессе социализации младших школьников на дистанционных занятияхНеобходимо рассмотреть методики организации внеурочной деятельности на дистанционных занятиях, которые помогут учителям наиболее эффективно организовывать внеурочную деятельность в соответствии с Федеральными национальными стандартами общего образования в начальных классах [2, с. 32-41].
Используемая технология определяется руководителем определенного направления внеурочной деятельности (учителями-предметниками, психологами, специалистами других образовательных учреждений и другими). Рассмотрим некоторые особенности технологии, используемой во внеклассной работе:
1. Проектная деятельность понимается как различные виды деятельности со многими общими характеристиками:
а) направленность на достижение конкретных целей;
б) существует ограниченный промежуток времени, с определенным началом и концом и т.д.Целью проекта в начальных классах является развитие личности учащихся и создание основы для развития творческого потенциала учащихся.
Задачи:
а) формирование позитивной самооценки;
б) развитие коммуникативных навыков в сотрудничестве;
в) развитие способности организовывать деятельность и управлять ею.
В целом в проектной деятельности младших школьников можно выделить следующие этапы, соответствующие образовательной деятельности:
а) мотивация (учитель: необходимо сформулировать общую идею и создать позитивный мотивационный настрой);
б) планирование (учитель: необходимо определить тему и цели проекта, разработать задачи, установите критерии оценки результатов и процессов).;
в) информация (учителя: должны наблюдать, координировать, поддерживать) и т.д.Дети совершенно свободны в выборе проектов на дистанционных занятиях, в которых они будут участвовать по предложению учителя. В целях обеспечения свободы и расширения поля выбора рекомендуется предлагать проекты с различными характеристиками (длинные и короткие, индивидуальные и групповые) [11, с. 98-112].
Проектный подход - это одна из конкретных возможностей использовать жизнь в образовательных и воспитательных целях. Именно поэтому можно сказать, что проектный подход расширяет горизонты педагогической теории и практики. Это открывает путь тому, чтобы показать, как перейти от устного образования к образованию о самой жизни.
2. Дифференциация по интересам
Дифференциация включает обязательный учет индивидуально-типологических особенностей учащихся, формы их группировки, а также различных структур образовательного процесса в выбранной группе. Следовательно, дифференциация - это прежде всего различие. В данном случае критерием такого разделения является заинтересованность учеников.
При организации дифференциации по интересам на дистанционных занятиях необходимо учитывать степень ее эффективности. Основными целями, результатами и критериями дифференцированной эффективности являются:
а) повышение эффективности школьного образования, создание наиболее выгодной и благоприятной системы образования для подрастающего поколения;
б) демократизация образовательного процесса;
в) создание условий для обучения и воспитания, достаточных для индивидуальных особенностей ребенка и для общего развития.
3. Игровые технологии
Актуальность игры в настоящее время возрастает в связи с перенасыщенностью информацией в современном мире. Задача школы - провести независимую оценку и отбор полученной информации. Одной из форм обучения развитию этого навыка является обучающая игра, которая способствует практическому использованию знаний, полученных на занятиях и в свободное время. Для детей игры - это естественная и человеческая форма обучения. Игровая технология строится как образование в целом, охватывающее определенную часть образовательного процесса и объединяющее через общее содержание, сюжет, персонажей.
Требования к образовательной игре для обеспечения привлекательности игры [8, с. 12-35]:
а) игровой сюжет должен быть задан таким образом, чтобы мотивировать всех учащихся к достижению игровых целей;
б) включение для всех: команда в целом, каждый игрок в отдельности;
в) возможность действий для каждого ученика и т.д.4. Современные образовательные технологии
Образовательная технология - это научно-обоснованная система технологий, способствующая установлению такой взаимосвязи между субъектами процесса, при которой цель достигается в непосредственном контакте - приобщение образованного к общечеловеческим культурным ценностям.
Образовательная технология на дистанционных занятиях включает в себя следующие системообразующие компоненты: диагностика; постановка целей; раздел «организация и деятельность»; контроль и управление компонентами.
Содержательная составляющая и правильно поставленные диагностические цели определяют успешность и характер образовательной технологии. Это зависит от того, будут ли их образовательные технологии информационными или развивающими, традиционными или личностно ориентированными, продуктивными или неэффективными.
5. Информационно-коммуникационные технологии
Информационно - коммуникационные технологии (ИКТ) - это процесс подготовки и передачи информации учащимся, средствами которого являются компьютеры. Создание и развитие информационного общества предполагает широкое использование информационно-коммуникационных технологий в образовании, что определяется рядом факторов [18, с. 184-197].
