Сборник статьей по технологии. Сборник статей, докладов и материалов xxvi международной научнопрактической конференции, 23 и 24 ноября 2020 года
 Скачать 6.7 Mb.
|
|
Литература 1. Президент России [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.kremlin.ru/acts/bank/43027 2. Министерство просвещения Российской Федерации. Онлайн приемная нацпроекта «Образование» [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://edu.gov.ru/national-project 3. Национальная технологическая инициатива (НТИ) и технологическое развитие. Государственный фонд фондов. Институт развития Российской Федерации [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.rvc.ru/eco/development_nti/ 4. Крупская, Ю.В., Саланкова, С.Е. Школа юного технолога в вузе – новая форма дополнительного технологического образования школьников //Школа и производство – 2019. – № 4. – С. 38-42. Кондракова Л.В., МБОУ «Лицей № 45 при Ульяновском государственном техническом университете », г. Ульяновск ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДИСТАНЦИОННЫХ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ПРИ ОБУЧЕНИИ РАЗЛИЧНЫХ КАТЕГОРИЙ УЧАЩИХСЯ ТЕХНОЛОГИИ Аннотация: статья посвящена проблеме дистанционного обучения. Показан опыт учителя по использованию различных платформ для дистанционного общения с учениками. Ключевые слова: дистанционное обучение, образовательные площадки. Kondrakova L.V., Ulyanovsk, Lyceum at Ulyanovsk State Technical University № 45. REMOTE EDUCATION IN TRAINING TECHNOLOGY VARIOUS CATEGORIES OF TRAINEES Abstract. Thearticle is dedicated to distance learning. Teacher’s experience in using various platforms for remote communication with pupils is shown. Keywords: distance learning, educational platform. 151 «Будет расти роль преподавателя. Какими бы ни были продвинутыми технологии, их надо уметь использовать с пользой для ученика. Технологий становится все больше, а значит, все больше возможностей для обучения и подачи материала». Д. Динцис В связи с необходимыми мерами по предотвращению распространения коронавирусной инфекции и защиты здоровья детей Министерство просвещения Российской Федерации рекомендовало перейти на дистанционную форму обучения на период действия ограничений. Многих учителей пугает такая перспектива. Однако в настоящее время существует огромный набор инструментов и образовательного контента, которые помогут педагогу в вопросе организации дистанционного обучения. На основании Федерального закона «Об образовании в Российской Федерации» от 29 декабря 2012 года № 273-ФЗ с изменениями 2020 года обеспечение равных прав граждан на получение качественного общего образования невозможно без использования электронного дистанционного обучения. Под дистанционными образовательными технологиями понимаются образовательные технологии, реализуемые в основном с применением информационных и телекоммуникационных технологий при опосредованном (на расстоянии) или не полностью опосредованном взаимодействии обучающегося и педагогического работника. Электронное дистанционное обучение может весомо дополнить и расширить традиционные формы организации, прежде всего, общего образования. На сегодняшний день для учителя достаточное количество доступных площадок, позволяющих проводить дистанционные уроки как онлайн, так и офлайн. Выбор богат – это и Skype, Zoom, Фоксворд, Урок цифры, РЭШ, Учи.ру., Якласс, Moodle, Google classroom. Но, к сожалению, не на всех этих платформах представлены основные предметы из школьной программы. Проанализировав свои технические возможности и доступность площадок не только для себя как педагога, но и для учеников, я остановилась: для онлайн обучения – на площадке ZOOM, для офлайн обучения – Googleclassroom. Причем его я планирую использовать и дальше как площадку для выполнения домашней работы и контроля знаний учащихся, а для внеурочных занятий – образовательную платформу Электронное СМИ «Образовательный портал "Непрерывная подготовка учителя технологии"» http://tehnologiya.ucoz.ru/. На все эти площадки можно войти не только со стационарного компьютера, но и с любого гаджета. 152 На Google-классе несложно зарегистрироваться и создать свой курс. Этих курсов может быть сколько угодно, у меня, например, 4 курса по технологии для 5-8 классов. Также там можно создавать и курсы по внеурочной и кружковой деятельности. При создании курса ему автоматически присваивается код, неизменный для класса. Причем мне, как учителю, даже не нужно каждый раз вводить пароли, система меня «узнает» при запросе и открывает именно мою страницу. Здесь можно загрузить видео-презентации, по которым можно повторить пройденное онлайн в ZOOM. Здесь же, в Google-classroom можно задать домашнюю работу, причем в разных видах. Очень понравилась возможность создания теста с заданными критериями, система сама проверяла тест и даже оценивала. Что существенно облегчало работу. В любом общении важна обратная связь. Наши дистанционные уроки тоже это подразумевали. Если на ZOOMе мы видели глаза наших детей, их эмоции, то на офлайн площадках эти эмоции можно было «прочитать» по качеству и креативности выполненного задания. Подводя итоги, можно сказать, что современные технологии помогают нам сегодня проводить интересные и насыщенные уроки не только в классе, но и онлайн и даже офлайн. Они помогают нам распространять информацию, существенно повысить наглядность занятия. Действительно, у нас становится больше не только технологий, но и соответственно и возможностей для «обучения и подачи материала». При правильном применении этих технологий мы можем значительно повысить эффективность обучения. Дульцев А.