Апробация образовательных программ дополнительного образования детей и молодежи в области робототехники

Задачи, которые мы решали в процессе реализации проекта были определены следующие:

• разработать проекты программ дополнительного образования детей и молодежи в области робототехники;
• создать объединения по интересам в области робототехники в рамках дополнительного образования детей и молодежи;
• способствовать развитию интереса у учащихся к технике, конструированию, программированию, высоким технологиям, развитию конструкторских, инженерных и вычислительных навыков;
• обработать и проанализировать результаты реализации проекта и соотнести их с поставленными целями и задачами.

Как предполагалось, реализация данного проекта нам позволила бы:

• обеспечить инновационный характер развития сферы научно-технического творчества;
• обеспечить доступ детей и молодежи к освоению передовых технологий, получению практических навыков в освоении робототехники, овладению навыками научно-технического конструирования и моделирования;
• повысить качество дополнительных образовательных услуг в сфере информационно-коммуникационных технологий;
• вовлечь детей и молодежь в раннюю профориентацию на технические и инженерно-технические профессии и специальности.

Данный проект экспериментальной деятельности состоял из следующих этапов:

Этап 1. Организационный (Создание условий проведения экспериментальной деятельности: организационные, кадровые, методические, материально-технические, финансовые);

Этап 2. Прогностично-проектировочный (Разработка и коррекция учебно-программного и методического обеспечения проекта);

Этап 3. Практический (Апробация программ дополнительного образования учащихся в области робототехники);

Этап 4. Обобщающий (Обобщение результатов эксперимента).

Основная идея эксперимента заключалась в создании условий для работы объединения по интересам в области робототехники в рамках дополнительного образования детей и молодежи; в развитии интереса у учащихся к технике, конструированию, программированию, высоким технологиям, развитию конструкторских, инженерных и вычислительных навыков; в активном вовлечении детей и молодежи к освоению передовых технологий, получению практических навыков в освоении робототехники, овладению навыками научно-технического конструирования и моделирования.

В ходе реализации организационного этапа создана творческая группа, между участниками проекта распределены обязанности по реализации программы проекта, проведены консультации с участниками творческой группы, были организованы совещания по определению концепции и перспектив внедрения в образовательный процесс в рамках дополнительного образования клубов по интересам по робототехнике.

Для организации клубов по интересам был определен перечень необходимого и перспективного оборудования по робототехнике.

На прогностично-проектировочном этапе творческой группой была проведена работа по изучению и анализу имеющихся образовательных программ в области робототехники, применяемых в учреждениях образования Российской Федерации и Республики Беларусь.

Членами творческой группы изучена литература интересующей нас тематики, в том числе и на английском языке . Так же проанализированы интернет ресурсы и программное обеспечение, необходимое для реализации проекта. На основе полученных данных сформирован перечень программ дополнительного образования, предполагающий дифференциацию как по возрасту, так и по уровню образования (на основе общего базового, на основе общего среднего, на уровне профессионально-технического и уровне среднего специального образования) и профессиональным компетенциям осваиваемых в колледже профессий.

В соответствии с поставленными задачами экспериментальной деятельности по проекту разработаны и в ходе апробации скорректированы проекты программ дополнительного образования учащихся по робототехнике и учебно-методические материалы:

1. Проект образовательной программы клуба по интересам «Мой первый робот. Lego Mindstorms EV3» – 64 часа;
2. Проект образовательной программы клуба по интересам «Конструируем роботов с Lego Mindstorms EV3» – 48 часов;
3. Проект образовательной программы клуба по интересам «Осваиваем Arduino» – 64 часа;
4. Проект образовательной программы клуба по интересам «Arduino. Робототехника» – 64 часа;
5. Учебное пособие «Программируем Arduino»;
6. Учебное пособие «Осваиваем Arduino»;
7. Комплект программных кодов для организации освоения программы клуба по интересам «Осваиваем Arduino»;
8. Комплект учебных полей для организации освоения программы клуба по интересам «Мой первый робот. Lego Mindstorms EV3»;
9. Комплект учебных занятий, разработанный для использования в среде Lobby Lego Mindstorms EV3 для организации освоения программы клуба по интересам «Мой первый робот. Lego Mindstorms EV3» и «Конструируем роботов с Lego Mindstorms EV3»;
10. Комплект «Идеи по конструированию», разработанный для использования в среде Lobby Lego Mindstorms EV3 для организации освоения программы клуба по интересам «Конструируем роботов с Lego Mindstorms EV3»;
11. Комплект проектов по конструированию роботов для организации освоения программы клуба по интересам «Конструируем роботов с Lego Mindstorms EV3».