Во-первых, внедрение информационно-коммуникационных технологий в образование значительно ускорило передачу человеческих знаний и накопленного технологического и социального опыта не только от одного поколения к другому, но и от одного человека к другому.
Во-вторых, современные ИКТ, повышающие качество обучения и воспитания, позволяют человеку более успешно и быстрее адаптироваться к окружающей среде и происходящим социальным изменениям. Это дает каждому возможность приобрести необходимые знания.
Применение ИКТ во внеурочной деятельности предполагает использование новых средств обучения и хранения знаний, к которым относятся:
а) электронные учебники и мультимедиа;
б) электронные библиотеки и архивы, глобальные и локальные образовательные сети;
в) информационно-поисковые и информационно-справочные системы и т.п.Перед учителями ставится задача организации внеурочной деятельности на дистанционных занятиях школьников, основанной на использовании преимущество информационных и коммуникационных технологий и обеспечивающей [16, с. 112-134]:
а) повышение эффективности и качества внеурочной деятельности;
б) активизация познавательной и творческой деятельности школьников за счет компьютерной визуализации учебной информации, включения игровых ситуаций, возможности управления, выбора режима внеурочной деятельности школьников;
в) повышение воспитательного воздействия всех форм внеурочной деятельности.
В средствах ИКТ для информатизации внеурочной деятельности должны быть предусмотрены повышенные коммуникационные возможности. Такие средства должны обладать простыми и активными средствами выхода в различные коммуникационные пространства, основываясь на системе коммуникаций между всеми субъектами образовательной системы. Благодаря таким возможностям средства ИКТ смогут допускать и развивать разнообразные формы общения, поощряемые в рамках внеурочной деятельности школьников, быть приспособленными к работе в широком географическом пространстве, мотивировать к общению за пределами учебной деятельности.
При проектировании средств ИКТ для информатизации досуга внеурочной работы на дистанционных занятиях школьников особое внимание следует уделить индивидуализации деятельности обучаемого, предусмотрев в средстве ИКТ разнообразие в техническом, содержательном и методическом воплощении возможностей для удовлетворения разнообразных индивидуальных потребностей школьников.
В состав таких средств ИКТ рекомендуется включать задания, побуждающие к основным этапам практического обучения, задания, требующие деятельностного ответа, задания, основанные на развивающейся практике. Сценарий работы средства ИКТ должен предусматривать возможность индивидуального выбора темпа и траектории деятельности школьников [15, с. 15-42].
Средства ИКТ для информатизации досуга и внеурочной работы школьников рекомендуется снабжать набором инструментов настройки, позволяющим относительно просто и непрерывно изменять внешний вид и характер работы со средством ИКТ.
Таким образом, внеурочная деятельность детей в рамках дополнительного образования – целенаправленный процесс воспитания, развития личности и обучения посредством реализации дополнительных образовательных программ, оказания дополнительных образовательных услуг и информационно-образовательной деятельности за пределами основных образовательных программ в интересах человека, государства.
2. АНАЛИЗ ДИСТАЦЦИОННЫХ КУРСОВ ПО РОБОТОТЕХНИКЕ ВО ВНЕУРОЧНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ШКОЛЬНИКОВ2.1 Содержание дистанционных занятий робототехники в начальных классах во внеурочной деятельностиСовременные исследования показывают, что информатизация образования - это интеллектуальный процесс деятельности преподавателей и учеников, основанный на внедрении новых возможностей информационных технологий. Это процесс, который поддерживает тенденцию интеграции правовых когнитивных процессов в предметных областях и средах, сочетает их с преимуществами персонализированного и дифференцированного обучения и, следовательно, обеспечивает синергию результатов обучения.
Для того чтобы наша страна успешно развивалась на мировой арене, а также поддерживала конкурентоспособность России с ведущими западными странами, особенно важно развивать и использовать современные технологии в ходе образовательной деятельности. Перспективная образовательная система должна предоставлять любому ученику разнообразные образовательные услуги, позволяющие ему продолжать учебу и предоставлять широкой общественности доступ к высшему и дополнительному образованию [7, с. 7-15].
В настоящее время инновационные образовательные технологии играют важную роль в качестве образования. Одной из таких технологий является технология дистанционного обучения. Технология дистанционного обучения считается элементом системы непрерывного образования и моделью сочетания дистанционного и очного обучения, которая имеет множество преимуществ по сравнению с традиционным обучением:
1. Качественные характеристики и относительная дешевизна доступа к знаниям;
2. Обучение на рабочем месте параллельно с профессиональной деятельностью;
3. Развитие творческого и интеллектуального потенциала учащихся через самоорганизацию учебной деятельности.
