CC BY
109
Использование образовательных возможностей робототехнических конструкторов в
обучении младших школьников
Using the educational opportunities of robotic designers in teaching primary school children
Шайхутдинова Л.М.,
отделение математики и естественных наук, 5 курс
Студент,
Елабужский институт Казанского Федерального Университета
maratovna_1003@mail.ru
Shaykhutdinova L.M.,
Department of Mathematics and Natural Sciences, 5th year
Student,
Yelabuga Institute of Kazan Federal University maratovna_1003@mail. ru
Научный руководитель Галимуллина Э.З.,
ст. преподаватель кафедры математики и прикладной информатики Елабужский институт Казанского Федерального Университета
galimullina. elvira@mail.ru
Scientific supervisor E. Z. Galimullina,
Senior lecturer of the Department of Mathematics and Applied Informatics
Yelabuga Institute of Kazan Federal University galimullina. elvira@mail.ru
Аннотация.
В статье рассматриваются образовательные возможности робототехнических конструкторов, ориентированных на детей младшего школьного возраста. Приводится обзор и сравнительный анализ робототехнических наборов, описываются функциональные и методические особенности авторского веб-ресурса, разработанного в поддержку процесса обучения робототехнике детей младшего возраста.
Annotation.
The article discusses the educational opportunities of robotic constructors aimed at children of primary school age. The article provides an overview and comparative analysis of robotics kits, describes the functional and methodological features of the author's web resource developed to support the process of teaching robotics to young children.
Ключевые слова: робототехника, образовательная робототехника, робототехнические конструкторы, веб-ресурс.
Key words: robotics, educational robotics, robotic designers, web resource.
На сегодняшний день все большую общественную значимость приобретает творческий труд, а значит и творчески работающий человек. Стремительное развитие научно-технического прогресса находит своё непосредственное применение в школьном обучении. Так в школе вводятся новые перспективные предметные области, одной из которых является образовательная робототехника. Знания из данной предметной области востребованы сегодня на различных уровнях - профессиональном и бытовом - поскольку робототехника становится всё более неотъемлемой частью жизни людей.
Образовательная робототехника - это одно из новых направлений для современного образования. Школьное образование должно соответствовать целям опережающего развития. В настоящее время образовательная робототехника интенсивно развивается и осваивается детьми на занятиях кружков и элективных курсов в школе, а также в центрах дополнительного образования. Введение робототехники в образовательное
пространство школьника приводит к изменению восприятия ими технических дисциплин, переводя их из разряда умозрительных в разряд прикладных [4].
Робототехника - новая технология обучения, позволяющая вовлечь в процесс инженерного творчества детей, начиная с раннего возраста. Любой робототехнический конструктор - это инструмент, который способствуют развитию ребенка, а именно:
- развитию мелкой моторики. Соединение и разъединение деталей различных размеров и форм требует от ребенка действий, различных по длительности, направленности и силе, тем самым отлично тренируя руку, готовя её к письму, а также способствуя развитию мышления малыша;
- развитие креативного и нестандартного мышления. Придумывая собственные модели, дети учатся сочетать детали разных цветов, форм и размеров. Самостоятельно играя в конструктор, дети могут создавать разные модели. При этом у них нет ограничений по виду и конструкции моделей, а значит и нет страха сделать неправильный шаг. Именно эти условия и создают атмосферу для развития воображения и креативности ребенка;
- развитие внимания, умения решать проблемы. Создавая модели, дети учатся планировать свою деятельность, находить и решать проблемы, и как следствие происходит развитие произвольного внимания. При создании модели по инструкции малыш учится читать схемы, разбивать задачу на шаги и следить за их выполнением. При выявлении проблемы, ребенку приходится перепроверить предыдущие шаги и проанализировать, где была допущена ошибка;
- развитие речи ребенка. Играя в конструктор в компании сверстников или взрослого, ребенок учится объяснять свои идеи, описывать процесс конструирования и затруднения, которые встретились на пути. Словарный запас ребенка пополняется за счет обсуждения моделей. Используя разные сюжеты и сильное желание поделиться своими идеями, ребенок, сам того не замечая, начинает использовать всё больше новых слов и выражений;
- развитие умения работать в команде. Дети, играя в конструктор со своими сверстниками, совершенствуют свои навыки работы в команде. При совместном конструировании дети сначала обсуждают план своих действий, выбирают модель, которую они хотят сделать. Создавая модели вместе, дети учатся лидерству, распределению ролей, умению принимать правила общей игры, объяснять свои идеи и аргументировать свою позицию; [2]
- развитие технического творчества. Дети, активно используя опорные схемы, строят различные модели и модернизируют их. Ребенок-изобретатель творит, что способствует самовыражению, развитию самостоятельной творческой активности, стремлению к свободе выбора.
