СОРЕВНОВАНИЯ ПО РОБОТОТЕХНИКЕ В СРЕДЕ COPPELIASIM КАК ПРИМЕР ГЕЙМИФИКАЦИИ В ПЕДАГОГИЧЕСКОМ ОБРАЗОВАНИИ

Литература:

1. Гусева Н.В. Балльно-рейтинговая система как эффективное средство педагогической диагностики при обучении иностранному языку курсантов военных вузов // Мир науки, культуры, образования. - 2021. - № 2(87). - С. 151-153.

2. Герасимова Т.Н., Гусева Н.В. Использование профессионально адаптивного тестирования в процессе обучения иностранному языку курсантов военных вузов // Мир науки, культуры, образования. - 2019. - № 3(76). - С. 224.

3. Ростовцева П.П., Гусева Н.В., Соболева О.С. Оптимизация профессионально ориентированной иноязычной речевой подготовки студентов неязыковых вузов // Педагогика и психология образования. - 2016. - № 4. - С. 78-83.

4. Гусева Н.В. Банк тестовых заданий как средство педагогической диагностики обучения иностранному языку // Мир науки, культуры, образования. - 2020. - № 3(82). - С. 244-245.

5. Соболева О.С., Гусева Н.В. Тестирование как средство контроля и оценки знаний студентов неязыкового вуза // Вестник Московского государственного гуманитарного университета им. М.А. Шолохова. Педагогика и психология. - 2014. - № 1. - С. 71-75.

6. Гусева Н.В. Диагностика результатов обучения иностранному языку курсантов военных вузов как педагогическая проблема // Мир образования - образование в мире. - 2018. - № 1(69). - С. 240-243.

7. Гусева Н.В. Педагогическая диагностика процесса обучения иностранному языку курсантов военных вузов. Дис... к.п.н. - М., 2021. - 208 с.

8. Гусева Н.В. Практикум по английскому языку. Часть 2. (к учебнику "Introduction to International Legal English" авторов Эми Круа-Линдер, Мат Ферс) для студентов 2 курса, дисциплина «Иностранный язык», направление подготовки 40.03.01. «Юриспруденция». - М.: Финуниверситет, Департамент языковой подготовки, 2021. - 62 с.

9. Лаврененко М.М. Профессионально-ориентированное обучение английскому языку студентов младших курсов юридических факультетов. Дис. к.п.н. - М., 2004. - 203 с.

10. Патеева Н.Е. Инновационные приемы педагогической диагностики в процессе изучения иностранных языков // Известия Российского государственного педагогического университета им. А.И. Герцена. - № 21. - Т.5. - 2006. -С. 160-164.

11. Загвязинский В.И. Теория обучения: Современная интерпретация. - М.: Академия. - 2001. - 192 с.

12. Кордовская Н.В. Диалектика педагогического исследования. - СПб.: РГПУ им. А.И. Герцена, 2001. - 512 с.

Педагогика

УДК 37

старший преподаватель кафедры информатики и физики, аспирант Гусев Иван Евгеньевич

Государственное образовательное учреждение высшего образования Московской области «Государственный гуманитарно-технологический университет»

СОРЕВНОВАНИЯ ПО РОБОТОТЕХНИКЕ В СРЕДЕ COPPELIASIM КАК ПРИМЕР ГЕЙМИФИКАЦИИ В

ПЕДАГОГИЧЕСКОМ ОБРАЗОВАНИИ

Аннотация. Актуализируются пути применения игровых технологий в цифровой образовательной среде для подготовки будущих учителей информатики к работе в условиях цифровизации экономики и общества. Анализируется опыт организации соревнований по робототехнике в симуляторе CoppeliaSim. Акцентируется внимание на методических подходах к реализации данного проекта.

Ключевые слова: робототехника, симуляторы, CoppeliaSim, дистанционный формат, геймификация.

Annotation. Ways of applying game technologies in digital educational environment to prepare future Computer science teachers for work in the emerging digital economy and society are actualized. The experience of organizing robotics competitions in CoppeliaSim simulator is analyzed. Attention is paid to the methodological approaches to the implementation of this project.

Keywords: robotics, simulations, CoppeliaSim, distance format, gamification.

Введение. Важными критериями профессиональной компетентности педагога 21 века являются степень владения современными образовательными технологиями, в том числе игровыми, и умение правильно применять данные технологии на практике.

