Мақала: Робототехника

STEM ОҚЫТУДЫҢ БІР БӨЛІГІ- РОБОТТЫ ТЕХНИКА

Аннотация

В статье рассматривается важность внедрения робототехники в школьные предметы и методы обучения основам. Обосновывается возможность ее применения в качестве специальной технологии обучения в начальном, среднем, начальном профессиональном образовании, а также в специальном образовании.

The article discusses the importance of the introduction of robotics in school subjects and methods of teaching the basics. The possibility of its use as a special technology of education in primary, secondary, primary vocational education, as well as in special education is substantiated.

Әлем ақпараттық қоғамға аяқ басқан қазіргі заманда ақпараттық мәдениет деңгейі кез-келген мемлекеттің дамуының басты дәлелі болып отырғаны сөзсіз. Ақпараттық қоғам – еңбек адамдарының басым бөлігі ақпаратты сақтау, өңдеу және тарату істерімен, әсіресе ақпараттың ең жоғарғы формасы болып саналатын білім беру ісімен айналысатын қоғам.

Оқушының жеке тұлғасын, оның рухани әлемін, қабілеті мен ынтасын дамыту - бүгінгі таңдағы негізгі мәселенің бірі.

Жаңа білім беру саясатын жүзеге асыру үшін оқу бағдарламасына жаңа технологияларды, ғылыми инновацияларды, математикалық үлгілеуді дамытуға бағытталған STEM-элементтерін енгізу мектеп оқушыларын тану мен дамудың белсенді процесіне ынталандыруға зор мүмкіндік береді.

Әлемде технологиялық өзгеріс болып жатқан қазіргі таңда біздің Қазақстанда да STEM-білім берудің қарқынды дамуы басталды.

STEM оқытудың негізгі ерекшелігі көптеген пәндерді сапалы меңгеруі үшін балалар өз миларын да қолдарын да пайдаланады. STEM білім беру ортасында балалар білімді ала салып, бірден оны қолдануға үйренеді. Сондықтан олар ержетіп, өмірлік мәселелермен соқтығысқанда (ол қоршаған ортаның ластануы болсын немесе климаттың жаһандық өзгеруі болсын) мұндай күрделі мәселелерді шешу үшін әр түрлі саладан алған білімді пайдаланып және барлығы бірігіп жұмыс істегенде ғана шеше алатынын түсінеді. Бұл жерде бір пәннен ғана алған білім жеткіліксіз болады.

Тәжірибелік қабілетіне ден қоя отырып оқушылар өздерінің ерік жігерін, шығармашыл тұлғасын, икемділігін дамытады және басқалармен серіктестікке үйренеді. Бұл дағдылар мен білімдер барлық білім беру жүйесі ұмтылатын негізгі оқу мәселесін құрайды.

Орта мектептегі дәстүрлі оқытумен салыстырғанда STEAM оқытуда балалардың тәжірибелер жасауын, моделдерді құрастыруын, фильмдер мен әуендерді құруын, өз идеяларын жүзеге асыра отырып, нақты өнім құруын қолдайды. Бұл оқу бағыты балаларға теория мен тәжірибені сапалы байланыстырып, жоғары оқу орнына түсуін және әрі қарай оқуын жеңілдетеді.

Қазіргі таңда балалардың сын тұрғысынан ойлауына және мәселелерді шеше білуіне әсер ететін түрлі білім беру технологиялары көптеп дамуда. Дегенмен, білім беру саласында ғылым, технология, математика арқылы жаңашылдыққа дем беретін, шығармашылыққа, мәселелерді талдай білуге, нақты өмірдің мәселелерін теориялық тануға ықпал жасайтын технологиялар кемшін. Осы бағыттағы перспективалық жол- бұл балаларды ғылыммен ойын түрінде таныстыратын роботты техника. Роботты техника ғылымның, технологияның, құрылымдаудың, математиканың маңызды аймақтарын меңгеруге арналған тиімді әдіс.

Соңғы жылдары роботқа және роботты техникаға деген қызығушылық артып барады. Бүгінде роботты техника – өнеркәсіп саласындағы ең бір қарқынды даму үстіндегі сала. Ол азық-түлікті өңдеуде, киімдер тігуде, автомобильдер құрастыруда т.б көптеген орындарда көптеп қолданылуда. Ал енді білім саласындағы білім роботтарының ішіндегі ең мәндісі Lego-құрастырушы. Баланы кішкентай кезінен өзіне сәйкес «дос» құрастырып алуға мүмкіндік беретін, қызығушылығын оятатын әр түрлі түсті «тірі» ойыншықтар қызықтырады. Ата-аналар да балаларын қолдап, оларды сәйкес үйірмелерге беруге тырысады. Роботты техникамен айналысқан баланың міндетті түрде есте сақтау қабілеті, зейіні, ұсақ моторикалық дағдысы, шығармашылық бастамасы, өз бетімен жұмыс жасау және логикалық ойлауы дамитыны белгілі. Сонымен қатар физиканың, математиканың, алгоритмизацияның, жобалау және механизмдерді құру принциптерін меңгереді.

