|
Наличие кабинета робототехники в нашей школе дало нам следующие возможности:
- внедрение современных научно- практических технологий в образовательный процесс;
- содействие развитию детского научно-технического творчества;
- популяризацию профессии инженера и достижений в области робототехники;
- использование новых форм работы с одаренными детьми;
- использование эффективных форм работы с проблемными детьми;
- возможности инновационного обучения;
- игровые технологии в обучении;
-- популяризацию профессий научно- технического направления.
В наше время наблюдается катастрофический дефицит технических специалистов. Инженеры, чья работа связана с электроникой и разного рода новыми технологиями, будут востребованы еще больше через несколько лет, так как, по статистике Экспериментальной научной Энциклопедии, около 70 % данных работников в скором времени уйдут на пенсию, а новых работников на замену придет всего лишь около 5-10 % от требуемого количества.
Откуда такая нехватка кадров и почему так мало абитуриентов выбирают инженерные специальности, оканчивая школу? В Институте прикладной физики Российской академии наук провели опрос детей различных возрастных категорий, чтобы узнать, желают ли они заниматься в различных кружках, секциях технического уклона? Вот что показали результаты: в 9-11 классах интереса нет почти никакого, в 6-8 классах интерес был в основном у тех, кто самостоятельно дома или дополнительно в клубах и кружках занимался конструированием Lego, разного рода программированием и увлекался различными устройствами на радиоуправлении. Зато у учащихся младших классов интерес был прямо-таки огромен. То есть интерес к физике, к программированию и другим точным наукам нужно прививать как можно раньше.
Сейчас в мире существует немало различных технологий образования, которые способствуют развитию у детей таких навыков, как критическое мышление, умение решать сложные задачи, развивают творческий подход при их решении. Но зачастую мы можем наблюдать такую картину: в образовательных средах, связанных с науками естественно-математического цикла, не хватает умения применить те навыки и познания, которыми владеет ребенок.
Наиболее перспективный путь в этом направлении – это робототехника, позволяющая в игровой форме знакомить детей с наукой. Робототехника является эффективным методом для изучения важных областей науки, технологии, конструирования, математики и входит в новую международную парадигму – STEM-образование (Science, Technology, Engineering, Mathematics). Как отмечено в Стратегии развития АОО «Назарбаев Интеллеуктуальные школы», формирование основ робототехники дает возможность ясного представления процессов моделирования и программирования и углубленного изучения математических процессов в жизни.
Мне всегда была интересна тема роботов и всего, что с ними связано, поэтому я был очень рад, когда, благодаря возможностям АОО «Назарбаев Интеллектуальные школы», я смог работать в этом направлении. Робототехника возникла на стыке информатики, механики и электроники. Это – прикладная наука, занимающаяся разработкой различных технических систем, и поэтому, по праву, является одной из важнейших составляющих в промышленном производстве. Ни для кого не секрет, что в наше время роботы все больше и больше получают развитие во всех сферах деятельности человека, начиная с игрушек-роботов и доходя до протезирования потерянных конечностей у людей. Применение роботов предлагает нам новые возможности. Не стала исключением и сфера образования, где роботы заняли очень важное место.
Меня заинтересовал вопрос, насколько же все-таки этот предмет сможет развить в учащихся интерес к науке, помочь детям в освоении фундаментальных знаний и навыков по предметам «информатика», «физика», «математика» и «геометрия».
Я поставил перед собой следующие задачи:
- провести несколько занятий с использованием роботов в качестве инструмента на обычных уроках и проанализировать, как это может заинтересовать учащихся; вести наблюдение и анализ изменений в заинтересованности и успеваемости по пред- метам естественно-математического цикла у учащихся, которые занимаются проектной и исследовательской деятельностью, связанной с робототехникой, и регулярно посещают кружок робототехники;
- отследить успеваемость по предметам естественно-математического цикла учащихся, участвующих в сетевых и республиканских чемпионатах по робототехнике.
