Роль учителя в конструкционистском подходе к организации курса робототехники
Д.
В. АндреевБиблиографическое описание статьи для цитирования:
Андреев
Д.
В. Роль учителя в конструкционистском подходе к организации курса робототехники // Научно-методический электронный журнал «Концепт». –
2016. – Т. 11. – С.
3846–3850. – URL:
http://e-koncept.ru/2016/86807.htm.
Аннотация. В статье приводится анализ зарубежных публикаций по повышению квалификации учителей в области образовательной робототехники, отмечается недостаточное раскрытие роли учителя в работах на данную тему. Далее приводятся выводы проекта TERECoP на тему роли учителя в конструкционистском подходе, приводятся примеры из реальной практики в подтверждение этих выводов.
Ключевые слова:
мотивация, проблемный подход, робототехника, конструкционизм, роль учителя, дидактическая ситуация
Текст статьи
АндреевДенис Викторович,Аспирант, Российский Государственный Социальный Университет, Москва.anvian@yandex.ru
Роль учителя в конструкционистском подходе
к организации курса робототехники
Аннотация.В статье приводится анализ зарубежных публикаций по повышению квалификации учителей в области образовательной робототехники, отмечается недостаточное раскрытие роли учителя в работах на данную тему. Далее приводятся выводы проекта TERECoPна тему роли учителя в конструкционистском подходе, приводятся примеры из реальной практики в подтверждение этих выводов.Ключевые слова:робототехника, конструкционизм, роль учителя, проблемный подход, дидактическая ситуация, мотивация
Ни для кого не секрет, что мы живем в быстроменяющемся мире. 80е годы ознаменовались переходом от «индустриального общества» к «информационному обществу», в 90е годы заговорили о переходе к «обществу знаний», утверждая, что информация только тогда полезна, когда она трансформируется в знание. Реалии сегодняшнего дня таковы, что успех в решении задач основывается не только на объеме знаний, но и на умении мыслить и действовать творческив новых, непредвиденных ситуациях. Таким образом, речь идет о том, что сегодня мы живем в «креативном обществе»[1].Новые технологии играют ключевую роль в становлении «общества творчества». Не является исключением в этом процессе и развитие образовательной сферы, где в последние 20 лет появляются новые учебные инструменты и методики, в основном основанные на использовании информационных технологий, которые позволяют воспитывать поколение, готовых к реалиям современного общества знаний и творчества. Одним из таких инструментов является робототехника, которая последние годы привлекает интерес всего образовательного сообщества от детских садов до университетов. Образовательная робототехника –уникальный инструмент обучения, который помогает сформировать привлекательную для детей учебную среду с практически значимыми и занимательными мероприятиями, подкрепляющими интерес учащихся к изучаемым предметам.[2]За последние десятилетия было создано и выпущено множество робототехнических конструкторов с улучшенным и более удобным дизайном (LEGO Mindstorms NXT, Arduino, Crickets и другие), которые подготовили почву для популяризацииробототехники среди учащихся всех возрастов. Опыт внедрения робототехники в школьные программы на протяжении последнего десятилетия показал [39], что дети с энтузиазмом включались в проекты по робототехнике и получали новые навыки.Успешное внедрение новых технологий в учебный процесс не является просто вопросом доступности к этим технологиям. Сама по себе технология не может влиять на сознание учащихся, для этого требуются соответствующие методические программы, образовательная среда, своя философия обучения. Прежде чем педагоги начнут применять робототехнику в образовании, должны быть выработаны и интегрированы в учебную программу подходящие методы обучения, что зачастую затруднительнов условиях как недостатка опыта педагогов в области робототехники, так и жестко утвержденных образовательных стандартов. Классические учебные программы становятся в этой области неактуальными. Поэтому робототехника распространена, в основном, в области дополнительного образования, которое зачастую не требует строго прописанных учебных программ, и слабо методически формализована.[2,3,7]Труды СеймураПейперта [10, 11] оказали большое влияние на современные представления о знании и приобретении опыта, и на этой основе построены многие образовательные программы. Исследования Пейперта и его сотрудников показали, что в программах с участием роботов учащиеся осваивают многие ключевые навыки, в особенности, в области креативного и критическоего мышление, учатся учиться —приобретают, так называемые, «метакогнитивные навыки». Формируются и такие необходимые качества современного специалиста, как способность кобщению и кооперации.Эта форма обучения обозначается специалистами как «конструкционизм». Согласно данной концепции, дети обучаются не тогда, когда им в голову «вкладывают» информацию, а когда они активно сами конструируют знания. И особенно эффективно они учатся, когда конструируют чтото значимое лично для себя: не получают идеи извне, но создают их.Признание активной роли учащегося приводит к изменению представлений о содержании процесса взаимодействия ученика с учителем и одноклассниками. Учение более не рассматривается как простая трансляция знаний от учителя к учащимся, а становится сотрудничеством –совместной работой учителя и учеников в ходе овладения знаниями и решения проблем. Единоличное руководство учителя в этом сотрудничестве замещается активным участием учащихся в выборе содержания и методов обучения. По образному выражению Л.С. Выготского, «учительрикша», который тянет весь учебный процесс на себе, должен превратиться в «учителявагоновожатого», который только управляет процессом учения [12]Разумеется, в решении задачи эффективного перехода к новым образовательным методикам ключевую роль играет высококачественная подготовка преподавателей. Работа по подготовке учителей в области использования инновационных технологий уже активно ведется, как в России, так и за рубежом.В Европе и США существуют специальные программы повышения квалификации учителей, в основе которых лежит конструкционистский подход к образованию[13]. Также большую популярность набирают тематические семинары (например, «Преподавание робототехники, преподавание с использованием робототехники»), региональные конференции (например, «Робототехника в образовании»[14]), региональные или национальные соревнования, учебные курсы для преподавателей, такие как TERECoP [15]. В отечественной педагогике также накоплен определенный позитивный опыт разработки учебных курсов по робототехнике, как с использованием локализованных материалов Lego Education, так и на базе авторских разработок.Казалось бы, на сегодняшний день проведена огромная работа по разработке и интеграции в учебный процесс методик образовательной робототехники, однако на практике дела обстоят не столь положительно. Основная масса публикаций на эту тему описывает только отдельные примеры успешной реализации курсов робототехники во внеурочное время.Это авторские курсы, успех которых во многом обусловлен личным опытом преподавателей в области робототехники, и другим учителям, не обладающим подобным опытом, будет затруднительно достичь тех же результатов.В большинствеслучаевреальной практики организации таких занятийотмечается положительный результат лишь с отдельными учащимися, проявляющими особую предрасположенность к Legoробототехнике.
