НАУЧНО-ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ ЖУРНАЛ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ АЛЬМАНАХ

НАУЧНО-ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ ЖУРНАЛ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ АЛЬМАНАХ

«
Актуальные вопросы преподавания предметов естественно-научного цикла

Полозова И. В. Робототехника на уроках информатики


Оригинал материала размещен в выпуске № 12 (38) https://f.almanah.su/38.pdf

В последние годы, в особенности на фоне разрастающейся игровой индустрии, стало набирать популярность такое понятие, как «геймификация». Другими словами, в процесс обучения активно внедряется игровой процесс, зачастую с использованием последних научно-технических достижений. Но не стоит думать, что ничего подобного не было раньше. В качестве примера, можно привести Древние Афины, в которых через соревнования с развлекательным элементам, проводилось обучение различным дисциплинам, в том числе и воинским.
Я. А. Каменский в своих трудах так же говорил о том, что обучение не должно отвращать, а формализм, где это возможно, желательно заменять на более практически применимые предметы. Другими словами, необходимо использовать тот метод, который будет нести больше приятных моментов ученикам, не забывая, при этом, о самой цели занятий. Так же мы можем вспомнить Э. Л. Берна, который даже тяжёлые социальные процессы рассматривал как игры с определёнными правилами и призами. Это значит, что не стоит относиться к подобным вещам, как к инструменту только для развлечения и получения удовольствия, с целью слега разбавить скучные будни. Рассмотрим подробнее, какие задачи позволяет решать игровое обучение.
Согласно Н.Д. Литвинову, существует несколько психологических компонентов усвоения учебного материала, а именно: отношение учащихся к обучению, чувственное ознакомление с учебным материалом, переработка материала через мышление и дальнейшее запоминание. Исследования А.А. Смирнова, П.И. Зинченко и многих других показывают, что процесс запоминания происходит эффективнее, когда имеется конкретная цель или практическая необходимость и применимость. Помимо значимости учебного материала немаловажен фактор включения новых знаний в деятельность учащегося.
Игровое обучение позволяет решать подобные задачи. Если игра интересная и нравиться учащимся, то это обеспечивает положительное отношение к учебному материалу. Чувственное ознакомление проходит через наглядность, которую в современных условиях обеспечить всё проще и проще. Не просто так говориться, что лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать. И это качается многих вещей, начиная от выпечки блинов, заканчивая управлением самолётом. Нужна практика, и современные технологии в виде симуляторов, виртуальных моделей, сборных роботов позволяют сделать наглядный материал доступнее не только для студентов в специализированных ВУЗах, но и для школьников.
Определённые трудности могут возникнуть не только с материально-технической базой, но и с применимостью в повседневной жизни. Новая информация должна не только включаться в уже имеющуюся систему знаний у учеников, дополняя её, но и закрепляться через повторение. Как это работает на практике, мы можем рассмотреть на примере ведения занятий по робототехнике.
В настоящее время, на рынке существует разнообразие конструкторов с множеством подключаемых модулей и датчиков. Для примера рассмотрим LEGO MINDSTORMS EV3. Кроме программируемого процессора, имеется возможность использования датчиков цвета, расстояния, скорости, шума и некоторых других. Используя различные программные оболочки под платформу EV3, можно отказаться от использования специализированных языков программирования, таких, как RobotC, работая с более широкоприменимыми: C#, Phyton, Java. Такая многоязычность помогает заинтересовать тех школьников, которые уже сделали свой выбор в пользу определённой сферы, например, написание сайтов или анализа больших объёмов данных. Навыки и знания, полученные ими при работе с такими роботами не станут лишним грузом, а заложат основу для дальнейшего их развития.
Остальную часть обучающихся привлечёт разнообразие задач, которые можно решать с помощью подобных конструкторов, что может помочь облегчить выбор будущей профессии. Рассмотрим несколько примеров.
