Образовательная робототехника в преподавании предмета информатики

Министерство образования и науки Республики Казахстан

Филиал АО «Национальный центр повышения квалификации «Өрлеу»  «Институт повышения квалификации педагогических работников  по Акмолинской области»

 

 

 

 

Самостоятельная работа

слушателя краткосрочных курсов повышения квалификации

 

 Образовательная робототехника в преподавании предмета информатики

 

 

 

Подготовила:

Андреева Н.В.

Учитель информатики

ГУ «Сары-Обинская СШ»

 

 

Проверила:

Омарова А. Б.

старший преподаватель

кафедры ППС ПРУ

АО «Филиала  НЦПК «Өрлеу»  ИПК ПР

по Акмолинской области»

 

Кокшетау 2017 г.

 

 

 

 

 

 

                             Содержание

 

I.Введение	3
II.Информационная деятельность в развивающем обучении робототехники на уроках информатики	4
2.1.Цели  обучения  робототехнике	5-6
2.2.Внедрение робототехники в образовательное пространство школы.	6-8
2.3.Взаимодействие «Учитель – ученик»	9-10
III.Заключение	11-12
IV. Список литературы	13

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

 

Актуальность. Развитие отечественной робототехники переживает большие трудности, отрасль фактически поставлена на грань выживания. Есть несколько причин такого положения. Во-первых, вся научно-техническая и исследовательская база робототехники долгие годы поддерживалась и финансировалась государством, основные приоритеты развития данной отрасли определялись на правительственном уровне. Во-вторых, развитие робототехники в Советском союзе стимулировалось и экономическим соперничеством между странами социалистического и капиталистического лагеря.

Развитие робототехники в Казахстане зависит от многих причин. Робототехника - важная и перспективная отрасль промышленности, поскольку при помощи роботов и их комплексов руководители предприятий могут создавать высокоэффективное производство с минимальными издержками и высоким качеством продукции. Для достижения этой задачи они готовы привлекать инвестиционный капитал и вкладывать в их развитие собственные средства предприятия с целью значительно увеличить чистую прибыль от продаж продукции в будущем. Таким образом, для многих развитых предприятий подобный подход стал основой стратегии работы на долгие годы.

Цель: определить роль образовательной  робототехники в преподавании предмета информатики

Объект: искусственный интеллект.

Предмет: образовательная робототехника в преподавании предмета информатики.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Информационная деятельность в развивающем обучении робототехники на уроках информатики

           Робототехника является одним из важнейших направлений научно- технического прогресса, в котором проблемы механики и новых технологий соприкасаются с проблемами искусственного интеллекта. 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. Остается востребованной межпредметная линия, которая становится на сегодня естественным проникновением информатики в предметное обучение детей в начальной школе, поскольку обладает огромным потенциалом развития, подхватывая буквально на лету все новации в ИКТ, а также создающее очень комфортную конструктивную образовательную среду, любимую всеми детьми - компьютерную экспериментальную лабораторию.

      С этой позиции роль обучения информатике станет значительно шире "ИКТ-подхода", если рассмотреть его применение в концепции развивающего обучения с одной стороны и социального заказа на формирование "новой грамотности" с другой. А.Л. Семенов и другие развивают этот подход в понятии "информационного пространства 2000", суть которого в компьютеризации всей учебной деятельности ребенка благодаря достижениям в сфере компьютерных, коммуникационных, цифровых и презентационных технологий. Однако к такой широкой информационной деятельности ребенка нужно готовить заранее, наряду с традиционной элементарной грамотностью, предоставив ему новые эффективные способы познания, которым является, например, проектировочная деятельность в единстве мышления и опыта. Необходима систематизация опыта использования межпредметной проектировочной деятельности в соответствии с содержанием образовательной области "работотехника", формирование структуры проектировочных заданий по уровням сложности, формирование сценария проектировочной задачи в межпредметной информационной деятельности детей.