Эта проблема находит отражение и в зарубежных публикациях. Как отмечается в [16], несмотря на все плюсы образовательной робототехники как инструмента обучения, образовательная робототехника как педагогическая наука находится еще только в самом начале своего жизненного пути. Робототехника, в подавляющем большинстве случаев, используется как инструмент обучения детей основам информатики и алгоритмики. Показательно исследование [17], целью которого было изучение влияния применения технологий LegoMindstormsв обучении на мотивацию к изучению информационных технологий. Гипотезой исследования, согласно ожиданиями выводам авторов программ, на которых основывался учебный курс, было то,чтогруппа учащихся, которыевыполнялина занятияхзадачи с использованием робототехническихнаборов, будут демонстрировать повышенный уровень мотивации в сравнении с группой, где схожий курс проводился только по традиционной методике.Исследование показало либо отсутствие существенных различий в обеих группах, либо в определенных случаях полностью противоположный результат. Безусловно, отмечалось, что все учащиеся с большим удовольствием посещали занятия, на которых они могли выполнять творческие задания с использованием конструкторов Lego. Однако на интерес к изучению алгоритмики и программирования это влияло очень слабо. Напротив, традиционная оценочная система с нежеланием получать плохие оценки продемонстрировала гораздо большее влияние на мотивацию учащихся в этой области.Эта проблема отмечается и в более поздних работах самого С. Пейперта [18]. Учащиеся, когда им предоставлены все возможности для творчества и конструирования знаний, после определенного прогресса выходят на своего рода «плато», доходят в своих проектах до определенного уровня, после которого они не в силах построить чтото новое.В чем же причина таких противоречивых результатов? Казалось бы, повсеместно в основе учебного процесса лежит конструкционистский подход, дети эмоционально вовлечены в процесс работы над своими артефактами, но в одних случаях в результате получаются действительно сложные и интересные модели, при постройке которых учащиеся осваивают в полной мере базовый курс алгоритмики и программирования, а в других –дети просто собирают игрушки из конструктора, которые прекрасно функционируют в их воображении без всякого программирования.В труде проекта TERECoP[2] приводится анализ большого числа работ, посвященных внедрению робототехники в образовательный процесс и конструкционизму. В большинстве своем эти работы делают упор на процессе получения знания учеником, ведущая роль там отводится учащемуся. Этот процесс должен быть активным, проблемноориентированным, значимым для ученика. Также весьма полно раскрывается тема самих инструментов обучения –конструкторов LegoMindstorms, существует множество методических пособий и справочных материалов, рассказывающих о различных аспектах работы с этими наборами. Даже сама компания Lego, помимо самих конструкторов, предлагает пособия для учителей, рабочие тетради, справочники и программное обеспечение. Таким образом, к вышедшим наборам этой серии уже было выпущенозначительное количество сопутствующих учебных материалов. Есть среди них и материалы, ориентированные на выполнение задач для олимпиад по робототехнике. В настоящее время активно проводятся различные соревнования и олимпиады по робототехнике, поэтому многие краткосрочные курсы и семинары для подготовки учителей делают акцент на то, как готовить детей к такого рода соревнованиям, как решать конкретные олимпиадные задания.Единственное, чему уделяется в публикациях незаслуженно мало внимания, это процесс обучения и роль учителя в нем. Классически отмечается изменение роли учителя в конструкционистском подходе, когда преподаватель выступает часто в роли консультанта, координатора, эксперта, а отношения «учительученик» носят скорее характер делового сотрудничества.[19]И именно недооценка роли обучения и учителя и играет ключевую роль в эффективности курса робототехники.[2] Курсы подготовки учителей по программам повышения квалификации [13] позволяют преподавателям повысить свой уровень знаний в области робототехники и стать хорошими консультантами для своих подопечных. Но роль учителя в конструкционистском подходе на этом не ограничивается.Деятельность учащихся вработе с конструктором представляет собой решение определенной проблемы. И необходимым условием для деятельности является такая образовательная среда, которая побуждает его к этой деятельности. И главной задачей учителя является именно формирование «дидактической ситуации» –совокупности среды и связанной с ней проблемы. Эта задача разработки адекватных для каждой стадии учебного процесса дидактических ситуаций зачастую оказывается недооцененной, и эффективность курса в основном зависит от ее выполнения. Это подтверждается следующими распространенными наблюдениями, отмечаемымипри проведении апробациипробных курсов про робототехнике в дополнительном образовании:Группа учащихся, не имевших до этого большого опыта в работе с конструкторами робототехнической серии Lego, получает задачу подготовки к соревнованиям роботов. Детям дается техническое описание задачи, которую робот должен выполнять, и предоставляются все имеющиеся в распоряжении средства –наборы, компьютеры для программирования моделей, а учитель выступает исключительно в роли консультанта, к которому можно обращаться за помощью в случае возникновения вопросов. Подобный сценарий зачастую распространен в том случае, когда учитель не обладает большим опытом в работе с конструктором. Наиболее вероятный исход этого сценария –учащиеся будут до последнего момента работать над конструированием своей модели, и так и не приступят к программированию. В этом случае дети начинают видеть свою проблему исключительно в постройке модели, в программировании же они видят слишком большую долю новизны и высокую сложность. Ихзадачей является программирование сразу окончательного поведения, и нахождение ее решения самостоятельно для детей недоступно. Изучение же основ для учащихсяне является присвоенной проблемой.