III Командная педагогическая олимпиада-универсиада

Главная

Моделирование арктической исследовательской станции «Странник» на базе Центра инновационного творчества школьников

Моделирование арктической исследовательской станции «Странник» на базе Центра инновационного творчества школьников

Ольга Александровна Мазуренко
Содержание проекта

1. название команды «ROBOTOB»

2. педагогический результат, который будет демонстрировать команда и краткое описание педагогических действий (что планируется сделать, каковы цели действия, какие общие, предметные и надпредметные составляющие человеческого развития предполагается затронуть, схема действий)
Педагогический результат:
Приобретен опыт командной инновационной конструкторской деятельности
В процессе реализации проекта будет создан и запрограммирован мобильный робот (прототип исследовательской робототехнической станции «Странник»)
Предметные знания
В области информатики: понимание сути и назначения алгоритмической структуры «Цикл», умения составлять циклические программы для исполнителя
В области математики: знание функциональной зависимости между диаметром и длиной окружности,
В области технологии: способы жесткого крепления деталей
В области физики: прямая механическая передача
Умения и навыки:
В области информатики: умение работать в среде программирования NXT-G, осознанно использовать блоки «движение», «мотор», «ожидание», писать циклические программы для исполнителя
В области математики: выполнять расчет требуемого числа оборотов колеса (градусов на энкодере) .
В области технологии: спроектировать конструкцию мобильного робота в соответствии с требуемыми параметрами и решаемыми задачами
В области физики: умение использовать прямую механическую передачу для конструирования мобильного робота

Надпредметные
Умение систематизировать имеющийся материал
умение представлять результат (работать в команде)
Схема действий:

Члены Команды
Объяснение сути организации творческой деятельности на основе компетентностного подхода и возможностей образовательной робототехники

Участники проекта
слушают

Члены Команды
Постановка проблемы
(пояснение сути метода)

Участники проекта
Формирование команд (групп), обсуждение проблемы, распределение обязанностей в команде

Члены Команды
Организация работы тематических групп

Участники проекта
Объединение в тематические группы, активная работа по выбранному вопросу

Члены Команды
Организация работы команд
консультирование

Участники проекта
Активная работа в команде над проблемой

Члены Команды
Оценка деятельности команд

Участники проекта
Презентация результата работы

3. условия, которым должны удовлетворять обучаемые, для того, чтобы результат мог быть продемонстрирован6
1) умение работать на компьютере
2) наличие элементарного опыта в конструировании

4. средства отбора: те педагогические измерения, которые позволяют отобрать обучаемых, удовлетворяющих перечисленным в п. 3 требованиям;
1) умение запускать и завершать программы
2) владение технологией Click & Drop
3) изображение элементарных технических схем на бумаге

5. концептуальные позиции: с точки зрения каких педагогических концепций, теорий, принципов, эмпирических приемов и методов, эвристических соображений и т.п. команда рассматривает свое предстоящее действие (эти концептуальные позиции не подлежат оценке, хотя будут обсуждаться; основное назначение этого раздела – фиксация той системы представлений, которую использует команда и того языка, на котором с ней имеет смысл разговаривать);