Во время практического этапа в колледже начала свою работу лаборатория по робототехнике, на базе которой была организована работа клубов по интересам для учащихся колледжа обучающихся на основе общего базового и общего среднего образования:

• Клуб по интересам «Мой первый робот»;
• Клуб по интересам «Осваиваем Arduino»;

Организованы спортивно-технические соревнования в сфере высоких технологий:

• Состязания роботов;
• Сумо роботов;
• Робофутбол.

В работе клуба по интересам «Осваиваем Arduino» приняло участие 28 учащихся учебной группы РМ-12.

На начальном этапе обучения выяснилось, что небольшому количеству учащихся (30% от общего количества группы) было сложно понять принципы работы некоторых электронных модулей, основы построения алгоритмов и программирования электронных устройств, так как имелись некоторые пробелы в знаниях по общеобразовательным предметам за общую среднюю школу. Благодаря более подробному объяснению этих основ, по принципу — «от простого к сложному», удалось не только устранить этот недостаток знаний, но и актуализировать, а при освоении некоторых тем и повысить уровень знаний по учебным предметам общепрофессионального и профессионального компонента, так как темы программы дополнительного образования «Осваиваем Arduino», тесно пересекаются с темами данных учебных предметов.

Также, в ходе занятий в клубе по интересам «Осваиваем Arduino», учащиеся выработали такие навыки, как:

• Программирование на языке С++ в среде разработки Arduino IDE;
• Основы объектно-ориентированного программирования;
• Основы проектирования роботов и автоматизации процессов;
• Проектирование устройств на базе микроконтроллеров;
• Приемы работы с технической документацией;
• Приемы работы с радиоэлектронными компонентами и различными датчиками.

В период занятий в клубе по интересам «Осваиваем Arduino» учащимися были реализованы следующие творческие проекты:

• Автоматизированные жалюзи (Жалюзи с автоматической и дистанционной регулировкой положения ламелей);
• Автоматизированный водопроводный кран (пропорциональное регулирование потока воды, в зависимости от расстояния до ультразвукового датчика);
• Мини-принтер (Устройство для печати небольших изображений с помощью фломастера);
• Автоботы (управляемые машинки с дистанционным управлением по Bluetooth).

Данные проекты приняли участие в областном и республиканском этапах Республиканского смотра технического и декоративно-прикладного творчества учащихся, работников учреждений профессионально-технического и среднего специального образования в 2016 году.

В целом, наибольший интерес из экспериментальной группы к изучаемой платформе и проявили 18 учащихся, что составляет 64,3% от общего количества учащихся группы, остальные 35,7% были менее заинтересованы.

По результатам опроса многие изъявили желание более углубленного изучения аппаратно-вычислительной платформы Arduino, и совершенствования навыков работы с ней. Наибольший интерес был проявлен к написанию программного кода для своих будущих творческих проектов, проектированию и созданию автоматизированных систем, изучению объектно-ориентированного программирования.

Опираясь на результаты опроса и наблюдений можно заметить, что в конце первого полугодия, после проведенных занятий с учащимися, значительно повысилась их успеваемость по предметам профессионального цикла благодаря наличию меж предметной связи. Улучшилось творческое мышление, а также повысился интерес к избранной профессии, желание обучаться и совершенствовать профессиональные навыки, что в дальнейшем поможет стать грамотным специалистом и человеком.

Для того чтобы выяснить какое влияние, клуб по интересам в области робототехники оказывает на учащихся, мы выбрали две группы РМ-15 (контрольная) и МК-16 (экспериментальная), по причине того, что учащиеся групп имеют одинаковый возраст и группы обучаются по схожим учебным планам и единственное отличие заключатся в том, что учащиеся учебной группы МК-16 в течении года занимались в клубе по интересам «Мой первый робот. Lego Mindstorms EV3».

Анализируя работу клуба определили, что клуб по интересам интегрируется в образовательные программы и связан как с темами общеобразовательных учебных предметов, так и с темами учебных предметов общепрофессионального компонента.  Что позволяет не только лучше усвоить пройденный учащимися материал, но и взглянуть на такие темы совсем с иной стороны, е просто изучить материал, а научиться применять эти знания, и решать при помощи этих знаний поставленные перед ними задачи.

Не малую роль робототехника сыграла и в профориентационной работе. Так в шестой школьный день учащиеся сами демонстрировали собранных ими роботов учащимся общеобразовательных школ, а зачастую и проводили мастер-классы по сборке моделей для учеников. Такой опыт позволяет учащимся почувствовать себя в роли учителя, благодаря чему они могут раскрыть в себе новые качества, или развить уже существующие.

Подводя итоги, опираясь на вышеизложенное, можно сделать вывод что данный факультатив имеет свои положительные результаты, об этом говорит рост успеваемости учащихся занимающихся на факультативе в сравнении с другими учащимися. Наличие межпредметных связей, помогает освоить материал, получаемый при обучении.

