CC BY
138
ДИДАКТИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ ПРОЕКТНОЙ КОМПЕТЕНЦИИ СТУДЕНТОВ СРЕДСТВАМИ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ РОБОТОТЕХНИКИ
Робототехника, проект, компетенция, условия, инновации, Лего, обучение.
Современный этап развития общества характеризуется внедрением во все сферы человеческой деятельности информационных технологий, фундаментально изменяющих и систему образования, вызывая новое понимание образовательных ценностей, а также необходимость разработки и использования новых технологий преподавания, перестроения учебного процесса с гарантированным достижением дидактических целей.
В Концепции модернизации российского образования сформулирована основная цель профессионального образования - подготовка квалифицированного работника, конкурентоспособного в условиях динамично развивающегося информационного общества. Ведущие качества такого специалиста: гуманистическая направленность по отношению к личности другого, творческая активность, рефлексивность, развивающаяся потребность в самосовершенствовании когнитивного и креативного потенциала, готовность к инновационной проектной деятельности.
Результатом объявленного 05. 09. 2005 г. Президентом РФ В.В. Путиным приоритетного национального проекта «Образование», призванного ускорить модернизацию российского образования, должно стать достижение современного качества образования, адекватного меняющимся запросам общества и социально-экономическим условиям. В Образовательной инициативе «Наша новая школа», утвержденной Президентом РФ Д.А. Медведевым 04. 02. 2010 г., важнейшими качествами личности становятся инициативность, способность творчески мыслить и находить нестандартные решения, умение выбирать профессиональный путь, готовность обучаться в течение всей жизни.
В связи с этим возрастает роль участия студентов в прикладной проектной деятельности, которая дает возможность:
— освоить способ обновления производственных и отраслевых технологий;
— «увидеть» свою будущую профессиональную деятельность в динамике, осмыслить значимость освоения фундаментальных знаний;
— получить опыт интенсивной практической работы;
— уточнить направление своей будущей профессиональной деятельности, профиль получаемого образования;
— более осмысленно, целенаправленно и мотивированно работать с (научной) информацией.
Проектное обучение не так давно стало объектом исследований в системе профессионального образования. Этим вопросом занимались ученые В.Д. Симоненко, И.И. Ляхов, М.Б. Павлова, Н.В. Матяш, O.A. Булавенко, A.A. Добряков, И.И. Баннов и др. В исследованиях М.Б. Павловой, Д. Симоненко, Н.В. Матяш и др. отмечается, что проектное обучение является одним из наиболее эффективных способов формирования творческого, технологического мышления. O.A. Булавенко выделяет проектный процесс как самостоятельную деятельность, которая является
экспериментальной, производственной, воспитывающей и развивающей. И.И. Баннов рассматривает проектное обучение как условие развития личностных качеств учащихся. Исследования Н.В. Матяш посвящены психологии проектной деятельности школьников в условиях технологического образования. И.И. Ляхов видит процесс проектирования в структуре функционирования человеко-машинных систем. Вопросами проектно-конструкторской деятельности занимались исследователи А.И. Берг, A.A. Добряков, Е.Б. Коблякова и др., анализируя применение компьютеров в данной деятельности. Педагогической проектировочной деятельности посвящены работы Е.С. Заир-Бека, М.В. Зверевой, Н.В. Фадеевой, А.И. Щербакова, ЛЛ. Спутниковой, Г.Е. Муравьевой и др., в которых для определения содержания изучаемых компонентов берутся различные основания [Фрумин, 2003].
В качестве средства формирования проектной компетенции студентов нами была выбрана такая отрасль инновационных технологий, как образовательная робототехника. Она является эффективным материалом и средством для проектной деятельности учащихся, так как каждый робот, создаваемый студентами, является мини-проектом. Проектируя любую модель, ребята анализируют техническое задание и подручные средства. Создают информационную модель будущего робота, продумывают алгоритм его работы, а потом формализуют его физически и программно, т. е. занимаются проектной деятельностью.
Целю нашего исследования является разработка комплекса дидактических условий, способствующих эффективному формированию проектной компетенции в процессе профессиональной подготовки студентов.
Объектом нашего исследования является предметно-информационная среда обучения студентов.
Во многих довузовских образовательных учреждениях внедряется проектно-ис-следовательская деятельность, появляются научные общества учащихся (НОУ) и лаборатории проектной деятельности. Лаборатория проектной деятельности лицея при МаГУ г. Магнитогорска функционирует на базе трех специализированных кабинетов: лингафонного оборудования, компьютерной графики и дизайна, Лего-конструирования. Тесная связь лаборатории и НОУ проявляется в том, что учащиеся выбирают средства робототехники как материал для своих проектно-исследова-тельских работ: построение коробки передач автомобиля, моделирование работы дифференциала, роботов, заменяющих человека в определенных отраслях и т. д.
Приоритетным направлением образовательной робототехники является серия наборов Лего-конструирования. На сегодняшний день фирма Лего производит 2 типа конструкторов, применяемых в системе образования: Lego Education и Lego Mindstorms. Для того чтобы выбрать отрасль робототехники, максимально удовлетворяющей нашим требованиям, рассмотрим более подробно данные наборы.