И. ГБОУ «Школа № 2116 Зябликово », г. Москва ОБУЧЕНИЕ РОБОТОТЕХНИКЕ В РАМКАХ ПРОЕКТА «ИНЖЕНЕРНЫЕ КЛАССЫ В МОСКОВСКОЙ ШКОЛЕ» В ОСНОВНОМ И ДОПОЛНИТЕЛЬНОМ ОБРАЗОВАНИИ Аннотация. Рассмотрен опыт внедрения курса робототехники в рамках проекта «Инженерный класс в московской школе» в ГБОУ «Школа № 2116 Зябликово » г. Москвы. Представлена модель внедрения курса робототехники в образовательное пространство. Ключевые слова: инженерный класс в московской школе, робототехника, программирование роботов, внедрение курса робототехники в образовательное пространство. 153 Dultsev A.I., School No. 2116 "Zyablikovo", Moscow ROBOTICS TRAINING IN THE FRAMEWORK OF "ENGINEERING CLASSES AT MOSCOW SCHOOL" PROJECT FOR BASIC AND ADDITIONAL EDUCATION Abstract. Experience of implementing robotics course in the framework of the project "Engineering class at the Moscow school" in the Moscow state educational School No. 2116 "Zyablikovo"is considered. The article presents a model for implementing robotics course in the educational space. Keywords: engineering class at Moscow school, robotics, programming robots, implementation of robotics course in educational space. С 2015 года в московских школах был запущен проект «Инженерный класс в московской школе». Его целью явилось объединение усилий учителей московских школ, а также ресурсов всех учреждений Департамента образования города Москвы, центров технологической поддержки образования и лучших специалистов университетов. Для координации действий всех участников проекта создан проектный офис [1]. В состав проектного офиса входят: - Ведущие специалисты ВУЗов - Центры технологической поддержки образования - Сотрудники центров молодежного инновационного творчества - Городской методический центр - Центр педагогического мастерства - Московский центр качества образования - Центр технологической модернизации образования Наша школа № 2116 «Зябликово» [3] также оказалась среди участников проекта. В рамках этого проекта школой было получено инженерное оборудование: смарт-доски, комплекты для робототехники, лазерные станки и многое другое. Как на учителе информатики, на мне лежала ответственность за внедрение робототехники в учебный процесс в рамках дополнительного образования. Для этого, во-первых, необходимо было разобраться с технической стороной, а именно изучить комплекты робототехники, во-вторых, освоить программное обеспечение роботов, в-третьих, создать учебную программу по робототехнике и, в-четвертых, применить полученные знания на городских соревнованиях. Наша школа получила следующие комплекты робототехники: VEX/EDR(набор Clawbot), LegoWeDo, LegoMindstormsEV3, TetrixMax, Йодо. Следующим этапом внедрения робототехники стало программирование роботов. Программирование осуществляется с 154 помощью программы ROBOTC [4]. Программное обеспечение ROBOTC для VEX Robotics, созданное Robomatter Inc. позволяет пользователям программировать роботов, используя инновационный графический «drag- and-drop» программный интерфейс, или основанный на языке Си язык программирования ROBOTC, соответствующий промышленным стандартам, в одной программной оболочке. Для начинающих пользователей новый в RobotC графический «drag-and-drop» интерфейс позволяет пользователям быстро освоиться и приступить к программированию, используя упрощенные команды вида «Forward», «Turn Right», «Line Track» and «Arcade Control». Пользователи могут создать нестандартные модели роботов и легко программировать их при помощи графического интерфейса. ROBOTC также включает в себя полноценный текстовый язык программирования, основанный на языке Си. Это – более сложный программный продукт, включающий в себя множество полезных инструментов, позволяющих пользователям освоить программирование роботов в кратчайшие сроки. И в графическом и в текстовом режиме ROBOTC, пользователи могут получить полезные навыки, применимые в решении задач промышленного программирования, каждый день возникающих перед профессиональными инженерами и учеными. Рис. 1. Текстовой редактор 155 Рис. 2. Для начинающих пользователей графический редактор «drag-and-drop» Рис. 3. Внедрение робототехники в образовательное пространство 156 Следующим шагом стала разработка рабочей программы. В соответствии с нагрузкой было принято решение: открыть дополнительные курсы, а также внедрить робототехнику в основной учебный курс информатики в 8-11 классах. При этом я столкнулся с двумя проблемами: высокая стоимость робототехнических наборов и как результат – недостаточный уровень методических материалов [2]. Курс робототехники ведется у инженерного 10 класса один раз в неделю (33 часа). Еще одним актуальным вопросом является вопрос: с какого класса начинать преподавание робототехники. В нашей школе мы выработали концепцию поэтапного введения ученика в инженерные знания: Первый этап «Играю». 1-4 классы в игровой форме изучают основы алгоритмики, а также учатся собирать и программировать роботов. Второй этап «Учусь». 5-7 классы изучают программирование ROBOTC, Arduino, а также учатся работать в Unity. Третий этап «Создаю». 7-9 разработка и создание школьных проектов, участие в WorldSkills и иных соревнованиях. Четвертый этап «Изобретаю». 9-11 создание научных проектов, участие во Всероссийских и международных конкурсах. Рис. 4. Возможности инженерного класса Разнообразие роботов дает учащимся потрясающую возможность для успешного изучения разнообразия окружающего мира, включая: науку, технику, инженерное искусство и математику (STEM),. способствует 157 командной работе, проявлению лидерства и коллективному решению задач. Кроме того, это позволяет преподавателям легче сопоставлять решаемые задачи и возможности учащихся. Внедрение робототехники в образовательное пространство школы требует от учителя следующих шагов: изучение материально-технической базы школы, разработки плана уроков по программированию и моделированию, а также составления рабочей программы. Литература 1. http://profil.mos.ru/inj/o-proekte.html – Официальный сайт проекта «Инженерный класс в московской школе» https://e-koncept.ru// (дата обращения 06.11.2020) 2. Гаврильева, И.