26 ноября 2014 года зам.директора по УПР Кушнер Д.А. выступил с докладом-презентацией «Апробация образовательных программ в области робототехники» на областном семинаре «Педагогические инновации в образовательном процессе».

11 февраля 2015 года колледж презентовал проект по робототехнике на выставке-презентации достижений системы образования «Инновации в образовании» состоявшейся в рамках итоговой коллегии Министерства образования «Об итогах работы Министерства образования за 2014 год и основных задачах на 2015 год».

26 февраля 2015 года проект по развитию системы дополнительного образования в области робототехники среди учащихся школ был представлен на республиканском семинаре «Использование современных информационно-коммуникативных средств в организации профориентационной работы в учреждениях профессионального образования».

4 марта 2015 года команда колледжа выступила с докладом «Применение современных технологий для подготовки конкурентоспособных рабочих кадров» на областном семинаре «Современные подходы к организации и проведению уроков».

С 1 по 15 марта 2015 года проводилась областная выставка научно-методической литературы, передового опыта и творчества учащейся молодёжи в рамках празднования Года молодёжи и 70-летия Великой Победы среди учреждений среднего специального и профессионально-технического образования, где команда колледжа была отмечена дипломом I степени за молодежный проект «От первого робота к профессионалу своего дела».

С 27 по 30 апреля 2015 года на базе Республиканского унитарного предприятия «Национальный выставочный центр «БелЭкспо» состоялась XVI Республиканская выставка научно-методической литературы, педагогического опыта и творчества учащейся молодежи и Республиканская выставка «Системе профессионально-технического образования Республики Беларусь – 75 лет». В рамках выставки прошла презентация опыта работы учреждения образования по экспериментальной деятельности по проекту «Апробация образовательных программ дополнительного образования детей и молодежи в области робототехники».

29 мая 2015 года участники клуба по интересам «Осваиваем Arduino» презентовали проект «Система «Умный дом» на открытом городском конкурсе инновационных бизнес-проектов «Gomel StartUP 2015», задачами которого являлась поддержка начинающих предпринимателей и новых лидеров, обучение знаниям и навыкам, необходимым для организации собственного дела, внедрение и совершенствование современных инструментов эффективного управления бизнесом, формирование нового успешного поколения отечественных предпринимателей и развитие бизнес-среды Республики Беларусь.

10 июня 2015 года в колледже проводился семинар по теме «Творческий подход в процессе обучения как средство повышения качества подготовки рабочих кадров для социально-экономического комплекса региона» для директоров учреждений среднего специального и профессионально-технического образования. В рамках этого семинара было проведено интерактивное занятие в клубе по интересам «Мой первый робот» с участием участников клуба и участников семинара.

22 августа 2015 года в Гомельском областном общественно-культурном центре команда колледжа презентовала свой опыт в области реализации образовательных программ дополнительного образования в области робототехники на областном августовском совещании педагогических работников.

11 сентября 2015 года колледж презентовал свой опыт в области робототехники на площадке «Детский центр научных открытий «Иннопарк» в рамках Республиканской недели учреждений дополнительного образования детей и молодежи.

12 сентября 2015 года в рамках праздничных мероприятий, посвященных Дню города, коллектив колледжа с проектами в области робототехники принял участие в работе интерактивной выставки одаренной и талантливой молодежи «Гомель перспективный».

1 октября 2015 года в рамках мероприятий, посвященных 75-летию создания государственной системы профессионально-технического образования, коллектив колледжа принял участие в Республиканской выставке-ярмарке творческих достижений учащихся и работников учреждений ПТО «Город мастеров», которая проходила в г.Минске с выставкой технического творчества и проектов в области робототехники.

29 октября 2015 опыт по реализации ЭД был представлен на инструктивно-методическом совещании «Организация экспериментальной деятельности в целях оптимизации воспитательного процесса в учреждениях профессионального образования» организованным УО «Республиканский институт профессионального образования».

18 декабря 2015 года в УО «Республиканский институт профессионального образования» состоялся ректорат, на котором рассматривались вопросы внедрения передовых технологий и форм получения практических навыков в освоении робототехники с целью вовлечения детей и молодежи в раннюю профориентацию на технические и инженерно-технические профессии и специальности, где коллектив колледжа выступил с докладом о результатах по реализации экспериментального проекта «Апробация образовательных программ дополнительного образования детей и молодежи в области робототехники».

В соответствии с критериями и показателями, по которым определялась эффективность экспериментальной деятельности:

• организована работа клуба по интересам в области робототехники;
• отмечен интерес учащихся в освоении учебных предметов и дисциплин профессионального и общепрофессионального компонента. Выпускникам предложены темы и задания письменных экзаменационных работ и дипломных проектов, содержание которых основаны на проектировании радиотехнических программируемых устройств;
• разработаны учебно-методические материалы по организации дополнительного образования в области робототехники.