Таким образом, педагог должен с первого же занятия обеспечивать ученикам сбалансированную дидактическую ситуацию, которая, с одной стороны, содержала бы в себе элемент новизны, чтобы представлять действительно проблему для решения, а, с другой стороны, опиралась бы на уже хорошо знакомые для детей вещи (следуя Выготскому[12], находилась бы в «зоне ближайшего развития»). В частности, это предполагает активное участие преподавателя в решении проблемы вместе с детьми. Возможно, на начальных стадиях работы над проектом, основная задача выполняется учителем, а учащимся делегируется какието простые подзадачи. Затем, по мере приобретения детьми новых знаний, они начинают выполнять более сложные задачи, а учитель уже выступает в роли помощника.Еще один подход к организации дидактических ситуаций –построенные преподавателем заранее модели. В работе [2] отмечается, что подобный подход остается зачастую абсолютно без внимания изза того, что в парадигме конструкционизма основной акцент делается именно на возможность детьми построить свои собственные артефакты «с нуля». В проекте TERECoP, напротив, видят управление уже имеющимся роботом важной составляющей частью конструкционизма. В этом случае важно организовать процесс управления и настройки робота так же интересно, как и процесс постройки его с нуля, чтобы дети смогли его также «полюбить и присвоить», как и построенную ими самостоятельно модель. В частности, сложно устроенный робот может быть собран на занятии преподавателем в присутствии детей, и этим захватить их внимание.Заранее построенный робот либо быстро построенная вместе с детьми базовая модель может обеспечить переход к задачам по алгоритмике и программированию, уже начиная с первых занятий. Это поможет развеять предубеждение детей о программировании как о сложном процессе, а также обозначит в сознании детей задачу управления будущей моделью равноценной задаче ее постройки. На финальных этапах проекта сделать это будетзначительно труднее. В частности, если детям дать большую свободу в постройке своих моделей. Практика показывает, что учащиеся зачастую не знают всех возможностей конструктора. Предоставленные сами себе, дети будут строить простые модели, основываясь на привычных для них принципах сборки конструктора и собственной фантазии. Результатом такой работы будут, в большинстве случаев, постройки, которые, даже обладая электромоторами и функциональностью, не предполагают использования программируемых модулей. Наиболее простой пример –модель автомобиля, двигающаяся посредством мотора и управляемая при помощи пульта управления. Дети, чаще всего, не будут видеть мотивации к оснащению такой машины программируемым блоком, так как она и без него замечательно работает от пульта. Даже при желании оснаститьмодель такой функциональностьювозможны случаи, когда сделать это не удастся без полной перестройки модели. Например, в модели не хватает места для программируемого блока, моторов или передачи, либо невозможность привестивращение мотора к колесам, или просто общий вес конструкции оказывается слишком большим для движения с использованием имеющегося редуктора. Перестроение модели отнимает драгоценное учебное время, а также разрушение собранного учащимся «артефакта» негативно скажется на дальнейшей мотивации.Совместная работа с детьми над их постройками может помочь в достижении еще одной важной задачи: с самого начала работынаучить детей технике безопасности и культуре постройки надежных моделей. Детали Lego отличаются высоким качеством и надежностью, но они все же сделаны из обычной пластмассыи подвержены различным поломкам. Инженерные ошибки в моделях обходятся очень дорого, поскольку даже одна ошибка в конструкции может повлечь за собой серьезное увеличение нагрузки на функциональные узлы модели, результатом чего может быть поломки соединительных деталей, осей, шестерней, а в худшем случае –уничтожение сложных элементов и неисправность электроники. Порой детям непросто это внушить, но мощности моторов вполне хватает длятого, чтобы переламывать оси и зубцы шестерней, и механические поломки внутри моторов также не редкость.Привычку выполнять любую задачу качественно проще всего выработать в процессе той деятельности, что наиболее интересна детям, поэтому именно при выполнении инженерных заданий с из конструктора Legoэтому нужно уделять особое внимание.Для эффективного введения программирования в курс робототехники также необходима соответствующая дидактическая ситуация. Процессуправления роботом с пульта для большинства детей вполне очевиден, а запись команд на алгоритмическом языке без выполнения их в реальном времени –совершенно новая для них ступень. Дидактическая ситуация должна потребовать от них шага на эту ступень. Один из подходов к формированию такой ситуации может быть следующим: При постройке модели в ней должны появиться механизмы, имеющие определенный алгоритм работы и требующие высокой точности управления, недостижимой человеком при управлении с пульта. Например, это может быть манипулятор или переключатель функций, требующий вращения мотора на определенный заданный угол. Подобное ограничение может быть решено только программным управлением.