Особенности отечественного и зарубежного опыта подготовки педагогов к обучению робототехнике

Полный текст

Робототехника признана эффективным средством инженерного образования школьников во всем мире. Для привлечения детей к техническому творчеству и стимулирования развития инженерного мышления необходимы квалифицированные специалисты, компетентные не только в программировании, но и в электронике, в методике преподавания, педагогике и психологии. Задача педагогических вузов и организаций среднего профессионального образования - подготовить специалистов для работы со школьниками в свете новых тенденций, стандартов и требований. В России с 2015 года робототехника в рамках предмета «Технология» входит в учебный план школы. Этот факт трансформирует робототехнику из предмета дополнительного образования в полноценный учебный предмет школьной программы. Это означает, что перед школами стоит задача поиска компетентных специалистов, готовых не только вести занятия по обсуждаемой дисциплине, но и решать глобальные задачи, стоящие перед системой образования. Создание в школе инженерных классов, введение предмета «Робототехника» в учебный план школы, внедрение нового оборудования и оснащенных по-новому школьных классов, появление направлений внеурочной деятельности и дополнительного образования, связанных с информационными технологиями и робототехникой - все это требует обеспечения высокого уровня преподавания нового предмета [1]. А это невозможно без подготовки квалифицированных кадров. Овсяницкий Д.Н. считает, что вести робототехнику и связанные с ней дисциплины «должны преподаватели вузов или инженеры с огромным опытом и педагогическим призванием или очень толковые педагоги». Это оправданно, если речь идет о дополнительном образовании, когда кружки по робототехнике единичны, и туда приходят ребята с достаточной подготовкой в области механики, программирования и электроники. Но поскольку теперь робототехника - это школьная дисциплина, то как найти такое количество инженеров, которые готовы идти работать в школы, и которые компетентны как педагогические работники?! Альтернатива одна - необходимо готовить «очень толковых педагогов». На сегодняшний день в нашей стране нет специальности «Педагог по робототехнике» и нет такой программы подготовки в бакалавриате. Ряд педагогических вузов в стране ввели программу магистерской подготовки по направлению «Робототехника, мехатроника и электроника в образовании». Однако не каждый учитель информатики или физики готов поступать в магистратуру, ведь такая подготовка требует массу времени и сил от учителя, который и так колоссально загружен. К тому же, количество мест для поступления ограничено. На сегодняшний день на базе Армавирского государственного педагогического университета создана инновационная площадка, которая занимается созданием системы непрерывного научно-технического развития детей и молодежи образовательных организаций в области образовательной робототехники. Площадка этого университета готовит педагогов для кружков и центров дополнительного образования [3]. Другие пути подготовки - курсы повышения квалификации и самообразование. В России, начиная с 2012 года, регулярно проводятся разнообразные курсы повышения квалификации, которые организуют Российская организация образовательной робототехники, Президентский физико-математический лицей № 263 в Санкт-Петербурге и др. Среди наиболее актуальных можно выделить такие курсы повышения квалификации: · «Преподавание основ робототехники в начальной школе с использованием Lego Education WeD», «Преподавание основ образовательной робототехники с помощью Lego Mindstorms EV3», (организатор: ИНТ) [4]; · «Основы работы с Lego Mindstorms EV3 и его применение в урочной и внеурочной деятельности средней школы», «Методика работы с WeDo/WeDo 2.0», «Программируем с Ардуино: основы работы со скетчами», «Основы образовательной робототехники» (организатор: фгос-игра.