М. Робототехника в образовательной среде школы // Научно-методический электронный журнал «Концепт». – 2017. – Т. 32. – С. 61–63. – URL: https://e-koncept.ru// (дата обращения 07.11.2020) 3. http://vex.examen-technolab.ru/ – Официальный сайт компании Vex в России https://e-koncept.ru// (дата обращения 09.11.2020) 4. https://www.vexrobotics.com/vexedr/products/programming – Официальный сайт программного обеспечения https://e-koncept.ru// (дата обращения 05.11.2020) Чигиринова И.Н., Косино О.А. ГБОУ Школа №1293 ФГБОУ ВО «Московский педагогический государственный университет» ПОДХОДЫ К ПРЕПОДАВАНИЮ КУРСА «РОБОТОТЕХНИКА И ПРОГРАММИРОВАНИЕ» В УСЛОВИЯХ ДИСТАНЦИОННОГО ОБУЧЕНИЯ Аннотация. В статье обсуждаются проблемы преподавания образовательной робототехники и программирования в условиях дистанционного обучения. Рассматриваются актуальные вопросы, пути и решения для формирования конструкторского мышления в дополнительном образовании. Приводится ряд бесплатных программ для непрерывного образования в современных условиях. Ключевые слова: образовательная робототехника, программирование, дистанционное образование, конструкторское мышление, Lego конструкторы, программа Tincercad, образовательный контент, программа Scratch. 158 Chigirinova I.N., Kosino O.A., School No.1293, MSPU WAYS OF TEACHING "ROBOTICS AND PROGRAMMING" COURSE IN DISTANCE LEARNING Abstract. The article discusses problems of teaching educational robotics and programming in the context of distance learning. Topical issues, ways and solutions for the formation of constructive thinking in additional education are considered. A number of free programs for continuing education in modern conditions are given. Keywords: educational robotics, programming, distance education, design thinking, Lego constructor, Tincercad program, educational content, Scratch program. В современных условиях развития информатизации и информационных технологий изменяются способы передачи, получения, обработки и восприятия информации. В настоящий момент это прослеживается на современном поколении, которое получает информацию из различных электронных источников уже с детства. Интернет выступает как место для проведения досуга и общения подрастающего поколения в социальных сетях, как рабочий инструмент для получения, усвоения и контроля знаний обучающихся, организации их продуктивной деятельности в системе дистанционного образования [1]. Глубокие перемены, происходящие в процессе модернизации российского образовании, выдвигают в качестве одной из приоритетных проблем нашего общества – развитие творческих способностей, формирование инженерного мышлении, технологической и информационной культуры у обучающихся, в том числе с помощью дистанционных технологий. Проанализировав разнообразные информационные источники, проведя опрос более 30 учителей из разных школ г. Москвы, можно констатировать, что проблема преподавания образовательной робототехники в условиях дистанционного обучения для всех возрастных категорий обучающихся актуальна и заслуживает определенного внимания. Это связано с тем, что на сегодняшний день нет единой доступной образовательной среды, в которой педагог может найти материал для проведения уроков в дистанционном формате. Он вынужден каждый раз придумывать и искать новые образовательные платформы для реализации целей обучения и достижения планируемых результатов, что вызывает трудности и у детей, и у родителей, т.к. курс робототехники и программирования, который преподается в ГБОУ «Школа № 1293», ориентирован в основном на возрастную категорию детей с 1-5 класс. 159 Если говорить о комплектах Лего-конструкторов, которые в настоящее время используют учителя на своих занятиях, то можно смело утверждать, что за сравнительно малое количество времени они обрели широкую популярность у всех субъектов образовательной деятельности, поскольку их использование позволяет сочетать активную познавательную деятельность с игровыми, проектными и др. педагогическими технологиями [2]. Как правило, в образовательных организациях педагоги используют семейство конструкторов Lego, которые позволяют охватить практически все группы обучающихся, начиная с начальной ступени образования и заканчивая старшей школой. Очевидно, что образовательную робототехнику можно рассматривать как инновационную педагогическую технологию, которая интегрирует самые передовые направления науки, технологии и детского научно- технического творчества и которое можно определить, как относительно новое междисциплинарное направление обучения, воспитания и развития обучающихся, объединяющее в своем содержании знания о физике, механике, технологии, математике и ИКТ. В рамках учебного курса «Робототехника и программирование» во внеурочной деятельности развитие подростков может основываться не только на использовании уже известных и широко апробированных специальных образовательных конструкторов с программируемым устройством. Проведенный опрос учителей г. Москвы показал, что комплекты Lego – дорогостоящие, а в условиях дистанционного обучения, для работы удаленно не каждая семья может себе позволить приобрести эти комплекты. Именно поэтому в развитии темы диссертационного исследования мы решили спроектировать образовательный