CC BY
327
УДК 371.3:378.937:621 ББК 74.202.45:74.480.26:32.816
Власова Ольга Сергеевна
аспирант
кафедра математики и естествознания и методик преподавания математики и естествознания Челябинский государственный педагогический университет
г. Челябинск Vlasova Olga Sergeevna Post-graduate
Department of Mathematics and Natural Sciences and methods of teaching mathematics and natural sciences Chelyabinsk State Pedagogical University Chelyabinsk olgaspru@mail.ru
Содержательный компонент подготовки учителя начальных классов к внедрению образовательной робототехники
A substantial component for training elementary school teachers and implement
of educational robotechnics
В статье обосновывается необходимость подготовки учителя начальных классов к реализации технологий образовательной робототехники в учебной деятельности начальной школы. Определяется содержание курсов повышения квалификации по образовательной робототехнике для учителей начальной школы.
In the article is proving the necessary for qualification of elementary school teacher to realize educational robotechnics technologies in the elementary school activity. And determining the content of further education courses of the educational robotechnics for elementary school teachers.
Ключевые слова: технологии образования, образовательная робототехника, повышение квалификации, начальная школа, младшие школьники.
Key words: educational technologies, educational robotechnics, further training, elementary school, midchildhood.
Требования Федерального государственного образовательного стандарта начального общего образования определяют результаты освоения основной образовательной программы. Для достижения требуемого уровня начального образования необходимо в учебном процессе использовать новые технологии, основывающихся на применении современных средств обучения. Реализация современных технологий в обучении возлагается на учителя и во многом зависит
от его профессиональной подготовки, которая должна интегрировать в себе специальные, педагогические и методические компетенции.
Одной из новых технологий, которая активно применяется на современном этапе в учебном процессе, является образовательная робототехника - это технология обучения, основанная на использовании в учебном процессе конструкторов, имеющих возможность программирования. Современные конструкторы знакомят учащихся не только с начальным техническим моделированием, но и формируют навыки компьютерной грамотности при создании программы для роботизированной модели.
Федеральная целевая программы развития образования на 2011-2015 годы, утвержденная постановлением Правительства Российской Федерации от 07 февраля 2011 г. № 61 «О Федеральной целевой программе развития образования на 2011-2015 годы» (далее ФЦПРО) ставит задачи внедрения и эффективного использования новых технологий обучения, одной из которых является образовательная робототехника. В рамках ФЦПРО осуществляется «распространение современной модели успешной социализации детей» посредством встраивания в образовательный процесс робототехники, направленной на развитие учебно-исследовательской деятельности обучающихся. Также в задачи данной программы входит обучение и повышение квалификации педагогических работников системы общего образования и распространение моделей образовательных систем, обеспечивающих современное качество образования.
В данной статье ставим задачи обосновать и определить содержание подготовки учителя начальных классов для реализации технологий образовательной робототехники в учебном процессе.
Для определения содержания курсов повышения квалификации по образовательной робототехнике, ориентированных на учителей начальных классов, нами была изучена примерная программа начального общего образования, которая определяет организацию образовательного процесса на данной ступени образования. Мы изучили требования, предъявляемые к предметным и мета-
предметным результатам освоения основной образовательной программы начального общего образования, и выделили из них только те, для формирования которых необходимо включение образовательной робототехники в учебный процесс младших школьников [4].
В ходе формирования ИКТ-компетентности обучающихся при изучении всех без исключения предметов учащиеся должны научиться:
создавать движущиеся модели и управлять ими в компьютерно управляемых средах;
определять последовательность выполнения действий, составлять инструкции (простые алгоритмы) в несколько действий, строить программы для компьютерного исполнителя с использованием конструкций последовательного выполнения и повторения; проектировать несложные объекты и процессы реального мира, своей
собственной деятельности;
- моделировать объекты и процессы реального мира [4, с. 19].
В процессе работы над созданием роботизированных моделей учащиеся получают возможность осваивать предметные результаты на основе деятельностного подхода через решение учебно-практических задач по следующим предметным областям:
• Предметная область «Математика и информатика».
