Дидактическая индивидуальная карта как средство реализации личностно-центрированного обучения школьников робототехнике

УДК 37 DOI: 10.22412/1999-5644-11-1-10

ДИДАКТИЧЕСКАЯ ИНДИВИДУАЛЬНАЯ КАРТА

как средство реализации личностно-центрированного

ОБУЧЕНИЯ шКОЛЬНИКОВ РОБОТОТЕХНИКЕ

Турушев Максим Иннокентьевич,

аспирант, Mturushev@yandex.ru,

ФГБОУ ВО «Красноярский государственный педагогический университет имени В.П. Астафьева», г. Красноярск, Красноярский край, Российская Федерация.

Статья посвящена развитию инженерно-технического образования, необходимости развития научно-технического творчества, создания определенных исследовательских лабораторий по моделированию, роботоконструированию, прототипированию и т.д. при современных тенденциях экономического роста страны. Автором описаны результаты его диссертационного исследования и приведены определенные достигнутые результаты. Рассмотрены новые подходы организации инженерного образования в дополнительном образовании на основе личностно-центрированного подхода и разновозрастных групп с использованием современных образовательных методов и средств обучения, а также дидактических карт индивидуального обучения, которые направлены на достижение определенных образовательных результатов. Дидактические индивидуальные карты обучения содержат в своей структуре определенный материал: подробные инструкции по конструированию из конструктора Lego, инструкции по программированию роботов в определенной среде Mindstorms Education Ev3, кон-структорско-исследовательские лабораторные работы, где каждый этап сопровождается прохождением и заполнением определенных диагностических карт, которые показывают уровень усвоения материала, дают возможность увидеть, как ребенок чувствует себя на занятии, какие возникают трудности, мотивацию, работу в команде и т.д. Организация занятий при таком подходе к обучению дает возможность организовать индивидуально-проектную и научно-исследовательскую деятельность учащихся и предполагает использование современных методов, форм и средств обучения, правильная организация работы с которыми будет положительно влиять на всестороннее развитие ученика. Приведен пример разработанной и апробированной автором диагностической индивидуальной карты по обучению школьников в разновозрастных группах приемам конструирования и программирования роботов, сконструированных из образовательных конструкторов Mindstorms Education Ev3.

Ключевые слова: личностно-центрированное обучение, образовательная робототехника, разновозрастное обучение, дорожная карта, дидактическая индивидуальная карта школьника

В послании Президента В.В. Путина Федеральному Собранию РФ были сформулированы проблемы, стоящие перед Отечеством: «Сейчас наша задача — создать богатую и благополучную Россию... Ужесточается конкуренция за ресурсы: не только за металлы, нефть и газ, а прежде всего за человеческие ресурсы, за интеллект. Страна, которая не сможет пробиться в круг создателей новых новаторских технологий, не просто обречена на зависимое положение. Доля глобального «пирога», которая достанется ее предприятиям, жителям этих стран, будет на порядок меньше, чем у лидеров».

Именно поэтому продвижение инженерно-технического образования направлено на выявление, развитие и пропаганду технико-тех-

нологических знаний и подготовку молодежи к получению инженерных профессий.

Концепция инженерного образования, развивавшаяся в ХУШ—ХГХ вв. и достигшая пика своего развития в начале ХХ в., вновь актуальна. Новое поколение не стало более образованным, чем предыдущее. Соответственно, инженерное направление в школе, вузе, малой фирме в формах дополнительного образования обретает целостный личностный характер [11].

Необходимость в инженерно-технических кадрах требует создания инженерных школ или инженерных профилей в образовательных учреждениях. Инженерно-техническое образование должно начинаться с младшей школы с целью раннего развития и формирования

у школьников начальной инженерно-технической подготовки, а также первичных инженерных навыков.

Проблема реализации инженерно-технического образования и включения определенных предметов данного направления в образовательный процесс школ отличается особой сложностью в силу его новизны и специфических подходов к решению проблемы [9].

Включение инженерно-технического образования в обучение школьников возможно при изменении традиционных подходов к организации образовательного процесса. Одной из ключевых концепций при обучении школьников является опора на стимулирование личного интереса обучающихся к тем проблемам, с которыми им необходимо будет соотносить себя в окружающей среде, следовательно, образовательная деятельность современного педагога должна основываться на личностно-центрированном подходе к обучению школьников [10]. Организация занятий при таком подходе к обучению дает возможность организовать индивидуально-проектную и научно-исследовательскую деятельность учащихся и предполагает использование современных методов, форм и средств обучения, правильная организация работы с которыми будет положительно влиять на всестороннее развитие ученика.