контент для работы с конструкторами Lego, как единую базу для проведения очных занятий, а также добавить бесплатную программу Tincercad для дистанционных занятий. Приведем ряд доводов в пользу выбора данной компьютерной программы. Это онлайн-программа для 3D-моделирования, которая работает в веб-браузере и отличается простотой и удобством использования. Также она подходит для всех возрастов: от начальной школы до института. В программе Tincercad можно создавать объекты, рисовать, строить дома, подключать платы Arduino. Функционал программы велик, ее использование в процессе обучения станет достойной заменой действующим робототехническим наборам конструкторов. Используя эту программу вместе с платформой Arduino, учитель может включить обучающихся на занятиях в разнообразные виды продуктивной деятельности: изучение нового теоретического материала и использование на практике освоенных знаний для конструирования и программирования технических объектов. В основе программирования в среде Scratch лежит проектная научно- познавательная деятельность школьника, организованная в форме 160 выполнения проектов. Реализация происходит с помощью бесплатной версии программы, что позволяет вести данные курсы дистанционно [3]. Программа удобная в использовании и для работы с ней требуется только компьютер и Интернет. Именно с помощью нее закладываются основы программирования. В таком случае сохраняется непрерывность образовательного процесса, что очень актуально в наши дни. Таким образом, в нынешних условиях каждый учитель выбирает свой собственный способ подачи материала. Но применение информационного образовательного контента необходимо. Это расширяет кругозор, придает мотивацию школьникам и дает еще больше возможностей для расширения знаний. Литература 1. Глухов, В.С., Дикой, А.А., Дикая, И.В. Развитие научно- технического творчества детей и молодежи средствами образовательной робототехники: проблемы и перспективы. // Школа и производство. – 2017. – № 7. – С.45-51. 2. Кузьмина, М.В. Медиаконвергентные образовательные проекты. Практика, опыт, итоги, результаты, перспективы // Медиа. Информация. Коммуникация: Международный электронный научно-образовательный журнал. – 2013. – № 5. 3. Современный урок: традиции и инновации: Сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции (26–27 ноября 2015 года) / Под науч. ред. Т.В. Машаровой; КОГОАУ ДПО «ИРО Кировской области». – Киров: ООО «Типография «Старая Вятка», 2015. – 741 с. Рудаков Д.А., ФГБОУ ВО «Московский педагогический государственный университет» ПРИМЕНЕНИЕ ARDUINO В ПРОЕКТНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ОБУЧАЮЩИХСЯ Аннотация. В данной статье описывается роль проектной деятельности и метода проектов в образовательном процессе. Определяется возможность и перспективы использования платформы Arduino для реализации прикладных естественнонаучных и инженерных проектов старших подростков. Ключевые слова: проектная деятельность, аппаратно-программная платформа Arduino, техническое средство, микроконтроллеры, образовательный процесс. 161 Rudakov D.A., Moscow Pedagogical State University ARDUINO PLATFORM IN PROJECT ACTIVITY OF TRAINEES Abstract. The article describes the role of project activity and the project method in the educational process. The possibility and prospects of using the Arduino platform for implementing applied science and engineering projects of older teenagers are determined. Keywords: project activities, hardware and software platform Arduino, microcontrollers, educational process. Метод проектов как педагогическая технология был разработан более ста лет назад американским философом Дж. Дьюи и его учеником У.Х. Килпатриком и, по сути, не является чем-то принципиально новым [2]. Но именно сейчас, в наш век стремительно развивающихся технологий и ускоряющихся потоков информации широкое внедрение проектной деятельности в образовательный процесс представляется важным и актуальным. Доказательством этого служат различные нормативные документы, задающие определенные рамки и направление развития образования в нашей стране. Например, Федеральный государственный образовательный стандарт основного общего образования и среднего общего образования (ФГОС ООО и СОО), согласно которому развитие проектной деятельности является одним из перспективных направлений в обучении [4]. В соответствии с требованиями ФГОС СОО в учебный план старших классов в настоящее время должен быть включен элективный курс «Индивидуальный проект» [5]. В ходе работы над проектами обучающиеся: – набираются опыта и знаний в интересующей их области, развивают проектные, исследовательские и информационные умения; – формируют позитивное отношение к продуктивной деятельности, развивают навыки целеполагания и планирования; – развивают критические, творческие и адаптивные умения, необходимость которых в современных реалиях трудно переоценить; – формируют и развивают навыки самоанализа, публичной деятельности и конструктивного сотрудничества; – развивают умение презентовать и защищать результаты проделанной работы. Проект выполняется в рамках одного или нескольких учебных предметов и затем представляется к публичной защите, где обучающиеся демонстрируют свои результаты и личные достижения в изучении 162 материала из выбранных областей знаний, способность планировать и осуществлять целесообразную и результативную проектную деятельность. Проанализировав общие положения и суть проектной деятельности в научно-педагогической и учебно-методической литературе, можно сделать вывод, что в качестве средства для реализации прикладных естественнонаучных и инженерных проектов может хорошо подойти платформа Arduino. Компания Arduino выпускает технические средства, позволяющие проектировать и программировать электронные устройства самого разного назначения: 3D принтеры, различные робототехнические и умные устройства, мобильные лаборатории и т.