Создание роботизированных моделей опирается на учебные результаты, формируемые при изучении математического материала, например:
- при написании программы для робота учащиеся отрабатывают умения составлять, записывать и выполнять действия по алгоритму;
- работая над создаваемой моделью, оценивают ее размеры на глаз и с помощью измерительных инструментов;
- при движении робота по траектории измеряют преодолеваемое расстояние;
- учатся читать и записывать величины, выбирать единицу измерения для величин длины, а также времени, когда задают необходимую продолжительность работы мотора.
• Предметная область «Окружающий мир».
Примерная образовательная программа начального общего образования определяет требования к учащемуся при изучении образовательной области «Окружающий мир» научиться: «Использовать при проведении практических работ инструменты компьютерных технологий; моделировать объекты и отдельные процессы реального мира с использованием механизмов, собранных из конструктора» [4, с. 36]. Применение моделирования как универсального учебного действия дает возможность преобразовывать изучаемые объекты окружающего мира в модели для изучения их устройства и выявления существенных характеристик на основе собственного опыта учащихся. Работая с роботизированными моделями, учащиеся воссоздают жизненные ситуации и объекты окружающего мира наиболее приближенно к реальной действительности, и, следовательно, лучше осваивают результаты в данной предметной области.
• Предметная область «Технология»
Для того чтобы учащиеся могли создавать действующие - роботизированные модели им необходимы умения, формируемые в предметной области «Технология» разделами «Конструирование и моделирование» и «Практика работы на компьютере». В деятельности по моделированию, конструированию и программированию учащиеся осуществляют предметное преобразование по предварительному и специально построенному замыслу. Предметно-преобразующая деятельность в работе с образовательными конструкторами является по своей сути практикой, которая «служит критерием проверки истинности результатов познания» [5, с. 413] и является целью и эффективным средством приобретения знаний и умений, помогая учащимся осваивать учебный материал, предусмотренный программой начального образования. Занятия ро-
бототехникой дают возможность развить навыки начального технического моделирования и показать учащимся интересные способы изучения компьютерных технологий и программирования.
Формирование, рассмотренных нами результатов освоения программы образования младшими школьниками будет зависеть от специальных компетенций, необходимых педагогу для реализации технологий образовательной робототехники. Мы выделили следующие компетенции:
• наличие представлений об образовательных конструкторах, используемых для реализации технологий образовательной робототехники;
• умение организовать рабочее пространство для работы учащихся с образовательными конструкторами, учитывая специфику работы и виды деятельности с оборудованием;
• владение компьютерной грамотностью;
• первоначальные знания в области механики и графических средах программирования;
• умение выстраивать межпредметные связи с информатикой, математикой, технологией и окружающим миром при работе над конструкциями. Выделенные нами компетенции для учителя начальных классов являются
ключевыми при включении технологий образовательной робототехники в учебный процесс и определяют способность педагога организовать учебную среду, объединяя информационные и педагогические технологии для проведения занятий с применением современного оборудования - обучающих конструкторов с использованием датчиков и возможностью программирования.
Изучение нами ассортимента образовательных конструкторов, которые применяются для реализации технологий робототехники в учебном процессе, показало, что на современном этапе в российских школах широкое распространение получили конструкторы компании LEGO Education. Для конструкторов LEGO разработана целостная концепция обучения детей, позволяющая зани-
маться с учащимися по разным направлениям. Образовательное подразделение компании LEGO ведет совместную работу со специалистами по развитию детей и профессиональными педагогами при разработке конструкторов и методических рекомендаций к ним, чтобы обеспечить учащимся эффективный процесс обучения. Разработчики образовательных конструкторов LEGO учитывают задачи современного образования, и одной из ключевых задач является - создание мотивации к получению знаний за счет активизации участников к получению знаний, поддерживая природную потребность детей к познанию мира, совершению ими открытий. Направляя идеи учащихся в конструктивное русло, решаются задачи сохранения и развития «неудержимого полета творческой мысли, способности к импровизации, предложений невероятных идей» [1, с. 15].
