Развитие конструкторского и изобретательского мышления у обучающихся в процессе создания автоматизированных систем. Из опыта работы т/о «Робототехника

Автор: Долотова Ольга Владимировна

Организация: МБОУ Верхнеднепровская СОШ №2

Населенный пункт: Смоленская область, п. Верхнеднепровский

В настоящее время к числу наиболее актуальных вопросов образования относится пробуждение у детей интереса к науке и технике, развитие конструкторских задатков и способностей, технического и изобретательского мышления учащихся.

Усвоение основ научно-технического творчества помогает школьникам повысить профессиональную и социальную активность, пробудить интерес к рационализаторской, а затем и изобретательской деятельности, а это, в свою очередь, приведет к сознательному профессиональному самоопределению по профессиям технической сферы.

Одним из направлений научно-технического творчества обучающихся является робототехника. Внедрение робототехники в образовательный процесс позволит реализовать приоритетные направления развития системы образования.

Робототехника – это прикладная наука, которая занимается разработкой автоматизированных технических систем.

Образовательная робототехника занимает особое место – это перспектива XXI века в чистом виде. Здесь все, что связано с программированием, моделированием, конструированием, решением проблем. И во главе всего – проектная деятельность: работа в команде, поиск оптимальных решений, навыки отстаивания собственных идей и умение быть лидером, коллегой.

Это обучение с удовольствием – совсем другой, более высокий уровень мотивации к получению знаний, который ведет к успешной учебе и осмысленному познавательному процессу.

Даже маленьким детям в наше время понятны слова «робот», «конструктор» и т.п. Поэтому не приходится долго зазывать школьников на кружок по робототехнике. Скорее, наоборот, первое время приходится ждать, когда «насытятся» те, кто поддался «веянию моды», и останутся настоящие любители конструкторского дела, с которыми уже и можно решать настоящие задачки по конструированию, программированию, готовиться к робототехническим соревнованиям. Занятия на таких кружках с одной стороны творческие, а с другой - требующие упорства и трудолюбия детей. Проведение всевозможных соревнований по робототехнике - это мощный стимул развития этого направления детского творчества.

Робототехнический комплект — это набор, включающий программное обеспечение, аппаратную часть и методические материалы, сопровождающие его использование в образовательном процессе.

В нашем доме творчества средством обучения детей робототехнике является конструктор Robo kit (РобоРобо). Этот конструктор с развитой структурой методической поддержки на всех этапах обучения, есть пошаговые инструкции по сборке моделей роботов. Для моделей используем программу Rogic - это простая и понятная среда программирования. РобоРобо дает возможность быстрого получения значимого для ребенка результата, единообразие сборки, облегчающее работу педагога в группах

Конструктор РобоРобо позволяет детям работать в качестве юных исследователей, изобретателей, инженеров-конструкторов, предоставляя им инструкции, инструментарий и задания для интегрированных проектов. Ребята собирают и программируют модели, используют их для выполнения задач. Работая индивидуально, парами или в командах, проводят исследования, обсуждают идеи, возникающие во время работы с этими моделями.

На занятиях робототехникой формируется проектное, конструкторское и изобретательское мышление. При планировании и организации работы над проектом происходит планомерное развитие у детей рефлексивного мышления: что я делаю? зачем я делаю? как я делаю? можно ли сделать лучше?

В процессе деятельности воспитанники учатся самостоятельной работе в группе, приобретают опыт самопрезентации. Таким образом, с помощью широкой исследовательской деятельности, формируется личность, способная самостоятельно ставить учебные цели, проектировать пути их реализации, контролировать и оценивать свои достижении.

При этом, научившись самостоятельно мыслить, они смогут спрогнозировать результаты и возможные различные пути решения задачи, кроме того, нестандартные решения, а также, реализовать свои изобретательские идеи.

Занятия по образовательной робототехнике строятся на четырех составляющих:

  • Установление взаимосвязей: короткий рассказ педагога перед началом занятия помогает обучающимся понять проблему и попытаться найти самый удачный способ ее решения.

  • Конструирование и программирование: на этом этапе начинается собственно деятельность – обучающиеся собирают и программируют модели, при этом реализуется принцип «обучение через действие».

  • Рефлексия: с помощью созданных моделей обучающиеся проводят исследования, в процессе которых учатся делать выводы, сопоставлять результаты опытов.

  • Развитие: творческая активность обучающихся и полученный ими опыт рождают идеи для продолжения исследований, желание экспериментировать, менять свои модели, усовершенствовать их.

Можно выделить основные этапы которые проходят учащиеся при разработки модели на основе  конструктора РобоРобо:

1. Обозначение темы проекта.

2. Определение целей и задач проекта.

3. Разработка и сборка механизма из деталей конструктора.

4. Составление программы для работы механизма.

5. Тестирование модели, устранение дефектов и неисправностей, оптимизация программного кода.

В техническом объединении «Робототехника» Дорогобужского ДДТ занимаются ребята со 2 по 11 класс. Каждый работает над своей моделью, у каждого свой проект, свои проблемы, свои задачи…

Сначала казалось сложным то, что дети разных возрастов работают по одной программе. Собирая робота по инструкции, кто-то выполняет работу быстрее, кто-то медленнее. Но, вскоре, ребята, которые уже справились с заданием, начали помогать тем, кому сложнее разобраться. Это помогло ребятам быстрее сдружиться, развивать коммуникативные навыки.