д. Программная часть Arduino состоит из свободно-распространяемой бесплатной среды разработки Arduino IDE. Данная среда используется для написания, отладки и записи различных программ в память микроконтроллерной платы. Если зарегистрироваться на сайте разработчика, то можно использовать онлайн версию среды. Аппаратная часть платформы представляет собой набор печатных плат, модулей и датчиков. Платы основываются на контроллерах фирмы Atmel и могут работать как с цифровыми, так и с аналоговыми сигналами подключаемых к ним устройств [1]. В целом, проведя сравнительный анализ представленных на потребительском рынке различных робототехнических платформ, кратко опишем основные преимущества использования платформы Arduino в проектной деятельности обучающихся. К ним можно отнести следующие: 1. Низкий порог вхождения. Высокоуровневая среда разработки не особо сложна в освоении, имеет русифицированный интерфейс и кроссплатформенна: доступна на ОС Windows, Mac OS, Linux, Android. Наличие электрической обвязки вокруг микроконтроллера и периферийных устройств обеспечивает стабильную работу элементов системы. Также есть многочисленное и активное пользовательское сообщество, которое публикует в Интернете обучающий теоретический материал и интересные практические наработки. 2. Широкие возможности аппаратного расширения, принцип модульности. Существует несколько десятков различных модулей и датчиков, которые можно подобрать в соответствии с задачами творческого проекта, использовать для расширения возможностей и функционала. Платы- контроллеры также представлены моделями в различном исполнении: Uno, Leonardo, Nano, Mega, Due, Zero и др. Они отличаются мощностью и набором базовых возможностей. Такая вариативность моделей позволяет выбрать наиболее подходящее решение с учетом конкретных условий. 3. Невысокая стоимость. 163 Платы Arduino, модули к ним и их аналоги относительно дешевы. Материальные затраты на проект, в зависимости от сложности, могут составить 2500 - 5000 рублей. Таким образом, исходя из изложенного выше, можно сделать вывод, что платформа Arduino хорошо подходит для образовательного процесса. Относительная простота освоения, большое разнообразие и доступность элементов платформы позволяют широко использовать ее в проектной деятельности обучающихся, в том числе и по направлению образовательная робототехника, способствуя не только созданию различных технических электронных устройств, но и развитию инженерно- конструкторских и творческих умений. Литература 1. Абдулгалимов, Г.Л., Косино, О.А., Субочева, М.Л. Основы образовательной робототехники (на примере Ардуино). – М.: изд. Перо, 2018. – 148 с. 2. Джуринский, А.Н. История педагогики: Учеб. пособие для студ. педвузов. – М.: Гуманит. изд. Центр ВЛАДОС, 2000. – 432 с. 3. Официальный сайт Arduino [Электронный ресурс]. – URL: https://www.arduino.cc/ (дата обращения 19.10.2020) 4. Федеральный государственный образовательный стандарт основного общего образования: офиц. сайт [Электронный ресурс]. – URL: https://docs.edu.gov.ru/document/8f549a94f631319a9f7f5532748d09fa (дата обращения 19.10.2020) 5. Федеральный государственный образовательный стандарт среднего общего образования: офиц. сайт [Электронный ресурс]. – URL: https://docs.edu.gov.ru/document/8f549a94f631319a9f7f5532748d09fa (дата обращения 19.10.2020) Иванова А.С., ГБОУ «Школа № 1293», г. Москва РАЗВИТИЕ КОНСТРУКТОРСКОГО МЫШЛЕНИЯ У ОБУЧАЮЩИХСЯ ОСНОВНОЙ ШКОЛЫ НА ПЛАТФОРМЕ ARDUINO Аннотация. В статье обсуждаются подходы к развитию конструкторского мышления у обучающихся основной школы на занятиях по робототехнике в системе дополнительного образования. Приводятся данные исследования популярности использования робототехнических конструкторов в образовательном процессе. Рассматриваются вопросы проектирования электронных образовательных ресурсов для дистанционного обучения на платформе Google Класс. 164 Ключевые слова: образовательная робототехника, конструкторское мышление, платформа Arduino, программа Tinkercad, приложение Google Класс, банк заданий, обучающиеся основной школы. Ivanova A.S., School No. 1293, Moscow DEVELOPMENT OF DESIGN THINKING OF BASIC SCHOOL STUDENTS USING ARDUINO PLATFORM Abstract. The article discusses approaches to the development of design thinking among students of basic school in the classroom on robotics technology in additional education. The research data on the popularity of using robotic constructors in the educational process are presented. The issues of designing electronic educational resources for distance learning on the Google Class platform are considered. Keywords: educational robotics, design thinking, Arduino platform, Tinkercad program, Google Classroom app, job bank, basic school students. Подготовка высококвалифицированных инженерных кадров для высокотехнологичного производства является важнейшей составляющей модернизации современного образования, в том числе технологического, которое в значительной мере должно оказать существенное влияние на формирование инновационной экономики страны. Как прикладная наука робототехника занимается разработкой автоматизированных систем для современного промышленного производства, которой отводится одно из приоритетных направлений в технологическом прорыве. За последние годы успехи в промышленной робототехнике и автоматизированных производственных системах изменили все сферы нашей жизнедеятельности. Сегодня