Курсовая работа. Курсовая работа Дидактические и методические основы составления. Курский государственный университет Факультет Физики, математики, информатики Направление подготовки
 Скачать 72.91 Kb.
|
ГЛАВА 2. ДИДАКТИКА ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ РОБОТОТЕХНИКИ.Техническое творчество — мощный инструмент синтеза знаний, закладывающий прочные основы системного мышления, сформированность которого важна, в частности, для профессии современного инженера. Эта профессия многогранна, так как включает такие виды деятельности, как конструкторская, исследовательская, творческая, проектировочная и др. Именно их основами должны владеть выпускники, желающие получить инженерное образование. Некоторые возможности для этого предоставлены средствами дополнительного образования на станциях юных техников, в центрах детского технического творчества и т. п. организациях. С развитием ИКТ в них быстро стала внедряться робототехника, в содержание которой входят элементы каждого из указанных видов инженерной деятельности, а также, помимо программирования, знакомство с основами информатики, геометрии, физики (в большей степени механика). Сборка ЛЕГО-роботов, которые могут самостоятельно выполнять какие-либо действия, вызывает неподдельный интерес, поэтому современные подростки активными участниками кружков робототехники. Итак, на сегодняшний день робототехнику в образовании можно рассматривать как междисциплинарные занятия, которые интегрируют в себе науку, технологию, инженерное дело, творчество, программирование и которая способна работать на развитие технического творчества, начиная с детского сада. Это привело к тому, что робототехнике начали обучать учащихся начальных классов общеобразовательных школ в рамках уроков технологии или внеурочной работы (кружок) с целью вовлечения в творческую деятельность. Такое использование робототехники в учебно-воспитательном процессе позволяет нам применить термин «образовательная робототехника». Цели, задачи, организационные формы и принципы обучения образовательной робототехнике. Возможность внедрения робототехники в пространство школы – это универсальный инструмент для образования. Во-первых, занятия робототехникой носят межпредметный характер. То есть, как мы отмечали выше, соприкасаются сразу с несколькими учебными предметами как в начальной, так и в основной и старшей школе: физика, информатика, математика, технология, окружающий мир, геометрия, астрономия, программирование. Из этого следует, что можно смело говорить взаимосвязи и преемственности общего и дополнительного образования как механизма обеспечения полноты и цельности образования. Использование ЛЕГО-конструкторов в рамках дополнительного образования повышает мотивацию учащихся к обучению, так как занятия выстроены в форме познавательной игры, что позволяет продуктивнее знакомить детей с наукой, ведь именно она является эффективным методом для изучения важных областей технологии и конструирования. Во-вторых, робототехника способна развивать все виды универсальных учебных действий, а именно: личностные, познавательные, регулятивные, коммуникативные, которые организуют самостоятельную учебную деятельность и формируют мотивацию к обучению. Подобные кружки способствуют развитию коммуникативных способностей, развивают навыки взаимодействия, самостоятельности при принятии решений, раскрывают творческий и технический потенциал. Ученики, находясь в режиме необязательного обучения и игры, легче воспринимают критику, смелее выносят оценку своей деятельности и деятельности товарищей. Согласно новому действующему Федеральному государственному стандарту, сформированный уровень универсальных учебных действий является неотъемлемой частью учебно-воспитательного процесса, так как обеспечивает алгоритмический и логический стиль мышления, а также развитие систематизированных знаний, которые позволяют учащимся ориентироваться в различных предметных областях познания. В-третьих, применение робототехники как инновационной методики на занятиях в школах и учреждениях дополнительного образования обеспечивает равный доступ детей всех социальных слоев к современным образовательным технологиям, что позволяет на ранних шагах выявить технические наклонности учащихся и развивать их в этом направлении. Кроме того, эта деятельность способствует формированию и личностных качеств – развитию силы воли, личной ответственности и умению работать в группе и др. Главной целью вовлечения учащихся в пространство образовательной робототехники является овладение навыками начального технического