Развитие современных технологий привело к такому положению вещей в обществе, когда сложное электронное оборудование становится естественной частью жизни человека.
Дети, еще не освоившие грамоту, легко ориентируются в мобильных устройствах вроде планшетов, находят в интернете необходимую им информацию, самостоятельно запускают интересные им приложения.
При этом общий интеллектуальный уровень ребенка, ориентирующегося в компьютере лучше своих пожилых родственников, может оставаться довольно низким. Такая ситуация связана с интуитивно понятным интерфейсом устройств и сильной мотивацией детей.
Требования же общества к подрастающему поколению продолжают повышаться: все более востребованными становятся грамотные технические специалисты, способные не просто выполнять знакомые операции по разработанным однажды схемам, но обладающие системным мышлением, умением ставить и решать проблемы, совершать открытия различного уровня - всем тем, что составляет когнитивную функцию, называемую инженерным мышлением.
Инженеру в эпоху информатизации и компьютеризации необходимо уметь решать сложные профессиональные задачи, реализовывать профессиональные проекты в конкретных условиях, находить необходимую информацию для осуществления своей профессиональной деятельности, оценивать, контролировать, принимать адекватные решения, управлять сложными техническими устройствами, а в некоторых ситуациях создавать их.
В связи с этим актуальным является педагогическая работа по развитию логического мышления у детей, начиная с младшего школьного возраста в процессе кружковой деятельности по робототехнике.
Робототехника - это проектирование, конструирование и программирование всевозможных интеллектуальных механизмов - роботов, имеющих модульную структуру и обладающих мощными микропроцессорами. Сегодня человечество практически вплотную подошло к тому моменту, когда роботы будут использоваться во всех сферах жизнедеятельности. Поэтому курсы робототехники и компьютерного программирования необходимо вводить в образовательные учреждения.
Изучение робототехники позволяет решить следующие задачи, которые стоят перед информатикой как учебным предметом. А именно, рассмотрение линии алгоритмизации и программирование, исполнитель, основы логики и логические основы компьютера.
Образовательная робототехника становится приоритетным направлением обучения детей в школах, все больше внимания уделяется ей в дошкольном воспитании. При этом чем младше ребенок, тем более сложным для него является такой вид деятельности, как программирование роботов.
Для того чтобы данная деятельность легко осваивалась детьми, проводится развивающая подготовка, в том числе формирование необходимых когнитивных качеств.
Обучение основам программирования играет в этом процессе значительную роль и включает в себя следующие аспекты.
1. Понимание основ алгоритмики, исполнения алгоритмов, осознание необходимости корректного исполнения алгоритмов, понимание влияния внешних факторов на выполнение.
2. Понимание принципов построения блок-схем, конструкции операций, условий, циклов. Знакомство с принципом ограниченности памяти для выполнения программы. Осознание последовательности исполнения команд при одном потоке и взаимодействия нескольких потоков в едином пространстве исполнения программы.
3. Знакомство с основами робототехники. Понимание того, что роботы имеют конструктивные особенности, они различны по объему памяти и своим свойствам. Знакомство с базовыми принципами движения роботов в координатах поля их перемещения, а также базовыми принципами сенсорного взаимодействия с внешней средой и друг с другом. Пространственное позиционирование роботов. Изучение основ механики роботов. Понимание принципа ограниченности источников питания и механизмов.
4. Развитие стратегического мышления. Формирование способности предсказания возможных вариантов действий.
Развитие умения оценивать текущую ситуацию и выбирать из вероятных решений оптимальное. Способность просчитывать действия на несколько ходов вперед.
Исследования показывают, что широкую возможность для раскрытия логического мышления у детей младшего школьного возраста дает область образовательной робототехники: взаимодействие детей с разнообразными строительными деталями (как физическое, так и с использование цифровых технологий) развивает способность к нелинейным формам обучения. Дети самостоятельно добывают знания, а не получают их в готовом виде; ученики переходят от принятия правил к их модификации, от привычного к не знакомому. Действуя таким образом, они получают возможность размышлять над сделанным выбором в реальном режиме времени, подсознательно или путем совместных усилий корректировать свои идеи, достигая наилучших результатов при коллективной работе со сверстниками; у них появляется уникальная возможность развивать технические способности.
Влияние занятий робототехникой на развитие логического мышления признано полезным такими специалистами, как И.П. Бальтцер, И.А. Портнягина, Э.Ф. Шарипова и др.
На занятиях робототехникой у детей совершенствуются способности:
- ставить и решать задачи; предвидеть результаты своей деятельности;
- вариативно строить пути достижения поставленных целей;
- умение понимать, выполнять и составлять алгоритмы; навыки саморегуляции;
- способность критично относиться к себе и друг им; умение работать в команде;
- способность согласовывать свои действия с действиями сверстников; умение планировать совместную деятельность.
Следует отметить, что обязательная этапность вышеназванных уровней необходима, в первую очередь для детей дошкольного и младшего школьного возраста, так как для них характерен недостаточный уровень сформированности учебных действий, несогласованность познавательной и учебной деятельности. Также при работе с детьми данного возраста следует помнить о следующих возрастных особенностях:
- низкий уровень развития прогностических способностей, способствующих проявлению умений проектировать и прогнозировать последствия действий;
- недостаточный уровень словеснологического мышления, что не позволяет самостоятельно строить сложные модели и проектировать их структуру и работу;
- слабое развитие таких свойств креативности, как беглость и гибкость мышления, что не позволяет легко и быстро перейти от подражания к созиданию, а больше заставляет делать работу по образцу.
Данные возрастные характеристики дошкольников и младших школьников являются существенными при организации работы по образовательной робототехнике. Кроме того, данный возраст является наиболее сензитивным для развития познавательной активности и формирования учебных действий, что заставляет педагога продумывать вопросы постоянного обновления заданий с учетом многократного повторения сбора однотипных механизмов и использованием однообразных программ. Педагогу приходится уделять много времени отработке навыков первого и второго уровня сложности занятий; на третий и четвертый уровни дети обычно переходят к концу учебного года. И, таким образом, в данной возрастной группе наблюдается отрицательный тип научения.
Все эти качества являются основой инженерного мышления и позволят учащимся в будущем не только овладеть техническими специальностями, но и выйти за рамки простой исполнительской деятельности на уровень рационализаторства, новаторства и изобретательства.
Таким образом, можно сделать вывод о том, что образовательная робототехника является эффективной современной технологией формирования инженерного мышления у школьников и оказывает влияние на развитие одаренности у детей среднего школьного возраста.