РОБОТОТЕХНИКА В ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ СРЕДЕ ВУЗА, РЕАЛИЗУЮЩЕГО ПЕДАГОГИЧЕСКИЕ ПРОГРАММЫ

ROBOTICS IN THE EDUCATIONAL ENVIRONMENT OF THE UNIVERSITY, FULFILLING PEDAGOGICAL PROGRAMS

Alexandr Petrutshenkov

candidate of pedagogy, docent of  Humanitarian Sciences Institute, Baltic Federal University after .I.Kant,

Russia, Kaliningrad

АННОТАЦИЯ

В статье рассмотрено внедрение образовательных  робототехнических комплектов  в систему подготовки бакалавров направления «Педагогическое образование профиль «Информатика».  Проанализированы результаты внедрения образовательных  робототехнических комплектов   в рамках учебного курса «Практическое программирование».

ABSTRACT

The subject of the article is the process of implementation of robototechnical sets into the bachelors educational program “Pedagogical education course “Informatics”. The results of the process of implementation of robototechnical sets have been analyzed in the course “Practical programming”.

Ключевые слова: образовательная робототехника; учебный процесс; проект; проектная деятельность; информационно-образовательная среда

Keywords: educational robotics; educational process; project; project practice; informational and educational environment

В последнее время развитие педагогического образования стало

приоритетным стратегическим направлением во многих вузах, суть которого заключается  в осуществление  системных изменений качества подготовки педагогов,  обеспечивающих качество общего образования. В рамках этого процесса все больше новых  средств обучения применяется преподавателями для подготовки студентов – будущих педагогов. 

Понятие «средство обучения» определялось педагогами исходя из различных подходов, хотя на современном уровне принято считать что они являются  неотъемлемой составляющей системы обучения.  Так, например, Л. П. Якушкина определяет  средства обучения – как  объекты и предметы, применяемые в образовательном процессе в качестве носителей учебной информации и инструмента деятельности педагога и обучающихся для достижения педагогических целей .[3]

Главное дидактическое назначение средств обучения – ускорить процесс усвоения учебного материала, тем самым активизируя познавательный интерес студентов.

В последние годы при подготовке студентов-будущих педагогов все активнее применяются новые средства обучения, такие как разнообразные образовательных робототехнические наборов. 

Робототехника в образовательной среде  вуза  позволяет развивать у студентов - будущих педагогов способностью использовать возможности программного обеспечения, сервисов сети Интернет, технологий проектирования и анализа информационных систем и процессов для решения  педагогических задач. Это дает необходимую мотивацию к изучению языков программирования как инструмента управления сложными техническими  объектами, а также  перекидывает технологический мостик от модного увлечения робототехникой к самостоятельной разработке таких объектов. Тот факт, что многие устройства, не только компьютеры и планшеты, но и многие бытовые устройства, составляющие повседневное окружение , такие как умный телевизор, роутер, телевизионная приставка цифрового телевидения, смартфон являются объектами программирования, что дает большой спектр возможностей для практического программирования.

Анализ результатов решения заданий ЕГЭ по информатике показывает, что задачи по алгоритмизации и программированию как основной компонент проверки знаний учащихся по дисциплине «Информатика». Следовательно при подготовке  студентов – будущих учителей информатики необходимо теме «Программирование»  уделить особое внимание.

С одной стороны существует мнение, что компьютерное обучение , способное  адаптироваться под индивидуальные образовательные потребности обучаемого, постепенно вытеснит педагога при изучении языков программирования в рамках  электронного обучения. С другой стороны, стремительное развитие микрокомпьютерных, сетевых, облачных технологий привели к появлению концепции умный автомобиль, умный   дом, в которых доступна среда управления и настройки этих сложных систем пользователем, и только знание программирования позволяет эффективно управлять этими сложными объектами.

Проанализировав опыт успешного применения образовательных  робототехнических наборов, в которые входят технические конструкторы, среды программирования , техническая и методическая поддержка,  мы оснастили  учебно-модельные лаборатории вуза такими средствами обучения. Это позволило не только качественно изменить процессе  изучения программирования, но и подготовить студентов к  участию в выставках научно-технического творчества как на региональном, так и на российском этапе, соревнованиям по робототехнике, организовывать  учебные практики  студентов совместно со  школьниками.

С 2015 года  мы начали готовить студентов направления обучения «Педагогическое образование» профиль «Информатика» с уклоном в сфере  образовательной робототехники.  В учебный процесс были включены робототехнические наборы  LEGO  Мindstоrms EV3  , Амперка (на базе ARDUINO UNO) , FisherTekhnik .

