Робототехника новое направление времени

МБОУ «ООШ № 33»

Рубцов Илья Евгеньевич

Робототехника новое направление времени

Формирование мотивации развития обучения школьников, а также творческой, познавательной деятельности – вот главные задачи которые стоят сегодня перед педагогом в рамках обновленного содержания. Эти непростые задачи в первую очередь требуют создание особых условий в учении, в связи с этим огромное значение отведено – конструированию.

Век компьютерной техники предоставляет новые возможности и направления в работе с детьми. Реализация обновленного школьного образования требует создания инновационной образовательной среды для развития логического мышления детей, их интеллектуального, умственного, творческого развития. В последние годы получает развитие использование робототехники и в детском саду, и в школе и в институте. Проблема развития логического мышления детей школьного возраста средствами робототехники определяет возможности решения задач образовательной области «Познание» с помощью организации игрового обучения конструкторами «LEGO».

В последнее десятилетие значительно увеличился интерес к образовательной робототехнике. Робототехника в образовании — это междисциплинарные занятия, интегрирующие в себе науку, технологию, инженерное дело, математику (Science Technology Engineering Mathematics = STEM), основанные на активном обучении учащихся. Во многих ведущих странах есть национальные программы по развитию именно STEM образования. Робототехника представляет учащимся технологии 21 века, способствует развитию их коммуникативных способностей, развивает навыки взаимодействия, самостоятельности при принятии решений, раскрывает их творческий потенциал. Дети и подростки лучше понимают, когда они что-либо самостоятельно создают или изобретают. Такую стратегию обучения помогает реализовать образовательная среда Лего.

Внедрение обновленного содержания образования требует освоения основ конструкторской и проектно-исследовательской деятельности, и программы по робототехнике полностью удовлетворяют эти требованиям.

Научно-технический прогресс влечет за собой современных детей, которые шагают в ногу со временем и стремятся, не отставая идти вслед за ним. Ребенок нового времени – это исследователь и изобретатель.

Занятия по «Робототехнике» дают уникальную возможность получить навыки и знания большого ряда сложных технических дисциплин в увлекательной игровой форме. У учащегося развивается не только логическое мышление, но и математические и алгоритмические способности, понимание электронных систем, вырабатывается умение правильно и четко выразить свою мысль, способность решить проблему различными путями, формируются такие важные качества как воображение, логика, дизайнерские способности, умение работать в команде, а также интерес к научным исследованиям. Занятия по «Робототехнике» прекрасно подходят детям с различными уровнями подготовки и любыми достижениями в школьной программе. Школьные предметы алгебра, геометрия, физика становятся легкодоступными. В итоге дети могут самостоятельно реализовывать задуманные проекты.

Актуальность LEGO-технологии и робототехники значима в свете внедрения и реализации обновленного образования, так как является великолепным средством для интеллектуального развития школьников. При работе с конструкторскими моделями затрагивается проблема развития мышления детей. Мышление – это психический процесс, с помощью которого человек решает поставленную задачу. С помощью мышления мы получаем знания, поэтому очень важно его развивать уже с детства. Высшей стадией развития мышления является формирование логического мышления, оно зависит от создания условий, которые стимулируют его практическую, игровую и познавательную деятельность.

Конструирование и робототехника полностью отвечают условиям развития логического мышления детей, их интересам, способностям и возможностям, поскольку является исключительно детской деятельностью. Влияние конструктивной деятельности на умственное развитие детей изучал А.Р. Лурия. Он сделал вывод о том, что упражнения в конструировании оказывают существенное влияние на развитие ребенка, радикально изменяя характер познавательной деятельности.

Работа с образовательными конструкторами дает ребенку возможность через познавательную игру легко овладевать способами и методами конструирования, сопоставления, проектирования. При этом у ребенка развиваются личностные качества: любознательность, активность, самостоятельность, ответственность и воспитанность, что считается в настоящее время результатом образовательной деятельности в школе.

В результате работы с детьми с помощью конструкторов нового поколения «LEGO», ребенок учится наблюдать, сравнивать, выделять существенные признаки, классифицировать, аргументировать свою точку зрения, устанавливать причинно-следственные связи, делать простейшие выводы и обобщать – что являются основными главными критериями развития логического мышления. У них развивается техническое мышление и техническая изобретательность.

Цель программы «Робототехника»: создание условий для интеллектуального развития ребенка через формирование пространственного и логического мышления.

Каждое занятие состоит из двух частей – теоретической и практической. Теоретическую часть педагог планирует с учётом возрастных, психологических и индивидуальных особенностей обучающихся.