 

 

 

 

 

 

 

 

2.1 Цели  обучения  робототехнике

Теоретическая значимость проекта заключается в:

Определение места и роли робототехники в образовательном пространстве школы;

Обоснование технологий, форм и методов обучения основам робототехники;

Определение тем курса информатика и ИКТ для встраивания образовательной робототехники.

Практическая значимость проекта заключается в:

разработке структуры курса "Образовательная робототехника" для ее внедрения в образовательное пространство школы;

разработка методических материалов для внедрения робототехники в образовательное пространство школы, которые могут быть использованы любой школой в работе.

Курс "Образовательная робототехника" в образовательном пространстве строится на трех формах организации учебной деятельности: кружок, элективный курс, урок.

Эффективность обучения основам робототехники зависит и от организации занятий проводимых с применением следующих методов:

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 педагогам, 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 учащихся ставит и решает собственные задачи, и технологию сопровождения самостоятельной деятельности учащегося.

Средства обучения:

Цифровое оборудование: проектор, АРМ учителя, компьютерный класс.

Конструктор Lego "Перворобот" наборы №9797, №5847, LEGONXT 2.0. с программным обеспечением к ним.

Цифровые разработки учителя к урокам (презентации, сайты, тесты и т.д.).

 

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.

 

2.2 Внедрение робототехники в образовательное пространство школы.

 

Важность и актуальность проблемы послужили основанием для определения темы опыта: «Роль и место робототехники в современной школе при преподавании предмета информатики. Внедрение робототехники в образовательное пространство школы».

      Проблема информатизации начального образования все еще не получила системного решения в последние годы, несмотря на проведение комплексной информатизации школ страны в рамках отраслевых целевых программ. Возможности использования конструкторов LEGO DUPLO в начальной школе.

рис .1

 рис.2    рис.3

          В связи с этим наблюдается возрастающее ощутимое несоответствием между невысоким уровнем информационной активности детей, закладываемым в начальной школе и востребованностью информационных знаний и навыков информационной деятельности учащихся как в основной школе для успешного обучения, так и в жизни для активного участия детей в познавательной деятельности и самообучения с использованием новых информационных технологий в зоне своих интересов. Следует отметить, что ИКТ обновляются значительно быстрее образовательных методик в школе, что влечет снижение общеучебной активности детей в информационной среде школы. История развития области информатики в школе уже насчитывает почти 20 лет, в то время как активное и повсеместное внедрение элементарной информационной грамоты детей начальной школы, в неразрывной связи с грамотой письма и счета, так пока и остается в стадии апробации или инициативы школ, поскольку даже в новом Базисном учебном плане 2004 года информатика в начальной школе присутствует лишь модулем, входящим в курс технологии в 3-4 классе и рекомендуется для использования лишь при наличии ресурса в информационной среде школы.

        Требуется отметить доступность этих методик для учителей начального обучения, поскольку благодаря присутствию в начальном обучении одного педагога, работающего с детьми, важно вовлечь именно его в информационную активность совместно с учениками как проводника элементарной информационной грамоты в соответствии с требованиями стандарта начальной школы и соучастника информационной деятельности во всех предметах начального обучения. Такие методики в первую очередь опираются на межпредметные практикумы на основе ИКТ. Используя основные направления работотехники, предложенные в государственном образовательном стандарте представлен такими направлениями, которые фактически обобщают все наработки в области содержания предмета за историю становления предмета:

         математическая информатика (алгоритмическое мышление, программирование) (А.П. Ершов (1985)

         прикладная информатика/ информационные технологии (информационная культура, инструментарий ИКТ) (Роботландия). Ю.А. Первин, АН СССР, Институт программных систем, Переславль-Залесский, 1988)

         информатика и моделирование (моделирование в предметной среде) (Микромир, Кушниренко А.Г., Основы информатики и вычислительной техники, Просвещение, 1990, система ЛОГО-ЛЕГО)

Робототехника — прикладная наука, занимающаяся разработкой автоматизированных технических систем. Робототехника опирается на такие дисциплины как электроника, механика, программирование. 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.

 

 

 

 

 

 

 

Рис.7 Ультразвуковой датчик расстояния

 

Рис. 8 Большой мотор                                

  рис. 9  модуль ev3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3  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 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.

