Робототехника в УМК

Прежде чем приступить к анализу УМК и учебных пособий по информатики следует уточнить, определение образовательной робототехники. Образовательная робототехника – это междисциплинарное направление обучения школьников, интегрирующее знания о физике, мехатронике, технологии, математике, кибернетике и ИКТ, и позволяющее вовлечь в процесс инновационного научно-технического творчества учащихся разного возраста.
Анализ данной тенденции в рамках образовательного процесса происходит в сфере информатики и информационно-коммуникационных технологий. По этой причине особую значимость представляет внедрение учебных роботов и их оборудования в общеобразовательный процесс школ, средне специальных заведений, высшей школы.
Необходимо указать на то, что развитие робототехники включено в перечень приоритетных направлений технологического развития в сфере информационных технологий, которые определены Правительством в рамках «Стратегии развития отрасли информационных технологий в РФ на 2014–2020 годы и на перспективу до 2025 года».
В ходе исследования я пришел к следующему выводу, компоненты робототехники в основных учебниках информатике либо отсутствуют, либо представлены в теме «Алгоритмы и исполнители», посредством простейших исполнителей (чертежник, черепашка, робот и др.).
Мной были взяты следующие учебные материалы с компонентами робототехники: Филиппов С.А. «Робототехника для детей и родителей», Босова Л.Л., Босова А.Ю., «Информатика. 9 класс», Босова Л.Л. «Информатика 11 класс», Копосов, Д. Г. «Робототехника на платформе Arduino: учебное пособие».
При анализе УМК и учебников информатики с курсом изучения робототехники я выделил следующие моменты:
Современное школьное образование, с перегруженными учебными программами и жесткими нормативами, не в состоянии продвигать полноценную работу по формированию инженерного мышления и развивать детское техническое творчество. Количество отведенных по программе часов не всегда хватает для полноценного изучения учебного материала. В таких условиях реализовать задачу формирования у детей навыков технического творчества крайне затруднительно.
Материальная основа и учебные проекты многих станций юных техников морально и физически устарела. Современные дети, для которых iPad, iPhone, Playstation и другие продукты IT-индустрии – реальная жизнь, с трудом проникаются интересом к центрам технического творчества дополнительного образования с оснащением минувшего столетия.
Изучение компонентов робототехники полностью зависит от инициативы и творческой самостоятельности преподавателя. Так как в основной массе учебников и учебно-методических комплексах по информатики курс робототехники присутствует лишь опосредованно в теме «Алгоритмы и исполнители». Теория преподавания не рассматривает симбиоз между практикой с компьютерными программами и робототехникой.
К позитивным сторонам следует отнести возникновение более результативных и доступных учителю методов и средств преподавания, содействующих реализации задач современного обучения. Одной из новинок стало применение программируемого конструктора и набора деталей. Примером могут служить наборы серии LEGO Education WeDo и LEGO Mindstorms EV3, Arduino и т.д.
В распоряжение школьников даны конструкторы, оборудованные микропроцессором и комплектами измерителей, позволяющих разрабатывать программируемые модификации роботов. С их помощью ребята могут программировать роботов на выполнение определенных функций. Благодаря датчикам, созданные конструкции реагируют на окружающих мир. Специальное разработанное программное обеспечение позволяет организовать отдельные модули в распределенные сети, где роботы способны связываться друг с другом, опрашивать и обмениваться данными. С помощью программирования обучающиеся наделяют интеллектом свои модели, и используют их для решения задач, которые связывают с творческими проблемами по курсу математики, информатики, окружающему миру.
К негативным сторонам стоит отнести противоречивый характер курса робототехники в УМК информатики. Так, несмотря на целенаправленную образовательную политику устранения дисбаланса между техническими и гуманитарными знаниями. Конструктивных шагов в данном направлении в настоящий момент недостаточно.
Образовательная робототехника испытывает острый дефицит в учебных пособиях и методических материалах. Отсутствие механизмов нормативной регламентации, с одной стороны, позволяет создавать необходимую вариативность и обновляемость программ, с другой стороны, не всегда обеспечивает предоставление услуг достойного качества.
Также я отметил непоследовательность в развитии темы, «Алгоритмы и исполнители» в которую, входят компонент робототехники. Так в учебнике «Информатика. 9 класс» Л.Л. Босова, А.Ю. Босова, в главе «Алгоритмизация и программирование» ставятся такие задачи как: постановка задач, алгоритмизация, программирование, отладка тестирование. То есть идет усложнение задач алгоритмизации перед обучающимся. Тогда как в учебнике «Информатика. 11 класс» Л.Л. Босова, А.Ю. Босова в главе «Алгоритмы и программирование» опять рассматриваются понятие и свойства алгоритма. Тем самым я хочу указать на отсутствие градации в развитии понятия и механизмов алгоритмов. Что, несомненно, является упущением.