Образовательная робототехника — это инструмент обучения, улучшающий ученический опыт через практическое изучение. Практический характер и интеграция технологий в образовательной робототехнике предоставляет веселую и интересную среду обучения. Такая среда мотивирует обучаться независимо от навыков и знаний, необходимых для выполнения поставленных целей.
Стандарты нового поколения направлены на создание условий для разностороннего развития детей, а формирование у них базовых знаний, умений и навыков должно сочетаться с творческой деятельностью, которая напрямую связана с развитием познавательных процессов. При работе с конструктором необходимо учитывать то, что познавательный интерес, возникающий в процессе обучения, является самым действенным мотивом. Когда ребенок проявляет интерес к изучаемой теме, он намного эффективнее усваивает материал. Такой познавательный интерес можно формировать как на уроках, так и во внеурочной деятельности различными способами.
Хорошая учебная программа по робототехнике позволяет развивать лидерские качества у учеников. В процессе взаимодействия с роботами учащиеся заставляют их выполнять различные движения и задачи. Таким образом, они развивают и совершенствуют свои сильные качества и стороны.
Отметим также, что робототехника - это предмет, где требуется слаженная работа в команде, где каждый ученик осуществляет ту деятельность, с которой он лучше всего справляется. Дети учатся работать совместно, и начинают быстро понимать важность каждого члена команды. В команде всегда найдется человек, который хорошо справляется с той или иной деятельностью в процессе конструирования и программирования. Благодаря объединенной работе в команде, ученики развивают свои качества, выражают идеи и создают наилучший конечный результат. Навыки командной работы и понятие личной ответственности, возникающее при разделении обязанностей, приобретенные на уроках робототехники, они будут использовать в течение всей жизни [5].
Современный рынок обладает большим ассортиментом робототехнических конструкторов разных брендов, в связи этим перед образовательными учреждениями или педагогами встает вопрос выбора робототехнического конструктора для обучения детей. Именно поэтому проведение качественного анализа различных образовательных робототехнических наборов, ориентированных на формирование технических способностей детей, приобретает значительную актуальность.
Рассмотрим подробнее наиболее популярные образовательные робототехнические наборы, ориентированные на детей младшего школьного возраста. Одним из самых популярных робототехнических конструкторов является конструктор LEGO Education WeDo, предназначенный для детей от 5 и до 11 лет. Набор помогает детям воплощать в жизнь свои задумки, строить и придумывать новое, увлеченно работать и видеть конечный результат. Линейки конструкторов WeDo 1.0 и WeDo 2.0 позволяют детям собрать своего первого настоящего робота. Комплекты включают множество деталей, а также различные датчики, специализированное программное обеспечение, дидактические материалы и т.д. Основным отличием конструктора WeDo 2.0 от предыдущей версии WeDo 1.0 является появление нового смарт-hub. Новая версия позволяет установить беспроводную связь с компьютером через bluetooth соединение. Двигатели и датчики подключаются к 6-контактному разъему и несовместимы с предыдущей версией. Робототехнические конструкторы LEGO WeDo учат детей решать сложные задачи из жизни и находить выход из затруднительных ситуаций.