       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.

      Курс «Образовательная робототехника» предполагает работу с детьми в учебное и внеучебное время (дополнительное образование). Конечно же, в своих рабочих программах,  я обязательно выделяю воспитательный аспект в преподавании курса. Стараюсь при подготовке к каждому занятию продумывать задачи воспитания.

       Я выделяю, согласно М.М.Поташнику, и использую 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.

         Рис. 10

 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.

                                             

 

 

 

 

                                                 

 

 

 

 

 

 

 

                                       

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                               Заключение

           Подводя итог анализа разработок в области «Образовательной робототехники в преподавании предмета информатики» в общеобразовательной школе, можно сказать, что информационная деятельность детей должна и способна решать задачи:

         вывести знания, умения и навыки детей в области информатики на определенный уровень для их успешного обучения в средней школе, несмотря на неоднородность методической и технической поддержки обучения информатике в начальной школе;

         создать в начальной школе методические условия для овладения элементарной информационной культурой;

         сформировать информационную среду общеобразовательной школы с межпредметными связями для формирования у детей целостного восприятия обучения, а не набора отдельных знаний по отдельным предметам, как динамично обновляющегося познавательного комплекса, использующего "новый портфель инструментов", интеллектуальных и технологических;

         воспитать у детей культуру творческого общения, стимулировать экспериментально-исследовательскую деятельность, вносить в обучение высокий уровень мотивации к познанию.

Опыт информатизации общеобразовательных школ проявился в интеллектуализации обучения, основанном на моделирующем стиле мышления, реализующем идеи Л.В. Занкова, Д.Б. Эльконина, В.В. Давыдова, Ш.А. Амо-нашвили опережающего, развивающего, ассоциированного в общей системе знаний гуманного обучения.

Знание у ребенка должно формироваться ненасильственно, но систематично, целостно и увлеченно, в начальной школе все должно быть открытием, полученным в творческой самостоятельной деятельности, тогда знание останется навсегда. Продолжая начинание Дж. Дьюи, В. Килпатрика, С.Т. Шацкого, С. Френе, обучение на основе проектировочной деятельности в системе информационных технологий, "позволит достичь в учебном коллективе единения, которой рождает культуру труда, органично связывает учебу с творчеством и создает гармоничную личность".

     Можно представить структуру организации межпредметной проектировочной деятельности схемой, в которой наблюдается, что ИКТ выбраны как основаниеинтегрирования предметов, а поля предметной деятельности, - как окружение в интегрированном поле начального обучения.   Тогда вектора зон ближайшего развития ребенка - как направления реализации пронизывающего принципа встраивания ИКТ в систему учебной деятельности ребенка.

       Если за основу интегрированного обучения выбрать развитие моделирующего мышления детей на уроках робототехники, то такая схема отразит структуру развивающего обучения с выходом на информационно-математическую модель информационной деятельности школьников. Если за основу взять технологические подходы в информационных процессах, то развивающее обучение будет сопровождаться регулярной компьютерной поддержкой творческих работ детей, презентацией их детьми с использованием ИКТ, фиксацией их предметных достижений цифровыми устройствами. Таким образом, можно убедиться, что структура развивающего обучения взята за основу межпредметной деятельности учеников как пути информатизации начального обучения - формирования информационной активности детей в общеучебной и познавательной деятельности как главного элемента информационной культуры.

       Такая структура реализована В. Килпатриком в проектировочной деятельности, суть которой он определил как "целесообразную деятельность", направленную на развитие личности, на широкие границы, "зоны интересов", позволяющие пролонгировать период интересов личности.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.     Интернет ресурсы

·         http://lego.rkc-74.ru/

·         http://www.lego.com/education/  

·         http://www.wroboto.org/

·         http://learning.9151394.ru

·         http://www.roboclub.ru/

·         http://robosport.ru/

·         http://www.prorobot.ru/

·         http://www.asahi-net.or.jp

 

 

 

Скачано с www.znanio.ru