Архив Галактики

Образовательная робототехника – методический инструмент педагога

legoedurus's blog / 08.08.2014

Об образовательной робототехнике много пишут, этот вопрос получает широкое освещение в средствах массовой информации. Правда, чаще всего при упоминании робототехники в школе подразумевается область дополнительного образования и участие детей в соревнованиях по этому направлению. Формат таких соревнований, конкурсов, турниров дает заинтересованным сторонам эффективный механизм выявления будущих перспективных молодых специалистов в области инженерных специальностей. Однако стоит четко понимать, что вся красота соревнований и их эмоциональный фон – это яркая оболочка глобальной цели, которую можно охарактеризовать одним словом – «отбор». В то же время на данном этапе задача всей образовательной системы – из обычного школьника (не победителя олимпиад, соревнований и конкурсов) воспитать хорошего конкурентоспособного специалиста, свободную и творческую личность. И если это будет инженер – просто замечательно, но совсем не обязательно. Такой процесс требует использования всего потенциала образовательных инноваций.



Когда в 2009 году мы начинали создавать в нашей гимназии систему учебных лабораторий инженерной направленности (сейчас у нас таких лабораторий уже семь), то первой, конечно, была лаборатория на базе образовательных конструкторов по робототехнике LEGO MINRSTORMS.

Правда, мы осознанно не ставили целью участие в соревнованиях. Главный тезис, под которым мы используем возможности образовательной робототехники: робототехника не ради изучения робототехники, а робототехника как средство изучения общеобразовательных предметов школьной программы, как методический инструмент педагога. Это позволило достичь массовости и обеспечить 100%-ный охват учащихся. Почему мы считаем это более важным, чем соревновательная робототехника?



Можно внимательно просмотреть ФГОС ВПО, например, по направлению «Физика» (011200). Бакалавр должен решать очень широкий спектр профессиональных задач по следующим направлениям: научно-исследовательская, научно-инновационная, организационно-управленческая, педагогическая и просветительская деятельность. Или возьмем специальность «Приборостроение» (200100): бакалавр по этому направлению готовится к таким видам профессиональной деятельности, как проектноконструкторская, производственно-технологическая, научно-исследовательская и организационноуправленческая.

Можно далее проанализировать обширный перечень важных и приоритетных для экономики страны технических специальностей. Основная проблема четко видна: эти виды деятельности выпускникам школ мало знакомы, а существующие единичные исключения практически не влияют на общую картину. Сможет ли региональный вуз сформировать такие навыки у студентов с нуля за 4 года бакалавриата? У некоторых студентов – да, у большинства – нет. Регулярное, планомерное и целенаправленное использование в школе образовательного оборудования по робототехнике эффективно решает эту проблему: необходимые будущему специалисту виды деятельности становятся ежедневными, привычными, и в основе каждого из приведенных выше видов деятельности лежат методы в большей степени, чем набор знаний и умений (компетенций). А как мы знаем, «метод важнее открытия» (Л.Д.Ландау).



Второй, не менее важный аспект, который надо учитывать, – это необходимость пропаганды технических специальностей и рабочих профессий среди школьников. Это направление нашей работы привело к долгожданному событию: у нашей гимназии появился куратор, представляющий Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В.Ломоносова. Другими словами, вузы стали больше заинтересованы в наших выпускниках и стали активнее проводить различные встречи, семинары, научные школы, экскурсии, образовательные лагеря, дополнительные дни открытых дверей и т.д. А наши школьники не просто понимали, о чем идет речь, но и гордо демонстрировали: «Да, мы это можем! Мы это умеем! Нам это интересно».



Участие школьников в таких встречах – это важная и необходимая форма интеграции общего и высшего образования. Абитуриенты с широким научно-, исследовательско- и практико-ориентированным фундаментом нужны в каждом регионе.

Исследовали мы и вопросы учебной мотивации обучающихся. С одной стороны, при первом знакомстве школьников с оборудованием по робототехнике наблюдалось резкое увеличение интереса и учебной мотивации обучающихся. С другой стороны, через год все возвращалось в первоначальное «состояние». После проведенных исследований мы приняли решение, что с 5-го по 11-й класс учащиеся будут заниматься в разных лабораториях с разным оборудованием (именно по этой причине у нас 7 лабораторий). Это дало планируемый результат.



Вопрос выбора оборудования на первый взгляд кажется сложным: вроде бы есть большое его разнообразие. Можно попробовать сформулировать четкие требования к такому оборудованию:
• быстрая адаптация (у педагога обычно нет лишнего времени объяснять «что и куда подключать» и «где, чего нажать»);
• учебные материалы представлены в виде цифровых образовательных ресурсов (учителю должно быть комфортно работать);
• учебные материалы ориентированы на самостоятельную работу учащихся;
• в учебные материалы можно вносить изменения;
• ценовая доступность (если возникнет желание, то родители имеют возможность вместо очередного смартфона и планшета приобрести аналогичное оборудование).



Список, конечно, можно и нужно продолжать, но уже по этим пунктам выясняется, что на рынке таким требованиям реально удовлетворяет, по нашему мнению, пока всего один комплект образовательного оборудования – LEGO MINDSTORMS (на сегодняшний день это модель EV3).

Программное обеспечение EV3 поставляется со специальным инструментом по обучению Robot Educator, включающим 48 пошаговых мультимедийных обучающих уроков, созданных в помощь ученикам и преподавателям.

Встроенный редактор контента позволит учителям модифицировать имеющиеся учебные курсы и создавать свои собственные, а ученикам – фиксировать свои успехи с помощью создания и заполнения электронных тетрадей, которые также являются частью программного обеспечения EV3.