В ХХI веке одной из стратегических задач развития России является достижение нового уровня экономического и социального развития, соответствующего статусу мировой державы, обеспечивающего национальную безопасность страны, занимающей передовые позиции в мировом сообществе в условиях глобальной экономической конкуренции. Развитие общества в значительной степени зависит от уровня развития науки и производства, где в настоящее время особое внимание уделяется развитию и активному внедрению высоких технологий. Сегодня обществу нужны энергичные, активные и инновационно мыслящие исследователи, изобретатели, предприниматели, новаторы. Подготовка таких специалистов – приоритетная задача современной системы образования.
Принятие ряда стратегических документов, направленных на развитие российской системы образования: Федеральных государственных образовательных стандартов нового поколения (ФГОС), Национальной образовательная инициатива «Наша новая школа», Концепции Федеральной целевой программы развития образования на 2011 - 2015 годы и др. дает возможность образовательным учреждениям самостоятельно решать вопрос о том, каким образом они будет способствовать формированию высокообразованного инновационно мыслящего «человеческого капитала».
Следовательно, современное образование должно быть построено так, что наряду с трансляцией обучающимся основ накопленного человечеством опыта, регулярно должны присутствовать моменты, которые воспитывают качества, необходимые для инновационной деятельности. Развитие мировой и отечественной экономики, усложнение и реструктуризация технологических и экономических связей и отношений — это факторы, создающие предпосылки для перехода от фрагментарного изучения предметов к систематизированному интегрированному обучению, формирующему надпредметные компетенции (анализ, систематизация, поиск и подбор алгоритма, комплексная разработка проекта и пр.), а также предполагающие пересмотр смыслов и структуры достижений и результатов учащихся.
Мы считаем, что одним из возможных вариантов организации такого обучения является внедрение образовательной робототехники, поскольку она в явном виде позволяет реализовывать комптентностный подход, концепцию «обучения на проектах»,
Как показывает практика, применение образовательных робототехнических конструкторов даёт возможность одновременного освоения, закрепления знаний и отработки навыков сразу по нескольким предметам: информатика, математика, физика, технология, биология, химия и т.д. В свою очередь, формирование комплексных знаний способствует развитию системности мышления, учит комплексно подходить к решению реальных практических задач.
Сегодня разработаны и сертифицированы образовательные конструкторы, которые могут быть использованы для обучения школьников наиболее сложным для понимания темам из курса физики, математики, техники и технологии и др. Базовым оборудованием для работы следует считать конструкторы и комплектующие, разработанные фирмами LEGO. Родившаяся в Массачусетском технологическом институте идея использования 32-разрядного микроконтроллера NXT фирмы ATMEL, применяемого в видео и аудио устройствах, смартфонах, устройствах ввода и вывода информации, в науке и на производстве, для создания учебного робота Mindstorms, была реализована фирмой LEGO. Сегодня в рамках образовательной программы, «LEGO Education» разработаны ряд образовательных робототехнических конструкторов, которые стали достоянием огромного количества учебных заведений среднего и профессионального образования, центров дополнительного образования в качестве наглядного средства обучения. В состав конструктора входит не только микропроцессор, но и сервомоторы, а также контроллеры для использования различных датчиков: датчики касания - позволяют роботу реагировать на окружающие его препятствия; датчик звука (микрофон) - позволяет роботу реагировать на уровень громкости звука; датчик освещенности - используя датчик, робот может реагировать на изменения освещенности; датчик цвета – позволяет роботу различать основные базовые цвета; ультразвуковой датчик - позволяет определять расположение окружающих предметов, определять расстояние до них, а также реагировать на движение; температурный датчик – позволяет конструировать робота, реагирующего на изменение температурного режима окружающей среды; гироскопический датчик – позволяет ориентировать положение робота в пространстве и т.д. Предлагаемые образовательные робототехнические конструкторы предварительно прошли серьезное испытание и тестирование в реальных условиях, а также сертификацию и проверку на соответствие ГОСТам учебного оборудования.
Микроконтроллер NXT может программироваться как напрямую с помощью встроенного интерфейса управления, так и с помощью ряда специализированных языков, имеющих как текстовый, так и графический интерфейс программирования: RoboLab, NXT-G, LabVIEW, RobotC. Данные среды программирования доступны для освоения как школьниками, так и студентами, кроме того, они созданы на основе языка LabVIEW, который используется в исследовательских, промышленных и университетских лабораториях, инженерных проектах, в управлении атомным реактором, с его помощью осуществляется управление космическими объектами, марсоходами и т.д. Данные языки поддерживают методологию среды LabVIEW - визуального проектирования программ. Среда имеет графический интерфейс, и все программы, созданные в ней, представляют собой рисунки-схемы, способные реализовать работу самых сложных технических приборов и установок.
Образовательная робототехника позволяет реализовать интегрированное обучение, что дает возможность обучающимся применять на практике знания не только информатики, математики и физика, но и таких научных областей как технология и биоинженерия.
Современные тенденции в обществе и в образовании предъявляют новые требования не только к содержанию и структуре информации и знаний, которыми владеет человек, но и к возможности их использования для создания чего-то нового. В такой ситуации необходим иной уровень осмысленности процедур применения знаний. Будущие специалисты нуждаются в ясном понимании основ инновационной деятельности, алгоритмов организации инновационного процесса. Сегодня необходимо не просто знакомить школьников с инновациями как нововведениями, основанными на новом опыте и достижениях науки, а сформировать понимание того, что инновация — это целостный процесс предполагающий четыре этапа: инвестиции — разработку — внедрение — получение социального улучшения или качественного превосходства. Таким образом, образовательная деятельность должна задавать логику развития инновационных процессов, строится на ясном понимании парадигмы научной организации инновационной деятельности, с учетом персональных склонностей и личностных приоритетов учащихся в выборе направлений инновационного творчества, а также методов анализа, систематизации информации и оценки результата работы.
Разработка образовательных проектов робототехнических систем предполагает командную форму деятельности обучающихся. Операторами робота являются 2 – 10 обучающихся. Работа в команде над созданием конечного продукта на сегодняшний день является наиболее перспективной и эффективной организацией труда. Как показывает практика, все инновационные проекты, получившие широкое распространение в мире и основанные на комплексном применении знаний из различных научных и технических направлений - результат работы коллектива разработчиков. Следовательно, приобретение навыков командной работы является одним из обязательных требований инновационной деятельности при организации образовательного процесса и продуктивной работы «на результат».
Образовательная деятельность должна создавать условия для удовлетворения динамично растущих потребностей учащегося, развития его личности. Высокий уровень интереса, проявляемый обучающимися к данному направлению позволяет в ходе занятий повысить их познавательную активность и коммуникативную культуру, развить творческие способности, повысить мотивацию к освоению теоретических знаний, а сами занятия сделать интересными за счет сочетания групповых и индивидуальных форм деятельности, широкого использования игровых методов, практической ориентированности решаемых задач, свободы в технологическом конструировании, визуалиции этапов программирования поведения модели. Кроме того, проведение олимпиад, форумов, фестивалей, выставок инновационного творчества повышает уровень самооценки учащихся.

