 |
1.2 Использование робототехники как средства развития аналитико-синтетических умений у детей 7-8 лет
|
|
|
|
В настоящее время все сильнее возрастает интерес к роботам и робототехнике.
Робот – это автоматическое устройство, которое, действуя по заранее заложенной программе и получая информацию о внешнем мире от датчиков (аналогов органов чувств живых организмов), самостоятельно выполняет операции, обычно выполняемые человеком. Робот может работать как по команде оператора, так и автономно [57].
Робототехника - прикладная наука, занимающаяся разработкой автоматизированных технических систем. Робототехника опирается на такие дисциплины как электроника, механика, программирование [21].
Объективной причиной возникновения и развития робототехники явилась историческая потребность современного производства в гибкой автоматизации с устранением человека из непосредственного участия в машинном производстве и недостаточность для этой цели традиционных средств автоматизации [57]. Начинать готовить специалистов данной сферы нужно в школе и с самого младшего возраста. Поэтому, образовательная робототехника в школе приобретает все большую значимость и актуальность в настоящее время.
Образовательная робототехника - это новое междисциплинарное направление обучения школьников, интегрирующее знания о физике, мехатронике, технологии, математике, кибернетике и ИКТ, позволяющее вовлечь в процесс инновационного научно-технического творчества учащихся разного возраста. Она направлена на популяризацию научно-технического творчества и повышение престижа инженерных профессий среди молодежи, развитие уже у детей навыков практического решения актуальных инженерно-технических задач и работы с техникой [49].
Занятия по робототехнике в курсе начальной школы соприкасается сразу с несколькими учебными предметами, таких как: математика, окружающий мир, информатика, технология. Так как робототехника метапредметна, родители в будущем получат развитую и эрудированную личность, которая способна анализировать и логически рассуждать, используя знания из различных областей.
|
|
|
Ученик должен ориентироваться в окружающем мире как сознательный субъект, адекватно воспринимающий появление нового, умеющий ориентироваться в окружающем, постоянно изменяющемся мире, готовый непрерывно учиться. Понимание феномена технологии, знание законов техники, позволит младшему школьнику соответствовать запросам времени и найти своё место в современной жизни [29].
Особенно важно не упустить имеющийся у младшего школьника познавательный интерес к окружающим его рукотворным предметам, законам их функционирования, принципам, которые легли в основу их возникновения.
За последние десятилетия было создано и выпущено множество робототехнических конструкторов: LEGO WeDo, LEGO WeDo 2. 0, LEGO Mindstorms NXT, Arduino, Crickets и другие, которые подготовили почву для популяризации робототехники среди учащихся всех возрастов [6].
Анализируя различные робототехнические технологии, специалисты пришли к выводу, что наиболее удобными при обучении младших школьников являются наборы компании Lego. Компания Lego - ведущий мировой производитель детских конструкторов. В 1980 году компанией было создано подразделение Education для работы в сфере образования. Целью этого подразделения является разработка новых образовательных технологий и производство сопровождающей продукции для школ, дошкольных учреждений и учреждений дополнительного образования. За 30 лет была разработана целостная концепция обучения, средства обучения, методические материалы [31].
Деятельность LegoEducation направлена на формирование у детей творческих навыков, создание ими проектных работ, сотрудничество в команде. Помимо самих конструкторов, компания предлагает пособия для учителей, рабочие тетради, справочники и программное обеспечение.
|
|
|
Большое влияние на современные представления о знании и приобретении робототехнического опыта оказали труды С. Пейперта, были построены многие образовательные программы. Исследования Пейперта и его сотрудников показали, что в программах с участием роботов учащиеся осваивают многие ключевые навыки, в особенности, в области креативного и критического мышление, учатся учиться - приобретают, так называемые, «метакогнитивные навыки». Формируются и такие необходимые качества, как способность к общению и кооперации. Эта форма обучения обозначается специалистами как «конструкционизм». Согласно данной концепции, дети обучаются не тогда, когда им в голову «вкладывают» информацию, а когда они активно сами конструируют знания. И особенно эффективно они учатся, когда конструируют что-то значимое лично для себя: не получают идеи извне, но создают их [35].
