Актуальность внедрения робототехники в образовательный процесс

Актуальность внедрения робототехники в образовательный процесс

Магзумова Асия Ермековна

Г. Астана, школа-гимназия № 32

Учитель информатики

Робототехника является одним из главных областей научно-технического прогресса.   Сегодня роботехника быстро внедряется в школьную программу обучения техническим предметам и становится неотъемлемой частью образовательного процесса. Изучение основ данной науки очень перспективно и важно в настоящее время.   Оно направлено на приобретение обучающимися знаний, привлечение  и повышение интереса детей их к современным и новым технологиям конструирования, программирования и использования роботизированных устройств, а также, проведение исследований, создание и работу над проектами , к технологиям конструирования и моделирования, способствующая жизненному и профессиональному самообразованию.

  В последнее время успехи в робототехнике и автоматизированных системах изменили личную и деловую сферы нашей жизни. Роботы широко применяются в транспорте, в исследованиях Земли и космоса, в медицине, в военной промышленности, при проведении лабораторных исследований, в сфере безопасности, в массовом производстве промышленных товаров и потребительских товаров.

Образовательная робототехника является популярным и результативным методом для изучения важных областей науки, технологии, конструирования, интегрируется в учебный процесс, отталкиваясь на такие дисциплины, как информатика, математика, технология, физика, химия, биология. Робототехника активизирует развитие учебно-познавательной компетентности учащихся. На уроках робототехники следует подводить ученика к пониманию отличия между виртуальным и реальным миром.

Создавая и программируя разные, управляемые устройства, ученики получают знания о техниках, которыми пользуются в настоящем мире науки, конструирования и дизайна. Они разрабатывают, создают и программируют полностью функциональные модели, учатся вести себя как начинающие ученые, проводя обычные исследования, просчитывая и меняя поведение, записывая и представляя свои результаты. Общепризнанно, что ученик должен быть активным участником учебного процесса. Это становится возможным, если создана учебная среда, побуждающая обучающегося взаимодействовать и общаться в ходе решения различных задач с учителем, изучаемым материалом и другими учениками. Обучающая программа по робототехнике позволяет сделать это. Наше время требует нового человека – исследователя проблем, а не простого исполнителя. Образовательная робототехника приобретает все большую значимость и необходимость в настоящее время. Робототехника представляет собой естественное логическое продолжение техники как явления. «Уже в школе дети должны получить возможность раскрыть свои способности, подготовиться к жизни в высокотехнологичном в конкурентном мире».  

Актуальность внедрения робототехники в школьный процесс заключается в создании непрерывной системы для развития технического творчества, воспитания будущего специалиста, начиная с детского сада и до момента получения профессии и даже выхода на производство.

Изучение основ робототехники  социально востребовано, т.к.  отвечает желаниям родителей видеть своего ребенка технически образованным, коммуникабельным, психологически защищенным, умеющим найти адекватный выход в любой жизненной ситуации. Соответствует ожиданиям обучающихся по обеспечению их личностного роста, их заинтересованности в получении качественного образования, отвечающего их интеллектуальным способностям, культурным запросам и личным интересам. Обучающиеся вовлечены в учебный процесс создания моделей - роботов, проектирования и программирования робототехнических устройств. Желают  участвовать в соревнованиях, конкурсах, олимпиадах, конференциях по робототехники.

  Разнообразие образовательных конструкторов позволяет заниматься с учащимися различного возраста и по разным направлениям (конструирование, программирование, исследование, создание проектов и участие в различных видах соревнований и конкурсов). Обучаясь по этой программе, дети будут строить работающие модели живых организмов и механических устройств, программировать их для выполнения определенных заданий и находить примеры реально существующих и используемых механизмов, решать инженерные задачи, выполнять эксперименты по физике и биологии, осваивать основы информатики , компьютерного управления и робототехники.

Занятия по  Робототехнике можно разделить на три части: основы конструирования, основы автоматического управления (программирование),  исследования.