Осознавая необходимость включения в образовательный процесс личностно-центриро-ванного обучения школьников инженерно-техническим навыкам, возникает вопрос: какими современными средствами обучения возможно проводить данное обучение.

Личностно-ориентированное образование [1, 2] нацелено на обучающегося, который представляет главную ценность образовательного процесса. Оно востребует имеющийся опыт студента и создает условия для формирования и проявления его личностных качеств, способствует развитию мышления, становлению творческой, активной, инициативной личности, стимулирует развитие ее интеллекта, социальных и коммуникативных способностей, навыков самообразования и саморазвития.

В современной отечественной педагогике можно выделить несколько концепций, которые рассматривают личностно-ориентированное образование с разных позиций. Они не противоречат, а лишь дополняют друг друга и фиксируют акценты в разных направлениях этого процесса.

Идеи личностно-ориентированного образования начались формироваться давно. К приме-

ру, их высказывали выдающиеся мыслители и педагоги: Ж.Ж. Руссо, И.Г. Песталоцци, Г.Д. Торей, М. Монтессори и др. [11].

Личностно-ориентированное образование ими рассматривается с позиций создания условий, обеспечивающих мотивацию к образованию и развитию личности обучаемого, гуманное отношение к обучаемому [12].

Основным направлением обучения при лич-ностно-центрированном подходе в инженерно-техническом образовании является образовательная робототехника, которая предоставляет уникальную возможность для учащихся освоить основы программирования и конструирования, создав действующие механические и электрифицированные модели роботов, а также получить начальные инженерно-технические знания, умения и навыки в области конструирования, моделирования и программирования.

Каждое занятие для ребенка — это творческий процесс. Ребенок может работать индивидуально, а также в группе. Индивидуальная работа дает возможность ребенку самоутвердиться, повысить самооценку и уверенность в себе. Работа в группах позволяет развивать коммуникативные навыки, умение сотрудничать, умение разделить обязанности на каждого участника группы для создания общей сложной модели.

Кроме того, обучение школьников робототехнике в современных школах должно строиться на основе разновозрастного обучения, что способствует созданию благоприятных педагогических условий для достижения качественных результатов, удовлетворяющих многие потребности школьников [8].

Разновозрастное образование — это когда дети разного возраста учатся в одной образовательной (развивающей) среде. Правильнее будет начать с того, что разновозрастное обучение — это самое естественное из всех возможных типов обучения. Идея посадить в одном помещении детей приблизительно одного возраста с одинаковым уровнем развития и учить всех вместе одному и тому же пришла Яну Коменскому только в XVII в. А до того именно разновозрастное обучение и доминировало.

В современной школе повсеместно используется разновозрастное обучение детей, будь то дополнительное образование детей в различных кружках или основное образование в школах. Зачастую в школах формируются классы учащихся разного возраста, разница в возрастах достигает до двух лет, что и будет являться актуальным

для использования личностно-центрированного подхода в обучении школьников [2].

При выстраивании такого вида обучения при личностно-центрированном подходе в разновозрастных группах инженерно-технической направленности необходимо внедрение современных способов отслеживания результатов каждого школьника, так называемые индивидуальные траектории школьников.

Наиболее подходящим инструментом для создания этих траекторий является технология дорожных карт (Roadmapping, Roadmap, technology roadmap). Сущность понятия «дорожная карта» можно выявить из источников [5, 6].

Дорожная карта — это проективный проект [7], определяющий наглядное представление пошагового сценария развития определенного объекта, классов объектов, некой технологии, группы технологий, бизнеса, компании, отрасли, индустрии и даже плана достижения политических, социальных целей.

Другими словами, учебная дорожная карта дисциплины — это проективная траектория обучения школьника в методической системе личностно-центрированного обучения дисциплинам.

Составление учебной дорожной карты как способа визуализации будущего поможет школьнику видеть свое академическое будущее, научит его ответственно и мотивированно планировать и осуществлять свою учебную деятельность.

Технология учебных дорожных карт обладает рядом преимуществ. Она позволяет без существенных изменений регламента учебного процесса сочетать и использовать различные формы и способы обучения и самообучения. Эта технология интегрирует различные формы аудиторной и внеаудиторной учебной работы, методы и средства традиционных и инновационных педагогических систем обучения, а также технологии заочного и дистанционного обучения [1, 3, 4].