Фундаментальными отличиями данных наборов является то, что Lego Education нацелен на использование их в образовательных дисциплинах, таких как физика, технология, химия и т. д. Данные наборы включают в себя детали для построения моделей (оси, шестерни, штифты и т. д.), двигатели и наборы датчиков (в зависимости от серии набора, разные наборы датчиков).
В отличие от Lego Education, набор Mindstorms не нацелен на определенную образовательную дисциплину, он обладает способностью мобильности (интеграции в образовательный процесс). Данный набор в большинстве случаев применяется в системе дополнительного образования в кружковой деятельности образовательной робототехники. Еще одной особенностей набора Mindstorms является наличие
программируемого микропроцессора, что позволяет создавать управляемые (запрограммированные) модели. Исходя из вышеперечисленных особенностей, для нашего исследования наибольший интерес представляет именно этот набор [Бухманова и др., 2001 с. 4-6].
Для работы с Лего-конструкторами была выбрана проектная форма деятельности, как наиболее отвечающая задаче формирования личности, умеющей принимать творческие решения и достигающей оптимального результата.
На первом этапе обучения ведется работа с готовыми проектами, созданными предыдущими группами или взятыми из Интеренет-ресурсов. Для данных проектов уже сформированы методические рекомендации для учителя и карточки для учеников с вопросами и рекомендациями. Следующим этапом является создание собственного проекта. Выбирается тема, происходит поиск информации, обсуждаются конструкции, которые будут в проекте, распределяются задания по группам.
В ходе работы над проектами учащиеся начинают учиться работать с дополнительной литературой. Идет активная работа с учащимися по анализу собранного материала и аргументации в правильности выбора данного материала. В ходе занятий повышается коммуникативная активность каждого учащегося, происходит развитие его творческих способностей. Повышается мотивация к учению. Работа над проектом требует от членов команды высокой ответственности за свой участок работы, учета действий и затруднений коллег, готовности при необходимости «подставить плечо». Комплексность задачи обеспечивает интересной работой молодых людей с разными склонностями: находится дело и «аналитику», и «программисту», и «электронщику», и «слесарю».
Для проведения Лего-технологий на высоком профессиональном уровне, для со-организации группового взаимодействия и придания учебному процессу интерактивного характера, диагностики образовательной и развивающей результативности преподавателю нужны не только педагогические умения и навыки, но и новая компетентность, которая включает в себя специальные коммуникативные, интерактивные, перцептивные и технические знания, умения и навыки.
Обучение при помощи материалов Лего — это не следование предписаниям, а свободное творчество. Занимаясь с разнообразными крепежными материалами, шестеренками и другими деталями из наборов Лего, учащиеся получают основу для будущих знаний, развивают способность находить оптимальные решения, что пригодится им в течение всей жизни. Для педагога — это именно инструмент, дающий уникальные возможности, пригодный для использования в самых разных областях преподавания.
При изучении любого предмета в технологическом ракурсе учащийся не только воспринимает и запоминает «преподанное» ему содержание, но и сам активно конструирует многочисленные познавательные модели. Современная образовательная методология, называемая «конструкционизм», побуждает работать в равной степени и голову, и руки учащегося.
Образовательные компьютерные программы обретают с помощью Лего осязаемую реальность: трехмерность, телесность. Они помогают учащимся без каких-либо затруднений перейти к освоению наиболее сложных образовательных технологий завтрашнего дня.
Учащимся, занимающимся в лаборатории Лего-конструирования, предлагаются всевозможные конкурсы проектов: фестивали танцующих роботов, построение проекта робота на заданную или свободную тематику.
Необходимо отметить, что образовательная робототехника на сегодняшний день носит соревновательный характер, т. е. каждый учащийся, занимающийся данными технологиями, вместе со своим руководителем может принять участие в специальных соревнованиях по данным направлениям, которые получили название «World Robot Olympiad» - «Всемирная олимпиада роботов». Из этого следует, что одной из задач нашей научно-исследовательской работы является создание эффективной методики формирования проектной компетенции студентов, впоследствии готовых стать руководителями команд для участия в данной олимпиаде.
Олимпиада проходит в двух категориях: основная и творческая. Цели и задачи олимпиады:
— предоставить возможность школам организовать высокомотивированную учебную деятельность по пространственному конструированию, моделированию и автоматическому управлению;
— продемонстрировать перспективность обновления содержания курса технологии на базе современных моделирующих и программных средств;
— в ходе выполнения проекта-задания при подготовке к состязаниям отработать систему межпредметного взаимодействия и межпредметных связей информатики, технологии, математики и физики.
В рамках нашего научного исследования особый интерес представляет творческая категория международной олимпиады роботов.