В первой части изучения робототехники , изучая простые механизмы, учащиеся учатся работать руками (развитие мелких и точных движений), развивают элементарное конструкторское мышление, фантазию, изучают принципы работы многих механизмов. Дальше, предполагается использование компьютеров и специальных интерфейсных блоков совместно с конструкторами. Важно отметить, что компьютер используется, как средство управления моделью; его использование направлено на составление управляющих алгоритмов для собранных моделей. Учащиеся получают представление об особенностях составления программ управления, автоматизации механизмов, моделировании работы систем. И в завершении,  предполагается проведение исследований, создание проектов.

        На занятиях  робототехники дети учатся, играя и, играя, - учатся! Ребята в игровой форме развивают критическое мышление, получают практические навыки при сборке робота. В ходе сборки школьники учатся ориентироваться в чертежах, рационально организовывать работу. Образовательная программа дополнительного образования «Робототехника» направлена на поддержку среды для детского научно-технического творчества и обеспечение возможности самореализации учащихся. Современная школа и дополнительное образование меняются: важна не все те знания, которые получит ученик, а важен личностный рост.  Поэтому,  изучение робототехники  направлено на создание условий для развития личности ребенка, развитие мотивации личности к познанию и творчеству, обеспечение эмоционального благополучия ребенка, приобщение обучающихся к общечеловеческим ценностям и знаниям, интеллектуальное и духовное развитие личности ребенка. Внедрение робототехники в образовательный процесс  нацелено на развитие способностей детей, проявляющих интерес к робототехнике, реализация их творческих идей через конструирование, программирование и исследования моделей с использованием современных компьютерных технологий. Это возможно при выполнении следующих задач: выявление одаренных детей, обеспечение соответствующих условий для их образования и творческого потенциала. Обучить современным разработкам по робототехнике в области образования; Обучить комплексу базовых технологий, применяемых при создании роботов, основным принципам механики. Обучить основам программирования в компьютерной среде моделирования (использовать компьютеры, как средства управления моделью и специальных интерфейсных блоков совместно с конструкторами, составление управляющих алгоритмов для собранных моделей). Научить грамотно выражать свою идею, проектировать ее техническое и программное решение, реализовать ее в виде модели, способной к функционированию. Обучить решению ряда кибернетических задач, результатом каждой из которых будет работающий механизм или робот с автономным управлением. Обучить правилам соревнований по конструированию и программированию. Развивать у ребенка навыки инженерного мышления, умения работать по предложенным инструкциям, конструирования, программирования и эффективного использования кибернетических систем. Формировать навыки проектного мышления, работы в команде, эффективно распределять обязанности. Развивать креативное мышление и пространственное воображение, умение излагать мысли в четкой логической последовательности, отстаивать свою точку зрения, анализировать ситуацию и самостоятельно находить ответы на вопросы путем логических рассуждений. Повышать мотивацию учащихся к изобретательству и созданию собственных роботизированных систем. Развивать мелкую моторику, внимательность, аккуратность и изобретательность. Воспитывать у учащихся стремление к получению качественного законченного результата.

Ученику важно не просто уметь что-то делать, но необходимо хотеть делать и быть готовым делать. Компетентностный подход также предполагает: согласование цели обучения, поставленные педагогами, с собственными целями учащихся; увеличение доли индивидуального самообразования, переноса внимания к способам; работы с информацией, групповому распределению нагрузок и изменению мотивации; подготовку учащихся к успеху в жизни через применение знаний и умений в жизненных ситуациях. Формирование жизненного опыта необходимо вводить  в рамки учебного процесса как его значимые элементы; обеспечение на практике единства учебного и воспитательного процессов, когда одни и те же задачи разносторонней подготовки к жизни решаются различными средствами урочной и внеурочной деятельности, что приводит учащийся к пониманию значимости собственной культуры для его жизни. Ценностным ориентиром при реализации данного обучения  должен стать ребенок развивающийся, а не развиваемый. Тогда  результатом всей деятельности  мы получим  повышение интереса - стимула к познанию и совершенствованию, соответственно к развитию способностей и мотивации учащихся к учению, развитие умения моделировать и исследовать процессы, повышение интереса к естественным и точным наукам. Соответственно, ведущей идеей модернизации образования сегодня является компетентностно - деятельностные его результаты, которые проявляются в способности учащихся каждого уровня образования к адекватной адаптации в современных динамичных ритмах социально - экономической сферы и направленна на достижение школьниками универсальных компетенций.