Необходимым условием эффективного применения технологии учебных дорожных карт является наличие электронной автоматизированной системы управления учебным процессом. Она должна стать неотъемлемой частью проективной методической системы, в которой создаются условия для формирования многообразия учебных дорожных карт школьника и управления ими1 [7].

Использование дорожных карт в инженерно-техническом обучении школьников не

Дидактическая карта индивидуальногообучения школьника

ФИО Тема №3. Следование робота по черной линии.

Инструкция по конструированию приспособлений крепления датчика Инструкция по программированию датчика освещенности карта №1 «Усвоение программированию» Диагностическая карта №2 «Усвоение конструированию» Диагностическая карта №3 «Уверенность в

£ 1 о | 1 Применение модели Ч 1 g J Нет затруднений

ШкольникХ

«п^^ГГаншГ^'^ноП Прашпышй ответ нг правильный uimi

лепил (ирепомюкяк лемлнетрируя летал»), ла« Название леталп Наг.: 1'IIC див кокетрчировзиня

15а«

Если рта» на пктшашиьЛ 1 а I 5 К 1§ II 5* Г | is ii V Ss о*™»

справля ыросла уверенность лосооность реоенка

3«лла • и™. ться. Темы выбираются произвольно.

Прт.ИЛЬНЫ&о™, Выаывает затруднение Не вызывает затруднений

Соораиимиолел.,

Рис. 1. Диагностическая карта индивидуального обучения школьника Fig. 1 Didactic individual student card

1 Методология формирования дорожных карт / Агентство стратегических инициатив/ Национальная предпринимательская инициатива по улучшению инвестиционного климата в Российской Федерации. М., 2012.

является эффективным способом организации обучения, поскольку при использовании данного средства обучения не учитываются принципы разновозрастного обучения и не включают в себя определенных педагогических инструментов, например, инструкций по сборке, программированию и т.д.

Именно поэтому нами были спроектированы «дидактические карты индивидуального обучения школьника» (ДКИОБ) — это карты, при помощи которых:

• выстраивается индивидуальный план обучения каждого школьника (личностно-центри-рованное обучение);

• производится отслеживание, на каком уровне находится ученик в процессе обучения определенному курсу;

• производится диагностика усвоения пройденного теоретического материала;

• выполнение лабораторно-конструктор-ских работ (усвоение понятий и навыков конструирования и программирования);

• организуется групповая работа учащихся;

• просматривается успешность участия каждого ученика в различных конференциях, выставках, соревнованиях [6].

На рисунке 1 представлен пример диагностической карты индивидуального обучения школьника с инструкциями по заполнению диагностических карт. Каждая карта включает в себя подробные инструкции по заполнению определенного параметра, что помогает отследить у каждого ученика уровень усвоения материала по программированию, по конструированию,

определить, были ли затруднения у ученика в процессе работы на уроке.

Перед началом урока каждому ребенку выдается ссылка на ДКИОБ, где есть все необходимое для комфортной работы на уроке:

• инструкция по сборке конструкции робота (рис. 2). Во время конструирования определенной модели преподаватель объясняет определённые понятия и модели (например, зубчатая передача, мотор, балка, способ крепления балок и т.д.), после выполнения которой каждому ученику предстоит заполнить диагностическую карту «Усвоение понятий по конструированию», помогает определить уровень усвоения понятий по конструированию;

• инструкция по программированию (рис. 3) с подробным описанием задачи и пошаговым алгоритмом составления программы. Во время программирования преподаватель также объясняет различные структуры и блоки программирования (например, цикл, условие, датчик, переменная и т.д.), после выполнения задачи по программированию ученику также предоставляется диагностическая карта «Усвоение понятий по программированию», которая помогает определить уровень усвоения понятий по программированию;

• конструкторско-исследовательские лабораторные работы. В них представлены задания о пройденном материале на предыдущих уроках. Эти задания связаны как с самостоятельным конструированием, так и с программированием определенных моделей. Каждая лабораторная работа включает в себя интерес-

Рис. 2. Инструкция по конструированию Fig. 2. Manual of design

Рис. 3. Инструкция по программированию Fig. 3. Manual of programming

Рис. 4. Программа для моделирования Lego Digital Designer Fig. 4. Program for modeling Lego Digital Designer

ные задания с составлением 3D модели в программе Lego Digital Designer (рис. 4) и чертежей роботов, а также моделированием и конструированием определенных механических приспособлений;

• по завершении занятия каждому ученику выдается третья диагностическая карта «Уверенность в себе». Данная диагностическая карта применяется на занятиях по проектной деятельности, когда можно использовать наблюдение и провести диагностику. При помощи данного инструмента можно оценить, как ребенок чувствует себя на занятии, какие возникают трудности, мотивацию, работу в команде и т.д.

