Дистанционное обучение основам робототехники – наш шаг в будущее

С момента появления в школе курса информатики идут споры о месте и роли ее в системе научных и гуманитарных знаний, которые должны быть усвоены учащимися. Без сомнения информатика - это актуальная на сегодняшний день наука о способах получения и обработки информации. Мы являемся свидетелями того, как происходит процесс перераспределения приоритетов общества с материальных на информационные процессы. В нашем веке владение информацией, знаниями, интеллектуальными правами, умение получать новую информацию, важнее, чем обладание материальными ресурсами и средствами производства.

В школе и в ВУЗе учащиеся получают знания с помощью компьютера, который выводит на экран красивые мультимедийные презентации или фильмы. Учащиеся могут управлять виртуальными системами с помощью интерактивной доски, исследовать их поведение, получая адекватное представление о взаимосвязях различных элементов этой системы. Но все эти знания виртуальны. Они приходят со страниц учебников или экрана компьютера, в который они попадают с мобильных носителей информации
или по каналам связи.

Однако, для того, чтобы сегодня избежать схоластичности знаний, предметы естественнонаучного цикла используют демонстрационный эксперимент и лабораторные работы. Оборудование, которое используется преподавателями этих предметов, не является техникой «21 века». Приборы, составляющие основу фонда лабораторного оборудования, в основном обладают высокой погрешностью, позволяющей оценивать результаты эксперимента скорее качественно, чем количественно. Решением этой проблемы могут служить образовательные конструкторы Lego Mindstorms NXT.

Современное образование должно соответствовать целям опережающего развития. Это возможно благодаря изучению не только достижений прошлого, но и технологий, которые пригодятся в будущем, а также ориентации как на знаниевый, так и деятельностный аспекты содержания образования.

Таким требованиям отвечает робототехника. Робототехника – это область техники, связанная с разработкой и применением роботов, а также компьютерных систем для управления ими, сенсорной обратной связи и обработки информации.

Уже несколько лет в Алтайском крае известно Lego – конструирование образовательная технология, формирующая у школьников способность критически мыслить, умение видеть возникающие проблемы и находить пути их решения, четко осознавать, где можно применить свои знания. Lego – робот помогает понять основы робототехники, в курсе информатики – наглядно реализовать сложные алгоритмы, а в начальном профессиональном образовании – рассмотреть вопросы, связанные с автоматизацией производственных процессов и процессов управления, систем безопасности.

Изучение робототехники позволяет решить задачи, стоящие перед информатикой как учебным предметом. А именно рассмотрение линии алгоритмизация и программирование, исполнителя, основы логики и логические основы компьютера. Робот рассматривается в рамках концепции исполнителя, которая используется в курсе информатики при изучении программирования. Однако, в отличие от множества традиционных учебных исполнителей, которые помогают школьникам разобраться в этой достаточно сложной теме, Lego– робот действует в реальном мире, что не только увеличивает мотивационную составляющую изучаемого материала, но вносит в него исследовательский компонент.

Для того чтобы осуществить обучение робототехники необходимы учителя, которые владели бы основными знаниями по робототехнике, навыками работы с роботами, имели достаточно информации о возможностях учебных конструкторов робототехники. На настоящий момент это является большой проблемой. Зачастую, преподаватели, имеющие в наличии робота, просто не видят всех открывающихся возможностей в его использовании, и поэтому не достаточно разбираются с ним. Это определяет актуальность специальных обучающих курсов и программ по робототехнике.

АлтГПА успешно работает с данным направлением уже три года. Стремительно развивается и дистанционное обучение, что сегодня позволяет нам создавать дистанционные курсы по разным направлениям и внедрять их в учебный процесс. В настоящее время академия для разработки дистанционных курсов и организации непосредственно обучения использует систему дистанционного обучения Moodle.