1.2 Соответствие УМК с компонентами робототехники требованиям ФГОС
Рассмотрим мнение руководителя, Всероссийского учебно-методического центра образовательной робототехники В.Н

. Халамова он определяет робототехнику как «универсальный инструмент» для общего образования. По его мнению, «робототехника идеально вписывается и в дополнительное образование, и во внеурочную деятельность, и в преподавание предметов школьной программы, причем в четком соответствии с требованиями ФГОС. Она подходит для всех возрастов – от дошкольников до студентов. А использование робототехнического оборудования на уроках – это и обучение, и техническое творчество одновременно, что способствует воспитанию активных, увлеченных своим делом людей, обладающих инженерно-конструкторским мышлением. Образовательная робототехника дает возможность на ранних шагах выявить технические наклонности учащихся и развивать их в этом направлении».
В содержательном разделе примерной основной образовательной программы основного общего образования по информатике кратко описано то, что должно быть изучено в том или ином разделе. В разделе «Алгоритмы и элементы программирования» описаны темы, такие как:
− «Исполнители и алгоритмы. Управление алгоритмами»;
− «Алгоритмические конструкции»;
− «Разработка алгоритмов и программ»;
− «Анализ алгоритмов»;
− «Математическое моделирование».
Отдельно выделена тема «Робототехника», в которой предусмотрено отдельное рассмотрение следующих вспомогательных тем, таких как:
− автономные роботы и автоматизированные комплексы,
− микроконтроллер, сигнал, обратная связь: получение сигналов от цифровых датчиков (касания, расстояния, света, звука и др.). Также Примерной основной образовательной программой среднего общего образования предусмотрено рассмотрение примеров роботизированных систем и автономных движущихся роботов, а также учебной среды разработки программ управления движущимися роботами и реализация алгоритмов «движение до препятствия», «следование вдоль линии» и т.п., отладка программы управления роботом и другое.
Остановимся подробнее на данных требованиях. Обратим внимание на содержание двух учебников за 9, 11 класс по Информатике Босовой Л.Л., Босовой А.Ю. за 2017 год. В учебнике за 9 класс присутствуют следующие темы: «Решение задач на компьютере», «Одномерные массивы целых чисел», «Конструирование алгоритмов», «Алгоритмы управления», «Запись вспомогательных алгоритмов на языке Паскаль». Теперь рассмотрим содержание учебника за 11 класс: «Основные сведения об алгоритмах», «Алгоритмические структуры», «Запись алгоритмов на языках программирования», «Структурированные типы данных», «Структурное программирование». Можно вывести следующий силлогизм в первой части, а именно основным требованиям по изучению алгоритмов и программирования учебники соответствуют. Что касается непосредственно темы «Робототехник», то она как таковая отсутствует. Лишь частично тема роботизации затрагивает в разделе «Разработка алгоритма методом последовательного уточнения для исполнителя Робот».
В качестве вывода я могу заключить следующее, УМК соответствуют требованиям ФГОС, но тема «Робототехники» недостаточно раскрыта в школьных учебниках. Поэтому, на мой взгляд, базовые учебники школьного курса информатики необходимо дополнять специализированными пособиями, такими как «Робототехника для детей и родителей» Филиппова С.А., «Робототехника на платформе Arduino: учебное пособие» Копосова, Д. Г. Так первую тему требований ФГОС микроконтроллер, сигнал, обратная связь: получение сигналов от цифровых датчиков. Можно реализовать благодаря разделу 1.2. «Сделай лучше» в пособии Копосова, Д. Г. «Робототехника на платформе Arduino: учебное пособие».
Тему «Автономные роботы и автоматизированные комплексы» можно реализовать благодаря разделу «Двухмоторная тележка» в пособии Филипова С.А..
Исходя из того что Федеральный государственный образовательный стандарт ставит на первый план формирование у учащихся универсальных учебных действий (УУД), которые определяются как способности ребёнка к саморазвитию и самосовершенствованию путём сознательного и активного приобретения нового опыта.
Я решил подробнее рассмотреть позитивный опыт формирование УУД, посредством курса «Робототехники».
Выделяют четыре блока УУД: личностный, регулятивный, коммуникативный и познавательный. На мой взгляд, именно регулятивные и познавательные учебные действия, можно развивать в сфере курса робототехники.
Следует отметить, что разделение УУД на регулятивные, коммуникативные, познавательные является в достаточной степени условным – в том смысле, что в целостном акте действия они все могут присутствовать одновременно. Большой ошибкой будет также считать, что формирование УУД представляет собой некоторый отдельный процесс, независимый от предметного обучения. Все УУД проявляются, становятся, формируются именно в процессе освоения человеческой культуры во всех ее проявлениях.
Но для более детального анализа я остановился на процессе формировании именно регулятивных УУД. К ним относятся такие процессы, как целеполагание, планирование, прогнозирование, контроль, коррекция, оценка, саморегуляция. Для старшей школы Робототехника, может быть реализована в формате учебно-проектных и учебно-исследовательских занятий. Которые поспособствуют развитию следующих компетенций: самостоятельно определять цели, оценивать ресурсы, определять несколько путей достижения поставленной цели и т.д. Помочь в организации таких занятий могут LEGO Education WeDo и LEGO Mindstorms NXT, EV3, а также Arduino. Наборы состоят как из классических, так и из специальных деталей (провода, светодиоды, микросхемы, шестерни, оси, моторы, и т.д.).
Учебный процесс с активным включением курса робототехники при изучение информатики, не только способствует, но и активно воздействует на формирование УУД обучающихся