С. Пейперт на основе обширных научных исследований в области познания, психологии, эволюционной психологии и эпистемологии показывает, как с помощью этого педагогического метода можно применить робототехнику, и получить в итоге мощный способ обучения на собственном практическом опыте учащихся.
Анализ программ по робототехнике ( 1) Т. Н. Кондратенко, 2) С. А. Филиппов, 3) А. С. Злаказов, Г. А. Горшков, С. Г. Шевалдина, 4) Н. Н. Зайцева, Т. А. Зубова, О. Г. Копытова. ) показал, что все программы составляются на основе книги для учителя разработанной компанией Lego.
Для развития аналитико-синтетических умений авторы предлагают:
- Использовать анализ ситуаций,
- Использование проблемных вопросов,
- Определять, различать, группировать детали конструктора,
- Обсуждение работы модели,
- Использование метода проектов.
В данных программах не прослеживается особого упора на развитие логических действий. В основном работа по данным программам направлена на знакомство с деталями конструктора и передачами, сборка моделей осуществляется ради развития мелкой моторики, понимания технической стороны собранной модели, развитию конструкторских, инженерных и вычислительных навыков.
|
|
|
К сожалению, содержание программ в большей степени говорит о том, чему мы должны обучить детей, в таком случае положительный результат занятий может отмечаться у отдельных учащихся. Что бы такого не происходило необходимо отметить на вопрос «как учить».
Естественно, что успех занятий робототехникой зависит от многих факторов, например, от грамотной роли учителя, реализации принципов проблемного и деятельностного обучения. Наиболее эффективно будут проходить занятия, когда основными инструментами станут придуманные детьми постройки, так дети увидят личную заинтересованность в решении поставленных задач, при этом отношения учитель-ученик будут носить характер сотрудничества [9].
Новые стандарты обучения обладают отличительной особенностью - ориентацией на результаты образования, которые рассматриваются на основе системно-деятельностного подхода. Такую стратегию обучения помогает реализовать образовательная среда Lego.
Робототехника быстро становится неотъемлемой частью учебного процесса, так как она поощряет детей мыслить творчески, анализировать ситуацию для решения реальных проблем [1].
На занятиях по робототехнике дети:
- получают математические знания о счете, форме, пропорции, симметрии;
- расширяют свои представления об окружающем мире – об архитектуре, транспорте, ландшафте;
- развивают мелкую моторику, стимулирующую в будущем общее речевое развитие и умственные способности;
- развивают пространственное воображение;
- развивают внимание, память, способность сосредоточиться;
- развивают творческие способности, эстетическое восприятие;
- развивают логическое и аналитическое мышление (умение мысленно разделить предмет на составные части и собрать из частей целое);
- занятия по робототехнике учат детей работать в коллективе и находить совместное решение задач.
В начальном звене робототехника состоит из конструирования, начального технического моделирования, элементарного программирования и исследования.
|
|
|
Обучение с LEGO Education всегда состоит из 4 этапов (the four С framework):
1. Connect (установление взаимосвязей).
2. Construct (конструирование).
3. Contemplate (рефлексия, обсуждение).
4. Continue (совершенствование модели).
1. Установление взаимосвязей:
а) мотивация, связи с реальным миром;
б) повторение пройденного;
в) проблемная ситуация
При установлении взаимосвязей учащиеся как бы «накладывают» новые знания на те, которыми они уже обладают, расширяя, таким образом, свои познания, например, дети могут сравнить несколько животных с моделью с целью выделения существенных признаков. Можно использовать ролики с участием героев – Маши и Макса, предложив детям проанализировать поступки героев. Проблемная ситуация активизирует мышление и творческие способности, побуждая найти практическое решение или придумать новую модель.
2. Конструирование:
а) обдумывание идеи;
б) распределение обязанностей;
в) конструирование по инструкции или по замыслу.