Развитие обучения становится главным критерием педагогического процесса информационного обучения на дистанционных занятиях, которые должны активизировать междисциплинарные связи, интегрированные методы обучения, основанные на «кооперативной педагогике». Основные принципы развивающего обучения включают в себя повышение сложности деятельности за счет активизации мыслительных процессов, доминирующую роль теоретических знаний, что, в свою очередь, обусловлено применением заданий к различным областям деятельности учащихся, отражением процесса обучения, то есть формированием навыков и умений.
Робототехника - это прикладная наука, которая разрабатывает автоматизированные технологические системы. Робототехника основана на электронике, механике, программировании и других дисциплинах [17, с. 82-94].
Робототехника - одна из важнейших областей научно-технического прогресса, в которой проблемы технологий соприкасаются с проблемами искусственного интеллекта. Людям срочно нужны роботы, способные тушить пожары без помощи операторов, самостоятельно преодолевать неизвестную местность, выполнять спасательные операции во время стихийных бедствий, аварий на атомных электростанциях. Кроме того, с развитием и совершенствованием роботизированного оборудования возникает потребность в мобильных роботах, предназначенных для удовлетворения повседневных потребностей людей: роботы-медсестры, роботы-няни, роботы-домработницы, роботы-разнообразные детские и взрослые игрушки и т.д. Даже сейчас в современном производстве и промышленности существует потребность в специалистах, обладающих знаниями в этой области. Необходимо начинать подготовку этих специалистов в школе и в очень раннем возрасте. Поэтому образовательная робототехника в школах становится все более важной и актуальной.
Основной целью является социальный заказ общества: сформировать личность, способную самостоятельно ставить образовательные цели, разрабатывать методы их достижения, отслеживать и оценивать свои достижения, использовать различные источники информации, оценивать их, и на этой основе. То есть основной целью является формирование ключевых компетенций учеников.
Поэтому задача школы - дать ребенку не только возможность подготовиться, но и самостоятельно что-то открыть; помочь ребенку построить научную картину мира.
Теоретические последствия проекта включают [6, с. 100-117]:
1. Определение статуса и роли роботов в образовательном пространстве школ;
2. Обоснование методов и форм обучения основам робототехники;
3. Определение тем курсов по информатике и ИКТ для встроенных образовательных роботов.
Практические последствия проекта включают:
1. Разработка структуры учебного плана «образовательная робототехника» для внедрения в образовательное пространство школы;
2. Разработка методических материалов, внедряющих робототехнику в образовательное пространство школ.
Курсы «Образовательная робототехника» в области образования организованы на основе трех форм учебной деятельности: кружок, факультатив и курс.
Эффективность обучения основам робототехники также зависит от организации занятий с использованием следующих методов:
1. Интерпретативный и иллюстративный - представление информации различными способами (объяснение, рассказ, диалог, руководство, презентация, использование технических карт и т.д.);
2. Эвристический - метод творческой деятельности (создание творческих моделей и т.д.)
3. Проблемный - постановка проблемы и самостоятельный поиск учеником ее решения;
4. Программированный - набор операций, которые необходимо выполнить во время фактической работы (компьютерная мастерская, проектная деятельность);
5. Воспроизводственная - воспроизведение методов познания и деятельности (набор моделей и структур на основе образцов, диалогов, упражнений по аналогии).
Однако основным методом, используемым в исследованиях робототехники на дистанционных занятиях, является метод проектов. Под проектным подходом понимается метод организации учебных ситуаций, в которых учащиеся ставят и решают собственные задачи, а также методы, поддерживающие самостоятельную деятельность учащихся [1, с. 15-47].
Средства обучения:
1. Цифровое оборудование: проектор, рука учителя, компьютерный класс;
2. Наборы Lego wedo, lego mindstorms ev3 и т.д.
3. Цифровая разработка курсов для преподавателей (презентации, веб-сайты, тесты и т.д.).
В настоящее время образовательная робототехника в школах становится все более важной и актуальной. Ученики должны позиционировать себя в окружающем мире как сознательный субъект, полностью осознавать появление новых вещей, уметь позиционировать себя в меняющемся мире вокруг себя и быть готовыми к непрерывному обучению. Понимание явлений техники, знание законов техники, позволит ученикам соответствовать требованиям времени и найти свое место в современной жизни.
Особенно важно не упустить познавательный интерес школьников к окружающим искусственным объектам, законам их функционирования, принципам, лежащим в основе их возникновения.
Процесс внеурочной деятельности на дистанционных занятиях робототехники направлен на инициирование формирования у учащихся младших классов целостного представления о технологическом мире, конструкциях, механизмах и конструкциях машин, их положении в окружающем мире. Реализация данного курса позволяет стимулировать интерес и любознательность, развивать умение решать проблемные ситуации, исследовать проблемы, анализировать имеющиеся ресурсы, придумывать идеи, планировать решения и реализовывать их, расширять технические и математические навыки студентов [4, с. 84-97].