промышленные, обслуживающие и домашние роботы широко используются потребителями, как в нашей стране, так и за рубежом. Интенсивная экспансия искусственных помощников в нашу повседневную жизнь требует, чтобы все пользователи обладали современными знаниями в области управления роботами, что позволит быстро развивать новые, умные, безопасные и более продвинутые автоматизированные и роботизированные системы. В России сейчас полным ходом идет целенаправленная подготовка поколения «суперинженеров XXI века», которым предстоит жить в условиях глобальной информатизации нашего общества и быстрой смены технологий. А осознанное начало этой подготовки – подготовка подрастающего поколения к реальной жизни закладывается в 165 общеобразовательной школе на разных ступенях обучения в предметной области «Технология». Именно на уроках технологии в школе у обучающихся закладываются основы конструкторского, инженерного, проектно- технологического мышления, которое необходимо им в повседневной жизни. Подростки осваивают на уроках базовые приемы ручного и механизированного труда с использованием распространенных инструментов, механизмов, машин, способами управления и правилами эксплуатации наиболее распространенных видов бытовой и офисной техники, необходимой в обыденной жизни и будущей профессиональной деятельности. Кроме этого, учатся применять в продуктивной деятельности знания, умения и навыки, полученные при изучении основ наук. Проблема образовательной робототехники и методики ее преподавания в образовательных учреждениях различного типа широко обсуждается в психолого-педагогической, учебно-методической и специальной литературе (Л.Г. Белиовская, А.С. Злаказов, Г.А. Горшков, С.Г. Шевалдина, Л.Ю. Федосов, С.А. Филиппов, А.В. Чехлова, С.А. Якушин). Проведенный в рамках темы диссертационного исследования анализ разнообразных робототехнических комплектов и конструкторов, которые используют в своей работе учителя технологии, показал, что платформа Arduino может помочь в развитии конструкторского мышления обучающихся основной школы, которое так необходимо для обеспечения фундаментальной подготовки будущих инженеров, архитекторов, технологов и др. Именно им предстоит решать нестандартные задачи по проектированию современной техносферы. Поколение «суперинженеров» не будет копировать то, что уже создано, не будет догонять новые технологии, они должны будут работать на опережение и создавать совершенно новое. За последние годы робототехника стала одним из самых востребованных направлений в дополнительном образовании. На современном рынке представлен огромный выбор робототехнических конструкторов. Результаты проведенного статистического исследования, посвященного вопросам популярности использования робототехнических конструкторов и их использования в образовательном процессе, приведены ниже на диаграмме (Рис. 1). Как мы видим, в большинстве случаев педагоги проводят занятия, используя платформы Lego Education: WeDo для младших школьников или Mindstorm для ребят постарше – они занимают первое место. Существуют и другие платформы, среди которых уверенное второе место после Lego занимает, безусловно, "Ардуино" (Arduino). 166 Рис. 1. Исследование популярности робототехнических конструкторов Как показывает личный опыт, в системе дополнительного образования педагогами крайне редко используются такие привычные элементы, как учебники и рабочие тетради. На занятиях намного больше времени они уделяют практической деятельности обучающихся. Это мотивирует учеников и позволяет преподавателю достичь планируемых образовательных результатов. Однако объем информации, который ученик должен усвоить для успешной работы с Arduino, достаточно велик, и без методических пособий и справочников обойтись трудно. Для освоения обучающимися платформы Arduino на занятиях в ходе практических работ мы используем групповые формы работы, а также предлагаем обучающимся решать типовые задания, которые включают в себя сразу несколько элементов, в равной степени необходимых для получения результата: написания программы, сборки электрической схемы, проверки работы устройства, часто поиск допущенных ошибок, их осмысление и исправление. Таким образом, занятия получаются полноценными, насыщенными и направлены на развитие инженерного, проектно-технологического и конструкторского мышления. Поработав с Arduino, каждый ребенок начинает разбираться в программировании, учится писать программы и приложения, что, несомненно, является действенным вкладом в будущее. В настоящее время большинство образовательных учреждений перешли на дистанционную форму обучения. Реализуя одну из задач нашего исследования, мы разрабатываем электронный образовательный ресурс для обучающихся основной школы, используя программу Tinkercad. 167 А для удобного взаимодействия с подростками остановили свой выбор на приложении Google Класс. Проанализировав разнообразные источники, мы выделили плюсы и минусы образовательной платформы Arduino. Перечислим их ниже: открытость и полная совместимость: используются любые электронные компоненты, можно собирать не только учебные схемы и роботов, но и устройства для практического использования: устройства слежения, сигнализации, автоматизации, управления бытовыми приборами, 3D-принтеры, другие автоматизированные инструменты; наличие огромного количества идей и готовых проектов для Arduino в сети Интернет; развитие конструкторского мышления и универсальных навыков конструирования и программирования; явно выраженные метапредметные связи, а также возможность еще более усилить их, разрабатывая проекты, касающиеся любых сфер человеческой деятельности. В заключение отметим, что применение педагогом на занятиях по робототехнике разработанного банка дидактических заданий направлено на развитие конструкторского мышления подростков, позволяет на практике закрепить освоенные умения и навыки по программированию технических объектов, а также дает представление о микроэлектронике, усиливает метапредметный подход и создает благоприятные условия для организации процесса обучения на высоком уровне, повышая мотивацию и вызывая неподдельный интерес у обучающихся. Литература 1. Белослудцева, Л.