Относительно популярными являются игры, где люди, управляя различной техникой, в частности танками, участвуют в сражениях друг с другом по сети. В связи с такими веяниями, если вы предложите собрать рабочий мини-танк на уроке, идея вызовет большее одобрение, чем воссоздание «гравицапы» из фильма «Кин-дза-дза!». Для этого понадобиться процессор, мотор, динамик, лампочки, сканер расстояния, датчик распознавания цвета и корпус. Так же мы можем построить лабиринт.
Сканер расстояния будет получать информацию об окружающих препятствиях, передавая данные на процессор, который, в свою очередь, будет рисовать карту движения. Датчик цвета мы можем поставить на пушку, которая при обнаружении определённой расцветки произведёт условный выстрел, сообщая об этом посредством звукового и светового сигнала.
Так же можно усложнить задачу. Сделать пушку подвижной, для этого понадобиться ещё один моторчик, прикрепив к ней датчик цвета. Сканер расстояния будет запрещать выстрел на определённых дистанциях: дальней – снаряд не долетит, ближней – из-за угрозы поражения самого себя условными осколками. Роль враждебного объекта может выполнять другой танк. Таким образом можно ввести несколько соревновательных моментов. Или первый танк изначально собран учителем, имеет оптимальные алгоритмы, а ученики стараются оптимизировать свою работу, или оба танка программируют учащиеся, что вызывает соревнование между командами. Призом, в таком случае, будет победа и решённая задача. Так же можно научить работать школьников в команде, задавая каждому из них решать отдельную задачу: отдельно разработка движения, отдельно работа с датчиком и т.д.
В данном примере мы реализовали все условия для лучшего усвоения материала. Заинтересованность проявляется через популярность определённой тематики, обеспечивая положительное отношение к подобным занятиям. Чувственное восприятие реализуется через понимание практической применимости полученных знаний. Использование роботов облегчает производственные, поисково-спасательные процессы и многое другое. Переработка мышлением облегчается, потому что изучаемый материал согласуется с уже имеющимися знаниями об окружающем мире у школьников старших классов. Повторение полученного опыта можно обеспечить, решая и другие подобные задачи робототехники, постепенно внедряя различные алгоритмы обработки и оптимизации получаемых данных.
Зачастую учащиеся 9-10 классов не знают, кем хотят стать, и одна из первостепенных задач учителей, это раскрытие перед ними всего потенциала изучаемого предмета и связанных с ним профессий. Проведение лабораторных работ по химии позволяет не только увидеть интересные реакции, но и получить полезные в быту знания по удалению различных загрязнений. Изучение физики позволяет не только обезопасить себя при работе с электроприборами, понимая причины и признаки перегрузки сети, но и изучить преимущества системы блоков, что сэкономит вам силы при поднятии тяжестей на чердак. В связи с этим возникает вопрос: а как мы можем использовать знания робототехники в повседневной жизни и какую пользу они несут для тех, кто не собирается работать программистом?
Ответом на этот вопрос может стать изобретательность учителя. Хочешь стать спортсменом? Давайте соберём робота-змею, которая при приближении руки будет выбрасывать голову вперёд со случайной задержкой во времени. Таким образом, можно отработать собственную реакцию, и понадобиться для этого процессор, мотор и датчик расстояния. Постоянно теряете ключи? Можно прикрепить к ним источник звука, на который будет ориентироваться робот-поисковик. При этом диапазон может быть недоступен для человеческого уха.
Роботы, которые собирают Кубик Рубика, роботы со встроенной камерой, фонарём и манипулятором для поиска вещей под кроватью, платформа для перевозки тапочек. Направление интересно тем, что имеет множество вариаций и может отвечать на запросы учащихся. При этом школьникам проще объяснить, что даже если они и не будут непосредственно принимать участие в создании любого вида программного обеспечения, то полученные знания позволят иметь представление о некоторых преимуществах и недостатках современного этапа научно-технического прогресса. А это, в свою очередь, может помочь оптимизировать свой труд через приобретение или отказа от определённого вида техники.
Список литературы
1.       Евплова Е. В. Геймификация как средство повышения мотивации к обучению// Одинцовские чтения. М., 2013. URL: http://evplova.ru/nauchnye-i-metodicheskie-stati/53-gejmifikatsiya-kak-sredstvo-povysheniya-motivatsii-k-obucheniya
2.       Конанчук Д., Волков А. Эпоха«гринфилда» в образовании. М.: Сколково. 2013.URL: http://www.skolkovo.ru/public/media/documents/research/education_10_10_13.pdf
2020