LEGO  Мindstоrms EV3 (http://www.lego.com )–образовательный набор , проверенный временем и подкрепленных большим количеством методических разработок. Позволяет начать изучение основ конструирования самой младшей возрастной категории школьников, безопасен в использовании , не требует никаких дополнительных инструментов, от 10 лет, электрические двигатели и аккумулятор, радиоуправление через БТ с планшета или смартфона, количество деталей 601 шт, учебно-методический комплекс, обладает прекрасной бесплатной средой программирования - но цена и неизбежных расход мелких деталей при групповой работе, а так же необходимость постоянно разбирать модели по окончании занятия существенно уменьшают срок службы набора в условиях интенсивного использования.

Проект Амперка (http://www.amperka.ru) – один из первых отечественных проектов, позволяющих подобрать необходимую комплектацию учебного оборудования на базе широко известного проекта ARDUINO. Компания разработчик данного средства поддерживает  русскоязычный форум, где активно обсуждаются в том числе и образовательные проекты, проекты для дополнительного образования и для самостоятельного развития в области программирования и робототехники. Однако для применения этих наборов требуются  дополнительные инструменты, необходимо владеть  навыками паяния (в условиях учебного заведения обязательное наличие вытяжки и активного вентилирования), большой  расход электронных компонентов в процессе конструирования. Но все сложности перекрывает огромное количество учебных и практических материалов по программированию и использованию ARDUINO в учебной и проектной деятельности студентов и школьников во всем мире.

Проект Fischertechnik  (http://www.fischertechnik.de) — это сочетание механических и электронных обучающих конструкторов, созданные знаменитым немецким ученым — профессором Артуром Фишером. Востребованность этих конструкторов заключается в том, что, сочетая элементы из разных наборов, можно создавать любые механизмы, которые только возможно представить. В эту группу можно включить еще много образовательных наборов, которые представлены на рынке и занимающие свои образовательные ниши., например конструкторы УМКИ. Такие модули оснащены микропроцессором, а также наборами датчиков. Все эти модули имеют достаточно высокую стоимость, что делает их менее доступными

При выборе образовательных робототехнических наборов учитывались следующие параметры:

• масштабируемость как по количеству элементов, так и по совместимости с другими наборами;
• наличие программируемой среды, позволяющей использовать распространенные языки программирования (BASIC, PASCAL, JAVA);
• соответствие установленным санитарным и техническим требованиям для общеобразовательной школы;
• тенденции к снижению цены использования в учебном процессе ;
• обеспеченность учебно-методическими материалами, проверенными в практике преподавания информатики.

Вместе с большим спектром возможностей по техническому конструированию и программированию данных комплектов, одним из определяющих факторов выбора конкретных решений для использования в учебном процессе стала технология интеграции мобильных приложений Android для ручного управления создаваемыми техническими объектами. Другими словами, мы можем создать приложение на смартфоне (практическое  программирование) и через беспроводные технологи (BLUETOOTH или WI-FI ) управлять сложным робототехническим объектом и выводить на экран смартфона работу датчиков, камеры и разнообразную информацию, полученную роботом.  При более детальном изучении в процесс управления можно включить роутер, стиральную машину, элементы умного дома, управление которыми строится на тех же самых принципах.

Данная концепция построения изучения курса программирования через управление  сложными техническими объектами (роботами из образовательных робототехнических наборов) дала не только импульс для самостоятельного изучения языков программирования бакалаврами, но и качественно изменило выбор тем для проектных и курсовых работ.

 При введении в программу курсов, использующих  робототехнические наборы в качестве дидактического средства (например курс «Практическое программирование») , в учебном процессе были выявлены  две главные проблемы. Это отсутствие или недостаточный уровень методических материалов, разработанных с опорой на практику применения наборов в учебном процессе, а также высокая трудоемкость изготовления современных учебных материалов, основанных на использовании возможностей мультимедиа, экспертных и интерактивных систем проверки заданий по программированию.

Список литературы:

1. Ваграменко, Я. А. Методическое обеспечение подготовки учителей образовательной робототехники. Методический аспект / Я. А. Ваграменко, Т. Б.Казиахмедов, Г. Ю. Яламов // Педагогическая информатика. – 2016. – № 2. – С. 41–50.
2. Литвин, А. В. Педагогические и дидактические возможности образовательной робототехники / А. В. Литвин // Психология и школа. – 2012. – № 5. – С. 106–117.
3. Якушкина Л. П. Технология организации внеаудиторной самостоятельной работы студентов в вузе: диссертация соискание ученой кандидата педагогических наук, Орел, 2007