конструирования, изучение научных и технических понятий, конструкций и их основных свойств, развитие мелкой моторики, координации, а также навыков взаимодействия в группе. К задачам образовательной робототехники относятся следующие: развитие мотивации личности к познанию и техническому творчеству; обеспечение эмоционального благополучия ребенка; развитие у учащихся творческой инициативы и самостоятельности, конструкторских и рационализаторских навыков; вовлечение талантливых детей и молодежи в научно-техническое творчество, обеспечение условия для ранней профориентации; обеспечение возможности детям наиболее полно реализовать свой творческий и личностный потенциал с помощью системы дополнительного образования; развитие мышления в процессе формирования основных приемов мыслительной деятельности: анализа, синтеза, сравнения, обобщения, классификации, умение выделять главное; развитие психических познавательных процессов: различных видов памяти, внимания, зрительного восприятия, воображения; развитие языковой культуры и формирование речевых умений: четко и ясно излагать свои мысли, давать определения понятиям, строить умозаключения, аргументировано доказывать свою точку зрения; формирование навыков творческого мышления; развитие познавательной активности и самостоятельной мыслительной деятельности учащихся; формирование и развитие коммуникативных умений: умение общаться и взаимодействовать в коллективе, работать в парах, группах, уважать мнение других, объективно оценивать свою работу и деятельность одноклассников; формирование навыков применения полученных знаний и умений в процессе изучения школьных дисциплин и в практической деятельности; формирование умения действовать в соответствии с инструкциями педагога и передавать особенности предметов средствами конструктора LEGO. Выделим возможности курса робототехники в начальной школе, а именно, что именно он позволяет развить у младших школьников: понятийное, образное и практическое мышление в равной степени, что, по мнению ученых, возможно только в раннем возрасте; детское техническое творчество; элементарное конструкторское мышление, фантазию; учебную мотивацию, которая успешнее формируется в виде учебной игры; мелкую моторику рук вместе с технико-конструкторским потенциалом. коммуникативные навыки. При разработке программы обучения робототехнике на основе целей и задач были определены функции кружка и принципы обучения в рамках Положения об организации внеурочной деятельности учащихся МАОУ СОШ № 32 с углубленным изучением отдельных предметов. Функции: Образовательная — обучение ребенка по дополнительным образовательным программам, получение им новых знаний; воспитательная — обогащение и расширение культурно-нравственного уровня учащихся; креативная — создание гибкой системы для реализации индивидуальных творческих интересов личности; компенсационная — освоение ребенком новых направлений деятельности, углубляющих и дополняющих основное (базовое) образование и создающих эмоционально значимый для ребенка фон освоения содержания общего образования, предоставление ребенку определенных гарантий достижения успеха в избранных им сферах творческой деятельности; рекреационная — организация содержательного досуга как сферы восстановления психофизиологических сил ребёнка; профориентационная — формирование устойчивого интереса к социально значимым видам деятельности, содействие определению жизненных планов ребенка, включая предпрофессиональную ориентацию; интеграционная— создание единого образовательного пространства школы; функция социализации — освоение ребенком социального опыта, приобретение им навыков воспроизводства социальных связей и личностных качеств, необходимых для жизни; функция самореализации — самоопределение ребенка в социально и культурно значимых формах жизнедеятельности, проживание им ситуаций успеха, личностное саморазвитие. При реализации программы необходимо ориентироваться на основные общепедагогические принципы: Принцип научности — содержание обучения знакомит учащихся с объективными научными фактами, теориями, законами; отражает современное состояние наук. Принцип наглядности— возможность наблюдать, измерять, проводить опыты, практически работать и через это вести к знанию. Если нет возможности дать реальные предметы, процессы, используются наглядные средства: модели, рисунки, лабораторное оборудование. Принцип сознательности и активности — необходимость формирования познавательной мотивации обучаемых через их активную деятельность, решение проблемных ситуаций, участие в дискуссиях и т. д. Принцип систематичности и