Кроме того, реализация данного курса в рамках начальной школы помогает развивать коммуникативные навыки учащихся за счет активного взаимодействия детей в групповой проектной деятельности.
2.2 Анализ платформ Lego Mindstorms NXT 2.0, Lego WeDo и возможности их использования на дистанционных курсахСовременные технологии так быстро входят в повседневную жизнь, что справиться с компьютером или любой электронной игрушкой для ребенка не составляет проблемы. Умный школьник, используя современных дизайнеров из компании Lego, может собрать по-настоящему умного робота.
Компания Lego была основана в 1932 году. Основателем компании является датчанин Оле Кирк Кристиансен. Первоначально компания производила степперы, гладильные доски и деревянные игрушки. Слово «лего», которое позже стало названием компании, появилось в 1934 году, от выражения «увлекательная игра».
Современная учебная программа школьной информатики, содержащая робототехнику, является «точкой роста» информатизации образования. Она, как никакой другой предмет, призвана подготовить учащихся к жизни в информационном обществе [5, с. 162-187].
Lego Mindstorms - это конструктор (набор связанных деталей и электроники) для создания программируемых роботов. Lego Mindstorms позволяет организовывать образовательные мероприятия по различным предметам и проводить комплексные курсы. С помощью этих коллекций можно организовать активную образовательную деятельность в области дизайна, моделирования и автоматического управления пространством.
Участие школьников в исследованиях в области робототехники на дистанционных занятиях, обмен технической информацией и предварительными инженерными знаниями, а также разработка новых научных и технологических идей создадут необходимые условия для качественного образования за счет использования новых методов обучения и использования новых информационно-коммуникационных технологий в образовательном процессе. Понимание законов технологии позволит выпускникам соответствовать потребностям времени и найти свое место в современной жизни.
Lego Mindstorms NXT 2.0 - это интеллектуальный программируемый робот, собранный из деталей, похожих на конструкторы, с почти неограниченными возможностями. Это современная игрушка для детей, способная решить любую взрослую проблему, прошла серьезные испытания. В целом можно сказать, что Mindstorms был протестирован в реальных военных условиях.
Lego Mindstorms работает на базе контроллера компьютера NXT (слайд). NXT – самый важный элемент работы. Это правдоподобная, управляемая деталь Lego, которая может оживлять роботов.
NXT имеет три выходных порта для подключения двигателя. Двигатель работает, когда он подключен к одному из портов A, B или C.
NXT также имеет четыре входных порта для подключения датчиков. Датчик должен быть подключен к портам 1,2,3 или 4.
USB - кабель необходимо подключить к USB-порту и загрузить программу с компьютера на NXT, также возможна передача данных с робота на компьютер. Можно использовать 6-проводной канал Bluetooth для загрузки или обмена той или иной информацией. Также, благодаря Bluetooth, можно управлять роботом с помощью телефона [6, с. 15-47].
Информацию об окружающем их мире робот Lego Mindstorms NXT 2.0 получает от четырех датчиков - звукового, двух контактных и датчика, позволяющего распознавать цвета. Самый простой из них - датчик прикосновения/касания, который реагирует на сенсорные воздействия. К примеру, если робот встречает на своем пути груз, датчик дает контроллеру команду и срабатывает захват.
Разные наборы конструкторов Mindstorms позволяет конструировать определенные виды моделей роботов, которые могут превосходно двигаться в разные стороны, поворачиваться, пятиться назад и исполнять при этом какую-либо работу. Лучше всего строить рядовые примеры из инструкции, потому что с их помощью можно понять общую логику конструктора, и легко придумывать робота без чьей-либо помощи.
При установлении взаимосвязей учащиеся как бы «накладывают» новые знания на те, которыми они уже обладают, расширяя, таким образом, свои познания. К каждому из заданий комплекта прилагается анимированная презентация с участием фигурок героев – Маши и Макса. Использование этих анимаций, позволяет проиллюстрировать занятие, заинтересовать учеников, побудить их к обсуждению темы занятия.
Учебный материал лучше всего усваивается тогда, когда мозг и руки «работают вместе». Работа с продуктами Lego Education базируется на принципе практического обучения: сначала обдумывание, а затем создание моделей. В каждом задании комплекта для этапа «Конструирование» приведены подробные пошаговые инструкции.