Из сказанногоможет быть сделан вывод, что крайне важно принимать вместе с детьми активное участие в том, что им больше всего интересно, только тогда взаимодействие учителя и ученика будет эффективным. Классический «инструкционистский подход», применительно к робототехнике, приводит к тому, что для детей естественной становится ситуация, когда они собирают конструктор исключительно сами или со своими ровесниками, а взрослые проявляют мало интереса к Lego. Если подобная ошибка будет допущена, курс робототехники не будет приносить положительных результатов.Очевидно, что организация инженерной составляющей подобного курса является весьма трудоемкой задачей, в особенности для преподавателя без большого опыта работы с Lego –технологиями. Эта тема в настоящее время исследована достаточно мало, и существующие материалы по ней имеют по большей части характер справочников, чем методических пособий. При этом именно инженерная часть играет ключевую роль в поддержании мотивации учащихся.К подобным выводам уже пришли авторы программ повышения квалификации учителей в США и Европе[2, 13]. Именно поэтому там большое внимание уделяется практической работе преподавателей с конструктором. Именно собственный опыт выполнения задач из конструктора позволит преподавателю принимать участие в работе над проектом вместе с учащимся, контролировать процесс постройки, подсказывать более удачные варианты реализации второстепенных узлов, своевременно замечать и указывать на ошибки и недочеты в конструкции. При таком тесном взаимодействии учащихся и преподавателя, когда дети видят, что руководителю интересна их работа, улучшается взаимопонимание между ними, и становится более эффективным любое взаимодействие.
Ссылки на источники1)Resnick, M.‘Sowing the Seeds for a More Creative Society’. //Learning & Leading with Technology
December/January 2007–08, International Society for Technology in education, 18222)Alimisis DTeacher Education on RoboticsEnhanced Constructivist Pedagogical Methods//ASPETE, Athens,20093)Alimisis D. Educational robotics: Open questions and new challenges. // Themes in Science & Technology Education, 2013, №6(1). –с. 63714)Basoeki F., Libera F. D., Menegatti E., MoroM. Robots in education: New trends and challenges from the Japanese market. // Themes in Science & Technology Education, 2013, №6(1). –с. 51625)Benitti F. B. V. Exploring the educational potential of robotics in schools: a systematic review. // Computersand Education, апрель2012, №58(3). –c. 978–9886)Karahocaa D., Karahocaa A., Uzunboylub H. Robotics teaching in primary school education by project based learning for supporting science and technology courses. // Procedia Computer Science, январь2011, №3. –с. 142514317)Mubin O., Stevens C. J., Shahid S., Al Mahmud A. A review of the applicability of robots in education. // Technology for Education and Learning, 2013, №1. –с. 178)PetroviсP., Balogh R., Lucny A. Robotika.SK Approach to Educational Robotics from Elementary Schools to Universities. –AT&P Journal Plus, ноябрь2010, №10 (2). –с. 85909)Saygin C., Yuen T., Shipley H., Wan H. D., AkopianD. Design, Development, and Implementation of Educational Robotics Activities for K12 Students. // ASEE 2012 Annual Conference –K12 & PreCollege Engineering Division –Paper №302110)Пейперт С. Переворот в сознании: дети, компьютеры и плодотворные идеи. –М.: Педагогика, 1989. –224 с.11)Пейперт С. The Children's Machine: Rethinking School in the Age of the Computer. –New York: Basic books, 1992. –256 с12)Выготский Л.С. Собр. Соч. в 6 т. Том V. –М, Педагогика, 1983. –368 с.13)Alemdar M., Rosen J. HIntroducing K12 teachers to LEGO MINDSTORMSrobotics through a collaborative online professional development course. // 2011, American Society for Engineering Education14)www.rie2013.eu 4th International Conference on Robotics in Education15), www.terecop.eu ПроектпоподготовкеучителейTeacher Education of RoboticEnhanced Constructivist Pedagogical methods16)Mataric, M. (2004). Robotics Education for All Ages, Proceedings, AAAI Spring Symposium on Accessible, Handson AI and Robotics Education, Palo Alto, CA,Mar 17)McWhorter W. I. The Effectiveness of Using LEGO Mindstorms Robotics Activities to Influence Selfregulated Learning in a University Introductory Computer Programming Course//University of North Texas, Май2011, ProQuest LLC –153c18)Papert, S. (2002).The Turtle’s Long Slow Trip: MacroEducological Perspectives on Microworlds. Journal of Educational Computing Research, 27(1), 728.19)Wolf M. J. P. LEGO Studies: Examining the Building Blocks of a Transmedial Phenomenon. // Routledge, 2014 –183c
Роль учителя в конструкционистском подходе
к организации курса робототехники
Аннотация.В статье приводится анализ зарубежных публикаций по повышению квалификации учителей в области образовательной робототехники, отмечается недостаточное раскрытие роли учителя в работах на данную тему. Далее приводятся выводы проекта TERECoPна тему роли учителя в конструкционистском подходе, приводятся примеры из реальной практики в подтверждение этих выводов.Ключевые слова:робототехника, конструкционизм, роль учителя, проблемный подход, дидактическая ситуация, мотивация