последовательности — преподавание и усвоение знаний в определенном порядке, системе, требующей логического построения содержания и процесса обучения, что выражается в соблюдении ряда правил, например: изучаемый материал планируется, делится на логические разделы, темы, устанавливается порядок и методика работы с ним; в каждой теме надо установить содержательные центры, выделить главные понятия, идеи, структурировать материал урока; Принцип доступности— учёт особенностей развития обучаемых с точки зрения их возможностей, при котором они не испытывают интеллектуальных, моральных и физических перегрузок. Принцип воспитывающего обучения — образование должно воспитывать личностные качества человека, нравственные и эстетические представления; формировать потребности личности, мотивы социального поведения, деятельности, мировоззрение. Принцип прочности— знания учеников должны прочно закрепиться в их памятиза счет проявления интеллектуальной и познавательной активности; Принцип связи обучения с практикой — стимулирование учеников использовать знания в решении практических задач, анализировать и преобразовывать окружающую действительность, применяя знания в жизни, вырабатывая собственные взгляды. Все принципы необходимо рассматривать как единую систему, позволяющую педагогу отобрать содержание учебного материала, выбрать адекватные возрастным и психологическим особенностям детей методы и формы обучения, создать благоприятные условия для развития обучаемых. В рамках начального общего образования на данный момент только предмет «Технология» нацеленприобщить детей к творческой деятельности, привить знания и умений для творческого решения несложных задач: конструкторских, художественных (дизайнерских), технологических и организационных. Однако, рабочие программы по данному предмету рассчитаны на один час в неделю, что недостаточно для рассматриваемого вида деятельности, для решения планируемых задач развития младших школьников. Учебный план не всегда может быть откорректирован в пользу увеличения количества часов на предмет технология. Поэтому целесообразнее организовать работу в рамках дополнительного образования. Форма организации дополнительного образования школьников утверждена как кружок, так как она, по нашему мнению, наиболее подходит выбранному виду деятельности. На это указывает и высказывание О. В. Пудовой, которая отмечает его как оптимальную форму организации внеурочной деятельности в начальной школе. Для этой важной формы добровольного объединения детей ею выделены следующие функции: «расширение, углубление, компенсация предметных знаний; приобщениядетей к разнообразным социокультурным видам деятельности; расширение коммуникативного опыта; организации детского досуга и отдыха» [34, c. 5]. Время, отводимое на внеурочную деятельность, согласно ФГОС НОО с изменениями и дополнениями 2016 г. составляет до 1350 часов за четыре учебных года[42]. Внеурочная деятельность организуется по пяти направлениям развития личности (спортивно-оздоровительное, духовно- нравственное, социальное, общеинтеллектуальное, общекультурное)[42]. Если учесть, что внедряемая образовательная робототехника в рамках дополнительного образования «отвечает» только за общеинтеллектуальное направление развития обучающегося, то необходимо оставить время и для развития других направлений. Согласование расписания запланированных занятий в соответствии с графиком работы учителей начальных классов и преподавателя кружка является трудоемкой задачей, что накладывает некоторые ограничения на объем дополнительного образования. Это важно и с точки зрения соблюдения принципов обучения, чтобы не было перегрузки детей. Поэтому было решено организовать деятельность кружка робототехники в рамках внеурочной деятельности продолжительностью в один академический час один раз в неделю (в учебный год это составит не более 126 часов). По мнению И.М. Чередова, «организационные формы обучения, включая обязательные и факультативные, классные и домашние занятия, подразделяют на фронтальные, групповые и индивидуальные»[45, с.13]. Для успешной работы учащихся и педагога в рамках проведения занятий образовательной робототехники целесообразно остановиться на групповых формах обучения. Особенно это касается обучения в начальной школе, так как для старшеклассников большую значимость имеет самореализация, а значит и индивидуальная работа с конструкциями ЛЕГО-роботов. Младшие школьники еще не обладают знаниями и умениями, что старшие подростки, а также способностями к самоорганизации. Поэтому в начальной школе учитель — это руководитель кружка, который сможет успешно управлять учебно-познавательной деятельностью учащихся класса, если они будут разделены на группы. Так, Г.