Геймификации в цифровой образовательной среде - один из видов современных игровых технологий. Целью данного исследования является изучение дидактического междисциплинарного потенциала цифрового формата соревнований с элементами геймификации по робототехнике в среде CoppeliaSim для интенсификации познавательного интереса и вовлеченности будущих педагогов в процесс обучения.

Объект исследования - процесс формирования профессиональной компетентности будущих учителей информатики в цифровой образовательной среде в процессе обучение дисциплинам ИКТ-цикла и робототехнике.

Предмет исследования - цифровые игровые среды и приложения как инструменты реализации педагогических технологий для интенсификации образовательного процесса.

Задачи: опытно-экспериментальным путём проверить эффективность использования цифровых игровых технологий в обучении; разработать, апробировать и описать модель геймифицированного учебного занятия-соревнования виртуальных роботов в среде CoppeliaSim в целях контроля усвоения знаний по дисциплине «Техническое конструирование и робототехника» студентами педагогического вуза; исследовать педагогические условия успешности данной технологии, разработать методические рекомендации; проанализировать результаты и оценку данной формы обучения студентами.

Методы исследования: анализ научной литературы, диссертационных исследований, нормативных документов; педагогический эксперимент, наблюдение; опрос, тестирование.

Методология исследования основана на комплексе подходов: системно-деятельностном, интегративном и практико-ориентированном подходах с использованием исследовательского и проектного методов.

Основу исследовательской работы составила педагогическая деятельность автора в качестве преподавателя.

Термины «современные игровые технологии», «цифровые игровые технологии», как и «современные информационные технологии», означают технологии с использованием компьютерных и сетевых средств.

Изложение основного материала статьи. О значении игр в образовании, серьезном отношении к данной проблеме говорили Платон, Аристотель, Ф. Рабле, Ж.Ж. Руссо, Ж. Пиаже, Й. Хейзинга, К.Д. Ушинский, П.Ф. Каптерев, Л.С. Выготский и др. Технологический прогресс середины 20 века привел к появлению новых игровых методик:

«педагогические игровые технологии». В настоящее время под влиянием четвёртой промышленной революции происходит дальнейшее развитие, цифровизация педагогической игры, обогащение игры технологиями повышения мотивации и вовлеченности, заимствованными из компьютерных игр под названием «геймификация». Актуальность данной статьи определяется необходимостью поиска новых путей организации вузовского педагогического образования, совершенствования подготовки будущих учителей к работе в условиях цифровизации экономики и общества.

В самом широком смысле, геймификацию в образовании определяют как процесс применения комплекса инструментов, элементов и механизмов компьютерных игр в неигровом контексте, для повышения мотивации и вовлеченности обучающихся без изменения осуществляемого процесса обучения, эффективный способ вовлечения и удержания в электронной среде, погружения в предмет.

Как отмечают многие исследователи (Зенкина С.В., Караваев Н.Л., Соболева Е.В. и др.), геймификация учебно-воспитательного процесса приобрела сквозной характер, проникла во все педагогические технологии с целью улучшения результатов применения, становится методологией, способной создавать инновации в образовании, развивать компетенции и навыки.

Для формирующегося современного цифрового образовательного пространства геймификации обучения может и должна предоставить своего рода «полигон» для новых решений, подходов, которые помогут найти ответы на вызовы общества, государства, бизнеса [10].

Исследования [2] показывают, что геймификация учебного процесса оказывает большое влияние на учащихся, вызывает психологическую зависимость от образовательного процесса, глубокое и эмоциональное вовлечение в процесс. Главная задача геймификации в образовании - не внешнее управление поведением детей (как обычно бывает в других сферах деятельности - управлении, маркетинге, работе с кадрами и пр.), а передача обучающимся «средств психического развития, то есть самостоятельного управления своим поведением» [4].

Геймификация процесса обучения может проводиться в оффлайн, онлайн и смешанном форматах. По степени погружения в игровую среду выделяют глубокую, легкую и промежуточную геймификацию. Соревнования, рейтинги, баллы относятся к легкому виду геймификации [11]. Соревновательный характер - отличительная черта игры как таковой и многих педагогических игровых технологий. В классификации игр Кайуа P. соревнования и состязания по равенству условий для всех участников относятся к группе «Agon», а по наличию правил, удовольствию от преодоления трудностей -к виду «Ludus» [1]. Наличие четких правил в соревновании - необходимое условие для соблюдения «преодоления произвола соперников» [3].

В силу вышесказанного, для оптимизации и интенсификации процесса обучения студентов Гуманитарно-педагогического университета (г. Орехово-Зуево), будущих учителей информатики основам технического конструирования и робототехники в качестве формы итогового контроля знаний было выбрано соревнование в современном компьютеризированном варианте с элементами геймификации.