Прилагаемый к образовательным наборам конструкторов LEGO методический материал поможет учителям начальных классов организовать первоначальную работу по включению робототехники в образовательный процесс начальной школы. Примером набора конструктора LEGO с методическими рекомендациями для учителя, которые могут быть использованы на ступени начального образования, является ПервоРобот LEGO WeDo. Данный набор конструктора позволяет собирать и программировать действующие модели, которые могут быть использованы для решения задач и упражнений из разных предметных областей: математики, окружающего мира, технологии, развития речи [2].
Использование других наборов конструкторов, имеющих возможность программирования, требует специальной подготовки учителя, поскольку ясных и доступных методических рекомендаций для учителей начальной школы по их использованию в обучении младших школьников нет и необходимы дополнительные курсы по освоению и применению конструкторов в учебном процессе.
Курсы повышения квалификации, которые проводятся по лего-конструированию и образовательной робототехнике, в основном организуются
и и тт
для педагогов с разной базовой подготовкой и специализацией. Чаще всего такие курсы ориентированы на учителей информатики, которые знают основы программирования, учителей физики и технологии и педагогов дополнительного образования технической направленности, которые знают основы механики и конструкторской деятельности. Педагоги, имеющие опорные знания, технические умения и навыки в применении в решении инженерных задач, осваивают основы робототехники, достаточно легко и быстрыми темпами. Учителю начальных классов сложно освоить предлагаемый материал курсов повышения квалификации по робототехнике, поскольку при подготовке учителей начальных классов и в их практике работы со школьниками недостаточно необходимых знаний и умений.
Поэтому возникает потребность в организации специализированных курсов по «Образовательной робототехнике для учителей начальной школы», в содержание которых будет включен материал по методике преподавания младшим школьникам робототехники во внеурочной деятельности и особенности встраивания в уроки с учетом межпредметных связей. Для определения содержания курсовой подготовки нами проведена работа над:
- анализом требований, предъявляемых к результатам освоения основной образовательной программы начального общего образования, для формирования которых необходимо включение образовательной робототехники в учебный процесс младших школьников;
- изучением существующих методических рекомендаций к конструкторам;
- содержанием курсов по образовательной робототехнике;
- анализом специальных компетенций для реализации технологий образовательной робототехники.
Изученный нами материал позволил выстроить содержание курсов подготовки по образовательной робототехнике для учителей начальных классов:
• Методологические подходы к формированию конструирования как творческой деятельности;
• Формы, содержание и методы организации обучения младших школьников конструированию;
• Специфика образовательных конструкторов для каждого класса начальной школы;
• Организация школьного кабинета для занятий робототехникой: оснащение специализированной мебелью и необходимым техническим оборудованием.
• Изучение основ робототехники на примере конструкторов ПервоРобот LEGO WeDo, Mindstorms «ПервоРобот NXT»;
• Особенности программ для программирования конструкторов ПервоРобот из серии Mindstorms в среде программирования NXT-G и WeDo в среде LEGO Education Software;
• Методические рекомендации по применению конструкторов ПервоРобот в образовательном процессе: внеурочная деятельность и встраивание робототехники области знаний начальной школы: «Информатика», «Технология», «Естествознание», «Гуманитарные науки»;
• Особенности разработки программ внеурочной деятельности с использованием технологий образовательной робототехники для младших школьников в соответствие с требованиями ФГОС и составление содержания тематических модулей по включению робототехники в предметы начальной школы;
• Возможности программного обеспечения Lego Digital Designer для создания виртуальных конструкций и технологических карт для сборки моделей из конструктора.
Наибольшую сложность у учителей в профессиональной подготовке из предложенных тем вызывает программирование моделей, поскольку подготов-
ка учителя начальных классов не предусматривает изучения основ программирования.