Білім берудегі роботты техникасы баланың жас кезінен техникалық қабілеттерін анықтауға және сол бағытта дамытуға мүмкіндік береді. Роботты техниканы бастауыш, негізгі жалпы және орта жалпы білім беруде, бастауыш кәсіптік білім беруде, сонымен қатар арнайы білім беруде де қолдануға болады. Қазіргі таңда Роботты техника- білім берудегі әмбебап құрал. Ол қосымша білім беруде де, сабақтан тыс қызметте де, мектеп бағдарламасының пәндерінде де кездеседі. Роботты техниканы пайдалана отырып білім беру – бұл ойын үдерісі мен техникалық шығармашылықта қатар білім беру. Сонымен қатар, роботты техниканы сабақта инновациялық әдіс ретінде қолдану барлық балаларға қазіргі заманғы білім беру технологиясын қолжетімді етеді. Оның ең маңызды ерекшеліктерінің бірі -үздіксіз жүйенің болуы, яғни роботты техника баланың техникалық шығармашылығын дамытуға, балабақшадан бастап мамандық алғанша, тіпті өндіріске шыққанға дейін болашақ инженерді тәрбиелеуге жұмыс жасайды.

Мектепке дейінгі білім беру орындарында балалардың қолынан берілген амалдарды орындауға қабілетті ең алғашқы құралы шығады. Олар өздерінің алғашқы модельдерін жасай отырып, құрылымдаудың және бағдарламалаудың негізгі принциптерін игереді.

Ал енді бастауыш сыныпта «Қоршаған орта» сабағында қоршаған ортамен оқушылар теориялық қана емес, практикалық тұрғыдан да танысу үшін роботты техниканы пайдаланған өте тиімді. Өйткені ол оқушының сөйлеу қабілеті мен танымдық үдерісіне (серсорлық даму, ойлауы, зейін, есте сақтауы, елестету), сонымен қатар эмоционалды және шығармашылық қабілеттеріне жақсы әсер етеді.

Негізгі сыныптарда оқушылар сабақта роботты техниканы теориялық білімін тәжірибе жүзінде бекіту үшін белігілі бір интерактивті элемент ретінде қолданады. Теориялық білімдер нақты ғылымдардан және жаратылыстану пәндерінен болуы мүмкін: математикадан, физикадан, химиядан, астрономиядан, биологиядан, экологиядан.

Роботты техниканың инженерлі-техникалық бағыттылығы балаға өз білімін осы салада қарапайым және күрделі инженерлік механизмдерді және техникалық шешімдерді шешу арқылы көрсетуге мүмкіндік береді. Мұндай мүмкіндіктерді пайдаланып, сабақтарында оқушылардың шығармашылық, зерттеушілік, инженерлік қабілеттерін шыңдауға білім беру ұйымдары үшін барлық жағдай жасалып отыр.

Қазіргі таңда білім беру саласында әр түрлі роботты техникалық кешендер қолданылуда, мысалы, LEGO Education, FischerTechnik, Mechatronics Control Kit, Festo Didactic және т.б.

Lego Mindstorms- бұл кез келген оқушыға кәдуілгі роботты құрастыруға мүмкіндік беретін электронды құрастырушылар ортасындағы ең танымал және өңделген бағдарламаланған құрастырушы. Құрастыруды жеңілдететіндей барлық электроника Lego бөлшектеріне «кіріктірілген. Осы Lego Mindstorms –пен неше түрлі роботтар «тіріледі». Құрастырушының шексіз мүмкіндіктері және бағдарламалық қамсыздандырылуының жеңілдігі кіші тұрмақ үлкендерді де қызықтырады.

Lego Mindstorms Education EV3 базалық жасақтамасы EV3 оқыту роботты техникалық платформасының негізгі комноненті болып табылады. Бағдарламалық қамсыздандырылуымен бірге бұл жасақтама негізгі мектеп үшін өте керемет және әмбебап интерактивті білім шешімдерінің бірі болып табылады. Бұл білімдік шешім оқушыларға екі өлшемді сызбаларды үш өлшемді модельдерді құруда, тестілеуде және математикалық және ғылыми концепцияларды нақты өмірдің мәселелерін шешуде қолдана алады.