Применение технологии «дидактической карты индивидуального обучения школьника» нацелено на личностно-центрированное обучение школьников в разновозрастных группах робототехнике. Количество участников в группе рассчитывается в зависимости от материально-технической обеспеченности образовательного учреждения. Один образовательный конструктор

Литература

Mindstorms Education NXT (EV3) на двух учеников, компьютер или ноутбук с программным обеспечением.

Данные карты универсальны для использования как при обучении в основном общем образовании, так и в дополнительном образовании.

Заключение. Развитие инженерно-технического образования должно строиться с использованием современных инструментов обучения, новейших способов и подходов при организации педагогического процесса в школах. Неудовлетворенность учителей, родителей и школьников должно устраняться при помощи личностно-центрированного подхода обучения.

Проектирование новых методик обучения с использованием личностно-центрированного обучения, в особенности при инженерно-техническом обучении в разновозрастных группах, позволяет использовать диагностические карты индивидуального обучения школьника.

Диагностические карты индивидуального обучения школьника — это современный и эффективный инструмент для удовлетворения личностных образовательных амбиций школьников, управления его притязаниями и пристрастиями, а также для создания ситуаций успеха для каждого ученика.

Эффект реализации учебной дидактической карты индивидуального обучения школьников зависит от систематической диагностики его предметных результатов обучения и оценки успешности обучения.

Таким образом, дидактические карты индивидуального обучения школьника представляют эффективный инструмент для реализации принципов личностно-ориентированного обучения школьников в инженерно-техническом образовании при разновозрастном обучении, обеспечивают индивидуализацию и самостоятельное обучение школьников.

1. Андреева Н.М., Пак Н.И. О роли дорожных карт при электронном обучении информатике студентов классических университетов // Открытое образование. 2015. № 3. С. 101—109.

2. Демина В.А. Становление педагогического общения будущего учителя как процесс его профессионально-личностного изменения // Вестник Ассоциации вузов туризма и сервиса. Т. 10. 2016. № 4 (10). С. 49—60.

3. Дорошенко Е.Г., Пак Н.И., Хегай Л.Б. Учебные дорожные карты как средство личностно-ориентированного обучения // Образование и наука. 2015. № 8. с. 97—111.

4. Дорошенко Е.Г., Пак Н.И., Пушкарева Т.П., Хегай Л.Б., Яковлева Т.А. Методическая система обучения информатике студентов педагогических вузов в условиях ФГОС ВО // Вестник КГПУ им. В.П. Астафьева. 2015. № 1 (31). С. 36-44.

5. Пак Н.И., Дорошенко Е.Г., Хегай Л.Б. Организация студент-центрированного обучения с помощью учебных дорожных карт / В сб. научных трудов VII Международной научно-практической конференции «Информация и образование: Границы коммуникаций», INFO"15, № 7(15), Горно-Алтайск, 2015. С. 285—287.

6. Пак Н.И., Дорошенко Е.Г., Хегай Л.Б. О необходимости и возможности организации личностно-центрированно-го обучения в вузе //Педагогическое образование в России. 2015. № 7. С.16—23.

7. Роберт И.В. Современные информационные технологии в образовании: дидактические проблемы; перспективы использования. М.: ИИО РАО, 2010. 140 с.

8. Якиманская И.С. Требования к программам, ориентированным на личностное развитие школьников. // Вопросы психологии. 1994. № 2. С. 69-75.

9. Lee, S. and Park Y. (2005) Customization of technology roadmaps according to roadmapping purposes: overall process and detailed modules, Technology Forecasting & Social Change, 2005, 72, рр. 267-583.

10. Pak, N. (1998). Non-linear technologies in education. British Journal of Educational Technology. V. 29. рр. 273-277.

11. Wright, G.B. (2011). Student-Centered Learning in Higher Education. International Journal of Teaching and Learning in Higher Education Vol. 23 (3). рр. 93-94.