Практическая часть состоит из двух видов деятельности:

1. Практические задания и занимательные упражнения для развития пространственного и логического мышления.

2. Работа по теме занятия с конструктором (начальный уровень) второй год обучения». Выполнение проекта.

Ожидаемый результат: Развитие логического мышления, умение правильно выражать свою мысль, решение проблем различными путями, развитие моторики рук, введение в робототехнику, умение программирования.

Виды и формы образовательной деятельности по направлению основы робототехники:

• методы поискового и исследовательского характера, стимулирующие познавательную активность воспитанников;

• экспериментальные исследования, проектно-исследовательская деятельность, развивающая творческую инициативу воспитанников;

• деятельностные виды практических заданий, подразумевающие творческий подход к созданию интерактивных элементов моделей;

• предусмотрена как индивидуальная форма конструктивной деятельности воспитанников, так и подгрупповая, представленная в проектах.

В процессе работы мы проводим разные формы организации обучения:

1. Конструирование по образцу.

Это показ приемов конструирования игрушки-робота (или конструкции). Сначала дети рассматривают игрушку, выделяют основные части. Затем вместе с учителем отбирают нужные детали конструктора по величине, форме, цвету и только после этого собирают все детали вместе. Все действия сопровождаются разъяснениями и комментариями. Например, педагог объясняет, как соединить между собой отдельные части робота (конструкции).

2. Конструирование по модели.

В данной модели многие составляющие элементы скрыты. Ребенок должен определить самостоятельно, из каких частей нужно собрать робота (конструкцию). В качестве модели можно предложить фигуру (конструкцию) из картона или представить ее на картинке. При конструировании по модели активизируется аналитическое и образное мышление.

3. Конструирование по заданным условиям.

Ребенку предлагается комплекс условий, которые он должен выполнить без показа приемов работы. То есть, способов конструирования педагог не дает, а только говорит о практическом применении робота. Дети продолжают учиться анализировать образцы готовых поделок, выделять в них существенные признаки, группировать их по сходству основных признаков, понимать, что различия основных признаков по форме и размеру зависят от назначения (заданных условий) конструкции. В данном случае развиваются творческие способности дошкольника.

4. Конструирование по простейшим чертежам и наглядным схемам.

На начальном этапе конструирования схемы должны быть достаточно просты и подробно расписаны в рисунках. При помощи схем у детей формируется умение не только строить, но и выбирать верную последовательность действий. Впоследствии ребенок может не только конструировать по схеме, но и, наоборот, – по наглядной конструкции (представленной игрушке-роботу) рисовать схему. То есть, учащиеся учатся самостоятельно определять этапы будущей постройки и анализировать ее.

5. Конструирование по замыслу.

Освоив предыдущие приемы робототехники, ребята могут конструировать по собственному замыслу. Теперь они сами определяют тему конструкции, требования, которым она должна соответствовать, и находят способы её создания. В конструировании по замыслу творчески используются знания и умения, полученные ранее. Развивается не только мышление детей, но и познавательная самостоятельность, творческая активность. Дети свободно экспериментируют со строительным материалом. Постройки (роботы) становятся более разнообразными и динамичными.

Как правило, конструирование по робототехнике завершается игровой деятельностью. Дети используют роботов в сюжетно-ролевых играх, в играх-театрализациях, соревнованиях

Заниматься робототехникой в школе можно с любого возраста, дифференцируя задания и виды занятий в соответствии с возрастными особенностями.

ЛЕГО-конструирование – это вид моделирующей творческо-продуктивной деятельности. С его помощью трудные учебные задачи можно решить при помощи увлекательной созидательной игры, в которой не будет проигравших, так как каждый ребенок и педагог могут с ней справиться.

Конструирование в школе было всегда, но если раньше приоритеты ставились на конструктивное мышление и развитие мелкой моторики, то теперь в соответствии с новыми стандартами необходим новый подход. Конструирование в школе проводиться с детьми всех возрастов, в доступной игровой форме, от простого к сложному. Конструктор побуждает работать в равной степени и голову и руки, при этом работают два полушария головного мозга, что сказывается на всестороннем развитии ребенка. Ребенок не замечает, что он рассказывает о том, что он так увлеченно строил, он же хочет чтобы все узнали про его сокровище – не это ли развитие речи и умение выступать на публике легко и непринужденно.