В результате обучающиеся научатся не только  создавать роботов и управлять ими. Результатом всей работы будет  повышение интереса и мотивации учащихся к обучению, развитие инженерного мышления,  умения моделировать и исследовать процессы, повышение интереса к  техническим наукам,  ранней профориентации школьников.

Робототехника так привлекательна для педагогов и тренеров, в первую очередь потому, что позволяет охватить очень большую область знаний и компетенций, показать ученику их взаимосвязь, развить принципиально новые навыки. Среди них и критическое мышление, и творческий подход к решению задач, а также работа в команде, креативность, адаптация, кодирование, различные коммуникативные навыки, а также – ответственность, умение систематизировать собственные действия, развитие пространственного восприятия и отношений между объектами и субъектами. Кроме того, конструируя, собирая, программируя робота, ученику требуются самые разные знания из математики, информатики, физики, инженерии, а иногда даже химии и биологии.

Создание робота в формате образовательной робототехники должно приводить не просто к появлению машинки, которая двигается или предмета, выполняющего по заданному алгоритму действий, а к реализации проекта с заранее запланированным результатом посредством робота. То есть построить прибор, который будет поливать цветы в теплице в зависимости от влажности почвы, конечно, возможно и это тоже будет результат, но намного более важным проектом станет конструирование подобной теплицы и оснащение ее необходимыми приборами и датчиками, который позволит получить хороший урожай.

Для создания такого оборудования ученику потребуется не просто расставить датчики и подвести привод, но разобраться с особенностями почвы, требованиями к освещенности для различных растений, вегетативным циклами и множеством других вопросов, напрямую с конструированием робота не связанными.

Именно поэтому робототехника считается важным элементом STEAM-образования – модели обучения, предназначенной для совместного изучения естественных наук, математики и технологий, и в которой практика имеет приоритетное значение над теорией.

Также важно заметить, что робототехника неразрывно связана с программированием, а в жизни программирование может быть слишком сложным и утомительным для ребенка, если изучать его с помощью «традиционного» абстрактного метода. Но в случае робототехники ученик имеет возможность управлять физическим роботом и сразу видит, что идет не так, на практике узнает предел возможностей технологий, понимает, что роботы могут и не могут делать.

Кроме всего вышесказанного, робототехника позволяет развить так называемое вычислительное мышление. Проектируя и создавая роботов, мы учимся абстрагироваться от концепций, разделять большую проблему на мелкие части и предлагать решения, которые могут быть представлены в виде последовательности инструкций и алгоритмов.

Привлечение школьников к исследованиям в области робототехники, обмену технической информации, развитию новых научно-технических идей позволит создать необходимые условия для высокого качества образования. Это все добивается благодаря использованию в образовательном процессе новых педагогических подходов и применение новых информационных коммуникационных технологий.

Таким образом курс «Робототехника» в рамках дополнительного образования позволяет:

- овладеть навыками начального технического конструирования;

- оказывает положительное влияние на развитие мелкой моторики;

-формирует такие важные понятия, как: конструкции, программа;

- позволяет приобрести навык взаимодействия в группе

Робототехника в школе представляет учащимся технологии будущего, способствует развитию их коммуникативных способностей, развивает навыки взаимодействия, самостоятельности при принятии решений, раскрывает их творческий потенциал. Ученики лучше понимают, когда они что-либо создают все сами или изобретают. При проведении занятий и мероприятий по робототехнике этот факт не просто учитывается, а реально будет использоваться.

Список использованных источников

1. Сериков С.А. Робототехника в современном образовании

2. Робототехника во внеурочной деятельности как средство развития творческого потенциала личности обучающегося/ Г.М. Исмаилов, В.Е. Минеев-Ли // Профессиональное образование.

3. Пронин С.Г. Возможность использования образовательной роботехники в обучении учащихся средней школы// Молодой ученый