рф) [6]; · в Центре педагогического мастерства «Робототехника. Основы программирования в LabView», «Базовый курс робототехники на языке Robolab», «Основы робототехники» (организатор: Центр Педагогического Мастерства совместно с ФМЛ № 239) [7]; - «Методика преподавания робототехники на базе конструктора ТРИК» (организатор: ФМЛ № 239). Курсы повышения квалификации реализуются в различных форматах. Есть традиционные очные курсы длительностью от 4-х дней с ежедневными занятиями до нескольких месяцев с занятиями 1 раз в неделю. Существуют дистанционные курсы с полностью самостоятельным обучением. Контроль при таком виде обучения осуществляется с помощью тестов после каждой темы и итогового теста в конце всего курса. Есть курсы, построенные на системе вебинаров. В таком формате обучения у слушателей есть возможность задавать вопросы педагогу и обсуждать сложные моменты занятия онлайн. Контроль выполнения заданий также осуществляется педагогом курса. Существуют также видеолекции по робототехнике, созданные педагогамиэнтузиастами. Например, курс лекций О. Горнова по работе с конструктором Vex IQ можно свободно найти в сети Интернет. Такая точечная подготовка специалистов - лишь локальная мера. Для решения проблемы подготовки кадров необходимы более глобальные решения. Проблема подготовки кадров волнует все страны, в которых робототехника набирает популярность. Так, в частности, в 2000 году в США финансируемый NASA Национальный инженерный центр робототехники (NREC), который был частью Института робототехники Карнеги-Меллона, запустил проект робототехнического лагеря для детей. Идея оказалась настолько удачной, что директор NREC Д. Барес решил создать Академию робототехники Института Карнеги-Меллона (CMRA). Первоначально финансирование CMRA осуществляли AT&T, фонды ALCOA, Heinz и Grable. Миссией CMRA заключалась в использовании мотивационных эффектов робототехники для активизации школьников и привлечения их к STEMобразованию. Параллельно с работой со школьниками Академия совместно с преподавателями Института Карнеги-Меллона разрабатывала программы подготовки педагогов по робототехнике. В последующие годы CMRA разработала комплекс учебных программ для обучающихся от 10 до 17 лет, который включал вводные учебные программы по программированию роботов среднего уровня для аппаратных платформ LEGO, VEX и Arduino, учебные материалы по программированию на языках LEGO ROBOLAB™, LEGO NXT-Graphical, LEGO EV3-Graphical, ROBOTC, ROBOTC Graphical и LabVIEW. В состав учебного плана были включены уроки по вводным программам на основе промежуточного уровня, математике роботов, науке о роботах и регистрация данных, а также вводная инженерия среднего уровня. CMRA также разработала материалы и рекомендации для организации лагеря по робототехнике, а также проводила многочисленные конференции учителей робототехники [9]. С 2000 года и до настоящего времени CMRA организует робототехнические соревнования, проводит курсы, тренинги и конференции по подготовке учителей, разрабатывает учебные планы и обучающие материалы. Академия совместно с партнерами проводит исследовательскую работу по применению робототехники в качестве организующего фактора при вовлечении в STEM и оценке эффективности применения робототехники. В этой связи можно отметить работы таких исследователей, как Flot J., Higashi R., McKenna J., Shoop R., Witherspoon E., Liu A., Alfieri L., Newsom J. и др. [11; 13]. Команда CS-STEM включает следующих партнеров. 1. Университет Карнеги-Меллона, Школа компьютерных наук. 2. Университет Карнеги-Меллона, Институт взаимодействия человека и компьютера. 3. Команда Карнеги Меллона Alice Team. 4. Центр развлекательных технологий. 5. Университет Питтсбурга, Центр исследований и развития обучения. В настоящее время CMRA тренирует и сертифицирует более 100 000 учителей в период проведения недельных летних лагерей и посредством онлайн-курсов. Учителя не обязаны проходить итоговый сертификационный тест, который требуется для получения сертификата, но большинство педагогов решают пройти тестирование. При обучении студентов и подготовке учителей Академия придерживается принципа, что робототехника - это не самоцель, а средство. Поэтому различные исследования направлены на изучение эффективности применения робототехники при обучении программированию, математике, физике, геометрии и др. Например, исследование Э.М. Силк из Университета Питтсбурга, концепция Э.М. Силк и К.