Ни для кого не секрет, что мы живем в быстроменяющемся мире. 80е годы ознаменовались переходом от «индустриального общества» к «информационному обществу», в 90е годы заговорили о переходе к «обществу знаний», утверждая, что информация только тогда полезна, когда она трансформируется в знание. Реалии сегодняшнего дня таковы, что успех в решении задач основывается не только на объеме знаний, но и на умении мыслить и действовать творческив новых, непредвиденных ситуациях. Таким образом, речь идет о том, что сегодня мы живем в «креативном обществе»[1].Новые технологии играют ключевую роль в становлении «общества творчества». Не является исключением в этом процессе и развитие образовательной сферы, где в последние 20 лет появляются новые учебные инструменты и методики, в основном основанные на использовании информационных технологий, которые позволяют воспитывать поколение, готовых к реалиям современного общества знаний и творчества. Одним из таких инструментов является робототехника, которая последние годы привлекает интерес всего образовательного сообщества от детских садов до университетов. Образовательная робототехника –уникальный инструмент обучения, который помогает сформировать привлекательную для детей учебную среду с практически значимыми и занимательными мероприятиями, подкрепляющими интерес учащихся к изучаемым предметам.[2]За последние десятилетия было создано и выпущено множество робототехнических конструкторов с улучшенным и более удобным дизайном (LEGO Mindstorms NXT, Arduino, Crickets и другие), которые подготовили почву для популяризацииробототехники среди учащихся всех возрастов. Опыт внедрения робототехники в школьные программы на протяжении последнего десятилетия показал [39], что дети с энтузиазмом включались в проекты по робототехнике и получали новые навыки.Успешное внедрение новых технологий в учебный процесс не является просто вопросом доступности к этим технологиям. Сама по себе технология не может влиять на сознание учащихся, для этого требуются соответствующие методические программы, образовательная среда, своя философия обучения. Прежде чем педагоги начнут применять робототехнику в образовании, должны быть выработаны и интегрированы в учебную программу подходящие методы обучения, что зачастую затруднительнов условиях как недостатка опыта педагогов в области робототехники, так и жестко утвержденных образовательных стандартов. Классические учебные программы становятся в этой области неактуальными. Поэтому робототехника распространена, в основном, в области дополнительного образования, которое зачастую не требует строго прописанных учебных программ, и слабо методически формализована.[2,3,7]Труды СеймураПейперта [10, 11] оказали большое влияние на современные представления о знании и приобретении опыта, и на этой основе построены многие образовательные программы. Исследования Пейперта и его сотрудников показали, что в программах с участием роботов учащиеся осваивают многие ключевые навыки, в особенности, в области креативного и критическоего мышление, учатся учиться —приобретают, так называемые, «метакогнитивные навыки». Формируются и такие необходимые качества современного специалиста, как способность кобщению и кооперации.Эта форма обучения обозначается специалистами как «конструкционизм». Согласно данной концепции, дети обучаются не тогда, когда им в голову «вкладывают» информацию, а когда они активно сами конструируют знания. И особенно эффективно они учатся, когда конструируют чтото значимое лично для себя: не получают идеи извне, но создают их.Признание активной роли учащегося приводит к изменению представлений о содержании процесса взаимодействия ученика с учителем и одноклассниками. Учение более не рассматривается как простая трансляция знаний от учителя к учащимся, а становится сотрудничеством –совместной работой учителя и учеников в ходе овладения знаниями и решения проблем. Единоличное руководство учителя в этом сотрудничестве замещается активным участием учащихся в выборе содержания и методов обучения. По образному выражению Л.С. Выготского, «учительрикша», который тянет весь учебный процесс на себе, должен превратиться в «учителявагоновожатого», который только управляет процессом учения [12]Разумеется, в решении задачи эффективного перехода к новым образовательным методикам ключевую роль играет высококачественная подготовка преподавателей. Работа по подготовке учителей в области использования инновационных технологий уже активно ведется, как в России, так и за рубежом.В Европе и США существуют специальные программы повышения квалификации учителей, в основе которых лежит конструкционистский подход к образованию[13]. Также большую популярность набирают тематические семинары (например, «Преподавание робототехники, преподавание с использованием робототехники»), региональные конференции (например, «Робототехника в образовании»[14]), региональные или национальные соревнования, учебные курсы для преподавателей, такие как TERECoP [15]. В отечественной педагогике также накоплен определенный позитивный опыт разработки учебных курсов по робототехнике, как с использованием локализованных материалов Lego Education, так и на базе авторских разработок.Казалось бы, на сегодняшний день проведена огромная работа по разработке и интеграции в учебный процесс методик образовательной робототехники, однако на практике дела обстоят не столь положительно. Основная масса публикаций на эту тему описывает только отдельные примеры успешной реализации курсов робототехники во внеурочное время.Это авторские курсы, успех которых во многом обусловлен личным опытом преподавателей в области робототехники, и другим учителям, не обладающим подобным опытом, будет затруднительно достичь тех же результатов.В большинствеслучаевреальной практики организации таких занятийотмечается положительный результат лишь с отдельными учащимися, проявляющими особую предрасположенность к Legoробототехнике.
