Обучение основам робототехники в российской школе
Читать Зарубежный опыт обучения школьников технологии разработки «Умных вещей»
Один из важных документов, которые определяют стратегию развития образовательной робототехники, - это «Стратегия развития отрасли информационных технологий в РФ на 2014 - 2020 годы и на перспективу до 2025 года».
Целью данной программы является значительное увеличение вклада образования профессиональной направленности в культурную и социально-экономическую модернизацию РФ, в увеличение ее глобальной конкурентоспособности, обеспечение востребованности каждого обучающегося обществом и экономикой.
Самые важные стратегии в развитии образовательной робототехники обозначаются в комплексной программе «Развитие образовательной робототехники и непрерывного IT-образования», направленной на развитие в РФ системы непрерывного образования в сфере информационных технологий, мехатроники, компьютерного моделирования, научно-технического творчества и робототехники.
Программу разработало Агентство инновационного развития с учетом сегодняшних тенденций в отраслевом развитии экономики, на основе решений Заседания президиума Совета при Президенте РФ по модернизации экономики и инновационному развитию России от 16.09.2014 года. Комплексную программу «Развитие образовательной робототехники и IT-образования» утвердило Распоряжение Президента Автономной некоммерческой организации «Агентство инновационного развития» №172-Р от 01.10.2014 года. Рассмотрим главное содержание этой программы, которое направленно на развитие образовательной робототехники.
Задача инновационного экономического развития требует опережающего развития в образовательной среде, включая развитие детского технического творчества. Одна из самых инновационных сфер в детском техническом творчестве – это робототехника образовательного характера, в которой объединяются классические подходы к изучению основы техники и сегодняшние направления: информационно-коммуникационные технологии, программирование, информационное моделирование.
Робототехника — область науки и техники, направленная на создание роботов и робототехнических систем. Робототехника появилась на основе мехатроники и кибернетики, и предполагает знание механики, электроники, программирования. Является универсальным инструментом для образования. Вписывается в дополнительное образование, в преподавание предметов школьной программы, в четком соответствии с ФГОС.
Предметом робототехники является применение и создание роботов и иных робототехнических средств разного назначения. Появившись на основании механики и кибернетики, робототехника породила новые направления в развитии и самих данных наук. Для кибернетики это связано, в первую очередь, с интеллектуальным управлением, необходимым для роботов, а для механики с – многозвенными механизмами наподобие манипуляторов.
Робототехника представляет собой одно из самых важных направлений научно-технического прогресса (НТП), в котором проблемы новых технологий и механики соприкасаются с проблемами искусственного интеллекта. В настоящее время проблемы робототехники рассматриваются более масштабно. Происходит внедрение в учебный процесс, организовываются соревнования, конкурсы, обмен новыми идеями, знаниями, технической информацией и поддерживается государственной программой «Развитие образования» на 2013-2020 годы.
Современные общество старается внедрить роботов в повседневную жизнь путем применения роботов в различных сферах жизни, а также заменить, усовершенствовать и модернизировать различные процессы жизни. А это значит, что люди, обладающие знаниями робототехники, программирования остаются востребованными на рынке труда. Следовательно, вопрос внедрения робототехники актуален.
Министерством образования и науки рекомендуется активизация работы, направленной на встраивание образовательной робототехники в преподавание предметов:
- Информатика.
- Технология.
- Физика
В содержании базовой дисциплины ― информатики аппарат понятий информатики планируется поделить на три аспекта:
- понятия, которые связаны с описанием информационного процесса;
- понятия, которые раскрывают сущность информационного моделирования;
- понятия, которыми характеризуется применение информатики в разных сферах, в первую очередь: управлении, технологиях, социальной и экономической области.
Для учителя информатики, кроме содержания программы и количества часов, выделяемых на предмет, важна реализация системно-деятельностного подхода. Для данного подхода главный - это вопрос о том, какие требуются действия, которыми ученик должен овладеть для решения любых задач. Другими словами, требуется выделение универсальных действий, овладение которыми позволяет решать разные классы задач в неопределенных жизненных ситуациях.
Итак, на первый план, помимо общей грамотности, выходят такие качества выпускника, как, к примеру, проверка и разработка гипотез, умение выполнять работу в проектном режиме, инициативность принятия решений и т.д. Данные способности являются востребованными в обществе постиндустриального типа. Они и превращаются в один из значимых ожидаемых результатов образования и предмет стандартизации. Одно из решений методического характера, позволяющее осваивать информатику с большей интенсивностью и формировать основные компетенции учащихся, это применение конструктора Lego или других подобных робототехнических платформ на уроках информатики.
Цель внедрения робототехнических конструкторов на уроках информатики заключается в: обучении детей самостоятельному мышлению, нахождению и решению проблем, привлечению для этого знаний из разных сфер, умению прогнозировать результаты и вероятные последствия различных вариантов решения. Одна из главных задач заключается в осуществлении технологической подготовки учащихся.
На уроках информатики с использованием робототехнических конструкторов в старшей и основной школе обучающиеся имеют возможность разработки проектов по тематике, интересующей их, широкого использования в своей работе межпредметных связей.
Например, при изучении раздела информатики «Информационные основы процессов управления» можно примеры систем автоматического управления, неавтоматического управления, автоматизированных систем управления реализовать на основе любого робототехнического комплекса.
Образовательная робототехника позволяет постигать взаимосвязь между различными областями знаний на основе смоделированных руками самого ребенка уменьшенных аналогий различных механических устройств.
Наиболее гармонично образовательная робототехника встраивается в такие разделы Технологии как «Машины и механизмы. Графическое представление и моделирование»:
- Механизмы технологических машин;
- Сборка моделей технологических машин из деталей конструктора по чертежам и эскизам;
- Сборка моделей механических устройств автоматики в соответствии с эскизами и чертежами. Электротехнические работы. - Устройства с элементами автоматики;
- Электропривод;
- Простые электронные устройства.
Применение робототехники в преподавании физики проходить может в таких направлениях:
- демонстрация;
- фронтальные лабораторные опыты и работы;
- проектная исследовательская деятельность.
Деятельность в данных направлениях отвечает требованиям примерной программы по физике для основной школы.
Однако, чтобы погрузить обучающихся в робототехнику, недостаточно нескольких часов, которые можно выделить на уроках информатики, технологии или физику. Поэтому, параллельно урокам целесообразно ввести курсы по выбору по образовательной робототехнике. В частности для учащихся технологического профиля будет интересен курс по выбору «Разработка «умных» вещей на базе контроллеров Arduino».