Ю. Ксензова выделяет «ряд преимуществ при коллективном способе обучения или групповой работе: в результате регулярно повторяющихся упражнений совершенствуются навыки логического мышления и понимание; в процессе речи развиваются навыки мыслительной деятельности, включается работа памяти, идет мобилизация и актуализация предшествующего опыта и знаний; каждый чувствует себя раскованно, работает в индивидуальном темпе; повышается ответственность не только за свои успехи, но и за результат коллективного труда; формируется адекватная самооценка личности, своих возможностей и способностей, достоинств и ограничений; обсуждение информации с несколькими партнерами увеличивает число ассоциативных связей, а, следовательно, обеспечивает более прочное усвоение» [19, с.59]. Группы можно подразделить на звеньевые, бригадные, кооперированно-групповые и дифференцированно-групповые. Звеньевые формы обучения предполагают организацию учебной деятельности постоянных групп учащихся. При бригадной форме организуется деятельность специально сформированных для выполнения определенных заданий временных групп учащихся. Кооперированно-групповая форма предполагает деление класса на группы, каждая из которых выполняет лишь часть общего, как правило, объемного задания. Дифференцированно- групповая форма обучения имеет ту особенность, что как постоянные, так и временные группы объединяют учащихся с одинаковыми учебными возможностями и уровнем сформированности учебных умений и навыков. Деятельностью учебных групп учитель руководит как непосредственно, так и опосредованно через своих помощников, звеньевых и бригадиров, которых он назначает с учетом мнения учащихся. При этом легче контролировать разделение обязанностей в малых группах, чтобы в конечном итоге получилась продуктивная работа. Необходимо также учесть, что работа с младшими школьниками организовывается как познавательная игра, не принуждающая к определенным и регламентированным действиям учеников в отличие от обычных уроков. Без лекционных занятий работа кружка не представляется возможной, так как предполагается, что обучающиеся должны постепенно осваивать новый терминологический аппарат, правила работы с конструктором, законы механики, пневматики, последовательность действий при сложных конструкциях. Не секрет, что игра, хоть и познавательная, имеет продуктивный характер, когда известны ее правила. Следовательно, необходимо установить второстепенный вид организационной работы кружка в виде фронтального обучения, при котором учитель управляет учебно-познавательной деятельностью всего класса, работающего над единой задачей. Педагог организует сотрудничество учащихся и определяет единый для всех темп работы. Педагогическая эффективность фронтальной работы во многом зависит от умения учителя держать в поле зрения весь класс и при этом не упускать из виду работу каждого ученика. Ее результативность повышается, если учителю удается создать атмосферу творческой коллективной работы, поддерживать внимание и активность школьников. Однако фронтальная работа не рассчитана на учет их индивидуальных различий. В качестве исключения, возможно поддерживать и индивидуальный вид организационной работы. Ведь нередко попадаются ученики с огромным интеллектуальным потенциалом, который может вылиться в качественную работу, но исключительно при индивидуальном обучении. На первых порах многие ученики, испытывая трудности в освоении материала, стесняются спрашивать педагога на занятии и, поэтому, обращаются к нему с интересующими их вопросами на перемене или после занятия. В таких педагогических ситуациях нельзя не учитывать индивидуальный вид работы. Содержание и средства обучения в кружке робототехники. Основным средством обучения в кружке робототехники является Набор «2009687. Технология и физика», который разработан Отделом образования LEGO®. По рекомендациям разработчиков набор будет полезен, прежде всего, для учащихся средних классов, хотя педагоги его с успехом применяют и на занятиях в младших классах. Широкий спектр применения говорит об универсальности набора и о возможности использовать его на протяжении срока обучения в начальной, основной и средней школе. Приобретение дополнительных модулей с конструкторами, которые высоки по стоимости, не является обязательным условием для успешного обучения. Универсальность, долговечность, и относительная доступность наборов автоматически расширяет рамки для внедрения образовательной робототехники