Методика преподавания модуля "Робототехника в школе"

Введение робототехнике и автоматизированных системах изменили личную и деловую сферы нашей жизни. Сегодня промышленные, обслуживающие и домашние роботы широко используются на благо экономик ведущих мировых держав: выполняют работы более дешево, с большей точностью и надёжностью, чем люди, используются на вредных для здоровья и опасных для жизни производствах. Роботы широко используются в транспорте, в исследованиях Земли и космоса, в хирургии, в военной промышленности, при проведении лабораторных исследований, в сфере безопасности, в массовом производстве промышленных товаров и товаров народного потребления. Роботы играют всё более важную роль в жизни, служа людям и выполняя каждодневные задачи. Интенсивная экспансия искусственных помощников в нашу повседневную жизнь требует, чтобы пользователи обладали современными знаниями в области управления роботами, что позволит быстро развивать новые, умные, безопасные и более продвинутые автоматизированные и роботизированные системы. Такую стратегию обучения помогает реализовать образовательная среда RoboRobo. Новые ФГОС требуют освоения основ конструкторской и проектно- исследовательской деятельности, и программы по робототехнике полностью удовлетворяют эти требованиям. Программа по учебному предмету «Труд (технология)» знакомит обучающихся с различными технологиями, в том числе информационными, коммуникационными, когнитивными, социальными. В рамках освоения программы по предмету «Труд (технология)» происходит приобретение базовых навыков работы с современным технологичным оборудованием, освоение современных технологий, знакомство с миром профессий, самоопределение и ориентация обучающихся в сферах трудовой деятельности. Программа интегрирует знания по разным учебным предметам и является одним из базовых для формирования у обучающихся функциональной грамотности, технико-технологического, проектного, креативного и критического мышления на основе практико ориентированного обучения и системно-деятельностного подхода в реализации содержания, воспитания осознанного отношения к труду как созидательной деятельности человека по созданию материальных и духовных ценностей. 4 Модуль «Робототехника» В модуле наиболее полно реализуется идея конвергенции материальных и информационных технологий. Значимость данного модуля заключается в том, что при его освоении формируются навыки работы с когнитивной составляющей (действиями, операциями и этапами). Модуль «Робототехника» позволяет в процессе конструирования, создания действующих моделей роботов интегрировать знания о технике и технических устройствах, электронике, программировании, фундаментальные знания, полученные в рамках учебных предметов, а также дополнительного образования и самообразования Этот выбор не случаен, так как именно в 8 классе начинается углубленное изучение данного материала. Содержание программного материала, изучаемого в 8 классе, рассматривает очень перспективное в настоящее время направление - беспилотное авиастроение, применение беспилотных летательных аппаратов. В современных реалиях это вызывает особый интерес учащихся. Темы, представленные для изучения в модуле «Робототехника» в 8 классе: 1. Робототехника. Автоматизация в промышленности и быту. 2. Подводные робототехнические системы. 3. Беспилотные воздушные суда. История развития беспилотного авиастроения. 4. Аэродинамика БЛА. 5. Конструкция БЛА. 6. Электронные компоненты и системы управления БЛА. 7.Конструирование мультикоптерных аппаратов. 8. Глобальные и локальные системы позиционирования. Актуальность и востребованность представленных материалов объясняется необходимостью формирования технологической грамотности, глобальных компетенций, творческого мышления учащихся; обеспечения качественной реализации ФГОС. Данная разработка направлена на оказание действенной помощи педагогам, ищущим пути повышения эффективности образовательного процесса в новых условиях. 5 Педагогическая целесообразность разработки заключается в том что, она является практикоориентированной и непрерывной в течение всего процесса обучения, и позволяет школьнику шаг за шагом раскрывать в себе творческие возможности и самореализоваться в современном мире. В процессе конструирования и программирования дети получат дополнительное образование в области физики, механики и информатики. Цель разработки - формирование у обучающихся навыков использования в образовательной деятельности цифровых инструментов и программных сервисов, когнитивных инструментов и технологий; развитие умений оценивать свои профессиональные интересы и склонности в плане подготовки к будущей профессиональной деятельности. Задачи модуля: - дать первоначальные знания о конструкции робототехнических устройств; - научить приемам сборки и программирования робототехнических устройств; - сформировать общенаучные и технологические навыки конструирования и проектирования; - ознакомить с правилами безопасной работы с инструментами - формировать творческое отношение к выполняемой работе; - воспитывать умение работать в коллективе, эффективно распределять обязанности; - развивать творческую инициативу и самостоятельность; - развивать психофизиологические качества учеников: память, внимание, способность логически мыслить, анализировать, концентрировать внимание на главном; - развивать умения излагать мысли в четкой логической последовательности, отстаивать свою точку зрения, анализировать ситуацию и самостоятельно находить ответы на вопросы путем логических рассуждений. Ожидаемые результаты привлечение школьников к исследованиям в области робототехники; обмен технической информацией и начальными инженерными знаниями между учащимися; развитие новых научно – технических идей учащихся; внедрение в образовательный процесс информационных и коммуникационных технологий; мотивация к изучению учебных дисциплин у учащихся. Данный модуль носит ориентационный характер, и знакомит учащихся с комплексными проблемами и задачами, требующими синтеза 6 знаний по ряду предметов, и рассчитан на углубленное изучение одного из направлений робототехники – автоматизации производственных процессов - промышленной робототехники. Основу разработки составляет обзорный теоретический материал, который охватывает вопросы истории развития робототехники, социально- экономического значения робототехники, анализа теоретических основ использования робототехники в промышленности. Реализация данного курса в практическом плане позволяет:  систематизировать сведения о типаже промышленных роботов в соответствии с их назначением; систематизировать сведения о рабочих органах, функциональных узлах и системах управления;  сформировать знания о типовых применениях промышленных роботов в различных производственных системах;  сформировать знания о социально-экономическом значении роботизации. Методы, используемые при преподавании модуля: - Познавательный (восприятие, осмысление и запоминание учащимися нового материала с привлечением наблюдения готовых примеров, моделирования, изучения иллюстраций, восприятия, анализа и обобщения демонстрируемых материалов); - Метод проектов (при усвоении и творческом применении навыков и умений в процессе разработки собственных моделей); - Систематизирующий (беседа по теме, составление систематизирующих таблиц, графиков, схем и т.д.); - Контрольный метод (при выявлении качества усвоения знаний, навыков и умений и их коррекция в процессе выполнения практических заданий); - Групповая работа (используется при совместной сборке моделей, а также при разработке проектов).