12. Weimer, M. (2002). Learner-centered teaching: Five key changes to practice. San Francisco: Jossey-Bass/Wiley. 258 p.

DIDACTIC iNDiViDUAL CARD AS A MEAN OF IMPLEMENTATION OF STUDENT-CENTERED TEACHING ROBOTICS

Maksim I. TUrushev, PhD student

Krasnoyarsk State Pedagogical University, Krasnoyarsk, Krasnoyarsk Krai, Russian Federation. E-mail: Mturushev@yandex.ru

Abstract

The article is devoted to development of engineering education, the need for the development of scientific and technical creativity, the creation of specific research laboratories for modeling, robot designing, prototyping, etc. on current trends of economic growth of the country. The author describes the results of his dissertation research and gives certain results. The article examines new approaches to the organization of engineering education in further education based on learner-centered approach and on different age groups, using modern educational methods and learning tools as well as didactic cards of individual learning, which are aimed at achieving certain educational outcomes. Didactic individual cards of teaching contain in their structure certain information: detailed instructions for the design from Lego, the instructions for programming robots in a particular environment, Mindstorms Education Ev3, designing and researching laboratory work, where each stage is accompanied by passing and filling some diagnostic cards that show the level of learning, give the opportunity to see how the child feels in class, to see the encountered difficulties, motivation, teamwork, etc. The organization of lessons in this approach to teaching gives the opportunity to arrange individual design and research activity of pupils and involves the use of modern methods, forms and means of training, proper organization which will positively affect the comprehensive development of the student. The author developed and tested the diagnostic individual cards for teaching students in different age groups of techniques of designing and programming robots constructed from educational designers Mindstorms Education Ev3.

Keywords: student-centered teaching, educational robotics, different age teaching, roadmap, didactic individual student card

References

1. Andreeva N.M., Pak N.I., About the role of road maps in the electronic training technology to computer science students of classical university. Otkrytoe obrazovanie, no. 3, 2015, pp. 101-109. (In Russ).

2. Demina V.A., Process of pedagogical communication formation of a future teacher as a process of his professional and personal development. VestnikAssotsiatsii vuzov turizma iservisa, vol. 10, no. 4 (10), 2016, pp. 49-60. (In Russ).

3. Doroshenko E.G., Pak N.I., Khegai L.B., Educational roadmaps as a means of student-centered education. Obrazovanie inauka, no. 8, 2015, pp. 97-111. (In Russ).

4. Doroshenko E.G., Pak N.I., Pushkareva T.P., Khegai L.B., Yakovleva T.A., Methodical system of teaching computer science to students of pedagogical universities in conditions of FSES OF HE. Vestnik KGPU im. V.P. Astafeva, no. 1 (31), 2015, pp. 36-44. (In Russ).

5. Pak N.I., Doroshenko E.G., Khegai L.B., Organization of student-centered education using the roadmaps training. Collection of scientific papers of VII International scientific-practical conference "Information and education: Borders of communications", no. 7(15), Gorno-Altaysk: INFO"15, 2015, pp. 285-287. (In Russ).

6. Pak N.I., Doroshenko E.G., Khegai L.B., On the need and possibility of organizing STU. Pedagogicheskoe obrazovanie v Rossii, no. 7, 2015, pp.16-23. (In Russ).

7. Robert I.V., Modern information technologies in education: didactic problems; prospects for the use. Moscow: IIO RAO, 2010, 140 p. (In Russ).

8. Yakimanskaya I.S., Requirements for programs focused on personal development of students. Voprosy psikhologii, no. 2, 1994, pp. 69-75. (In Russ).

9. Lee S., Park Y., Customization of technology roadmaps according to roadmapping purposes: overall process and detailed modules. Technology Forecasting & Social Change, no. 72, 2005, pp. 267-583.

10. Pak N., Non-linear technologies in education. British Journal of Educational Technology, vol. 29, 1998, pp. 273-277.

11. Wright G.B., Student-Centered Learning in Higher Education. International Journal of Teaching and Learning in Higher Education, vol. 23 (3), 2011, pp. 93-94.

12. Weimer M., Learner-centered teaching: Five key changes to practice. San Francisco: Jossey-Bass/Wiley, 2002, 258 p.

Турушев М.И. Дидактическая индивидуальная карта как средство реализации личностно-центрированного обучения школьников робототехнике // Вестник Ассоциации вузов туризма и сервиса. Т 11. 2017. № 1. С. 86-92. DOI: 10.22412/1999-5644-11-1-10. Дата поступления статьи: 10.12.2016.

Turushev M.I., Didactic individual card as a mean of implementation of student-centered teaching robotics. Vestnik Assotsiatsii vuzov turizma i servisa, 2017, vol. 11, no. 1, pp. 86—92 (In Russ). DOI: 10.22412/1999-5644-11-1-10. Received 10 December 2017.