ВНЕДРЕНИЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ РОБОТОТЕХНИКИ И 3D МОДЕЛИРОВАНИЯ В ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ШКОЛЕ Текст научной статьи по специальности «Науки об образовании»

PEDAGOGICAL SCIENCES

ВНЕДРЕНИЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ РОБОТОТЕХНИКИ И 3D МОДЕЛИРОВАНИЯ В ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ШКОЛЕ

Исмаилов Г.М., доцент Матевосян Т.В., Слободенюк А.И., Ноткина В.О., Невиницына В.С., Осипкина Ю.А., Скорнякова Л.В.

Томский государственный педагогический университет

Томск

INTRODUCTION OF EDUCATIONAL ROBOTICS AND 3D MODELING IN SECONDARY

SCHOOLS

Ismailov G.,

associate professor Matevosyan T., Slobodenyuk A., Notkina V., Nevinitsyna V., Osipkina Y., Skornyakova L. Tomsk State Pedagogical University

Tomsk

АННОТАЦИЯ

В данной статье рассмотрены вопросы внедрения изучения робототехники и 3D моделирования в школьный курс. Раскрывается актуальность развития образовательной робототехники, описаны федеральные программы и инициативы в области робототехники и варианты внедрения в учебный процесс.

ABSTRACT

This article discusses the implementation of the study of robotics and 3D modeling in the school course. The relevance of the development of educational robotics is revealed, federal programs and initiatives in the field of robotics and implementation options in the educational process are described.

Ключевые слова: образовательная робототехника, 3D моделирование, техническое творчество, конструирование, лего-конструирование.

Keywords: educational robotics, 3D modeling, technical creativity, design, lego construction.

В современном мире область применения робототехники в различных сферах жизнедеятельности человека очень широка и не перестает расти. В этом смысле внедрение в школьный курс обучения робототехнике становится все более актуальным и значимым.

Современное образование сталкивается с глобальными проблемами, которые приводят к изменениям в существующих системах образования и пересматривают их цели, результаты и инфраструктуру. Будущее российского образования не осталось в стороне, оно также пронизано влиянием компьютеризации и развития технологий, и оно нуждается в комплексной теоретической и практической основе, которая должна базироваться как на лучшем мировом опыте, так и на достижениях отечественной педагогика.

При рассмотрении проблемы формирования личности в школьной обстановке также можно обнаружить, что внеучебная деятельность учащихся является наиболее эффективным способом ее решения. Внедряя курс «Обучающая робототехника и 3D-моделирование» в дополнительное образование, можно создать условия для удовлетворения индивидуальных потребностей, развития творческих способностей и развития инженерного мышления [3]. Сочетание моделирования и программирования в одном курсе позволяет решить проблему проведения досуга школьников с помощью ИКТ, умения спроектировать и организовать свою индивидуальную и групповую деятельность, спланировать учебный процесс, его реализацию на общих этапах и индивидуально документировать.

Серьёзной проблемой современного российского образования является ослабление научно-

технической составляющей школьного образования. Инженерные профессии с каждым годом становятся все менее популярными среди молодежи. Для эффективной работы в профессиональном обучении необходимо популяризировать и углублять изучение естественных наук и технических дисциплин, начиная со школьной парты. К сожалению, современное школьное образование с загроможденными учебными программами и строгими стандартами не может стимулировать комплексную работу по развитию инженерного мышления и технического творчества у детей [4]. В таких условиях выполнить задание по развитию технического творчества у детей крайне сложно.

Современные дети, для которых продукция индустрии информационных технологий реальна, вряд ли заинтересованы в техническом творчестве дальнейшего обучения с помощью устройств прошлого века [1]. Одним из перспективных направлений является обучение робототехнике и 3D-моде-лированию. Робототехника появилась в мире в 1960-х годах как одна из самых передовых областей машиностроения. В его основе лежали механика и компьютерная техника, электроника и энергетика, измерительная техника, теория управления, и другие научные и технические дисциплины. В начале 21 века робототехника и 3D-моделирование неизменно проникают во все области экономики [1].