Созданный специально для EV3 комплект заданий «Инженерные проекты» – это 30-часовой пакет учебных материалов, включающий в себя задания для работы в классе по решению открытых задач, которые делают изучение естествознания, технологии, конструирования и математики невероятно увлекательным.

Предположим, что вы решили: «Да, хотим заняться робототехникой!» – и приобрели оборудование. Что с ним делать дальше? Понятно, что надо его использовать в учебно-воспитательном процессе. Но возникает вопрос: где взять учебные часы? Мы, например, задействовали следующие возможности учебных, воспитательных планов и программ:
• уроки (информатики, математики и физики, можно бинарные);
• элективные курсы (17 или 34 часа, в зависимости от класса);
• факультативные курсы (34 часа в год; в разные годы можно взять разные классы);
• элективные учебные предметы (68 часов в профильных физико-математических и информационно-технологических классах);
• проектная и исследовательская деятельность (на это выделены часы в учебных планах любого
образовательного учреждения);
• классные часы (пока разовые занятия; это направление в России совсем не исследовано, и вы
можете стать первыми);
• творческие объединения школьников (для участия в соревнованиях это первостепенно);
• «замены» (эту неизбежность образовательного процесса можно эффективно использовать).

Задействовать все и сразу нет необходимости. Каждый учитель обычно выстраивает траекторию обучения, наиболее удобную непосредственно ему. Это нормально и правильно. Все обычно начинают или с элективных курсов, или с творческих объединений. Многие обходятся без интеграции образовательной робототехники и непосредственно уроков.



Рассмотрим, например, информатику. Нужно ли составлять свою программу? Если да, то здесь не выстроится очередь из желающих это сделать. В данном случае учитель может, во-первых, использовать оборудование как методический инструмент, не изменяя программу, по которой работает. Например, в 6-7-х классах тема по исполнителям алгоритмов и алгоритмизации может быть изучена именно c использованием роботов LEGO. В 8-9-х классах их можно использовать при изучении тем «Алгоритмы и исполнители» (до 20 часов), «Формализация и моделирование» (до 8 часов), «Представление информации» (до 6 часов), «Компьютер как универсальное устройство обработки информации» (до 4 часов) и «Хранение информации» (до 4 часов).

Во-вторых, педагог может использовать 10% учебных часов на реализацию своих авторских подходов, использование разнообразных форм организации учебного процесса, внедрение современных методов обучения и педагогических технологий, учета региональных условий. В результате учителю максимум, что предстоит, – это немного подкорректировать тематическое планирование. Это очень важный аспект, особенно в начале пути по использованию образовательной робототехники в школе.

Детям очень важно видеть, что по тем направлениям, по которым начато движение в школе, они продолжат свои исследования и работу в высших учебных заведениях и в коммерческих компаниях. Робототехника в этом плане подходит практически идеально и может служить одним из звеньев, обеспечивающих непрерывность образования.



Исследования технологических компаний показывают, что если нам удастся заинтересовать инженерными направлениями детей уже в 7-9-х классах, вероятность того, что они успешно будут делать инженерную карьеру, очень низка. Это означает, что именно в 5-6-х классах необходимо выстраивать образовательную траекторию школьников таким образом, чтобы увлечь учащихся разработкой автоматизированных технических систем. Пропагандируя естественные науки, математику, инженерное искусство и технологии с помощью образовательной робототехники, учителя могут более эффективно влиять на выбор учащимися будущей профессии.

На данном этапе модернизации системы образования ведущей темой образовательной политики становятся вопросы качества образования. Конечно, тема качества многогранна, неоднозначна и всегда находится в динамичном состоянии развития. Когда мы используем образовательное робототехническое оборудование (в частности, LEGO MINDSTORMS), то практически на каждом занятии учащиеся сталкиваются с ситуацией, когда дальнейшая техническая деятельность, изобретательство становятся невозможными без научной основы. На занятиях учащиеся впервые в своей жизни получают реальные навыки организации работы, принимают решения, осуществляют простой технический контроль, строят математическое описание, проводят компьютерное моделирование и разработку методов управления, осуществляют разработку подсистем, устройств, элементов конструкций, проводят испытания, модернизацию и перепрограммирование устройств и систем и т.д. Все это формирует важнейший фундамент для будущей научно-исследовательской, проектно-конструкторской, организационно-управленческой и эксплуатационной профессиональной деятельности. Это уже не просто профориентация и пропаганда науки самыми современными образовательными технологиями – это формирование у школьника ранее отсутствовавших компетенций.



Хочется поставить вопрос о качестве несколько иным образом: можно ли говорить о качестве образования, если у нас нет ни среды, ни системы, формирующих вышеуказанные компетенции?

Возможности использования образовательной робототехники в учебно-воспитательном процессе обширны, и в нашей гимназии накоплен богатый опыт, часть которого воплотилась в учебно-методическом комплекте по информатике и ИКТ «Первый шаг в робототехнику»: практикум и рабочую тетрадь для учащихся 5-6-х классов (издательство «БИНОМ Лаборатория знаний»). Он еще раз подтверждает, что робототехника в школе гарантирует повышение качества образования в конкретной школе и влияет в целом на качество образования в городе и регионе.

Выбранный нами в 2009 году путь по использованию образовательной робототехники на уроках вырос в проект «Начала инженерного образования в школе». Сайт проекта www.edurobotics.info в 2013 году посетили более 15 000 пользователей сети Интернет со всех регионов России.