Система Moodle является одной из известных свободно распространяемых систем дистанционного обучения. Она позволяет создавать законченные лекционно-практические курсы, оснащенные мультимедийными   средствами.   Среда   насыщена   большим   количеством модулей, позволяющих загружать на сервер готовые файлы, создавать информационные блоки непосредственно  в Moodle,  а также использовать ссылки на страницы, находящиеся в Интернете.

На базе системы дистанционного обучения Moodle (moodle.uni-altai.ru) в академии с 10 октября   2011 года функционирует дистанционный курс «Основы робототехники», который позволяет учащимся и преподавателям получить необходимую информацию об учебном конструкторе LEGO Mindstorms NXT, научиться управлять им, решать задачи практического характера. В дистанционном курсе отражены цели, тематическое планирование, содержание, система упражнений, организационные формы обучения.
На сегодняшний день участниками нашего курса являются более 20 человек, из разных районов и городов Алтайского края. Возраст участников также различен: 12-17 лет.

Курс представлен в еженедельном формате. Каждое занятие в курсе имеет следующую структуру:
• Лекция
• Практические задачи,
• Домашняя работа.

Структура занятия представляет собой совокупность элементов, обеспечивающих его целостность при любом варианте его структурирования. К ним в классическом варианте относятся:
1. Организационное начало урока;
2. Определение целей и задач урока;
3. Объяснение нового материала;
4. Закрепление нового материала;
5. Домашнее задание;
6. Подведение итогов занятия.

На изучение темы и выполнение домашнего задания, в среднем, предоставляется одна неделя. Ответы и решения присылаются в виде текстовых файлов, фотографий, видео, программ с расширением *.rbt. Мы в свою очередь проверяем все присланное, оцениваем работы (зачтено/ не зачтено), оставляем в письме каждому участнику свои отзывы и пожелания!

Курс «Основы робототехники» включает в себя следующие темы:

• История развития робототехники
• Введение в робототехнику
• Конструирование роботов. Основы конструирования роботов
• Программирование роботов. Знакомство с NXT
• Сенсоры и интерактивные сервомоторы
• Направляющая и начало программы
• Ветвление с контроллером от значения и сенсора
• Цикл с контроллером от таймера и сенсора
• Дистанционная олимпиада по основам робототехники
• Математические операции в NXT
• Логические операции в NXT
• Решение задач

В рамках апробации разработанного курса и для популяризации робототехничеcкого движения были проведены мастер – классы в МБОУ СОШ №30 и МБОУ Лицей №9 г. Новоалтайска. Также дистанционный курс «Основы робототехники» был представлен на круглом столе по робототехнике, семинаре "Применение основ робототехники в учебном процессе" и Ломоносовских чтениях на базе АлтГПА.

Итогом дистанционного обучения участников курса стало участие во IΙ Краевой Олимпиаде по Робототехнике, которая состоялась 29 марта 2012 на базе АлтГПА.

В соревнованиях приняли участие 31 команда, более 150 учеников. Соревнования проходили в трёх состязаниях: «Траектория», «Робобильярд», «Сумо».

В настоящее время разработка дистанционного курса продолжается, впереди участников ожидает разбор задач Олимпиады, обсуждение решений, а также подведение итогов обучения и получение сертификатов. Обучение на курсе завершится 1 мая 2012 года.

На наш взгляд, рассматриваемая проблема не исчерпана. Существуют перспективы ее дальнейшей разработки. По результатам обучения учащихся в дистанционном курсе может быть осуществлена доработка его содержания.

Робототехника в школе представляет учащимся технологии 21 века, способствует развитию их коммуникативных способностей, развивает навыки взаимодействия, самостоятельности при принятии решений, раскрывает их творческий потенциал. Ученики лучше понимают, когда они что-либо самостоятельно создают или изобретают. При проведении занятий по робототехнике этот факт не просто учитывается, а реально используется на каждом занятии.

Благодаря технологиям дистанционного обучения, сегодня мы можем поделиться своим опытом работы с образовательными конструкторами с другими людьми, желающими работать в данном направлении, оказать им поддержку в их творчестве, обеспечить необходимыми материалами.