Мектеп және қосымша білім беру аясында Лего роботты техникалық кешендері мынадай бағыттарда қолданылуы мүмкін:

• Демонстрация;

• Фронталды зертханалық жұмыстар және тәжірибелер;

• Зерттеушілік жобалық қызмет

Роботты техниканың негіздерін меңгертудің сапалылығы мынадай әдістерді пайдалана отырып ұйымдастырылған сабақтарға да байланысты:

• Түсіндірлемелі-иллюстративті - ақпаратты әр түрлі тәсілдермен ұсыну (түсіндіру, айтып беру, әңгімелесу, нұсқаулық ( инструктаж), демонстрация, технологиялық карталармен жұмыс, т.б);

• Эвристикалық - шығармашылық қызмет әдісі (шығармашылық модельдер құрастыру, т.б);

• Проблемалық –проблеманы қою және оны шешу жолын оқушылар өз бетінше іздеп табу;

• Бағдарламаланған-тәжірибелік жұмыс кезінде орындау керек бірнеше операциялар жиыны; (түрі: компьютерлік практикум, жобалық қызмет);

• Репродуктивті-білім мен қызмет түрлерінің өсімін молайту (түрі: үлгі бойынша модельдер мен құрандыларды жинау, әңгімелесу, ұқсас жаттығулар);

• Ішінара ізденушілік- педагогтың көмегімен проблемалық мәселелерді шешу;

• Ізденушілік- проблемаларды өз бетінше шешу;

• Проблемалы түсіндіру – проблеманы мұғалім қойып, оны өзі шешеді, шешу барысына оқушылар қатысады;

Роботты техниканы меңгерудегі негізгі әдіс- жобалар әдісі. Жобалар әдісі деп оқушылар өз мәселелерін қойып, өздері шешетін білімдік жағдаяттарды ұйымдастыру технологиясын және оқушылардың өз бетінше жұмыс жасауын қолдайтын технологияны түсінуге болады.

Лего-жобаны өңдеудің негізгі кезеңдері:

1. Жобаның тақырыбын белгілеу

2. Ұсынылып отырған жобаның мақсаты мен міндеттері. Гипотеза

3. Құрастырушы Лего-модельдердің негізінде механизмдерді өңдеу

4. Lego Mindstorms ортасында механизмдер жұмысы үшін бағдарлама құру

Модельдерді тестілеу, дефектілерді және ақауларды жою
Жобаларды өңдеу кезінде оқушылар бір-бірімен тәжірибе алмасады, ал бұл олардың танымдық, шығармашылық, сонымен қатар өз бетімен жұмыс жасауына тиімді түрде әсер етеді. Сондықтан Лего информатиканы оқытуда қосымша құрал болумен қатар оқушыларға өз бетінше шешім қабылдай білуге, сонымен қатар өзінің іс-әрекеттерін айналадағылармен, яғни командамен ақылдаса отырып орындауына әсер ететініне көз жеткізуге болады. Роботты техниканы меңгерудегі қосымша артықшылығы – мұнда команда құра отырып, қалалық, аймақтық, облыстық, республикалық, халықаралық роботты техника олимпиадаларына қатысуға ықпал жасай отырып, оқушылардың тереңірек білім алуына уәжін туғызады.

Роботты техниканы қолданудағы негізгі мақсат- оқу мақсатын өз бетінше қоя алатын, оған жетудің жолдарын жобалайтын, өзінің жетістіктерін бақылай және бағалай алатын, ақпараттың әр түрлерімен жұмыс істей алатын, оны бағалай алатын және сол негізде өзінің пікірін, ойын, бағалауын білдіріп, дәлелдей алатын жеке тұлғаны қалыптастыру. Яғни оқушының жетекші құзырлылықтарын қалыптастыру.

Роботты техниканы мектеп пәндеріне ендіру оқушылардың қызығушылығын арттырып қана қоймай, оқу әрекетін түрлендіреді, топтық белсенді әдістерді қолдануға және әр түрлі бағыттағы тәжірибелік мәселелерді шешуге мүмкіндік береді.

Пайдаланылған әдебиеттер:

1. http://robotics.nis.edu.kz

2. https://robot-help.ru

3. «Робот техникасы» элективті курсының оқу бағдарламасы, І-ІІ деңгей - - © «Назарбаев Зияткерлік мектептері» дербес білім беру ұйымы Педагогикалық шеберлік орталығы, 2016 ж.

4. Вязовов С.Я., Калягина О.Ю., Слезин К.А. Соревновательная робототехника: приемы программирования в среде EV3: учеб.-практ. пособие. - М.: Перо, 2014.