Никитина Елена Николаевна

Доклад на тему «Формирование проектной деятельности обучающихся в условиях реализации ФГОС средствами робототехники»

Материал опубликован 31 October 2019

Муниципальное общеобразовательное учреждение

«Копорская общеобразовательная школа»

Доклад по теме самообразования: «Формирование проектной деятельности обучающихся в условиях реализации ФГОС средствами робототехники»

Педагог математики и информатики Никитина Елена Николаевна

Если хотите ребёнка занять,
Купите ему Лего
Коробочек пять.

Для подготовки перспективных инженерных кадров в современном мире, необходимо внедрять самые новейшие технологии в образование подрастающего поколения. Одним из самых приоритетных направлений современного общества является «робототехника».

«Робот — это автоматическое устройство с обратной связью, действующее по заложенной в него программе. Робот способен самостоятельно взаимодействовать с окружающей средой и обладает искусственным интеллектом или его зачатками. Робот обладает тремя основными составляющими: механической, электронной, программной, каждая из которых играет существенную роль в его работе».

Иван Кречетов, сооснователь компании Kleiber bionics, занимающейся разработкой многофункциональных бионических протезов, полагает, что образовательная робототехника и робототехническое образование отличаются «возрастом и опытом обучающихся», считая, что «термин образовательная робототехника больше для хайпа и завлечения масс» и правильнее его называть чем-то вроде «конструктор с элементами программирования».

Термин educational robotics, буквальным переводом которого является образовательная робототехника, активно используется и в англоязычной литературе. Его трактовка в целом совпадает с русскоязычным аналогом. Так, англоязычная Википедия определяет образовательную робототехнику как «обучение проектированию, анализу, применению и эксплуатации роботов», а также использование робототехники, чтобы «мотивировать и облегчить обучение другим, часто фундаментальным, темам, таким как программирование, искусственный интеллект или инженерное проектирование»

Федеральный государственный образовательный стандарт основного общего образования дал импульс на развитие дисциплин, связанных с hi-tech инженерией и программированием, и интеграцию робототехники в учебную и внеурочную деятельность.

Основная цель обучения робототехнике – 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 это основе формулировать собственное мнение, суждение, оценку, заложить основы информационной компетентности личности, помочь обучающемуся, овладеть методами сбора и накопления информации, а также технологией ее осмысления, обработки и практического применения. Внедрение робототехники в образовательный процесс позволит решить следующие задачи:

1. Обеспечение равного доступа школьников к освоению передовых технологий, получению практических навыков их применения.

2. Вовлечение школьников в научно-техническое творчество, формирование и развитие потребностей технического творчества у обучающихся, ранняя профориентация.

3. Организация высоко мотивированной учебной деятельности школьников по пространственному конструированию, моделированию, программированию и автоматическому управлению.

4. Повышение мотивации к изучению наук естественнонаучного цикла: физики, математики, информатики (основ теории управления, кибернетики, искусственного интеллекта, логики, алгоритмизации).

5. Пропедевтика инженерного образования со школьного возраста.

6. Социализация школьников посредством проведения соревнований по образовательной робототехнике.

Основной метод, который используется при изучении робототехники, - это метод проектов. Под методом проектов понимают технологию организации образовательных ситуаций, в которых учащийся ставит и решает собственные задачи, и технологию сопровождения самостоятельной деятельности учащегося.

Уникальностью проектов на основе робототехнических комплексов является то, что построение моделей устройств позволяет ученику постигать взаимосвязь между различными областями знаний, что способствует интегрированию преподавания информатики, математики, физики, черчения, естественных наук с развитием инженерного мышления через техническое творчество.

Правильная организация, в соответствии с компетентностно-ориентированным подходом, усиливают эффект. Новые подходы в образовании заставляют и учителя переосмыслить используемые методы и приемы обучения, заставляют учиться, искать и двигаться вперед.

Проектная деятельность учащихся — совместная учебно-познавательная, творческая или игровая деятельность учащихся, имеющая общую согласованные методы, способы деятельности, направленная на достижение общего результата деятельности. Непременным условием проектной деятельности является наличие заранее выработанных представлений о конечном продукте деятельности, этапов проектирования (выработка концепции, определение целей и задач проекта, доступных и оптимальных ресурсов деятельности, создание плана, программ и организация деятельности по реализации проекта) и реализации проекта, включая его осмысление и рефлексию результатов деятельности. Метод проектов по своей дидактической сущности нацелен на формирование способностей, обладая которыми, выпускник школы оказывается приспособленным к жизни, умеющим адаптироваться к изменяющимся условиям, ориентироваться в разнообразных ситуациях, работать в различных коллективах, потому что проектная деятельность является культурной формой деятельности, в которой возможно формирование способности к осуществлению ответственного выбора.