Учебный материал лучше всего усваивается тогда, когда мозг и руки «работают вместе». Работа с продуктами LEGO Education базируется на принципе практического обучения: сначала обдумывание, а затем создание моделей. Учащимся можно предложить проанализировать уже собранную модель назвать и отобрать из конструктора детали из которых она состоит. Предложить собрать по аналогии часть модели, например, вторую половину части тела [22].
3. Обсуждение:
а) программирование, проверка работы модели;
б) совместный анализ и обсуждение результатов решения проблемы, сочинение историй с моделью.
Для того, чтобы создать программу требуется нарисовать последовательность иконок. Каждый блок – действие, оформлен графически и понятен инстинктивно. На данном этапе можно дать задание составить программу сначала устно или показать готовую программу и попросить детей описать действия модели согласно данной программе.
Обдумывая и осмысливая проделанную работу, учащиеся углубляют понимание, укрепляют взаимосвязи между уже имеющимися у них знаниями и вновь приобретённым опытом. Дети исследуют, какое влияние на поведение модели оказывает изменение ее конструкции: они проводят расчёты, измерения, оценку возможностей моделей, создают отчеты, проводят презентации, придумывают сюжеты, пишут сценарии и разыгрывают спектакли, задействуют в них свои модели. Можно использовать задания типа «Что будет если…? » в котором предположить действия модели в зависимости от изменения программы или попросить детей создать «Паспорт модели» в котором необходимо использовать знания об объекте и описать признаки.
|
|
|
4. Совершенствование модели и рефлексия:
а) проблемные вопросы;
б) усовершенствование, усложнение модели и/или программы;
в) выводы о том, чему научились дети.
Поддержание мотивации и удовольствие, получаемое от успешно выполненной работы, естественным образом вдохновляют учащихся на дальнейшую творческую работу. На каждом занятии предусматриваются идеи по созданию и программированию моделей с более сложным поведением. На данном этапе можно использовать таблицы данные в инструкции, они позволяют анализировать и сравнивать различные положения механизма модели [30].
Так же можно использовать задания, связанные с анализом и синтезом отдельных частей конструктора, выделение среди них «лишних», объединить в группы по разным признакам и т. д.
Особое поле для развития аналитико-синтетических умений представляет использование метода проектов.
Под методом проектов понимают технологию организации образовательных ситуаций, в которых учащихся ставит и решает собственные задачи, и технологию сопровождения самостоятельной деятельности учащегося [34].
На занятиях по робототехнике можно использовать задания по проектированию. Например, достроить модель или создать дополнения для уже существующей модели.
В процессе деятельности, учащиеся учатся анализировать информацию из различных источников, самостоятельной работе в группе, приобретают опыт самопрезентации. Таким образом, с помощью широкой исследовательской деятельности, формируется личность, способная самостоятельно ставить учебные цели, проектировать и анализировать пути их реализации, контролировать и оценивать свои достижении [34].
В соответствии с федеральным государственным образовательным стандартом начального общего образования основная образовательная программа начального общего образования реализуется образовательным учреждением, в том числе, и через внеурочную деятельность.
Под внеурочной деятельностью в рамках реализации ФГОС НОО следует понимать образовательную деятельность, осуществляемую в формах, отличных от классно-урочной, и направленную на достижение планируемых результатов освоения основной образовательной программы начального общего образования. Аналитико-синтетические умения относятся к логическим действиям познавательных универсальных учебных действий [50].
Внеурочная деятельность в условиях внедрения ФГОС приобретает новую актуальность, ведь именно стандарты закрепили обязательность ее организации. Специфику внеурочной деятельности определяет направленность на достижение личностных и метапредметных результатов образовательной программы начального общего образования [11].
При организации внеурочной деятельности младших школьников необходимо учитывать, что, поступив в 1 класс, дети особенно восприимчивы к новому знанию, стремятся понять новую для них школьную реальность. Педагогу необходимо поддержать эту тенденцию, обеспечить используемыми формами внеурочной деятельности достижение ребенком первого уровня результатов [18].
Основным преимуществом внеурочной деятельности является предоставление обучающимся возможности широкого спектра занятий, направленных на их развитие.