Обдумывая и осмысливая проделанную работу, учащиеся углубляют понимание предмета. Они укрепляют взаимосвязи между уже имеющимися у них знаниями и вновь приобретённым опытом. В разделе «Рефлексия» учащиеся исследуют, какое влияние на поведение модели оказывает изменение ее конструкции: они заменяют детали, проводят расчеты, измерения, оценки возможностей модели, создают отчеты, проводят презентации, придумывают сюжеты, пишут сценарии и разыгрывают спектакли, задействуя в них свои модели. На этом этапе учитель получает прекрасные возможности для оценки достижений учеников [4, с. 196-214].
Процесс обучения всегда более приятен и эффективен, если есть стимулы. Поддержание такой мотивации и удовольствие, получаемое от успешно выполненной работы, естественным образом вдохновляют учащихся на дальнейшую творческую работу.
Для того, чтобы создать программу на дистанционных занятиях требуется нарисовать последовательность иконок, которые показывают то или иное действие. Элементарные настройки графически оформлены и инстинктивно понятны.
Легкое для восприятия и удобное в работе, программное обеспечение для компьютера с наглядными изображениями поможет без труда составить алгоритм для новых программ по управлению роботом. Также присутствуют звуковые и визуальные редакторы, при помощи которых вы можете передать своему роботу любой звук или картинку для придания ему уникальности.
Робот не ставит оценок и не дает домашних заданий, но заставляет работать умственно и постоянно. Играть с роботами можно заниматься весело и процесс усвоения знаний идет быстрее. Робототехника в школе приучает детей смотреть на проблемы шире и решать их в комплексе. Созданная модель всегда находит аналог в реальном мире. Задачи, которые ученики ставят роботу предельно конкретны, но в процессе создания машины обнаруживаются ранее непредсказуемые свойства аппарата или открываются новые возможности его использования. Различные языки программирования графическими элементами помогают школьникам мыслить логически и рассматривать вариантность действия робота. Обработка информации с помощью датчиков и настройка датчиков дают школьникам представление о различных вариантах понимания и восприятия мира живыми системами.
Разбивка заданий по урокам с усложнением задач планируется каждым учителем самостоятельно с учетом как начального уровня знаний детей, так и процессе преподавания робототехники с учетом усвоения материала. Общий ход урока выглядит приблизительно так [14, с. 157-168]:
1. Постановка задачи;
2. Способы ее решения логическим путем и определение, какие именно команды должен выполнить робот;
3. Программирование;
4. «Первые шаги»;
5. Размышление, что можно улучшить или изменить в конструкции робота или программе для более качественного решения поставленной задачи.
Благодаря интеллектуальным блокам управления NXT, множеству датчиков и беспроводным технологиям в учебном заведении работает новое поколение дизайнеров с широким спектром функций и простотой использования. Эти конструкторы помогают овладеть основами робототехники в техническом процессе, в процессе информатики - визуально реализовать сложные алгоритмы, в физическом процессе - проводить автоматизированные эксперименты и так далее. Очень важно использовать довольно простые кубики Lego: LEGO-DACTA, LEGO-DUPLO, LEGO WeDo.
В школьной деятельности на дистанционных занятиях используются следующие тематические наборы: Lego для самых маленьких, бесплатная конструкция из однотипных деталей: «Зоопарк», «Семейный дом». Наборы Lego-Math в начальной школе. Игры Lego-Math включают шесть наборов 9517, шесть 9518 и один из 9527, 9528, 9529. Конструкторы Lego широко используются на курсах «Вокруг света». Примеры тем для комплексного курса по окружающему миру и местной истории: «Кто такие насекомые; кто такие птицы; кто такие животные; что такое зоопарк; что есть вокруг наших домов; где живут белые медведи; где зимуют птицы и т.д. Широко используется методология работы над проектом. Ученики здесь создают проекты: «Моя любимая улица», «Технологии будущего», «Город будущего» [9, с. 23-45].
Учителя среднего и старшего звена также используют кубики Lego при изучении различных предметов и тем. Это позволяет компенсировать нехватку оборудования и наглядных материалов, например, конструкторы Lego позволяют моделировать биологические и физические объекты: модели Земли и ее оболочек, модели клеток, геометрические фигуры. Ученики собирают эти модели с интересом и страстью. Играя, они понимают довольно сложные термины и понятия. Они более надежно хранятся в их памяти, эти уроки с использованием технологии Lego будут проходить быстрее, а учащиеся будут уставать медленнее из-за смены вида деятельности.
Использование этих методов на дистанционных занятиях позволяет решать задачи, характерные для российских школ, когда учащиеся могут овладеть хорошим набором теоретических знаний, но сталкиваются со значительными трудностями в деятельности, требующей использования этих знаний для решения конкретных жизненных задач или проблемных ситуаций. В ходе использования этих методов реализуются компетентностные подходы, которые предполагают, что школьники не приобретают личностные знания и навыки, а овладевают ими в комплексе.
