ФОРМИРОВАНИЕ ПРЕДМЕТНЫХ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ ОБУЧАЮЩИХСЯ В ПРОЕКТНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ НА ЗАНЯТИЯХ ПО РОБОТОТЕХНИКЕ

УДК 372.862

ФОРМИРОВАНИЕ ПРЕДМЕТНЫХ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ ОБУЧАЮЩИХСЯ В ПРОЕКТНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ НА ЗАНЯТИЯХ ПО РОБОТОТЕХНИКЕ

Ахметова Самира Махасимовна, Беженцева Мария Анатольевна

Россия, Казань, Казанский федеральный университет

Russia, Kazan, Kazan federal university

E-mail: samira.ahmetova@gmail.com

Аннотация

Данная статья посвящена аспектам формирования образовательных, а именно предметных результатов, в проектной деятельности в процессе внеурочной деятельности по робототехнике в общеобразовательной школе. Рассмотрено понятие робототехники, актуальность её изучения в рамках внеурочной деятельности. Были сформулированы выводы о важности использования такого метода как проектная деятельность с целью формирования и развития предметных результатов обучающихся.

Ключевые слова: проектная деятельность, робототехника, образовательная робототехника, легоконструирование, информационные технологии

Abstract

This article is devoted to the aspects of the formation of educational, namely subject results, in project activities in the process of extracurricular activities in robotics in a secondary school. The concept of robotics is considered, the relevance of its study in the framework of extracurricular activities. Conclusions were formulated about the importance of using such a method as project activity in order to form and develop the subject results of students.

Keywords: project based learning, robotics, educational robotics, LEGO Education

За последние годы достижения в ИКТ, робототехнике и в автоматизированных системах управления (АСУ) затронули все сферы нашей современной жизни. Роботы-помощники широко используются в транспорте, в исследованиях Земли и космоса, в медицине (хирургия), на конвейерном промышленном производстве, при проведении лабораторных исследований в средах повышенной опасности, в сфере безопасности, в массовом производстве промышленных товаров и товаров народного потребления.

В течение последнего десятилетия робототехника привлекает большой интерес со стороны учителей как эффективный инструмент для развития важных социальных и когнитивных навыков, а также для повышения эффективности усвоения учащимися школьных предметов. Таким образом, робототехника вошла в еще одну неотъемлемую часть нашей жизни - в систему образования, став частью учебного процесса, и повлекшее за собой появление такого понятия, как «образовательная робототехника».  

В настоящее время образовательная робототехника внедряется на базовом уровне образования во многих странах по всему миру. Можно легко сказать, что одна из лучших областей, которая может быть пересечением современной науки, технологии, инженерии и математики, - это робототехника. От проектирования и программирования до создания механического устройства, которое выполняет команды пользователя, - это то, что требует высокодисциплинарных знаний и заставляет обучающихся выполнять ряд задач, основанных на обучении на практике.

Таким образом, робототехника, включающая программирование и электронику, является неотъемлемой частью STEAM-образования, которая также, как и робототехника, основывается на идее интегрирования  научных областей и решения практических и приближенных к реальным проблемам задач. Обучение на основе STEAM включает в себя то, что мы называем эмпирическим обучением, которое заключается в предоставлении возможности учащимся обучаться на собственном опыте, проводить рефлексию и делать выводы относительно собственной деятельности, приходить к новым открытиям и обучаться на своих ошибках. Действительно, в ходе создания робота обучающийся может совершить много ошибок, и их поиск и самостоятельное исправление являются важным аспектом обучения.

Такой подход позволит учащимся исследовать идеи, которые прописаны в школьной программе по-новому.  Следовательно, учителям необходимо находить и внедрять формы и методы обучения, которые бы соответствовали требованиям новых реалий. Одним из таких методов является новый, но «хорошо забытый старый» дидактический метод, разработанный Джоном Дьюи  еще в 20 веке, метод проектов. Необходимо отметить, что данный метод соответствует требованиям системно-деятельностного подхода, на котором основывается один из самых основных нормативно-правовых документов образования -  Федеральный государственный образовательный стандарт общего образования (ФГОС ОО). 

В связи с активным внедрением обновленных стандартов образования в качестве образовательных результатов выступают личностные,  метапредметные и предметные результаты. Среди которых предметный -  наиболее достижимый и видимый для педагога. В процессе работы над созданием роботизированных моделей учащиеся получают возможность осваивать предметные результаты на основе деятельностного подхода через решение учебно-практических задач.

На мировом рынке существуют компании, которые создают специальные наборы образовательной робототехники. Особое положение среди таких организаций занимает компания LEGO.  Каждый конструкторский набор, предназначенный для разных возрастных категорий, представляет собой комплексное образовательное решение, которое соединяет в себе элементы LEGO, умную электронику, простое и интуитивно понятное программное обеспечение, а также разработанные учебно-методические материалы, которые соответствуют всем стандартам ФГОС.