Надо отметить, что у автора статьи уже был опыт участия в качестве тренера в соревнованиях различного формата по дисциплинам ИКТ-цикла и робототехнике [6, 8, 9].

Робототехника, с одной стороны, - прикладная наука, важнейшая техническая основа развития производства, одна их сквозных технологий цифровой экономики. С другой - уникальная образовательная технология, способствующая развитию у учащихся критического, системного мышления, креативности, творческих и коммуникативных способностей, навыков командной работы, самостоятельности принятия решений.

Робототехника легко интегрируется с другими дисциплинами, помогает изучать информатику (программирование, графический дизайн и т.д.) конструирование, моделирование, физику, математику.

Обучение робототехнике основано на принципе STEM-образования (Science, Technology, Engineering, Math) - единство междисциплинарного подхода и практики [6].

Необходимость поиска путей интеграции робототехники в образовательный процесс, использования научного и дидактического потенциала этой мета-дисциплины отмечаются ведущими учеными и практиками [5], [12].

Виртуальная робототехника - это технология изучения робототехники без робототехнических наборов, которая может использоваться на занятиях в качестве основной или дополнительной формы обучения, как вариант смешанного обучения.

Актуальность виртуальной робототехники определяют не только высокие цены на робототехнические наборы, но и вызовы последнего времени: пандемия, всеобщий уход в онлайн. Как оптимальное решение указанных проблем данная технология доказала высокую эффективность.

Для педагогического эксперимента была выбрана среда имитационного моделирования CoppeliaSim. CAD-симулятор робототехнических систем CoppeliaSim используется для быстрой разработки алгоритмов, моделирования автоматизации производства, быстрого прототипирования и проверки, обучения робототехнике [13].

Автор статьи как тренер команды студентов ГГТУ уже имел опыт участия в международных дистанционных робототехнических соревнованиях в среде CoppeliaSim [7], организованных преподавателями Кемеровского государственного университета. Цели и задачи соревнований:

1. Популяризация научно-технического творчества в сфере высоких технологий.

2. Повышение интереса к углубленному изучению техники.

3. Развитие творческих способностей.

Это был интересный опыт сетевого учебного проекта, который нами был тщательно проанализирован.

Параллельно с подготовкой к соревнованиям, участием в них, ввиду всеобщего перехода в дистант, занятия по робототехнике со всеми студентами велись в среде CoppeliaSim.

Форма итогового контроля - зачет, который решено было провести как соревнование «Гонки» созданных студентами роботов, категория «шорт-трек» с раздельным стартом. Заранее были озвучены сроки, правила, система оценивания: не только скорость прохождения трассы, но и внешний вид машин. Информация и дополнительные материалы были выложены в электронной среде LMS MOODLE.

Основные методические подходы к реализации такой формы обучения - системно-деятельностный, практико-ориентированный, интегративный. Студенты не пассивно получали знания по робототехнике от преподавателя, а в творческой деятельности, применяя и углубляя знания других дисциплин ИКТ-цикла: программирования, графического дизайна, компьютерного моделирования, а также физики, математики. Одновременно осваивали методику организации и проведения подобных мероприятий, чтобы потом применить полученные знания в своей профессиональной деятельности.

При создании роботов кроме среды CoppeliaSim использовалась среда Tinkercad, бесплатная среда 3D-моделирования, работающая в веб-браузере.

Размер поля для соревнований соответствовал стандартам WorldSkills Russia по компетенции «Мобильная робототехника», 2x4 метра. Визуальное покрытие трассы - шахматная доска из квадратов со сторонами 0,5 метра. Такое оформление поля позволяет лучше контролировать положение робота, чем абсолютно белое полотно, оно удобно для

пользователей. Для датчиков было сделано другое оформление поля. Все датчики, помещённые на поле, видели покрытие как абсолютно белое, это позволило участникам, при необходимости, использовать различные алгоритмы следования робота по линии.

Для подсчёта времени движения были добавлены ворота с датчиком, запускающим симуляцию при прохождении робота через рамку ворот и останавливающие симуляцию после повторного прохождения робота под воротами. Симулятор позволяет считать как реальное время прохождения круга, так и время, основанное на тактах симуляции. Реальное время не подходит для соревнований, оно зависит от скорости симуляции, поэтому был выбран второй вариант. Таким образом, время прохождения трассы на разных компьютерах с запущенной симуляцией было одинаковым. Размер ворот, 55x40 сантиметров, служил ограничением для физических габаритов робота.