И., Прончев, Г.Б. Курс робототехники для дополнительного образования [Текст] // Проблемы и перспективы развития образования: материалы II Междунар. науч. конф. (г. Пермь, май 2012 г.). – Пермь: Меркурий, 2012. – С. 102-104. 2. Момот, М.В. Мобильные роботы на базе Arduino [Текст] / М.В. Момот. – СПб.: БХВ-Петербург, 2017. – 288 с.: ил. 3. Филиппов, С. А. Опыт технологического обучения школьников на основе робототехники / С.А. Филиппов – С.: Школа и производство, 2015. – № 1. – С. 21-28. 168 Абдулгалимов Г.Л., Холмогорова Е.Г., ФГБОУ ВО «Московский педагогический государственный университет» ПРОГРАММИРОВАНИЕ АРДУИНО В ЭМУЛЯТОРЕ TINKERCAD Аннотация. Статья посвящена методике применения эмуляторов при программировании платы Arduino. Наиболее распространенным таким эмулятором является Autodesk Tinkercad. Эмулятор Tinkercad можно использовать при дистанционном и традиционном обучении программированию микроконтроллеров. В статье также рассмотрены темы практических работ использования эмулятора. Ключевые слова: программирование микроконтроллеров, эмулятор Arduino, Autodesk Tinkercad, методика дистанционного обучения. Abdulgalimov G.L., Kholmogorova E.G., Moscow Pedagogical State University ARDUINO PROGRAMMING IN TINKERCAD EMULATOR Abstract. The article is dedicated to technique of using Arduino emulator. The most common emulator of this type is Autodesk Tinkercad. The Tinkercad emulator can be used for remote and traditional learning to program microcontrollers. The article also discusses practical examples of using the emulator. Keywords: microcontroller programming, Arduino emulator, Autodesk Tinkercad, distance learning technique. В условиях информатизации образования актуализируются задачи внедрения новых информационных и коммуникационных технологий в различные предметные области. Так, в подготовке будущих учителей физики, информатики и технологии все шире применяются различные методы и средства программирования и моделирования физических объектов, процессов и явлений. Для повышения эффективности обучения в различных разделах физики, техники и робототехники используются такие специализированные программные средства, как: Elcut, COMSOL Multiphysics, ANSYS Multiphysics, Maxwell, Elmer и Code Aster, Gostai Lab, TMflow и т.д. Существует множество решений для прототипирования приборов и устройств автоматизации и управления. В том числе, для разработки учебных проектов «умной» цифровой электроники используется микроконтроллерная платформа Arduino. Сегодня разработчики программного обеспечения предоставляют широкие возможности для работы с платой Ардуино без самой платы, благодаря многочисленным эмуляторам или симуляторам. С их помощью можно писать код для 169 программирования электронных схем с микроконтроллерами и проверять его работоспособность прямо на эмуляторе, без загрузки на само реальное устройство. К популярным эмуляторам Ардуино относятся такие системы как Tinkercad от Autodesk, Virtual Bread Board, FLProg и др. С помощью этих программ удобно изучать Аrduino, т.е виртуально создавать различные электронные схемы на базе Ардуино, программировать и отлаживать коды. Для начала работы на Tinkercad от Autodesk достаточно зарегистрироваться на онлайн ресурсе. Это можно сделать двумя способами: через адрес электронной почты или с помощью учетной записи в Google. Далее идет загрузка браузера с интерфейсом личного кабинета, в котором есть возможность выбора типа проектов: 3D-проекты, Circuits (Цепи). Нас интересуют проекты по моделированию электрических цепей, в частности, с использованием Ардуино. Все создаваемые проекты (цепи) сохраняются в Облако. Это очень удобно для продолжения ранее начатых проектов. Программирование Аrduino в Тinkercad может быть представлено в виде блоков или текста. Язык программирования по синтаксису соответствует языку IDE Arduino. Для запуска контрольного примера «Мигающий светодиод» (Рис. 1.) нужно: 1) в списке «Компоненты» выбрать плату «Arduino UNO R3» и установить ее в рабочее поле; 2) в верхней части поля щелкнуть «Код», далее выбрать «Текст»; 3) для запуска кода нужно в верхней части окна нажать «Начать моделирование»; 4) далее можно наблюдать мигание светодиода с интервалом 1 сек. на плате; 5) можно изменить частоту мигания светодиода, путем изменения данных в функции delay(). Рис. 1. Код «Мигание светодиода», представленный в виде текста 170 Для обучения микроконтроллерной платформе Аrduino с использованием эмулятора Тinkercad можно выполнить: проекты по подключению к Аrduino светодиодов (светодиодной гирлянды и трехцветного светодиода), семисегментного индикатора, зуммера, реле, термодатчика или термистора, датчика освещенности или фоторезистора, кнопки (датчика наклона, геркона), потенциометра (переменного резистора), модуля LCD (ЖКИ), датчика движения, матричной клавиатуры, ультразвукового дальномера HC-SR04, датчика газа MQ-2, серводвигателя, мотора с редуктором. Практические работы в Тinkercad выполняются в три этапа: 1) собрать цепь; 2) разработать код; 3) отладить и запустить процесс моделирования. А после того как код прошел отладку, его можно скачать из Tinkercad для загрузки в реальное Arduino IDE. Для этого в режиме программирования нужно нажать на кнопку «скачать код» (и тогда код скачивается в указанную папку). Применение эмулятора Autodesk Tinkercad открывает широкие возможности при обучении программированию микроконтроллеров и сборки учебных проектов умной программируемой цифровой электроники. Литература 1. Абдулгалимов, Г.