Концепция развития инновационного творчества у обучающихся

Концепция развития инновационного творчества у обучающихся
объединения «Робототехника» ЦДТТ г. Тобольска
Ечмаева Г.А.
к.п.н, доцент кафедры информатики, ТиМОИ
ТГСПА им. Д.И. Менделева, профессор РАЕ
В ХХI одной из стратегических задач развития России является достижения
нового
уровня
экономического
и
социального
развития,
соответствующего статусу мировой державы, обеспечивающей национальную
безопасность страны и занимающей передовые позиции в мировом сообществе
в условиях глобальной экономической конкуренции. Конкурентноспособность
возможно только в том случае, если инновационная экономика основана на
высоких
технологиях,
значительном
интеллектуальном
потенциале
специалистов высокотехнологичного производства. Развитие общества в
значительной степени зависит от уровня развития материального производства,
где в настоящее время активно внедряются высокие технологии, основанные на
использовании микропроцессорной техники и технологий. Современному производству требуются специалисты, способные технически грамотно мыслить,
рационально использовать имеющиеся ресурсы, эффективно выполнять работу,
и которое катастрофически испытывает дефицит кадров соответствующей
квалификации.
Одним из направлений сферы высоких технологий является робототехника. Возникнув на основе кибернетики и механики, робототехника, в свою
очередь, породила новые направления, такие как бионика и искусственный
интеллект. Сегодня робототехника – одно из важнейших направлений научнотехнического
прогресса,
находящееся
на
стыке
вопросов
физики,
микроэлектроники, современных информационных технологий и проблем
искусственного интеллекта.
Одним из факторов способствующих развитию интереса обучающихся к
сфере высоких технологий является их вовлечение в занятие современным
научно-техническим творчеством. В рамках решения данной проблемы на базе
городского центра детского технического творчества г. Тобольска было
организовано Объединение «Робототехника», работа которого базируется на
четко выстроенной концепции.
Отметим, что использование термина «Концепция» в педагогической
литературе
не
придерживаемся
является
однозначным.
определения,
В
данного
рамках
нашей
Загвязинским
работы
В.И.,
мы
который
рассматривая педагогический процесс считает, что концепция – это цель,
сущность,
структура,
осуществления
и
движущие
силы,
функционирования
способы
и
учебного
закономерности
процесса.
Анализ
педагогической литературы показал, что термин «концепция», как правило,
используется в двух основных контекстах — внутреннем или внешнем по
отношению
к
направляющая
изучаемому
идея
педагогическому
педагогического
явлению,
исследования
а
или
именно,
как
как
форма
представления его результатов. Во втором случае она представляет собой
определенную теоретическую конструкцию и четко выраженную логическую
структуру: общие положения, содержащие определение концепции; основные
понятия;
цель;
правовое
и
методическое
обеспечение;
принципы;
содержательное наполнение; границы применимости; место в педагогической
области. Рассмотрим основные разделы концепции работы Объединения.
Основная цель организации объединения – удовлетворение потребностей
обучающихся в развитии их творческих способностей; обеспечение доступа
обучающихся к передовым достижениям современной науки и техники;
формирование раннего профессионального самоопределения в сфере высоких
технологий.
Содержательное наполнение. 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.
Подрастающее поколение нуждается в ясном понимании основ инновационной
деятельности, алгоритмов организации инновационного процесса. Сегодня
необходимо
не
просто
знакомить
обучающихся
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.
Поэтому образовательная деятельность Объединения строится таким
образом, что она задает логику развития инновационных процессов и 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 и оценки результата работы обучающихся.
Как показывает практика, все инновационные проекты, получившие
широкое распространение в мире и основанные на комплексном применении
знаний из различных научных и технических направлений
являются
результатом работы коллектива разработчиков. Следовательно, приобретение
навыков командной работы является одним из обязательных требований
инновационной деятельности, на которую мы ориентируемся при организации
образовательного процесса и продуктивной работы «на результат».
Структурно Программу работы объединения составляют следующие
образовательные курсы:
 Предметной направленности для учащихся дошкольного и младшего
школьного возраста:
1. Discovery (1 – 2 год обучения)
2. Конструирование и программирование модельных мехатронных систем
(1 – 2 год обучения)
 Предметной направленности для учащихся основной школы:
1. Образовательная робототехника и основы программирования (1-3
год обучения).
2. Физические основы роботостроения (1 год обучения).
3. Основы электротехники и микроэлектроники (1 год обучения).
4. BEAM-роботы и роботы-манипуляторы (2-ой год обучения).
5. Основы теории автоматического управления (2-ой год обучения).
6. Андроидные роботы, интеллектуальное и коллективное поведение
роботов (3-ий год обучения).