Высококвалифицированные специалисты, обладающие знаниями в этих областях, востребованы. Ввиду постоянно растущего объема информации, этих специалистов необходимо обучать прямо с парты. Уникальность карьеры робототехники и 3D-моделирования заключается в способности сочетать дизайн и программирование в одной карьере, что способствует интеграции преподавания информатики, математики, физики, рисования, естественных наук с развитием инженерного мышления посредством творческих приемов. Техническое творчество - мощный инструмент синтеза знаний и прочный фундамент для системного мышления. Инженерное творчество и лабораторные исследования — это разнообразные виды деятельности, которые должны стать неотъемлемой частью повседневной жизни каждого ученика в школе. Современный школьный курс информатики, который включает робототехнику и 3D-моделирование -компьютеризацию образования, как никакой другой направлен на подготовку учащихся к жизни в информационном обществе.

Во время обучения ученики учатся быстро экспериментировать с электроникой в группах и индивидуально, программировать, строить и развивать свои проекты в области робототехники и 3D-моде-лирования, создавать модели в программе проектирования КОМПАС и создавать модели на печатном 3D-принтере [2]. Эту стратегию обучения можно легко реализовать в учебной среде LEGO и Scratchduino, которая сочетает в себе специально разработанные комплекты для занятий, сложную систему детских заданий и хорошо структурированную образовательную концепцию. [5]

Начиная с начальной школы, дети могут развивать идеи и навыки, связанные с 3D-дизайном (моделированием) и 3D-печатью. Официальное финансирование уроков информатики в начальной школе позволяет преподавать 3D-моделирование и использовать специальное программное обеспечение в рамках запланированных уроков. Кроме того, в России уже есть опыт активного погружения учеников младших классов в тему моделирования, а также опыт использования трехмерного компьютерного графического моделирования для организации уроков в начальной школе.

За рубежом уделяется внимание проблеме обучения основам трехмерного моделирования у детей раннего возраста как средства развития пространственного воображения, в частности предлагается изучать представления о сферических небесных телах с помощью трехмерного моделирования и трехмерной визуализации. Также предлагается использовать специальное программное обеспечение и компьютерную анимацию для развития пространственного воображения.

Также важно понимать, что робототехника преследует определенные цели на разных уровнях образования. По этой причине, в зависимости от возраста учеников, рекомендуется использовать разные типы конструирования, выполнять разные виды деятельности, изучать все виды предметов. Сегодня это возможно за счет организации специальных кружков робототехники и факультативов.

В начальной школе изучаются основы инженерного моделирования и проектирования. Для этого в каждой модификации используются конструкторы Lego и конструктор WeDo, позволяющий построить 12 моделей по инструкции. Программируя на компьютере, ребенок может наделять интеллектом свои модели.

В начальной школе уровень моделирования и уровень программирования роботов становятся более сложными и включают более сложные языки программирования. Наборы LEGO Mindstorms NXT предлагаются в качестве базового оборудования. Используя датчики Vernier, можно проводить различные эксперименты с разными объектами.

В старшей школе углубляется изучение программирования и возрастает степень сложности ро-бототехнической системы. Одним из вариантов комплексного развития робототехники является разработка станков с числовым программным управлением. Примером одного из языков программирования, которые могут использовать старшеклассники, является язык LabVIEW [1].

В Послании Федеральному Собранию Российской Федерации 5 ноября 2008 г. Д.А. Медведев подчеркнул, что «у детей должна быть возможность показать свои навыки и подготовиться к жизни в конкурентном высокотехнологичном мире» [4]. Идеи приобщения детей к технологиям уже нашли отражение в образовательных стандартах Государства РФ [5], а также в Концепции развития образования и Стратегии инновационного развития РФ на период до 2020 г. Напомним, что нормативно-правовая база преследует одну цель:

всестороннее развитие личности ребенка в соответствии с познавательными интересами ребенка. В то же время прослеживается тенденция к тому, что образование недостаточно эффективно с точки зрения развития навыков и качеств, необходимых для современной жизни. И, несмотря на обновление содержания образования (введение государственных образовательных стандартов), растет потребность в усилении участия в образовании, социальных навыков и гражданского поведения.

Из-за активного использования детьми современных технологий и важности обучения детей элементам компьютерной грамотности интерес образовательного сообщества к возможностям образовательной робототехники становится популярным и широко распространенным. С учетом этого представляется необходимым предоставить дидактическую и методическую документацию (программы, тематические планы, планы уроков и т. д.).