Теорией учебного пространства являются наборы Lego, такие как: Lego WeDo: забавная механическая серия: «Танцующие птицы», «Умный спиннер», «Барабанщики-обезьяны»; «Голодные крокодилы»; «Футбольная серия». Lego предлагает множество программ, предназначенных для детей:
1. Стимулирует спонтанную игру;
2. Предоставляет возможности для общения и взаимодействия;
3. Дает возможность понять, что комплекс малых частей создает целое и т.д..С помощью Lego WeDo на занятиях дети развивают речь, пространственное мышление, учатся основам счета, чтения и окружающему миру. Курс Lego WeDo основан на проектировании, изучении строительного оборудования, наблюдении и рассказе о том, как оно работает. В дополнение к общим курсам развития, Lego Wedo предлагает научиться создавать мобильную модель первоклассного робота на основе костюма Lego WeDo.
Lego WeDo также предлагает присоединиться к курсу обучения роботов. Увлекательные курсы научат создавать, программировать, управлять и даже участвовать в битвах роботов [13, с. 115-132].
В коллекции: 158 предметов, которые содержат:
1. Двигатель - его можно запрограммировать на движение по часовой стрелке и против часовой стрелки, а также установить его мощность;
2. Датчик наклона - может определять свои 6 положений: «Нос вверх», «Нос вниз», «Влево», «Вправо», «Без наклона» и «Любой наклон»;
3. Датчик движения, который может обнаруживать объекты с расстояния до 15 см.
Программное обеспечение конструктора Lego WeD предназначено для создания программ путём перетаскивания Блоков из Палитры на Рабочее поле и их встраивания в цепочку программы. Для управления моторами, датчиками наклона и расстояния, предусмотрены соответствующие Блоки. Кроме них имеются и Блоки для управления клавиатурой и дисплеем компьютера, микрофоном и громкоговорителем. Программное обеспечение автоматически обнаруживает каждый мотор или датчик, подключенный к портам Lego-коммутатора. Раздел «Первые шаги» программного обеспечения WeDo знакомит с принципами создания и программирования Lego-моделей 2009580.
Богатый интерактивный обучающий материал действительно полезен детям, таким образом, курс может заинтересовать большой круг любителей Лего.
В программе «Робототехника» включены содержательные линии:
1. Аудирование - умение слушать и слышать, т.е. адекватно воспринимать инструкции;
2. Чтение – осознанное самостоятельное чтение языка программирования;
3. Говорение – умение участвовать в диалоге, отвечать на заданные вопросы, создавать монолог, высказывать свои впечатления;
4. Пропедевтика – круг понятий для практического освоения детьми, с целью ознакомления с первоначальными представлениями о робототехнике и программирование;
5. Творческая деятельность - конструирование, моделирование, проектирование.
Ресурсное обеспечение программы [5, с. 162-187]:
1. Кадровые ресурсы: дополнительное обучение педагогов (учителей начальных классов, информатики, физики, математики) по робототехнике, сотрудничество с педагогом-психологом, социальным педагогом, классными руководителями, родителями, педагогами, администрацией школы;
2. Учебно - методические ресурсы: УМК (пособия для учителя, учеников, диски с программным обеспечением, учебные модули), методические материалы и рекомендации по работе с робототехникой, диагностический инструментарий для определения эффективности образовательной робототехники;
3.Материально - технические ресурсы: наличие компьютера, проектора, интерактивной доски, программ, мобильного класса, робототехнических модулей, документ-камеры;
4. Мотивационные ресурсы: успешное участие в конкурсах и олимпиадах различного уровня по робототехнике и информатике, распространение опыта работы.
В процессе создания существующих моделей на дистанционных занятиях младшие школьники знакомятся с основными принципами механики, понимают такие понятия, как точка опоры, ось вращения, направление движения, баланс, трение, а также узнают, что такое ременные и зубчатые передачи.
Современное образование в основном основано на виртуальных образах, сформированных путем чтения книг и использования современных информационных технологий. Дальнейшее расширение сферы применения компьютерных технологий в образовании повышает потребность в использовании физических объектов в обучении, что позволяет формировать понимание закономерностей и явлений посредством непрерывной работы в тематических средах. Переход от тематических занятий к образным символам, к цифрам и числам происходит в разное время для разных учащихся [12, с. 142-164].
Наиболее удачной средой для создания тем является набор конструкторов для ролевых игр и бесплатной сборки. Этот набор представляет собой согласованную цепочку конструкторов, каждый из которых соответствует определенной возрастной группе и позволяет решать конкретные образовательные задачи.