7. Живая инноватика и инновационная лаборатория (2 – 3 год
обучения).
Курсы Discovery и Конструирование и программирование модельных
мехатронных систем рассчитаны на обучающихся 5 – 6 лет и обучающихся
начальной школы (1 – 3) класс. Основным инструментом являются конструктор
Lego WeDo, среда программирования —WeDo. Курсы носят развивающий и
творческий характер. Предусматривают в игровой и занимательной форме
рассмотрение основных механических передач и их применение в технических
устройствах, в построении моделей биологических систем.
Курс Образовательная робототехника и основы программирования
роботов является базовым для всех обучающихся. Курс, в зависимости от
возраста, базовых знаний обучающихся и имеющегося оборудования может
иметь несколько вариантов реализации. Рассчитан на 3 года обучения.
Основным инструментом являются конструкторы Lego WeDo, Mindstorms NXT
2.0 (школьная и домашняя версия), EV3 (школьная и домашняя версия). Среда
программирования
—
WeDo,
NXT-G,
Robolab,
впоследствии
—
образовательная версия LabView, (в случае наличия лицензии - RobotC).
Курс Физические основы роботостроения является дополнительным к
базовому курсу. Помогает освоить физические основы конструирования
роботов (простейшие механизмы, механические передачи, пневматика, и пр.).
Основным инструментом являются конструкторы Lego Mindstorms. Особо
рекомендуется учащимся 5-7 классов.
Курс
Основы
электротехники
и
микроэлектроники
является
дополнительным к базовому курсу. Помогает освоить обучающимся принципы
работы сервоприводов, работы датчиков, конструкционные особенности и
принципы работы контроллеров и микрокомпьютера. Данный курс изучается с
использованием школьной версии конструктора «Знаток» на 999 схем. Особо
рекомендуется учащимся 5-7 классов.
Курс BEAM-роботы и роботы-манипуляторы изучается на втором году
обучения. Рассчитан на 1 год. Рассматривает специфику поведения робота в
зависимости от освещенности (движение по траектории), а также виды и
поведение роботов-манипуляторов с различными степенями свободы и роботыавтоматы.
Курс
Основы
теории
автоматического
управления
является
фундаментальным курсом к предыдущему. Рассчитан на 1 год и позволяет
обучающимся освоить основные алгоритмы управления роботом (релейный,
пропорциональный, пропорционально-дифференциальный, ПИД регуляторы).
Разбираются
алгоритмы,
обеспечивающие
управление
в
различных
неустойчивых системах.
Курс
Андроидные
роботы,
интеллектуальное
и
коллективное
поведение роботов рассчитан на опытных роботостроителей. Курс изучается в
течение 1 года. Обучение осуществляется на базе конструкторов Robotis Bioloid
Comprehensive Kit, Robotis Bioloid Premium Kit, RoboBuilder CREATOR 5710K
Robotic Kit. В курсе рассматриваются вопросы сборки и программирования
роботов с большим количеством степеней
свободы, их
автономного
интеллектуального поведения. Курсы для старших школьников.
Курс Живая инноватика и инновационная лаборатория Курс общего
назначения закладывает у подрастающего поколения основы воспитания
качеств, необходимых для инновационной деятельности - способности к
преобразованию и улучшению окружающей жизни, полезности другим людям,
умению решать окружающие проблемы. Инновация предлагает два возможных
смысла: экономический (прибыль) и нравственный (улучшение окружающей
жизни). Данный курс ориентирован на то, что эти смыслы для образования
подрастающего
поколения
инноваторов
неравнозначны.
Приоритетным,
определяющим, является нравственный смысл инновации, а возможная
прибыль
человека.
является
следствием
позитивно-преобразующей
деятельности
Инновационная лаборатория предназначается тем, кто готов создавать
собственные разработки робототехнических конструкций, механизмов и
систем,
имеющих
практико-ориентированное
применение,
и
возможно
коммерческую реализацию.
Принципы организации работы объединения, образовательных курсов и
каждого отдельного занятия.
1. Принцип целевой установки. Учебно-воспитательный процесс должен
быть четко спланирован, определены цели и задачи, объявлены реально
достижимые результаты работы в целом, каждого курса, каждого отдельного
занятия. При этом значимость любого дела должна быть ясна учащимся.
2. Принцип доступности. Рассматриваемый на курсах 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, или 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 педагогов. Педагог должен учитывать интересы и
мнение
обучающихся,
уважать
их
самостоятельность,
вместе
с
тем
обучающиеся обязаны подчиняться правилам поведения и установленному
порядку.
Разработанная нами концепция работы Объединения прошла апробацию в
течение трех лет и показала достойные результаты.