Эта проблема находит отражение и в зарубежных публикациях. Как отмечается в [16], несмотря на все плюсы образовательной робототехники как инструмента обучения, образовательная робототехника как педагогическая наука находится еще только в самом начале своего жизненного пути. Робототехника, в подавляющем большинстве случаев, используется как инструмент обучения детей основам информатики и алгоритмики. Показательно исследование [17], целью которого было изучение влияния применения технологий LegoMindstormsв обучении на мотивацию к изучению информационных технологий. Гипотезой исследования, согласно ожиданиями выводам авторов программ, на которых основывался учебный курс, было то,чтогруппа учащихся, которыевыполнялина занятияхзадачи с использованием робототехническихнаборов, будут демонстрировать повышенный уровень мотивации в сравнении с группой, где схожий курс проводился только по традиционной методике.Исследование показало либо отсутствие существенных различий в обеих группах, либо в определенных случаях полностью противоположный результат. Безусловно, отмечалось, что все учащиеся с большим удовольствием посещали занятия, на которых они могли выполнять творческие задания с использованием конструкторов Lego. Однако на интерес к изучению алгоритмики и программирования это влияло очень слабо. Напротив, традиционная оценочная система с нежеланием получать плохие оценки продемонстрировала гораздо большее влияние на мотивацию учащихся в этой области.Эта проблема отмечается и в более поздних работах самого С. Пейперта [18]. Учащиеся, когда им предоставлены все возможности для творчества и конструирования знаний, после определенного прогресса выходят на своего рода «плато», доходят в своих проектах до определенного уровня, после которого они не в силах построить чтото новое.В чем же причина таких противоречивых результатов? Казалось бы, повсеместно в основе учебного процесса лежит конструкционистский подход, дети эмоционально вовлечены в процесс работы над своими артефактами, но в одних случаях в результате получаются действительно сложные и интересные модели, при постройке которых учащиеся осваивают в полной мере базовый курс алгоритмики и программирования, а в других –дети просто собирают игрушки из конструктора, которые прекрасно функционируют в их воображении без всякого программирования.В труде проекта TERECoP[2] приводится анализ большого числа работ, посвященных внедрению робототехники в образовательный процесс и конструкционизму. В большинстве своем эти работы делают упор на процессе получения знания учеником, ведущая роль там отводится учащемуся. Этот процесс должен быть активным, проблемноориентированным, значимым для ученика. Также весьма полно раскрывается тема самих инструментов обучения –конструкторов LegoMindstorms, существует множество методических пособий и справочных материалов, рассказывающих о различных аспектах работы с этими наборами. Даже сама компания Lego, помимо самих конструкторов, предлагает пособия для учителей, рабочие тетради, справочники и программное обеспечение. Таким образом, к вышедшим наборам этой серии уже было выпущенозначительное количество сопутствующих учебных материалов. Есть среди них и материалы, ориентированные на выполнение задач для олимпиад по робототехнике. В настоящее время активно проводятся различные соревнования и олимпиады по робототехнике, поэтому многие краткосрочные курсы и семинары для подготовки учителей делают акцент на то, как готовить детей к такого рода соревнованиям, как решать конкретные олимпиадные задания.Единственное, чему уделяется в публикациях незаслуженно мало внимания, это процесс обучения и роль учителя в нем. Классически отмечается изменение роли учителя в конструкционистском подходе, когда преподаватель выступает часто в роли консультанта, координатора, эксперта, а отношения «учительученик» носят скорее характер делового сотрудничества.[19]И именно недооценка роли обучения и учителя и играет ключевую роль в эффективности курса робототехники.[2] Курсы подготовки учителей по программам повышения квалификации [13] позволяют преподавателям повысить свой уровень знаний в области робототехники и стать хорошими консультантами для своих подопечных. Но роль учителя в конструкционистском подходе на этом не ограничивается.Деятельность учащихся вработе с конструктором представляет собой решение определенной проблемы. И необходимым условием для деятельности является такая образовательная среда, которая побуждает его к этой деятельности. И главной задачей учителя является именно формирование «дидактической ситуации» –совокупности среды и связанной с ней проблемы. Эта задача разработки адекватных для каждой стадии учебного процесса дидактических ситуаций зачастую оказывается недооцененной, и эффективность курса в основном зависит от ее выполнения. Это подтверждается следующими распространенными наблюдениями, отмечаемымипри проведении апробациипробных курсов про робототехнике в дополнительном образовании:Группа учащихся, не имевших до этого большого опыта в работе с конструкторами робототехнической серии Lego, получает задачу подготовки к соревнованиям роботов. Детям дается техническое описание задачи, которую робот должен выполнять, и предоставляются все имеющиеся в распоряжении средства –наборы, компьютеры для программирования моделей, а учитель выступает исключительно в роли консультанта, к которому можно обращаться за помощью в случае возникновения вопросов. Подобный сценарий зачастую распространен в том случае, когда учитель не обладает большим опытом в работе с конструктором. Наиболее вероятный исход этого сценария –учащиеся будут до последнего момента работать над конструированием своей модели, и так и не приступят к программированию. В этом случае дети начинают видеть свою проблему исключительно в постройке модели, в программировании же они видят слишком большую долю новизны и высокую сложность. Ихзадачей является программирование сразу окончательного поведения, и нахождение ее решения самостоятельно для детей недоступно. Изучение же основ для учащихсяне является присвоенной проблемой.