Следующим рассматриваемым образовательным робототехническим набором является конструктор Robokit 1, работающий на основе микрокомпьютера Roborobo Robokit 1 и позволяющий моделировать и создавать роботов 11 разновидностей. Данный конструктор разработан с учетом разных возрастов и направлений использования. Занимательное конструирование с применением набора способствует формированию у детей основ роботостроения, знакомит их с практическим применением принципов электричества, электронной структуры в процессе создания своего робота и учит разбираться в компонентах системы. Данный комплект конструирования и моделирования представляет собой оптимальный набор для разных возрастов, который позволяет организовать обучение основам робототехники в разных направлениях применения. Программное обеспечение имеет графический интерфейс, познавательную среду программирования посредством «иконок» -картинок доступных пониманию даже для новичков. Пользователи могут легко программировать, так как для этого не требуется понимания сложных алгоритмов [1].
Робототехнический конструктор Роботрек «Стажер А» предназначен для занятий по изучению основ робототехники, конструирования и программирования с детьми в возрасте от 7 лет. Обучение с применением данного конструктора может быть организовано на двух уровнях: начальном (непрограммируемом) и продвинутом (программируемом). Такой подход в организации обучения детей позволяет им освоить
робототехнику системно. Среди вариантов роботов, которые можно собрать, есть не только различные машины, но и прототипы автоматизированных производственных линий, а также исследовательские площадки.
Следующим анализируемым робототехническим набором является конструктор «Роботрек Стажер А» -робототехнический набор позволяющий на начальном уровне познакомить ребенка с миром робототехники, предназначенный для занятий с детьми от 7 лет. Данный набор имеет различные датчики и двигатели, свое программное обеспечение, но у конструктора есть и свои минусы, например, отсутствует беспроводная связь с компьютером [2].
Для того чтобы выполнить сравнительный анализ рассмотренных выше робототехнических наборов, необходимо выделить ряд основных критериев. К таким критериям можно отнести: эргономический и безопасный дизайн; возможность программирования робота; наличие программного обеспечения; наличие датчиков и двигателей, которые расширяют возможности созданного робота; возможность организации беспроводной связи с компьютером; энергообеспечение; эргономичность; наличие учебно-методического обеспечения; наличие грамотной инструкции; стоимость; удобство интерфейса; наличие программируемого блока. Таким образом, после проведения сравнительного анализа рассматриваемых робототехнических наборов можно сделать следующие выводы. Исходя из ряда критериев, наиболее лучшим вариантом является конструкторы LEGO. У конструкторов LEGO, а именно у WeDo 2.0 и Mindstorms Education EV3, имеется поддержка беспроводной связи с ПК, удобная и легкая для восприятия программная среда, различные датчики и двигатели. Также можно отметить наличие интерфейса у конструктора Mindstorms Education EV3. Благодаря экрану, кнопкам управления модулем и интерфейсу модуля EV3, содержащему четыре основных окна, ребенку открывается доступ к разнообразию уникальных функций модуля EV3. Это могут быть простые функции, как, например, запуск и остановка программы, или сложные, как написание самой программы. Энергообеспечение у конструкторов LEGO не остается незамеченным, имеется питание как от батареек, так и аккумуляторной батареи. Программное обеспечение робототехнических конструкторов LEGO поставляется вместе с набором и доступно для скачивания в сети Интернет. Программное обеспечение поддерживается с различными операционными системами - Windows, MacOS, iOS, Android.
Отметим, что не сильно уступает конструкторам LEGO и робототехнический конструктор Robokit-1. Его отличительной чертой является отсутствие беспроводной связи с ПК, аккумуляторной батареи и отсутствие дисплея, но при этом у него имеются необходимые для работы датчики и различные моторы. К положительным чертам данного набора можно отнести его сравнительно невысокую стоимость.