Образовательная робототехника - новое направление, направленное на повышение эффективности обучения, активное использование детьми современных технологий, элементов компьютерной грамотности, формирование социальных навыков и гражданских отношений. Поскольку все, от развлечений до узкоспециализированных медицинских исследований, превращается в роботов, все больше ученых и специалистов в области образования обращаются к этой технологии.

Профессор информатики Л.И. Поляков и Н. Н. Желтова разработали образовательную программу «Перворобот LEGO» и успешно применяли ее в обучении школьников. «Курсы робототехники дают возможность организовать индивидуальные школьные проекты и исследования. Элементы игры, которые присутствуют в начальных знаниях курса, мотивируют ребенка, приводят его к познанию сложных основ дизайна и программирования для взрослых », - заключают авторы [6].

Авторы, работающие над этой технологией, пришли к выводу, что основная работа основана на принципе обучения на практике. «Учащиеся сначала думают, а потом разрабатывают разные модели. При этом активизация усвоения учебного материала достигается за счет того, что мозг и руки «работают вместе». Дети играют в роли молодых исследователей, инженеров, программистов, дизайнеров, которые не только берут на себя новые роли, но и легко усваивают знания в различных областях науки. Возможны и ошибки в обучении, но они быстро проявляются и достаточно легко исправляются, что заставляет ребенка развивать собственную активность, активное мышление и развитие способности решать возникающие проблемы» [2].

По статистическим данным, курсы робототехники становятся популярными повсюду, и существует 170 образовательных клубов и центров робототехники в России, Беларуси, Казахстане, Киргизии, Латвии и Эстонии. Исследователь К.С. Ненашева отметила, что внедрение информационных технологий в образование помогает овладеть навыками и умениями работы с современными техническими средствами.

Существует множество образовательных технологий, которые развивают критическое мышление и навыки решения проблем, но очень мало образовательных сред, которые вдохновляют подрастающее поколение на инновации через науку, технологии, математику, побуждая детей думать, творчески анализировать ситуацию [2].

Это может быть связано с тем, что обучающая робототехника в последние годы становится все более популярной в российской образовательной системе. Сотни учебных заведений используют комплекты роботов нового поколения для дальнейшего и базового образования. Образовательная робототехника уже несколько лет успешно развивается во многих регионах России [3].

Основные задачи урока робототехники: создание и поддержка среды для детского научно-технического творчества, создание условий для личностного развития ребенка, развитие личной мотивации к знаниям и творчеству и интеллектуальное и духовное развитие личности ребенка.

Основы робототехники для детей в начальной школе дают ученикам возможность понять, что такое робот и как он работает. Также детям будет интересно узнать, что понятие «робот» придумал в 1920 году писатель-фантаст Карел Чапек. Это базовые концепции робототехники, которые позволят вам погрузиться в мир, полный удивительных изобретений и высоких технологий, мгновенно пробуждающих большой интерес к робототехнике у детей. Основные концепции робототехники предназначены для помощи детям, решившим изучать роботов в высших учебных заведениях [4].

Образовательная робототехника интегрирована в образовательный процесс со средней школы и основана на таких школьных предметах, как информатика, математика, технологии, физика, химия и биология.

При внедрении в школьную программу курсов робототехники в учебном процессе прослеживается две основных проблемы — это недостаточный уровень методических материалов и высокая цена одной единицы робототехнического конструктора.

Следует отметить, что в подавляющем большинстве случаев используются зарубежные разработки. В настоящее время различные специализированные робототехнические комплексы, такие как Fischertechnik, Huna, Arduino, LEGO Mindstroms и др. Используются в школьных программах робототехники. Все эти модули довольно дороги, что делает их менее доступными. При этом они могут активно развивать детей во многих областях робототехники: мышление, логику, алгоритмические и арифметические навыки, а также исследовательские навыки и, конечно же, технические знания.

Образовательная робототехника в школах как внеклассная деятельность сегодня приобретает все большее значение и актуальность. Восприятие феномена технологий, понимание законов технологий позволяет учащимся удовлетворить потребности времени и найти свое место в современной жизни. Важно не упускать из виду познавательный интерес к рукотворным объектам, которые его окружают,

законам его действия, принципам, лежащим в основе его создания [5]. Учитывая вышеупомянутые трудности, программа робототехники пока еще не получила широкого распространения в школах. Но даже без использования специальных устройств, конструкторов и настоящих роботов в школьных программах по ИТ и ИКТ необходимо изучить введение в робототехнику.