Согласно требованиям ФГОС внеурочная деятельность организуется по направлениям развития личности:
- спортивно-оздоровительное,
- общекультурное,
- социальное,
- общеинтеллектуальное,
- духовно-нравственное [50].
Развитие аналитико-синтетических умений средствами робототехники можно отнести к общеинтеллектуальному направлению внеурочной деятельности.
Именно при реализации общеинтеллектуального направления происходит освоение механизма самостоятельного поиска и обработки новых знаний в повседневной практике взаимодействия с окружающим миром. Данная работа способствует развитию аналитико-синтетических умений учащихся [10].
Каждое внеурочное занятие состоит из двух частей - теоретической и практической. Теоретическую часть педагог планирует с учётом возрастных, психологических и индивидуальных особенностей обучающихся. Практическая часть состоит заданий и занимательных упражнений для развития пространственного и логического мышления. Этапы внеурочной деятельности можно соотнести с этапами Lego Education.
С помощью робототехники можно решить задачи внеурочной деятельности, например, такие как:
- усилить педагогическое влияние на жизнь учащихся в свободное от учебы время;
- выявить интересы, склонности, способности, возможности обучающихся к различным видам деятельности;
- оказать помощь в поисках «себя»;
- создать условия для индивидуального развития ребенка в избранной сфере внеурочной деятельности;
- развить опыт творческой деятельности, творческих способностей;
- создать условия для реализации приобретенных знаний, умений и навыков [43].
Эффективность обучения основам робототехники и развития аналитико-синтетических умений будет зависеть от организации занятий с применением различных методов.
В данный момент существует несколько классификаций методов обучения. Самой распространенной, отраженной во всех учебниках является классификация методов: словесные, наглядные, практические и т. д. Их основа – способы предъявления учебной информации учащимся.
Если за основу будет взята степень самостоятельности ученика в приобретении знаний, то получим другой набор методов: репродуктивный, частично-поисковый, исследовательский.
- репродуктивный – воспроизводство знаний и способов деятельности (в форме: собирание моделей и конструкций по образцу, выполнение заданий по аналогии);
- частично-поисковый – решение проблемных задач с помощью педагога;
- исследовательский – самостоятельное решение проблем (исследование работы модели её модернизация) [22].
Описанные методы наиболее подходят для развития аналитико-синтетических умений учащихся.
Занятие по робототехнике органично вписывается и удовлетворяют требования содержания внеурочного занятия, т. к. некоторые этапы и задачи занятий совпадают.
Ведущей формой организации занятий по робототехнике является групповая. Наряду с групповой формой работы, во время занятий необходимо осуществлять индивидуальный и дифференцированный подход к детям [21].
Работа в парах или мини-группах имеет свои преимущества и недостатки. К преимуществам можно отнести формирование важных коммуникативных компетенций, взаимопомощь, высокую скорость работы. Однако известный принцип «одна голова - хорошо, а две лучше» не всегда применим именно к урокам робототехники. Часто детям хочется конструировать что-то лично свое, не делясь и не согласовывая. Особенно, если степень увлеченности предметом или уровень подготовки у школьников, работающих в паре, не совпадает. Для более сильного ученика, проявляющего интерес к робототехнике, необходимость делить конструктор и свою идею с напарником может стать демотивирующим, негативным фактором. В свою очередь, менее подготовленный или заинтересованный ученик вынужден «догонять» товарища и выполнять функцию помощника, не всегда понимая суть выполняемых операций [16].
Таким образом можно сделать вывод, что курс робототехники предназначен для того, чтобы положить начало формированию у учащихся начальной школы целостного представления о мире техники, устройстве конструкций, механизмов и машин, их месте в окружающем мире. Реализация данного курса позволяет развивать аналитико-синтетические умения, стимулировать интерес и любознательность, развивать способности к решению проблемных ситуаций умению исследовать проблему, анализировать имеющиеся ресурсы, выдвигать идеи, планировать решения и реализовывать их, расширить технический и математический словари ученика.
|
|
|