Таким образом, педагог должен с первого же занятия обеспечивать ученикам сбалансированную дидактическую ситуацию, которая, с одной стороны, содержала бы в себе элемент новизны, чтобы представлять действительно проблему для решения, а, с другой стороны, опиралась бы на уже хорошо знакомые для детей вещи (следуя Выготскому[12], находилась бы в «зоне ближайшего развития»). В частности, это предполагает активное участие преподавателя в решении проблемы вместе с детьми. Возможно, на начальных стадиях работы над проектом, основная задача выполняется учителем, а учащимся делегируется какието простые подзадачи. Затем, по мере приобретения детьми новых знаний, они начинают выполнять более сложные задачи, а учитель уже выступает в роли помощника.Еще один подход к организации дидактических ситуаций –построенные преподавателем заранее модели. В работе [2] отмечается, что подобный подход остается зачастую абсолютно без внимания изза того, что в парадигме конструкционизма основной акцент делается именно на возможность детьми построить свои собственные артефакты «с нуля». В проекте TERECoP, напротив, видят управление уже имеющимся роботом важной составляющей частью конструкционизма. В этом случае важно организовать процесс управления и настройки робота так же интересно, как и процесс постройки его с нуля, чтобы дети смогли его также «полюбить и присвоить», как и построенную ими самостоятельно модель. В частности, сложно устроенный робот может быть собран на занятии преподавателем в присутствии детей, и этим захватить их внимание.Заранее построенный робот либо быстро построенная вместе с детьми базовая модель может обеспечить переход к задачам по алгоритмике и программированию, уже начиная с первых занятий. Это поможет развеять предубеждение детей о программировании как о сложном процессе, а также обозначит в сознании детей задачу управления будущей моделью равноценной задаче ее постройки. На финальных этапах проекта сделать это будетзначительно труднее. В частности, если детям дать большую свободу в постройке своих моделей. Практика показывает, что учащиеся зачастую не знают всех возможностей конструктора. Предоставленные сами себе, дети будут строить простые модели, основываясь на привычных для них принципах сборки конструктора и собственной фантазии. Результатом такой работы будут, в большинстве случаев, постройки, которые, даже обладая электромоторами и функциональностью, не предполагают использования программируемых модулей. Наиболее простой пример –модель автомобиля, двигающаяся посредством мотора и управляемая при помощи пульта управления. Дети, чаще всего, не будут видеть мотивации к оснащению такой машины программируемым блоком, так как она и без него замечательно работает от пульта. Даже при желании оснаститьмодель такой функциональностьювозможны случаи, когда сделать это не удастся без полной перестройки модели. Например, в модели не хватает места для программируемого блока, моторов или передачи, либо невозможность привестивращение мотора к колесам, или просто общий вес конструкции оказывается слишком большим для движения с использованием имеющегося редуктора. Перестроение модели отнимает драгоценное учебное время, а также разрушение собранного учащимся «артефакта» негативно скажется на дальнейшей мотивации.Совместная работа с детьми над их постройками может помочь в достижении еще одной важной задачи: с самого начала работынаучить детей технике безопасности и культуре постройки надежных моделей. Детали Lego отличаются высоким качеством и надежностью, но они все же сделаны из обычной пластмассыи подвержены различным поломкам. Инженерные ошибки в моделях обходятся очень дорого, поскольку даже одна ошибка в конструкции может повлечь за собой серьезное увеличение нагрузки на функциональные узлы модели, результатом чего может быть поломки соединительных деталей, осей, шестерней, а в худшем случае –уничтожение сложных элементов и неисправность электроники. Порой детям непросто это внушить, но мощности моторов вполне хватает длятого, чтобы переламывать оси и зубцы шестерней, и механические поломки внутри моторов также не редкость.Привычку выполнять любую задачу качественно проще всего выработать в процессе той деятельности, что наиболее интересна детям, поэтому именно при выполнении инженерных заданий с из конструктора Legoэтому нужно уделять особое внимание.