Проектное обучение активно влияет на формирование мотивации достижения успеха. Под мотивацией достижения успеха понимается мотивация, направленная «...на возможно лучшее выполнение любого вида деятельности, ориентированной на достижение некоторого результата, к которому может быть применен критерий успешности. Мотивация достижения проявляется в стремлении субъекта прилагать усилия и добиваться, возможно, лучших результатов в области, которую он считает важной». Мотивация достижения является относительно независимым видом человеческой мотивации, от нее во многом зависит дальнейшая социальная адаптация личности, в частности переход из начальной школы на вторую ступень обучения. Каждая новая потребность вызывает интерес учащихся, поддерживая общий мотивационный срок обучения на достаточно высоком уровне.

Основные этапы разработки LEGO -проекта:

Обозначение темы проекта.

Цель и задачи представляемого проекта. Гипотеза.

Разработка механизма на основе конструктора LEGO -модели NXT/EV3.

Составление программы для работы механизма в среде Lego Mindstorms (RoboLab).

Тестирование модели, устранение дефектов и неисправностей.

Стадии реализации проекта и функции его участников

Этапы над проектом	Содержание работы	Деятельность учащихся	Деятельность учителя
Проблематизация	Определение темы и целей проекта, его исходного положения. Подбор рабочей группы	Обсуждают тему проекта с учителем и получают при необходимости дополнительную информацию	Знакомит с методом, мотивирует учащихся. Помогает определить тему, цели проекта, устанавливают сроки.
Планирование	А) Определение источников необходимой информации Б) Определение способов сбора и анализа информации В) Определение способа представления результатов (формы проекта) Г) Установление процедур и критериев оценки результатов проекта. Д) Распределение задач (обязанностей) между членами группы	Формируют задачи проекта. Вырабатывают план действий. Выбирают и обосновывают свои критерии успеха проектной деятельности.	Предлагает идеи, высказывает предположения, наблюдает за работой учащихся.
Реализация	1. Сбор и уточнение информации (основные инструменты: интервью, опросы, наблюдения, эксперименты и т.п.) 2. Выявление ("мозговой штурм") и обсуждение альтернатив, возникших в ходе выполнения проекта 3. Выбор оптимального варианта хода проекта 4. Поэтапное выполнение исследовательских задач проекта	Поэтапно выполняют задачи проекта	Наблюдает, советует, косвенно руководит деятельностью учащихся
Презентация проекта. Участие в соревнованиях и конкурсах.	Подготовка отчета о ходе выполнения проекта с объяснением полученных результатов (успех и неудач) и причин этого.	Представляют проект, участвуют в его коллективном самоанализе и оценке.	Слушает, задает целесообразные вопросы в роли участника. При необходимости направляет процесс анализа. Оценивает

Очень важным представляется тренировка работы в коллективе и развитие самостоятельного технического творчества. Простота в построении модели в сочетании с большими конструктивными возможностями конструктора позволяют детям увидеть сделанную своими руками модель, которая выполняет поставленную ими же самими задачу

Соревнования и конкурсы — важный элемент экосистемы образовательной робототехники, играющий существенную роль в мотивации участия детей и целых регионов, распространении знаний и технологий.

На протяжении всего периода развития образовательный робототехники число соревнований (конкурсов) и численность их участников постоянно увеличиваются. Соревнования охватывают молодежь разного возраста (школьников, студентов) и отличаются по целям: олимпиадные, конкурсные и стимулирующие (мотивирующие).

Соревнования по робототехнике можно классифицировать по различным основаниям. Нам представляется оптимальным выделение среди прочих следующих трех подходов.

Первый подход — условно «олимпиадный», когда ответ или решения конкурсных заданий состязаний заранее известны (WorldSkills, JuniorSkills, ряд направлений WRO и «РобоФеста»).

Второй подход — условно «конкурсный», когда эталонного ответа на поставленную соревнованием задачу не существует (EUROBOT, часть направлений RoboCup, ABU Robocon, хакатоны). Этот подход в большей степени способствует развитию креативности участников, стимулирует научные исследования и технологические разработки. Этому также способствует снятие ограничений на платформы и некоторые другие искусственные ограничения.

Третий подход — стимулирующий (мотивирующий), когда соревнования являются в большей степени праздником, игрой, общением (FLL, Junior FLL, «РобоФинист», часть региональных, городских, районных соревнований). Задачей таких соревнований могут быть выявление талантливых учеников, обмен опытом, мотивация участников на дальнейшее обучение, навыки управления и работы в команде.