Немало важно то, что метод проектов является гибкой технологией касаемо организации образовательного процесса, в том числе поэтому имеет множество классификаций. Так, например, над созданием проекта может работать как один ученик индивидуально, так и в паре с каким-либо учащимся или в группе. Что, нужно отметить, является хорошим условием для развития коммуникативных навыков учащихся и умения работать с людьми. Также это понятие «гибкость» проявляется в том, что учащиеся в ходе создания своих проектов имеют возможность самореализовываться, то есть применять свои умения и способности на практике и видеть плод своих стараний в виде конечного продукта, проекта.  При  разработке которого необходимо следовать этапам:

1. Выдвинуть тему проекта

2. Обозначить цель и задачи

3. Сконструировать робота на основе конструктора

4. Составить алгоритм и написать программный код функционирования робота

5. Тестирование робота на работоспособность и выполнение необходимых команд и задач, устранение ошибок, отладка программа.

Рассмотрим пример проекта, на основе которого можно проследить особенности использования данного метода на занятиях по робототехнике. Проект был реализован с целью участия в республиканском этапе олимпиады WRO (World Robot Olympiad).  Перед группой ребят, состоящих из 3х человек, была поставлена задача - сконструировать робота спасателя. Проект заключался в том, чтобы робот осуществлял доставку воды в место тушения и посадки деревьев после пожара. А также мог бы эвакуировать людей.

Чтобы достичь цели ребятам предстояло проанализировать задачу, сконструировать робота, который бы смог физически выполнять поставленные задачи, написать соответствующую программу и отладить робота.

Ребятами была собрана модель робота, помогающего тушить пожары и восстанавливать леса. Чтобы робот мог поворачивать, каждое колесо приводилось в движение отдельным мотором. При конструировании робота возникла проблема. Моторы конструктора оказались слабые, поэтому для того, чтобы они могли сдвинуть тяжелую тележку, ребятами было принято решение - применить редуктор. Все машины экстренной помощи передвигаются достаточно быстро и они должны резво видеть перед собой препятствия или человека, чтобы не случилось аварии. Для этого ребята оборудовали робота датчиком движения, с помощью которого появляется возможность экстренной остановки. Для того, чтобы робот мог пересаживать деревья был сконструирован манипулятор, производящий захват с помощью зубчатой передачи.

Рисунок 1. Сконструированный учащимися робот-спасатель "FORESTER"

Далее ребятами была написана программа, в которой были использованы такие простые команды, как: проезд вперед и назад, поворот влево и вправо, открывание и закрывание манипулятора. Также были использованы блоки: «при получении письма» и «послать сообщения». При получении письма запускается соответствующая программа. Например, когда нам нужно проехать вперед, отправляется сообщение «вперед», запускающее программу, которая в свою очередь содержит в себе команду ехать по часовой стрелке. К тому же, данные блоки помогают запускать несколько программ одновременно. Например, когда нам нужно одновременно запустить два мотора сразу для движения.

Рисунок 2. Программный код для работы робота, написанный в среде программирования Lego WeDo

Следующим этапом было для ребят – проанализировать результат и выступить перед судьями с защитой своего проекта, который в свою очередь стал победителем в своей категории.

Таким образом, использование метода проектов в изучении робототехники в рамках внеурочной деятельности является перспективным и актуальным направлением в нынешних реалиях. Поскольку образовательная робототехника является мощным инструментом для вовлечения учащихся в решение прикладных задач и проблем, поиск ответа на которых влечет за собой формирование знаний, умений и навыков во многих изучаемых в школе и за её пределами дисциплин.

Литература:

1.                 Проектирование программы развития универсальных учебных действий (на примере 5-го класса): метод. рек. / Ю. А. Скурихина, Г. Ф. Полушкина, А. С. Корзунина, Л. А. Гмызина; под ред. А. А. Пивоварова. - Киров: КОГОАУ ДПО «Институт развития образования Кировской области», 2016. - 56 с.

2.                 Полушкина Г. Ф. Универсальные учебные действия: история и перспективы // Проблемы современной науки и образования. - 2016. - № 19(61). - С. 86-88.

3.                 Alimisis D. Educational robotics: Open questions and new challenges // Themes in Science & Technology Education. -2013. - № 6(1). - Р. 63-71.

4.                 Teachers as Designers: Integrating Robotics in early Childhood education. Information Technology in Childhood Education / M. Bers, I. Ponte, K. Juelich, A. Viera, J. Schenker. - URL: http://makepuppet.org /stem/research/ item1_earlychildhood_designcourse_BersITCE.pdf

5.                 Александров А. П. Современная робототехника: положение и перспективы // Современные тенденции развития науки и технологий. - 2015. - № 8-2. - С. 9-12.

6.                 Бояркина Ю. А. Образовательная робототехника. - Тюмень: ТОГИРРО, 2013. - 26 с.

7.                 Копосов Д. Образовательная робототехника - методический инструмент педагога // Качество образования. -  2013. - № 9. - С. 53-55.

8.                 Максимов В. В. Организация дополнительного обучения учащихся образовательной робототехнике // Современные информационные технологии и ИТ-образование. - 2011. - № 7. - С. 881-886.

9.                  Образовательная робототехника: учеб.-метод. пособие для работников образования по развитию образовательной робототехники в условиях реализации Федеральных государственных образовательных стандартов / авт.-сост. М. В. Кузьмина. - Киров: ООО «Типография "Старая Вятка"», 2016. - 210 с.

10.              Dictionary.com. URL: http://dictionary.reference.com/browse/Mechatronics?s=t (дата обращения: 19.10.2022).

11.