Все методические комплекты конструкторов не привязаны к какой-то определенной программе или предмету и могут эффективно использоваться в рамках различных учебных модулей на уроках развития речи, математики, естествознания, в работе школьного психолога и логопеда. Они позволяют организовать как фронтальную работу учащихся, направленную на изучение определенных тем различных предметов в рамках классно-урочной системы, так и самостоятельную творческую работу при проектной форме организации занятий.
Робототехника быстро становится неотъемлемой частью учебного процесса, потому что она легко вписывается в школьную программу обучения по техническим предметам. Ключевые опыты в физике и математике можно наглядно показать с помощью Lego-роботов. Робототехника дает возможность школьникам мыслить творчески, анализировать ситуацию и применять критическое мышление для решения реальных проблем. Работа в команде и сотрудничество укрепляет коллектив, а соперничество на соревнованиях дает стимул к учебе. Возможность делать и исправлять ошибки в работе самостоятельно заставляет школьников находить решения без потери уважения среди сверстников [3, с. 44-67].
В ходе творческой проектной деятельности учеников на дистанционных занятиях групповое взаимодействие, обеспечиваемое в ходе проекта, позволяет им воспитывать и развивать важные социальные качества личности. Это умение работать в команде, взаимодействовать, помогать друг другу, работать над одной и той же целью.
Робототехника - это новая область науки и техники, посвященная созданию автоматизированных технологических систем с компьютерным управлением, которая основана на знаниях в области механической, электронной и микропроцессорной техники, информатики, программирования.
Робототехника - одно из важнейших направлений научно-технического прогресса. Участие России в научно-технических и образовательных проектах, связанных с робототехникой, ускорит подготовку кадров, разработку новых научно-технических идей, будет способствовать обмену технической информацией и инженерными знаниями, а также внедрению инноваций в области робототехники [10, с. 23-64].
С каждым годом мировое производство роботизированного оборудования растет, охватывая все новые области. Согласно мировому рейтингу и оценке, робототехника входит в тройку наиболее перспективных направлений техники и технологий.
ЗАКЛЮЧЕНИЕОбразовательные роботы как внеурочная деятельность в школах становятся все более важными и актуальными в настоящее время. Ученики должны позиционировать себя в окружающем мире как сознательный субъект, полностью осознавать появление новых вещей, уметь позиционировать себя в меняющемся мире вокруг себя и быть готовыми к непрерывному обучению. Понимание явлений техники, знание законов техники, позволит ученикам соответствовать требованиям времени и найти свое место в современной жизни.
Особенно важно не упустить познавательный интерес юных студентов к окружающим искусственным объектам, законам их функционирования, принципам, лежащим в основе их возникновения. Данная проблема связана с противоречием между возросшим спросом на результаты основной образовательной программы начального общего образования, в том числе социальной адаптацией в обществе.
Для того чтобы изменить образовательную ситуацию в школе с изменением содержания необходимо серьезно изменить образовательную среду. Эти изменения должны касаться формы организации образовательной деятельности, формы организации образовательных пространств, предоставления различных видов оборудования для образовательного процесса. Важное место в оборудовании должны занимать современные средства ИКТ. Обучение детей использованию ИКТ в их образовании позволит им эффективно использоваться в учебном процессе, что, в свою очередь, позволит эффективно распределять учебную нагрузку, необходимую для изучения большинства школьных предметов. Развитие личностных качеств и способностей школьников основывается на опыте, который они приобретают в различных видах деятельности: учебной, познавательной, практической, социальной. Поэтому в стандарте (ФГОС) отводится особое место содержанию деятельности, образованию, конкретному способу деятельности, применению полученных знаний и навыков в реальной жизни. Общее образование призвано помочь реализовать способности каждого человека и создать условия для личностного развития детей.
Реализация данной программы способствует развитию коммуникативных навыков учащихся за счет активного взаимодействия детей в групповой проектной деятельности.