Я уже упоминал, что в нашей школе есть кабинет робототехники, в котором ученики занимаются конструированием, программированием и тестированием роботов. В кабинете имеется 10 комплектов роботов от Lego Education Mindstorms NXT и 10 комплектов Lego Education Mindstorms EV3. Помимо этого, есть ресурсные наборы с огромным количеством запасных и дополнительных деталей, а также различные поля для тестирования роботов – такие, как следование черной линии и т.д.
Данное оснащение позволяет наглядно показать некоторые из элементов программирования, поэтому первое свое наблюдение я решил провести в одном из младших классов, где мне нужно было объяснить учащимся такие элементы программирования, как условия и циклы. Были подготовлены роботы, столы, тестовые поля для проверки и задания для выполнения. Дети за- интересовались данной идеей проведения урока. Интерфейс программного обеспечения для программирования роботов очень дружелюбный и понятный на интуитивном уровне, поэтому объяснение, как заставить робота двигаться и выполнять нужные команды, не заняло много времени. Сначала ребята получили простые задания, чтобы определить, все ли разобрались и умеют давать команды роботам. Затем учащиеся ознакомились с элементом «Switch», который позволяет создавать ветвящиеся алгоритмы, то есть условия. Напри- мер, когда робот видит перед собой препятствие, он останавливается и поворачивается в сторону. Если же препятствий нет, то едет вперед дальше. Следующим шагом стали задания посложнее, где было необходимо использовать элемент «Switch». Ученики решили эти задания с еще большей легкостью, чем предыдущие. Далее был рассмотрен элемент «Loop», позволяющий создавать циклы в программе. Многие, не дожидаясь объяснения учителя, сами догадались, исходя их того, как вы- глядит блок «Loop». Задачи на применение данного элемента большинством были решены с такой же легкостью, как и предыдущие, и лишь некоторым детям понадобилась помощь. Причем помощь эту оказали те, кто уже справился с заданием. Было очень интересно наблюдать, как ребята объясняют друг другу элементы, которым они сами научились буквально только что.
В итоге, используя роботов Lego, как наглядный инструмент, с которым можно было поработать, нам с учащимися удалось за 2 урока полностью ознакомиться с двумя такими важными составляющими программирования, как ветвящиеся и циклические алгоритмы. Для сравнения: для того чтобы объяснить эти темы традиционными методами, требуется почти в 2 раза больше времени. Что также немаловажно, в процесс обучения были вовлечены все дети.
Некоторые ученики нашей школы активно занимаются проектной и исследовательской деятельностью, связанной с робототехникой. Ежегодно они участвуют в разного рода сетевых, республиканских и мировых соревнованиях и нередко занимают призовые места. Примером может по- служить проект, который двое ребят 10-х классов разработали в 2014-2015 учебном году. Этот проект был нацелен на помощь людям с ограниченными возможностями и заключался в том, чтобы при- думать и разработать для них различные приспособления и устройства, помогающие преодолеть ограничения. Ребята собирали их из конструктора Lego, а затем программировали. Они разработали руку-протез для людей, потерявших конечности, специальное устройство для слепых, работающее на принципе сонара и дающее информацию о дальности предметов вокруг, а также специальный датчик звука для глухих людей. Каждое из этих устройств было собрано учениками лично и запрограммировано ими же.
В процессе разработки данного проекта наши ученики анализировали рынок устройств для людей с ограниченными возможностями и продумывали, как и что они будут реализовывать. Я увидел, что по мере продвижения работы над проектом у учащихся все больше и больше просыпался интерес к применению их знаний, полученных на уроках естественно-математического цикла, на практике. Все легче им давались сложные темы и алгоритмы, содержащиеся в регулярной образовательной программе. В процессе разработки конструкции роботов, продумывания программного обеспечения и функциональности этих устройств у этих ребят формировалось инженерно-техническое мышление. Все это, в конечном счете, привело меня к выводу, что интерес к техническим наукам и специальностям может быть пробужден и развит путем вовлечения учащихся в занятия робототехникой. Также было заметно, что ребята, которые занимались робототехникой, неплохо прибавили в успеваемости по предметам технической направленности.
В заключение хочу отметить: 21 век – век развития новых технологий, поэтому выпускникам школ как никогда будут необходимы технические навыки. Возможности, которые дает применение робототехники, позволяют нам повысить интерес к изучению технических дисциплин.
|