в пространство каждой школы. Набор «Технология и физика» отлично подойдет учителям, которые не боятся ставить перед своими учениками сложные, но интересные задачи, заставляют ребят размышлять, задавать вопросы, спорить. В трудовом обучении на сегодняшний день учителя редко прибегают к решению технических задач, использованию проблемности, техническому эксперименту, эвристическим беседам и т. д. Недостаток времени в рамках учебного плана устанавливает нерушимые рамки перед всеми субъектами образовательного процесса. Первостепенным является освоение учебной программы, прохождение тематического плана в течение учебного года. При ограниченности времени невозможно не придерживаться строгих рамок. Но на современном этапе развития науки и техники трудовое обучение надо поставить так, чтобы учащиеся не только знакомились с современными достижениями в технике и на производстве, но и получали обобщенные знания о них, были причастны, пусть даже в самом малом к совершенствованию производства, к изобретательству. Становление творческой личности предполагает использования на уроке проблемных задач, исследовательской деятельности, так как именно они побуждают учеников чаще использовать различные умственные операции. Проблемная, интересная, ситуация — катализатор для воображения, а «воображение является основой всякой творческой деятельности» [37, c.13]. В набор «Технология и физика» входит 396 элементов, в том числе двигатель и цветные технологические карты для сборки 18 основных моделей и 37 базовых. Количество возможных собранных моделей увеличивается из-за возможности воплощать с помощью конструктора собственные задумки и творческие задания, представленные разработчиками. К набору прилагается сортировочный лоток и перечень всех элементов набора, которые изучаются учениками в качестве новой терминологии, актуальной для выбранного вида деятельности. Упакован в прочную синюю коробку с прозрачной крышкой, что позволяет быстро осуществить контроль за порядком в наборе после занятия. С помощью набора учитель имеет возможность провести занятия разных типов: с базовыми моделями; с основными моделями, творческие занятия, уроки-исследования, урок-лекцию с возможностью демонстрации для более успешного процесса сборки. Работая с базовыми моделями, учащиеся постигают основные механические и конструктивные принципы, заключенные в механизмах и конструкциях, с которыми они сталкиваются каждый день. Эти небольшие модели легко построить, и каждая из них наглядно и доступно демонстрирует принципы действия простых машин, механизмов и конструкций. На занятиях с базовыми моделями ученики получат возможность научиться применять механические и конструктивные принципы, которые встретятся им в основных моделях. Цель творческих занятий и исследований — ориентировать учащихся на разработку своих собственных решений реальных задач, причем разными возможными способами. Все страницы с задачами и комментариями к ним построены таким образом, чтобы их было легко скопировать и раздать детям для работы. Страницы с описаниями учебных целей, необходимых материалов, дополнительных заданий и ответов предназначены только для учителя. Важно, что занятия по решению реальных проблем максимально приближены к жизни. Для упрощения работы педагога, конструкторы содержат инструкции по сборке или, как их называют разработчики, технологические карты, которые отличаются в зависимости от уровня освоения программы. На начальном этапе используются простые инструкции, по которым работает вся группа учеников. По мере увеличения порядкового номера года обучения, технологические карты усложняются. Для стимулирования совместного творчества учащихся и создания дополнительного интереса разработаны инструкции по сборке только одной половины модели. Группа учеников трудится над сборкой одной модели, но над разными ее частями (инструкция А, инструкция В). При таком режиме включаются все участники, так как возможность подвести команду отпадает сама собой. Если одна подкоманда не справится с задачей по сборке определенной части модели (либо А, либо В), то конечный результат в виде целой модели будет недоступен полностью всей группе. Данный прием играет положительную роль не только в формировании положительной мотивации учения, познавательного интереса учеников, а также в воспитании личной ответственности за выполнение групповой задачи. На каждом занятии учащиесясовершенствуют свои знания и умения, углубляют понимание принципов действия базовых моделей. В материалах к каждому занятию даются советы учителю, как организовывать работу и оценивать