Всестороннее развитие личности учеников:
1. Развитие навыков проектирования, моделирования, базового программирования;
2. Развитие логического мышления;
3. Развитие мотивации к изучению науки и т.д.Задачи:
1. Расширение знаний об окружающем их мире, погружая студентов в мир технологий;
2. Изучение механизмов программирования простых действий и реакций;
3. Обучение решению творческих, нестандартных ситуаций на практике при проектировании и моделировании реалистичных объектов вокруг них и т.д.Результаты освоения дистанционного курса внеурочной деятельности по робототехнике в начальных классах:
1. Предметные:
а) учащиеся смогут понимать смысл основных терминов робототехники, включить их в активный словарь и адекватно использовать;
б) учащиеся поймут принципы работы и назначение основных блоков, смогут объяснять принципы их использования при конструировании роботов и выбирать оптимальный вариант их использования;
в) учащиеся будут понимать отличия программы от программного продукта, смогут правильно использовать терминологию по основам программирования и т.д.2. Метапредметные:
а) учащиеся смогут самостоятельно планировать свою деятельность при выполнении исследовательских проектов по робототехнике;
б) учащиеся освоят основные методы и приемы работы с разными источниками информации, как в печатном (бумажном), так и в электронном виде;
в) учащиеся усовершенствуют творческие навыки и эффективные приемы для решения сложных технических задач и т.д.Личностные:
а) учащиеся смогут получить социальный опыт участия в индивидуальных и командных состязаниях;
б) учащиеся смогут найти свои методы и востребованные навыки для продуктивного участия в командной работе;
в) учащиеся смогут самостоятельно и целенаправленно выстраивать индивидуальный маршрут для самосовершенствования и т.д.Исходя из вышесказанного, можно сделать вывод, что актуальность программы заключается в том, что занятия по робототехнике в школах используют конструкции Lego и т.д. для ознакомления учащихся с технологиями 21 века. Все это создает возможность развитию у детей навыков общения, развивает взаимодействие, когда дети сами создают или изобретают вещи. Этот факт не только учитывается при проведении курса робототехники, но и фактически используется на каждом уроке.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
Нормативно-правовые акты
1. Конституция Российской Федерации (принята всенародным голосованием 2020).
2. Гражданский кодекс Российской Федерации (часть первая) от 30.11.1994 N 51-ФЗ (ред. от 08.12.2020).
3. Федеральный закон «Об образовании в Российской Федерации» от 29.12.2012 N 273-ФЗ (последняя редакция).
4. Приказ Минобрнауки России от 06.10.2009 N 373 ФГОС начального общего образования.
5. Приказ Минобрнауки России от 17.12.2010 N 1897 ФГОС основного общего образования.
Библиографический список
6. Байбородова, Л. В. Внеурочная деятельность школьников в разновозрастных группах / Л.В. Байбородова. - М.: Просвещение, 2019. - 176 c.
7. Бройнль, Т. Встраиваемые робототехнические системы. Проектирование и применение мобильных роботов со встроенными системами управления / Т. Бройнль. - Москва: РГГУ, 2018. - 520 c.
8. Григорьев, Д.В. Внеурочная деятельность школьников на дистанционных занятиях. Методический конструктор / Д.В. Григорьев. - М.: Просвещение, 2018. - 695 c.
9. Колодницкий, Г.А. Внеурочная деятельность учащихся / Г.А. Колодницкий. - М.: Просвещение, 2019. - 265 c.
10. Корягин, А. В. Образовательная робототехника Lego WeDo. Сборник методических рекомендаций и практикумов / А.В. Корягин. - М.: ДМК Пресс, 2016. - 254 c.
11. Крейг, Д. Введение в робототехнику на дистанционных занятиях. Механика и управление / Д. Крейг. - М.: Институт компьютерных исследований, 2017. - 564 c.
12. Криволапова, Н. А. Внеурочная деятельность. Программа развития познавательных способностей учащихся / Н.А. Криволапова. - М.: Просвещение, 2016. - 635 c.
13. Кузнецов, В. С. Внеурочная деятельность учащихся на дистанционных занятиях. Совершенствование видов умственных действий / В.С. Кузнецов. - М.: Просвещение, 2019. - 128 c.
14. Куафе, Ф. Взаимодействие робота с внешней средой / Ф. Куафе. - Москва: ИЛ, 2019. - 465 c.
15. Куафе, Ф. Мобильные роботы. Робот-колесо и робот-шар / Ф. Куафе. - Москва: Гостехиздат, 2019. - 532 c.
16. Потапова, Р. К. Речевое управление роботом. Лингвистика и современные автоматизированные системы / Р.К. Потапова. - Москва: СИНТЕГ, 2018. - 328 c.
17. Рэндал, У. Малые беспилотные летательные аппараты. Теория и практика / У. Рэндал. - М.: Техносфера, 2015. - 312 c.
18. Степанов, П. В. Внеурочная деятельность на дистанционных занятиях. Примерный план внеурочной деятельности в основной школе / П.В. Степанов. - Москва: СИНТЕГ, 2018. - 128 c.
19. Степанов, П. В. Воспитание и внеурочная деятельность в стандарте начального общего образования / П.В. Степанов. - М.: Центр, 2019. - 658 c.
20. Тывес, Л. И. Механизмы робототехники. Концепция развязок в кинематике, динамике и планировании движений / Л.И. Тывес. - М.: Ленанд, 2018. - 208 c.