В условиях сложности создания системы предоставления школьникам льгот при поступлении в вузы по результатам на робототехнических олимпиадах Министерство просвещения России утверждает перечень олимпиад, интеллектуальных и творческих конкурсов, среди победителей которых выбираются претенденты на получение гранта в размере 20 тысяч рублей ежемесячно на период обучения в вузе или колледже. В 2018 г. в него вошли 224 мероприятия. По итогам участия в олимпиадах и конкурсах из этого перечня будет сформирован список претендентов на предоставление и выплату грантов Президента Российской Федерации. Получателями гранта становятся 1200 студентов. Однако победы в этих мероприятиях не дают каких-либор льгот при поступлении в вузы. Вот некоторые олимпиады и конкурсы из утвержденного перечня:

Всероссийский технологический фестиваль PFOFEST-2019;

Всероссийская робототехническая олимпиада ВРО-2019;

Олимпиада школьников Робофест-2019;

Российский этап международных молодежных робототехнических соревнований ЕВРОБОТ;

Командная инженерная олимпиада школьников «Олимпиада Национальной технологической инициативы»;

Финал Национального Чемпионата «Молодые профессионалы» (Worldskills Russia);

Всероссийские конкурсные соревнования по робототехническим, инженерным и интеллектуальным системам среди обучающихся «СKAPT»;

Всероссийская научно-практическая конференция «РоботоБУМ — Будущее Умных машин»;

Всероссийские соревнования по робототехнике «ИКаР» (Инженерные Кадры России).

Возможности использования робототехники в образовательном процессе

Методические рекомендации по встраиванию робототехники в учебный процесс

Автоматизированные устройства. ПервоРобот. Книга для учителя (приложение – компакт-диск с видеофильмами). Lego Group, перевод ИНТ, - 134с., илл.

Индустрия развлечений. ПервоРобот. Книга для учителя и сборник проектов. Lego Group, перевод ИНТ, - 87 с., илл.

STEM-образование. http://www.strf.ru/material.aspx?CatalogId=221&d_no=40548

http://ito.edu.ru/2010/Arkhangelsk/II/II-0-1.html

Существует возможность параллельного изучения программирования и робототехники в 7-9 классах (http://festival.1september.ru/articles/623491/ ). Или в 9 классе – при изучении темы «Алгоритми-зация и программирование» + элективный курс «Основы робототехники».

При изучении темы «Информационное моделирование» http://tubukschool.narod.ru/p85aa1.html

Список литературы и публикаций:

Кузьмина М. В., Всероссийский фестиваль научно-технического творчества «Технопарк юных» - «Школа мультимедийных технологий» // Медиа. Информация. Коммуникация. [Электронный ресурс]: Международный электронный научно-образовательный журнал № 17, 2016.

http://mic.org.ru/sem -konf/560 -shkola -multimedijnykh -tekhnologij -vo vserossijskom -detskom -tsentre -smena -12 -25 -maya -2016

Кузьмина М. В., Инициатива «МедиаРобоВятка» – опыт и перспективы научно-экспериментальной деятельности по интеграции медиаобразования и робототехники // Медиа. Информация. Коммуникация. [Электронный ресурс]: Международный электронный научно-образовательный журнал № 18, 2016. http://www.mic.org.ru/18 -nomer -2016.

Кузьмина М. В., Мультимедийная журналистика и «JuniorSkills» на Чемпионате «WorldSkills» - компетенция, медиатворчество, профессиональная проба // Медиа. Информация. Коммуникация. [Электронный ресурс]: Международный электронный научнообразовательный журнал № 20, 2017. Объем 0,25 п.л.

http://mic.org.ru/new/610 -multimedijnaya -zhurnalistika -na -juniorskills kompetentsiya -mediatvorchestvo -professionalnaya -proba

Машарова Т.В. Современные педагогические технологии: инструмент в достижении метапредметных результатов обучающихся / Т.В. Машарова, Н.В. Носова // Образование в Кировской области. 2016. № 3(39). С. 15-17.

Гребенкин А.В., сетевой образовательный ресурс педагога по робототехнике https://grebyonkinanton.jimdo.com

Мясникова Е.В. Применение интерактивных технологий в образовательном процессе / Робототехника и медиаобразование как ресурсы формирования метапредметных компетентностей обучающихся [Электронный ресурс]: сборник материалов по итогам работы РИП, декабрь 2017.

Кузьмина, М. В., Томилина Г.А. Робототехника в школе как ресурс подготовки инженерных кадров будущей России // сборник методических материалов для работников образования в условиях реализации Федеральных государственных образовательных стандартов (по итогам областных семинаров и курсов повышения квалификации по образовательной робототехнике) [Текст]: ИРО Кировской области, 2017. – 60 с.

Федеральный государственный образовательный стандарт основного общего образования. URL: http://xn--80abucjiibhv9a.xn--p1ai/documents/543 (дата обращения: 08.10.2016).

Полезные ресурсы для педагога:

Центр робототехники Президентского ФМЛ №239

239.ru/robot

Российская ассоциация образовательной робототехники

raor.ru

Лаборатория робототехники и искусственного интеллекта Политехнического музея

railab.ru

Российский сайт, посвященный подготовке к состязаниям WRO

robolymp.ru

Российский сайт, посвященный подготовке к состязаниям WRO до 2014 г.

wroboto.ru

Информационный сайт, посвященный робототехнике