Л. и др. Основы образовательной робототехники (на примере Arduino). – Москва, Издательство Перо, 2018. – 148 с. 2. Бесплатная онлайн-коллекция инструментов tinkercad.com – эмулятор Arduino. URL: https:// www.tinkercad.com/dashboard? type=circuits&collection=designs. Дата: 20.04.2020. 3. Блум Джереми. Изучаем Arduino: инструменты и методы технического волшебства: Пер с англ. – СПб.: БХВ-Петербург, 2015. – 336 с. 4. Петин, В.А. Создание умного дома на базе Arduino. – М.: ДМК Пресс, 2018. – 180 с. 171 Гоголданова К.В., Леонов В.Г., ФГБОУ ВО «Московский педагогический государственный университет» ON-LINE ТРЕНАЖЕР ПО ОСНОВАМ ЭЛЕКТРОНИКИ Аннотация. В статье раскрывается использование информационных технологий, в частности, электронных тренажеров при обучении электронике и схемотехнике. Описан on-line тренажер «Силициум», разработанный в среде Tinkercad и его применение в условиях дистанционного обучения. Ключевые слова: электронные образовательные ресурсы, тренажеры, электроника, схемотехника, Tinkercad. Gogogldanova K.V., Leonov V.G., Moscow Pedagogical State University INTERACTIVE ELECTRONICS TRAINER Abstract. This article deals with the use of information technology, in particular, electronic simulators for teaching electronics. It also discloses the types of simulators and their meaning. It describes "Силициум" simulator usage in Tinkercad software. Keyword: learning resources, simulators, electronic, circuits design. Одной из важнейших задач обучения является формирование учебных умений и навыков, многие из которых должны быть доведены до автоматизма. Такой технологией обучения, позволяющей успешно решить эту задачу, являются электронные тренажеры. Электронные тренажеры представляют собой электронные образовательные ресурсы, предполагающие многократное выполнение учащимися однотипных заданий с целью закрепления изучаемого материала и формирования прочных учебных навыков. Электронный тренажер может содержать систему разноуровневых заданий и использоваться в основном для закрепления изученного материала, как на уроке, так и во время самостоятельной работы обучающихся над домашним заданием. Однако использование тренажера в демонстрационном варианте может оказаться полезным и на других этапах обучения, например, во время объяснения нового материала или на этапе обобщения и систематизации пройденных тем. В педагогической практике активно применяются интернет- тренажеры по русскому языку, по математике, тренажеры для изучения иностранных языков и т.д. [1, 2] Однако анализ литературы показал, что 172 фактически нет разработанных компьютерных тренажеров по таким направлениям как электроника, электротехника или схемотехника. Список приложений для мобильных телефонов по данной тематике состоит не из одного десятка позиций [3, 4]. Все мобильные приложения можно разделить на 4 типа: приложения-справочники (Electonicstoolkit, разработчик-Electronical; Electronicshelper, разработчик –PiyushSharma); приложения – калькуляторы (CalcforElectronics, разработчик – SchillerApp); приложения – учебники ( Основы электроники, разработчик – EngineeringApps); приложения – игры и головоломки (CitcuitsJam, разрабочик – MuseMaze; SmartLogicSimulator, разработчик – Wrapptec). Образовательных тренажеров в этом списке также нет. В связи с этим нами была поставлена задача разработки on-line тренажера по основам электроники для учащихся профильных классов средних школ. В качестве инструмента для создания тренажера нами была выбрана образовательная платформа Tinkercad [5]. Этот бесплатный образовательный ресурс в настоящее время активно используется для обучения 3-D моделированию, о чем свидетельствует огромная библиотека проектов, выполненных на Tinkercad школьниками разного возраста. В тоже время платформа Tinkercad предоставляет пользователям и другие возможности, не столь популярные до настоящего времени. Однако после относительно недавно реализованного разработчиками Tinkercad расширения функционала другого раздела платформы, предназначенного для изучения электрических цепей (раздел Circuits), сделавшего возможным использовать его для проектирования устройств на основе микроконтроллера Arduino, возрос интерес и к этой части платформы. Раздел Circuits представляет собой симулятор электрических цепей с хорошо развитым графическим интерфейсом и, на наш взгляд, может быть с успехом использован в преподавании физики, электротехники и электроники. Нами на платформе Tinkercad(раздел Circuits) разработан тренажер, доступный всем пользователям сети Интернет, который мы назвали «Силициум». В настоящее время тренажер состоит из 8 разделов (Рис. 1). Каждый раздел посвящен определенной теме. Для того, чтобы использовать тренажер в педагогической практике необходимо иметь аккаунт в среде моделирования Tinkercad Circuits. Задания тренажера открыты для всех желающих, ими могут пользоваться как учителя, так и обучающиеся. 173 Рис. 1. Разделы тренажера «Силициум» Для работы с тренажером необходимо в строке поиска вписать «тренажер Силициум» или «силициум». Обратите внимание, что поиск необходимо осуществлять в разделе Circuits (Рис. 2). Рис. 2. Поиск тренажера в системе Tinkercad В настоящий момент поиск выдает 8 проектов. Это восемь разделов тренажера. В ближайшее время планируется разработка новых разделов. |