Идея данной олимпиады заключается в том, что участникам задаются тема создания проектов и критерии оценивания. Участие проходит в трех возрастных категориях. На подготовку, связанную с созданием и тестированием технической составляющей проекта, отводится около 1 месяца. На защиту проекта выносятся:
— модель робота, сконструированная средствами конструкторов Лего-перворобот, также допускается использование дополнительных материалов, начиная с канцелярских принадлежностей и заканчивая информационно-цифровым оборудованием (веб-камеры, кулеры, стереоаппаратура и т. д.). Также допустимо использование конструкторов Lego Education (физика, техника, пневматика и т. д.);
— окружающая среда робота: всевозможные приспособления, сопровождающие работу робота. Пример проекта «Рыбацкое счастье»: сам робот-удочка, сопровождение - модель пруда с рыбками, сачок и т. д.;
— описание проекта, в виде исследовательской работы включающее в себя: цель и задачи проекта, актуальность, практическую значимость, подробное описание работы робота и программы, которую выполняет робот, перспективы развития проекта, список используемой литературы;
— стенд, наглядно иллюстрирующий суть проекта, по желанию возможно использование презентации как дополнение к стенду;
— видеоролик, в котором отображены вся суть проекта, принцип работы робота.
В процессе оценивания проектов жюри начисляет баллы за каждый из вышеперечисленных требований по ранее созданным критериям. Также оцениваются качество и информативность доклада при защите проекта. По результатам оценивания выбирается лучший проект, рекомендованный к участию в следующем туре олимпиады.
Е.Н. Гусева в результате опытно-экспериментальной работы в своей диссертации установила, что применение компьютера в организационной структуре учебного процесса дает значительные преимущества, если выполняются следующие дидактические условия: содержательный компонент структурно соответствует конечной цели обучения; правильно выбраны соотношение организационной формы
и средства обучения; активизируются процессы рефлексии при формировании информационной культуры школьников посредством решения проблемных заданий; происходит проблематизация содержания обучения; создана инновационная среда, предусматривающая сочетание традиционных и инновационных форм учебного взаимодействия [Гусева, 1999].
На основании проведенных нами исследований мы выделили следующие дидактические условия.
1. Введение специального курса «Образовательная робототехника» с применением компьютерных и цифровых технологий, где разработка учебной программы третьего поколения является основным дидактическим условием, предусматриваются поэтапное формирование и развитие знаний студентов.
2. Отбор содержания учебного материала на основе дифференцированного подхода к обучению студентов, который должен быть нацелен на такой конечный результат, как умение проектировать модели роботов.
3. Формирование интегративных знаний обучаемых в процессе изучения данного курса предусматривает реализацию межпредметных связей курса с изучением таких дисциплин, как информатика, английский язык, конструирование и моделирование изделий, физика, технология обработки изделий, основы математической обработки информации, методика преподавания информатики, задачи на построение в пространстве, практикум по решению олимпиадных задач по информатике, архитектура компьютера, информационные системы, программирование, основы микроэлектроники и др.
4. Активизация самообразовательной рефлексивной деятельности студентов в процессе проектной деятельности, направленной на формирование проектноконструкторских умений и навыков в разработке творческих моделей роботов, а также программирование этих роботов в средах 1\,оЬо1аЬ, МХТ в (Мтс^огтв), 1\,оЬо1;С.
5. Овладение студентами методикой проектных разработок, тем самым формирование проектной компетенции, способствующей развитию профессионального мастерства на основе компетентностного подхода [Гусева, 1997; Овчинникова, 1998].
Подводя итоги нашего исследования, изложенного в данной статье, можно сделать некоторые предварительные выводы.
В педагогической теории проблема формирования проектной компетенции студентов остается недостаточно изученной.
Проблема подготовки студентов к проектной деятельности решается более эффективно, если она рассматривается с точки зрения проектной культуры, которая предусматривает развитие творческих способностей личности, сочетающей в себе качества художника, ученого, конструктора, т. е. специалиста, понимающего перспективы развития нашего общества, и представляет собой совокупность деятельного и системного, технологического и личностного подходов.
Эффективность процесса формирования проектной компетенции студента зависит от реализации структурно-функциональной модели данного процесса.
В рамках формирования проектной компетенции студентов нами были выделены дидактические условия и разработана учебная программа третьего поколения «Робототехника в школе» на основе методических рекомендаций для организаторов проектных работ и профессорско-преподавательских коллективов вузов в поддержку курса образовательной робототехники.
Библиографический список
1. Бухманова Е.В., Шевалдина С.Г., Горшков Г.А. Использование Лего-технологий в образовательной деятельности: метод, пособие. Челябинск, 2001. 56 с.
2. Горлицкая С.И. Метод проектов в информатизации образования - обзор и реализация // Компьютерные инструменты в образовании. 2001. № 5.
3. Гусева Е.Н. Дидактические условия использования педагогических программных средств в процессе профессиональной подготовки будущих учителей: дис. ... канд. пед. наук. Магнитогорск, 1999. 168 с.
4. Курбатова Л.М. Проектная деятельность студента как технология освоения информационной культуры будущего специалиста // Информатика и образование. 2008. № 1.
5. Овчинникова И.Г. Дидактические условия формирования информационной культуры школьников: автореф. дис. ... канд. пед. наук., 1998. 20 с.
6. Фрумин И.Д. Компетентностный подход как естественный этап обновления содержания образования // Педагогика развития: ключевые компетентности и их становление: материалы IX Науч.-практ. конф. Красноярск, 2003.