Далее можно сказать о конструкторе РобоТрек «Стажер А» - конструктор, предназначенный для занятий по изучению основ робототехники, конструирования и программирования с детьми в возрасте от 7 до 9 лет. Сравнивая конструкторы, можно сказать, что РобоТрек «Стажер А» незначительно отличается от остальных конструкторов. Этот набор также имеет различные датчики и двигатели, свое программное обеспечение, но у данного конструктора есть и свои минусы, например, отсутствует беспроводная связь с ПК и интерфейса.
Робототехника является востребованным и актуальным на сегодняшний день направлением и требует все больше новых перспективных кадров. Именно поэтому нужно вести подготовку специалистов в данной области уже с раннего возраста и на качественном учебно-методическом и ресурсном обеспечениях. В связи с этим нами был разработан информационно-образовательный веб-ресурс, который может стать педагогу незаменимым помощником при организации процесса обучения робототехнике детей младшего возраста. Данный ресурс позволяет обеспечить доступ к существующему информационно-методическому обеспечению преподавания робототехники и дает возможность обучающимся в любой момент времени повторить изученный
материал и/или подготовиться к следующему занятию, то есть ресурс является неким информационно-образовательным пространством обучения робототехнике.
Веб-ресурс состоит из трех содержательных блоков. В первом блоке находится информация об имеющихся робототехнических конструкторах для детей младшего возраста и их сравнительный анализ. Второй блок является информационным и содержит материал о составе робототехнических конструкторов, а также информацию об их образовательных возможностях. Третий содержательный блок ресурса включает в себя учебно-методические материалы и ресурсное обеспечение для организации занятий на основе рассмотренных робототехнических наборов. Структура разработанного веб-ресурса состоит из 4 страниц: «Робототехнические конструкторы для детей дошкольного возраста», «Робототехнические конструкторы для детей младшего школьного возраста», «РобоТрек «Малыш-1», «Ресурсное обеспечение». К такому ресурсному обеспечению относятся электронные презентации, рабочие тетради с заданиями для самостоятельного выполнения детьми и методические рекомендации для учителя, которые можно использовать для проведения занятий по каждой предложенной теме. Таким образом, наличие такого информационно-образовательного веб-ресурса позволяет сделать обучение детей мобильным и доступным, что удовлетворяет требованиям современной системы образования.
В заключении отметим, что образовательная робототехника представляет собой новый технический продукт, который дает возможность на раннем этапе выявить технические наклонности детей и развивать их в дальнейшем. Очень важно при этом использовать качественное учебно-методическое и ресурсное обеспечения при организации обучения робототехнике, от которого в целом зависит успех в достижении поставленных целей.
Список используемой литературы:
1. Власова О. С. Технологии образовательной робототехники как средство освоения предметной области «Математика и информатика» //Начальная школа плюс До и после. - 2013. - №. 10. - С. 61-67.
2. Как конструкторы Лего способствуют развитию детей? // Созвездие. Сеть детских Монтессори -клубов URL: https://www.center-sozvezdie.ru/joumal/kak-konstruktory-lego-sposobstvuyut-razvitiyu-detey.html (дата обращения: 12.12.2019).
3. Конструкторы Роботрек [Электронный ресурс]. URL: https://robotbaza.ru/collection/robototehnicheskie-nabory/robotrek (дата обращения: 06.04.2020).
4. Никитина Т.В. Образовательная робототехника как направление инженерно-технического творчества школьников: Учебное пособие. Челябинск: Челяб. гос. пед. ун-та, 2014.
5. Ресурсное обеспечение качественного профессионального образования // Институт непрерывного образования URL: http://www.orenipk.ru/rmo_2009/RMO_prof/3_5/3_5_prof.htm (дата обращения 02.12.2019).
6. Робототехнический набор roborobo robo kit 1 [Электронный ресурс] URL: https://robotbaza.ru/product/robo-kit-1 (дата обращения: 06.04.2020).