Изначально занятия строились таким образом, что руководящая роль была у педагога, а затем, постепенно, по мере изучения технических терминов, ведущая роль передавалась воспитанникам. Опыт показал, что на первом этапе работы с РобоРобо, в каждой группе должен быть «сильный» ребенок.

А сколько гордости и счастья в глазах тех, кто уже держит в руках пульт управления моделью! На практических занятиях каждый старается показать свои замысловатые виражи, повороты и преодоление препятствий. И сколько вокруг собирается зрителей! И всем, без исключения, конечно же, хочется управлять яркими, такими необычными Роботами!...

При разработке и отладке проектов учащиеся делятся опытом друг с другом, что очень эффективно влияет на развитие познавательных, творческих навыков, а также самостоятельность школьников. В процессе работы над любым проектом учащиеся получают жизненный опыт, способствующий их личностному и образовательному росту. В процессе занятий робототехникой школьники учатся смотреть на проблемы шире и решать их, учатся быть лидером и брать на себя ответственность и согласовывать свои действия с окружающими, т.е. - работать в команде.

Наше объединение работает уже 3 год. За это время наши воспитанники успешно поучаствовали во многих мероприятиях:

  • Выставка по образовательной робототехнике в рамках I Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Развитие научно-технического творчества детей и молодежи» (модель робот-танцор).

  • Выставка-конкурс по образовательной робототехнике в рамках II Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Развитие научно-технического творчества детей и молодежи» (диплом 1 и 2 степени).

  • Фестиваль детского технического творчества, организованный АО «Авангард» г. Сафоново, 2018

  • Областной конкурс юных техников «Техностарт-2019» (диплом 2 степени)

  • Конкурс проектов по образовательной робототехнике 2019 (дипломы 2 и 3 степеней)

  • Выставка-конкурс по образовательной робототехнике в рамках III Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Развитие научно-технического творчества детей и молодежи» (диплом 3степени) 2019

(Демонстрируется фото и видео роботов, собранных ребятами из объединения «Робототехника»)

При всех своих несомненных достоинствах РобоРобо имеет существенный недостаток: свобода действий обучающегося сведена к минимуму. Причинами являются работа на закрытой платформе, а также сама структура конструктора, когда робота возможно собрать из ограниченного числа вариантов базовых блоков, пользуясь определенными способами их скрепления. К тому же, чрезмерная алгоритмизация обучения препятствует формированию продуктивной познавательной деятельности, а применение полученных знаний, умений и навыков успешно в том случае, когда оно проходит творчески, эвристически.

Но воспитанники  нашего объединения после создания каждой модели, даже по инструкции, пытаются внести свои идеи по функциональности и внешнему виду. Придумывают новые направления для использования данных моделей, модернизируют их, добавляют различные датчики, составляют новые программы.

(Демонстрируется фото и видео роботов, собранных ребятами из объединения «Робототехника»)

Таким образом, для ребят из старших классов, конечно, было бы более целесообразно использовать открытые платформы по типу «Ардуино» с возможностью построения роботов из подручного материала или свободной сборки из выбранных под цели проекта деталей. Но и с нашим конструктором РобоРобо можно успешно разрабатывать  свои модели, которые конструируют ребята без использования инструкций, используя ранее полученные знания по сборке и программированию.

На занятиях по робототехнике в нашем объединении после изучения каждой темы, собрав несколько моделей по инструкции, получив новые знания, ребята разрабатывают свою модель, собирают ее, программируют, затем каждый воспитанник защищает свой проект.  

(Демонстрируется фото и видео роботов, собранных ребятами из объединения «Робототехника»)

Робототехника - первая ступень овладения техническими знаниями в области автоматизации.

Робототехника - это увлекательно! Благодаря робототехнике, наши ученики становятся активными, наблюдательными, сообразительными, развивается конструкторское мышление, рождаются изобретательские идеи. Мир не стоит на месте, всегда развивается, и кто знает, может именно эти, наши юные робототехники, создадут нанотехнологичный аппарат или нового робота 21 века

Робототехника выступает ведущей деятельностью в формировании инженерного, конструкторского и изобретательского мышления. Робототехника формирует познавательную активность, способствует воспитанию социально-активной личности, формирует навыки общения и сотворчества; объединяет игру с исследовательской и экспериментальной деятельностью, предоставляют обучающемуся возможность экспериментировать и созидать свой собственный мир, где нет границ.

 

 

Список использованной литературы:

  1. Сазонова З. С., Чечеткина Н. В. Развитие инженерного мышления — основа повышения качества образования: Учебное пособие / МАДИ (ГТУ). — М.: 2007. — 195 с.

  2. Шиповская С. В. Формирование инженерного мышления на занятиях робототехникой при обучении физике в средней школе // Молодой ученый. — 2016. — №15. — С. 522-524. — URL https://moluch.ru/archive/119/33077/ (дата обращения: 18.04.2019).

  3. Малых Г. И., Осипов В. Е. История и философия науки и техники: методические указания. — Иркутск: ИрГУПС, 2008. — 91 с.

Опубликовано: 22.07.2020