Литература

1. Захарова И.Г. Информационные технологии в образовании: учебное пособие. — М., 2003. — 183 с.

2. Ершов М. Г. Возможности использования образовательной робототехники в преподавании физики [Текст] // Проблемы и перспективы развития образования: материалы IV междунар. науч. конф. (г. Пермь, июль 2013 г.). — Пермь: Меркурий, 2013. — С. 81-87.

3. Копосов Д. Г. Первый шаг в робототехнику: практикум для 5-6 классов. // Д. Г. Копосов, — БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012, — 286с.

4. Апачева, В. В. Внедрение курса «Образовательная робототехника и 3D-моделирование» во внеурочную деятельность [Текст] / В. В. Апачева, Н. Е. Николаева, Э. А. Кузнецова // Науч.-метод. электрон. журн. Концепт: - 2014. - Т. 25. - С. 176180.

5. Робототехника во внеурочной деятельности как средство развития творческого потенциала лич-

ности обучающихся / Г. М. Исмаилов, В. Е. Ми-неев-Ли, Л. В. Скорнякова, А. Е. Ли, С. С. Исмаи-лова // Профессиональное образование в России и за рубежом. - 2019. - №3(35). - С. 128-133

6. Ефремова-Шершукова Н.А., Исмаилов Г.М., Шмакова Н.С., Минеев-Ли В.Е., Пивоварова А.В. Акмеологические принципы педагогической деятельности Современные наукоемкие технологии. -2019 -№11. -С. 156-160.

7. Минеев, В. Е. Особенности развития навыков научно-технического творчества у будущих педагогов по предмету «Технология» / В. Е. Минеев, Г. М. Исмаилов, С. С. Исмаилова // Профессиональное образование в России и за рубежом. - 2018 - № 4 (32). - С. 65-70.

8. G Ismailov, A Slobodenyuk, V Nevinitsyna ,Y Osipkina, V Notkina, T Matevosyan. Features of the appreciation of the project method in the educational field «technology» in the modern world Polish journal of science, №42. - 2021 - P. 64-66.

9. Ноткина, В.О. Формирование профессиональных компетенций учителя технологии с применением метода проекта/ В.О. Ноткина, А.И. В.О. Невиницына, Слободенюк, Ю.А. Осипкина // Актуальные научные исследования в современном мире. Переяслав. - Выпуск 7(75), ч.1. - 2021.-С.81-85.

10. Ismailov G., Slobodenyuk A., Nevinitsyna V., Osipkina Yu. Ismailova S. The use of creative and experiential activities in technology lessons in secondary and general education schools. Polish journal of science, №44. - 2021 - P. 35-37.

MORAL AND ETHICAL DEVELOPMENT AND SELF-DEVELOPMENT OF STUDENTS:

CONDITIONS AND PREREQUISITES

Kadol F.

Doctor of Pedagogics, Professor, head of the Department of Pedagogics F. Skaryna Gomel State University

ABSTRACT

The identification of conditions and prerequisites for moral and ethical development and self-development of students is purposeful, specifically focused and systematically managed. The key role in their identification is given to the teaching staff of general secondary education institution. Pedagogical staff is a coordinating link of educational impact of pedagogical space on moral and ethical development and self-development of students. In identifying the conditions and prerequisites for moral and ethical development and self-development of students the basic laws of personal development and formation should be followed. In this regard, the teaching staff should create a socially favorable environment conducive to students' self-affirmation. For this purpose, it should carry out purposeful work on overcoming the external causes of immoral behavior of students. This work is a necessary link in creating a favorable pedagogical space for moral and ethical development and self-development of students.

Keywords: development, self-development, morality, ethics, students, pedagogical space.

Introduction

Identification of conditions and prerequisites for moral and ethical development and self-development of students allows us to give this process a purposeful, specifically focused and systematically controlled nature. The leading role in this process belongs to the pedagogical staff of general secondary education as a coordinating link of educational impact of the pedagogical space on moral and ethical development and self-development of students. The solution of this problem

requires a closer pedagogical influence and daily educational work on the part of the administration of educational institutions, teachers, teacher educators and class teachers, employees of the socio-psychological service.

First of all, we should note that the activation of moral and ethical development and self-development of students requires compliance with the basic laws of development and formation of personality as a morally responsible subject of pedagogical space. In this regard,