Теоретической основой исследования являются:
 Исследования по проектированию инновационных образовательных систем: (Р.П. Вчерашний, В.И. Загвязинский, М.Г. Карпунин, Н.О. Яковлева, Е.В. Яковлев, и др.);
 Работы в области образовательной робототехники: (Л.Г. Белиовская, А.Е. Белиовский, А.В. Барсукова, А.Ф. Крайнев, И.М. Макаров, Ю.И. Топчеев, Е.А Рыкова, С.В. Филиппов, и др.);
 Работы в области педагогики и методики обучения информатике (И.Ф. Исаев, В.В. Малев, А.А. Малева, Т.Н.Калечиц, В.А Сластенин, Е.Н. Шиянов и др.).

Основные принципы
Принцип целевой установки. Учебно-воспитательный процесс, должен быть четко спланирован, определены цели и задачи, объявлены реально достижимые результаты работы в целом, каждого отдельного задания. При этом значимость любого дела должна быть ясна учащимся.
2. Принцип доступности. Рассматриваемый материал должен быть доступен учащимся, т.е. соответствовать уровню их подготовленности.
3. Связь с жизнью и практической деятельностью. Рассматриваемые вопросы должны носить общественно значимый характер и определенную практическую, профессиональную направленность. В процессе занятий необходимо работать над созданием и развитием работоспособных команд обучающихся.
3. Принцип единства и целостности учебно-воспитательного процесса. При организации занятий необходимо органически сочетать учебные и воспитательные задачи на основе учета возрастных и индивидуальных особенностей учащихся, и реализации дидактических принципов научности, доступности и наглядности обучения.
4. Принцип развития активности и самодеятельности. Учебные задания должны предоставлять учащимся простор для проявления их самостоятельности и обеспечивать добровольность в выборе направления деятельности (проектирование, конструирование, программирование) в выборе средств и методов достижения целей
5. Принцип единства требовательности и уважения к личности. Взаимоотношения преподавателя и обучающихся должны быть дружескими, создавать комфортную творческую обстановку, способствовать наиболее полному проявлению интересов и возможностей как обучающихся так и профессиональных качеств руководителя. Руководитель должен учитывать интересы и мнение обучающихся, уважать их самостоятельность, вместе с тем обучающиеся обязаны подчиняться правилам поведения и установленному порядку.