Для эффективного введения программирования в курс робототехники также необходима соответствующая дидактическая ситуация. Процессуправления роботом с пульта для большинства детей вполне очевиден, а запись команд на алгоритмическом языке без выполнения их в реальном времени –совершенно новая для них ступень. Дидактическая ситуация должна потребовать от них шага на эту ступень. Один из подходов к формированию такой ситуации может быть следующим: При постройке модели в ней должны появиться механизмы, имеющие определенный алгоритм работы и требующие высокой точности управления, недостижимой человеком при управлении с пульта. Например, это может быть манипулятор или переключатель функций, требующий вращения мотора на определенный заданный угол. Подобное ограничение может быть решено только программным управлением.Из сказанногоможет быть сделан вывод, что крайне важно принимать вместе с детьми активное участие в том, что им больше всего интересно, только тогда взаимодействие учителя и ученика будет эффективным. Классический «инструкционистский подход», применительно к робототехнике, приводит к тому, что для детей естественной становится ситуация, когда они собирают конструктор исключительно сами или со своими ровесниками, а взрослые проявляют мало интереса к Lego. Если подобная ошибка будет допущена, курс робототехники не будет приносить положительных результатов.Очевидно, что организация инженерной составляющей подобного курса является весьма трудоемкой задачей, в особенности для преподавателя без большого опыта работы с Lego –технологиями. Эта тема в настоящее время исследована достаточно мало, и существующие материалы по ней имеют по большей части характер справочников, чем методических пособий. При этом именно инженерная часть играет ключевую роль в поддержании мотивации учащихся.К подобным выводам уже пришли авторы программ повышения квалификации учителей в США и Европе[2, 13]. Именно поэтому там большое внимание уделяется практической работе преподавателей с конструктором. Именно собственный опыт выполнения задач из конструктора позволит преподавателю принимать участие в работе над проектом вместе с учащимся, контролировать процесс постройки, подсказывать более удачные варианты реализации второстепенных узлов, своевременно замечать и указывать на ошибки и недочеты в конструкции. При таком тесном взаимодействии учащихся и преподавателя, когда дети видят, что руководителю интересна их работа, улучшается взаимопонимание между ними, и становится более эффективным любое взаимодействие.
Ссылки на источники1)Resnick, M.‘Sowing the Seeds for a More Creative Society’. //Learning & Leading with Technology
December/January 2007–08, International Society for Technology in education, 18222)Alimisis DTeacher Education on RoboticsEnhanced Constructivist Pedagogical Methods//ASPETE, Athens,20093)Alimisis D. Educational robotics: Open questions and new challenges. // Themes in Science & Technology Education, 2013, №6(1). –с. 63714)Basoeki F., Libera F. D., Menegatti E., MoroM. Robots in education: New trends and challenges from the Japanese market. // Themes in Science & Technology Education, 2013, №6(1). –с. 51625)Benitti F. B. V. Exploring the educational potential of robotics in schools: a systematic review. // Computersand Education, апрель2012, №58(3). –c. 978–9886)Karahocaa D., Karahocaa A., Uzunboylub H. Robotics teaching in primary school education by project based learning for supporting science and technology courses. // Procedia Computer Science, январь2011, №3. –с. 142514317)Mubin O., Stevens C. J., Shahid S., Al Mahmud A. A review of the applicability of robots in education. // Technology for Education and Learning, 2013, №1. –с. 178)PetroviсP., Balogh R., Lucny A. Robotika.SK Approach to Educational Robotics from Elementary Schools to Universities. –AT&P Journal Plus, ноябрь2010, №10 (2). –с. 85909)Saygin C., Yuen T., Shipley H., Wan H. D., AkopianD. Design, Development, and Implementation of Educational Robotics Activities for K12 Students. // ASEE 2012 Annual Conference –K12 & PreCollege Engineering Division –Paper №302110)Пейперт С. Переворот в сознании: дети, компьютеры и плодотворные идеи. –М.: Педагогика, 1989. –224 с.11)Пейперт С. The Children's Machine: Rethinking School in the Age of the Computer. –New York: Basic books, 1992. –256 с12)Выготский Л.С. Собр. Соч. в 6 т. Том V. –М, Педагогика, 1983. –368 с.13)Alemdar M., Rosen J. HIntroducing K12 teachers to LEGO MINDSTORMSrobotics through a collaborative online professional development course. // 2011, American Society for Engineering Education14)www.rie2013.eu 4th International Conference on Robotics in Education15), www.terecop.eu ПроектпоподготовкеучителейTeacher Education of RoboticEnhanced Constructivist Pedagogical methods16)Mataric, M. (2004). Robotics Education for All Ages, Proceedings, AAAI Spring Symposium on Accessible, Handson AI and Robotics Education, Palo Alto, CA,Mar 17)McWhorter W. I. The Effectiveness of Using LEGO Mindstorms Robotics Activities to Influence Selfregulated Learning in a University Introductory Computer Programming Course//University of North Texas, Май2011, ProQuest LLC –153c18)Papert, S. (2002).The Turtle’s Long Slow Trip: MacroEducological Perspectives on Microworlds. Journal of Educational Computing Research, 27(1), 728.19)Wolf M. J. P. LEGO Studies: Examining the Building Blocks of a Transmedial Phenomenon. // Routledge, 2014 –183c