Очень важным представляется тренировка работы в коллективе: умение брать на себя роли, распределять обязанности и четко выполнять правила поведения. Каждый ребенок может поучаствовать в разных ролях, сегодня собачка, а завтра дрессировщик. С использованием образовательных конструкторов дети самостоятельно приобретают знания при решении практических задач или проблем, требующих интеграции знаний из различных предметных областей. Как следствие, проектная деятельность дает возможность воспитывать деятеля, а не исполнителя. Развивать волевые качества личности и навыки партнерского взаимодействия.

Игры – исследования с образовательными конструкторами стимулируют интерес и любознательность, развивают способность к решению проблемных ситуаций, умение исследовать проблему, анализировать имеющиеся ресурсы, выдвигать идею, планировать решение и реализовывать их, расширять технические и математические словари ребенка.

Развитие робототехники перспективно, потому что:

− широкая область применения (строительная, промышленная, бытовая, авиационная и экстремальная (военная, космическая, подводная) робототехника);

− предполагает овладение широким спектром знаний: электроника, механика, информатика, программирование, радиотехника и т.д.

Уникальные особенности робототехники заключаются в том, что создаются:

1) возможности конструирования робототехнических систем;

2) возможности программного управления деятельностью;

3) внедрения эффективных образовательных методик на базе исследования робототехнических систем.

Внедрение робототехники в образовательный процесс способствует:

− созданию среды, основанной на лабораториях инженерной направленности, где учащиеся изучают комплекс дисциплин, включающих информатику, математику и 3D моделирование, технологию производства деталей с помощью оборудования быстрого прототипирования;

− обеспечению равного и широкого доступа учащихся к освоению передовых технологий, практических навыков их применения;

− вовлечению в научно-техническое творчество, выявлению и развитию творческих способностей, современной и эффективной профессиональной ориентации;

− повышению мотивации к изучению естественных наук. Робототехника на разных ступенях обучения должна иметь различные образовательные цели. Поэтому, в зависимости от возраста учащихся, необходимо использовать технологические среды разных уровней, применять дифференцированные методики.

Перспективы для страны от интеграции робототехники в систему образования для взрослых вполне очевидны. А дети, начавшие изучать новый предмет, думают не столько о перспективах, сколько о появившейся у них возможности совмещать учебный процесс с увлекательной игрой. Приятно постигать основы нового предмета при помощи учебных пособий, так напоминающих детские конструкторы. Мальчишки и девчонки настолько увлечены процессом, что не хотят расставаться со своими роботами. Надо сказать, если бы не характерные «кирпичики», то эти роботы могли бы выглядеть вполне «промышленно». Не говоря уже о функциях, которым их «обучают» юные инженеры. Собранные механизмы оснащаются настоящими датчиками, программируются – в общем, имеют большинство характеристик, присущих настоящим роботам, которые эксплуатируются на производстве.

Новая программа позволяет учащимся не только получать новые знания, но и воплощать в жизнь свои задумки. И что самое приятное, преподаватели не ограничивают полёт фантазии учеников – интересно, что далеко не все они хотели бы в будущем заниматься именно роботостроением. Кто-то желает стать врачом, кто-то – учёным, а кто-то – космонавтом. Но освоение робототехники немыслимо без знаний компьютерных технологий, математики, физики. Дети учатся принимать решения, правильно воспринимать неудачи и промахи, сосредотачиваться на конкретных задачах. А это пригодится в любой профессии. С другой стороны, к тому времени, когда ребята повзрослеют, едва ли останутся сферы деятельности человека, в которых не будут задействованы роботы.

В мире интегрируется все: экономика, наука, культура, подходы и концепции. В связи с этим возрастает необходимость в развитии  самой личности, ее качественных изменениях, ответственности и готовности к самореализации, способности социализироваться и адаптироваться к быстро меняющемуся миру. Одним из ключевых качеств компетентной личности становится такое личное свойство, как инициативность и готовность к переменам. Сразу вспоминается мысль Чарльза Дарвина: «Выживает не самый сильный, и не самый умный, а тот, кто лучше всех откликнется на изменения». Высокий уровень инноваций, быстрота происходящих в обществе изменений, сам “взрыв информации” приводят к ускорению процесса старения знаний. Отсюда потребность в развитии работника нового типа: образованного, предприимчивого, настроенного на обучение в течение всей своей жизни (повышение квалификации). Таким образом, развитие «многомерного человека» необходимо и возможно в информационном обществе, где  производятся и потребляются интеллект, знания, что приводит к увеличению доли умственного труда, от человека потребуется способность к творчеству, возрастет спрос на знания.