6. средства фиксации достигнутого результата: педагогические измерения и способ их интерпретации, позволяющий утверждать, что результат достигнут (желательно градуированный, то есть: какие показатели означают, что результат достигнут вполне успешно, успешно, удовлетворительно, слабо, какие означают провал) измерения могут производиться как в конце, так и в процессе исполнения проекта;
Предметные
- робот успешно выполняет задание (обучающиеся понимают, какое необходимое конструкционное решение должен иметь робот, как может быть реализована управляющая программа, могут объяснить действия, выполняемые роботом, идентифицировать и объяснять ошибки и неточности в действиях робота);
- робот некорректно выполняет задание;
- робот не выполняет поставленные перед ним задачи.
Надпредметные
- команда четко, логично представляет результаты совместной деятельности;
- команда представляет только технический результат, но не описывает педагогический характер совместной деятельности;
- команда не представляет или не в полном объеме представляет результат деятельности.

7. распределение функций в команде (оно может быть различным, исполнительная часть может осуществляться как всей командой, так и ее частью, или вообще только одним из ее членов).
Объяснение глобальной задачи
Объяснение конструкционных особенностей
Объяснение специфики программирования роботизированных систем
Консультирование


Максим Александрович Спиров
Думаю, будет интересно!
Но, главным как для разработчиков проекта, так и обучающихся, мне кажется будет именно предметный результат, а не заявленный в проекте " опыт командной ... деятельности". Расскажите, как вы планируете сделать приобретение этого опыта осознанным и значимым? Как вы собираетесь оценить его исходный и конечный уровень?

Иван Иванович Павлов
Здравствуйте!
Интересная работа. А данная работа имеет статус проекта или уже есть какой то опыт по реализацию?

Софья Евгеньевна Дивнич
Здраствуйте, команда «ROBOTOB» ! Тема Вашего проекта показалась нам перспективной, ориентированной на использование современных средств в организации образовательного процесса. Но вместе с тем у нас возникают вопросы: насколько Вам кажется реалистичной исполнение этого проекта? Какие средства Вы планируете использовать для создания мобильного робота? Где Вы возьмете средства для создания робота?



С уважением, команда "Первый ВУЗ Алтая".

Мария Николаевна Григорьева
Здраствуйте, команда «ROBOTOB»! Тема вашего проекта кажется нам актуальной, интересной и перспективной. Но у нас возник вопрос: возможно ли достижение заявленного результата(В процессе реализации проекта будет создан и запрограммирован мобильный робот (прототип исследовательской робототехнической станции «Странник»)) в рамках очного тура (2-3 часа). С уважением, команда « УдГУ - ПРОФИ».

Татьяна Анатольевна Яркова
Здравствуйте, Екатерина. На очном туре мы хотим продемонстрировать занятие, аналогичное тем, которые мы проводим со школьниками нашего центра, и показать как на примере образовательной робототехники может быть реализовано подавляющее большинство тех требований, которые сегодня предъявляет общество и государство к системе образования.

Добавлено спустя 3 минуты:
Здравствуйте, Иван. Наш цент работает уже три года.

Добавлено спустя 7 минут:
Здравствуйте, Софья. Данный проект - это всего лишь учебная модель. Для реализации этого проекта мы используем образовательные программируемые робототехнические конструкторы.

Добавлено спустя 12 минуты:
Здравствуйте, команда "УдГУ-ПРОФИ". Данный проект носит учебный характер, для его реализации будет использован робототехнический программируемый конструктор. Созданная модель будет способна реализовать в учебных условиях те же функции, которыми обладает настоящая станция-робот.





Татьяна Анатольевна Яркова
Здравствуйте, Дарья. Речь идет о системе дополнительного обучения. В данном проекте востребованы знания информатики, технологии, физики и математики