Для разрешения трудностей в области обучения программированию, выстраивать обучение следует «от простого к сложному». Программирование конструкторов для учащихся начальной школы происходит в графических средах. Самое легкое и доступное для изучения - это программирование конструктора WeDo в среде LEGO Education Software, к которому авторы-разработчики в методических рекомендациях дают подробное описание используемых блоков для программирования. Для написания программы в графической среде LEGO Education Software нужно только выстроить в правильной последовательности блоки, то есть составить алгоритм действий.
Следующим шагом в изучении программирования может стать среда «Scratch». В графической среде программирования «Scratch», которая рассматривается при подготовке по специальности «учитель начальных классов» в рамках предметов по формированию компьютерной грамотности и которая изучается младшими школьниками на уроках информатики, можно программировать модели собранные из конструктора LEGO WeDo. При обучении программированию моделей из LEGO в «Scratch» происходит работа по «переводу» с языка LEGO Education WeDo Software на язык «Scratch» [3, с.28]. При такой работе выявляются сходства в используемых блоках для задания одинаковых алгоритмов в разных средах программирования, и тогда написание программы в более сложной среде NXT-G будет осваиваться учителями с меньшими затруднениями.
Таким образом, содержательным компонентом подготовки учителя начальных классов к внедрению образовательной робототехники, по нашему мнению, является: овладение педагогом базовыми теоретическими знаниями и практическими умениями в области конструирования моделей из образовательных наборов, освоение основ программирования в графических средах, овладе-
ние методикой преподавания основ образовательной робототехники младшим школьникам в урочной и внеурочной деятельности.
Профессиональное развитие учителей, их переподготовка, направленная на конкретные изменения в работе в соответствие с инновационными направлениями развития системы образования, позволит организовать высокомотивированную учебную деятельность в соответствие с требованиями стандарта начального общего образования и будет способствовать качественному освоению программного материала. Организация доступной системы подготовки и переподготовки педагогических кадров в области образовательной робототехники поможет учителям в разработке и внедрении новых технологий в учебный процесс начальной школы.
Библиографический список
1. Ломбас О.В. «Образовательные решения ЛЕГО» - инновационные
технологии современного образования / О.В. Ломбас // Развитие инновационной деятельности детей и молодежи в сфере науки, техники и технологии: материалы Всероссийской научно-практической
конференции. 20 марта 2013 г. / ГАОУ ДПО ИРОСТ. - Курган, 2013. -174 с.
2. ПервоРобот LEGO WeDo. Книга для учителя. [Электронный ресурс]. -Дания. : LEGO Group.- 2009. (опт. диск CD-ROM)
3. Порохова И.А. Роботы LEGO WeDo. Занятие 3. Среда программирования Скретч и две игры с джойстиком / И.А. Порохова // Компьютерные инструменты в школе, 2012. - №3. - С. 28-38.
4. Савинов Е.С. Примерная основная образовательная программа образовательного учреждения. Начальная школа / Е. С. Савинов. - 4-е изд., перераб. - М. : Просвещение, 2013. - 223 с.
5. Спиркин А.Г. Философия: Учебник. / А.Г. Спиркин. - 2-е изд. - М.: Гардарики, 2004. - 736 с.
Bibliography
1. Lombas O.V. “LEGO Educational solutions” - innovative technologies of present education / O.V. Lombas // Innovative activity development of children and young people in the sphere of science, technics and technologies: materials of All-Russian research-to-practice conference. March 20, 2013 / State autonomous educational institution further vocational education IROST. -Kurgan, 2013. - 174 p.
2. Pervobot LEGO WeDo. Instructor’s manual [online resource] - Denmark: LEGO Group. - 2009 (CD)
3. Pohorova I.A. LEGO WeDo Robots. Lesson No. 3. Scratch programming environment and two games with joystick / I.A. Pohorova// Computer instruments in school, 2012- No.3 - P. 28-38.
4. Savinov E.S Model Exemplary educational program of educational institution. Elementary school / E.S. Savinov - 4th corrected edition - M : Prosveshenie,
2013/ - 223 p.
Spirkin A.G.
Gardariki, 2004. -736 p.
Spirkin A.G. Philosophy: Textbook. / A.G. Spirkin. - 2nd edition - M
5