Для проведения соревнований из числа студентов были выбраны ведущий, счетная комиссия для контроля оценки скорости движения роботов, соблюдения правил движения и независимые эксперты. Независимые эксперты (студенты не из групп участников) оценивали внешний вид роботов по параметрам: эстетичность, эргономичность, креативность. Все данные заносились в специально созданную гугл-таблицу. В Google Data Studio был создан отчёт, который выгружал данные из таблиц и формировал список лидеров по двум категориям: лучшее время круга и внешний вид. Всем участникам была отправлена ссылка на итоговый отчёт по соревнованиям, где во время соревнований, в режиме реального времени менялась таблица лидеров. Трансляция велась через YouTube. Таким образом, все участники могли увидеть результаты заездов. Соревнования проходили в смешанном формате: оффлайн и онлайн, так как некоторые участники из-за карантина не могли присутствовать очно.

Соревнования начались с общего знакомства со всеми командами и роботами. Для этого было создано специальное поле. Затем были заезды на поле с трассой. Ведущий представлял выступающих, комментировал. Болельщики поддерживали свои команды.

Результаты аттестации студентов были на хорошем уровне. Таким образом, комплексное использование инструментов CoppeliaSim и Tinkercad, геймификация - современная альтернатива традиционным формам образования.

Выводы. Подобная инновационная форма проведения итогового зачета по дисциплине «Техническое конструирование и робототехника», как показал заключительный опрос, была положительно оценена студентами. Были высказаны предложения по дальнейшей разработке этой концепции.

Игровые технологии должны стать постоянным компонентом цифровой образовательной среды, это близко и понятно поколению Z, выросшему в цифре.

Оптимизация способов и технологий организации образовательного процесса, использование педагогических инноваций, основанных на активном применении цифровых технологий и новых форм традиционных технологий, в том числе геймификации, - основной путь решения проблемы модернизации образования, повышения его эффективности.

Литература:

1. Bunzel J.H., Caillois R. Les jeux et les hommes / J.H. Bunzel, R. Caillois, 1960. - 374 c.

2. Reiners T., Wood L.C. Gamification in education and business / T. Reiners, L.C. Wood, Springer International, 2015. - 1-710 c.

3. Боровских А.В. Игра как социальная и педагогическая проблема // Вестник Московского университета. - 2014. - (4).

- C. 3-11.

4. Боровских А.В. Проблема геймификации в образовании // Педагогика. - 2021. - № 8 (85). - C. 48-57.

5. Гагарина А., Гагарин А.С. Робототехника в России: образовательный ландшафт. Часть 1 // Современная аналитика образования. - 2019. - № 6 (27). - C. 108.

6. Гусев И.Е. Робототехника как перспективная составляющая российской образовательной системы и движения WorldSkills // Проблемы современного педагогического образования. - 2020. - № 67 (3). - C. 44-46.

7. Гусев И.Е., Иващенко Д.Е. CoppeliaSim как альтернативный способ проведения соревнований по робототехнике // Студенческая наука Подмосковью: Сборник материалов Международной научной конференции молодых ученых. - 2021. -C. 132-135.

8. Гусев И.Е. Инновационные формы игровых технологий в процессе изучения предметов ИКТ-цикла: геймификация // Проблемы теории и практики инновационного развития и интеграции современной науки и образования. - 2019. - C. 71-75.

9. Гусев И.Е., Зенкина С.В. Соревнования по информационной безопасности формата CTF как пример игрофикации учебного процесса на основе ИКТ // Информатика в школе. - 2017. - (6). - C. 30-33.

10. Караваев Н.Л., Соболева Е.В. Совершенствование методологии геймификации учебного процесса в цифровой образовательной среде: [монография] / Н.Л. Караваев, Е.В. Соболева. - Киров: Вятский государственный университет, 2019. - 105 c.

11. Карманова Е.В. Тяжелая и легкая геймификация при обучении: что выбрать? // Информатика и образование. - 2020.

- № 1 (1). - C. 20-27.

12. Соболева Е.В. [и др.]. Развитие критического мышления через вовлечение учащихся в соревновательную робототехнику (из опыта работы) // Перспективы Науки и Образования. - 2020. - № 2 (44). - C. 268-284.

13. Robot simulator CoppeliaSim [Электронный ресурс]. URL: https://coppeliarobotics.com (дата обращения: 12.11.2021).