предлагаемые учащимися решения. Огромную роль в упрощении подготовительной работы педагога играют вспомогательные материалы, которые представлены на компакт- дисках, дополняющими наборы конструкторов. Материалы для учителя, бланки для исследований, детальное описание всех составляющих набора, рекомендации для проведения занятий, предложенные темы и разработки урока, — все это помогает наладить работу кружка, своевременно разобраться в новом материале и поддерживать творческий и исследовательский вид деятельности кружка. Не хватает лишь детально описанной деятельности по реализации программы и учебно-тематического планирования уроков – это оставлено учителю – руководителю кружка. При разработке программы и учебно-тематического планирования мы опирались на информационно-методический сборник «Программа дополнительного образования детей – основной документ педагога» (авторы: В. А. Леоненко, Т. В. Завьялова, А. В. Кузнецов[23] и книгу «Робототехника для детей и родителей» Филиппова С.А.[43]. Предложенные Отделом образования LEGO® возможные темы уроков, предоставленные вспомогательные материалы для учителя, также сыграли формирующую роль при разработке программы и планов обучения детей. Ниже представлен такой тематический план кружка робототехники для учащихся начальной школы в рамках дополнительного образования, рассчитанный на четыре года обучения (таблицы 1–4). В целях нашего исследования рассматривается творческая деятельность школьников, возможность развития творческих способностей технической направленности. Поэтому в плане особо выделены темы занятий – уроков, на которых обучаемые выполняют творческие задания на воображение, фантазию, конструирование и др. Рассмотрим деятельность субъектов учебно-воспитательного процесса по реализации программы образовательной робототехники. В первый год обучения ученикам предоставляется начальная база курса, позволяющая максимально продуктивно усвоить основной материал, овладеть необходимыми начальными конструкторскими и техническими умениями, а также новыми личностными качествами. На этом этапе обучения первостепенное значение имеет организация социально-комфортной атмосферы. Посредством внедрения в процесс обучения техники работы в парах и в группах достигается достаточный уровень социальной адаптации учащихся. Наличие творческих самостоятельных заданий, несложных исследований, предусматривающих возможность на практике испробовать удобство от использования изученных элементов, а также наличие игровой формы обучения, способствует качественной концентрации детского внимания и проявлению творческого, технического потенциала каждого воспитанника. Детально изучаются все виды простых механизмов безисследования выигрыша в силе при их использовании, но с возможностью их применения, а также все виды конструкций. Второй год обучения основан на необходимом повторении пройденного материала и на расширении полученных ранее знаний. Программа второго года обучения позволяет более углубленно подойти к процессу изучения отдельных тем, прививая больше практических навыков посредством изучения выигрыша от использования элементов простых машин. Также внедряются элементы исследовательской деятельности, что позволит ученикам развивать самостоятельность и навыки принятия целесообразных решений в процессе освоения поставленных технических задач. Подключается проверочный блок, включающий в себя элементы игры, задача которого состоит в исключении стрессовых ситуаций среди учащихся и соответствующего контроля качества усвоенных знаний. Развиваются соревновательные данные, что выступает мотивационной составляющей. Также используется креативный подход к формированию целостного представления о начальных знаниях робототехники – разработка и презентация собственной инновационной модели абсолютно нового приспособления. Третий год обучения посвящен изучению совершенно нового раздела робототехники – пневматики. Наличие основного практического и теоретического курса, творческой части и блока контроля знаний дает максимальный результат в освоении новой темы. Четвертый год обучения позволит изучить еще один главный раздел робототехники – энергию. Пошаговое освоение предложенной темы дает возможность тщательно разобрать все виды энергии и выполнить определенные технические задания. Подкрепляются полученные знания выполнением творческого и практического заданий, которые воспитанники выбирают сами из предложенных вариантов. Добавляется состязательный блок, который предполагает конструирование собственной модели автомобиля и проведения конкурса в виде гоночного соревнова |