Д. Щун и другие [16; 17]. Наряду с CMRA подготовку учителей по робототехнике в США осуществляет компания Paralaxx [14], которая предлагает учителям и педагогом дополнительного образования курсы различного уровня. Уже несколько лет компания не только продает оборудование, но и готовит методические и учебные материалы для реализации технологии STEM-образования, а также создает электронные образовательные ресурсы, учебные программы, онлайн-уроки, оценочные материалы и многое др. Обучение базируется на оборудовании, которое производит компания, и которое широко используется инженерами, студентами и радиолюбителями. На основе программы, разработанной Институтом Карнеги-Меллона, в 2014 году в южно-китайском Сиане, который является центром авиакосмической промышленности Китая, была основана компания China RobotC. Миссия компании - обучение школьников и студентов робототехнике, а также подготовка преподавателей робототехники для школ и колледжей. Подготовка учителей включает в себя очные курсы и онлайн обучение для слушателей из отдаленных районов Китая [18]. Робототехника развивается и в Европе. Crea Robotics Education в Испании - это компания, которая организует курсы подготовки учителей робототехники и 3D-печати, создает учебный контент и готовит тренеров для подготовки к соревнованиям. CREA учреждена Департаментом инженерных систем и автоматики Мадридского университета Карлоса III, в частности, в рамках исследовательской группы RoboticsLab. Помимо подготовки учителей компания реализует внеклассные курсы, летние мероприятия по учебной робототехнике и 3D-печати, организует занятия для детей и подростков, а также проводит подготовку инструкторов Мадридского общества по теме «Технологии, программирование и робототехника» [10]. Компания работает в сотрудничестве с Robocampeones - студенческим робототехническим турниром, а также консорциумом Robocity2030.org - научной организацией, цель которой - решение разнообразных задач повседневной жизни с внедрением интеллектуальных роботов. Основными темами для изучения выступают безопасность роботов, социальные роботы, полевые роботы, спасательные роботы, роботы для окружающей среды и автономные транспортные средства [15]. Научные исследования на базе Robocity2030.org проводят ведущие испанские университеты для получения научных степеней и подготовки высших научных кадров. В Швейцарии проект Thool для роботов THIMIO в школе начался в мае 2014 года и завершится в мае 2018 года. Цель этого проекта - организация и проведение образовательных мероприятий для государственных и частных школ на основе робототехники. Этот проект финансируется Швейцарским национальным научным фондом (SNSF) в рамках программы АГОРА [12]. Он разработан в Лаборатории робототехнических систем (LSRO) Политехнической школы искусств Лозанны. Проект «Роботы в классе» призван мотивировать и обучать преподавателей внедрению технологий в школах. Для этого предлагаются тренинги и курсы для учителей в Академии технических наук SATW, которые находят широкую поддержку во франкоязычных странах Европы. Активно вливаются в робототехнический марафон Белоруссия и Казахстан. В этих странах, в основном, преобладает частная инициатива. Самая масштабная школа робототехники в Белорусии, которая сейчас насчитывает 40 центров по всей стране, создана бизнесменом И. Белевичем. «Школа робототехники» не только обучает детей, начиная с дошкольного возраста, но и готовит ребят к престижным международным соревнованиям и олимпиадам по робототехнике, а также готовит педагогов для работы в школах и своих филиалах [8]. Активное развитие STEM-образования в Казахстане подтверждается изменениями в содержании школьного образования в контексте STEM в рамках Государственной программы развития образования и науки на 2016-2019 годы. В 2015 году по инициативе участников круглого стола «Казахстан: автоматизация ХХI века» была образована Казахстанская ассоциация автоматизации и робототехники. Задачи Ассоциации состоят в популяризации и развитии робототехники в стране, подготовке учителей для кружков и центров робототехники, выявлении талантливой молодежи, профессиональной ориентация. Для подготовки педагогов проводятся курсы повышения квалификации, мастер-классы и тренинги, выпускается методическая литература [5]. Подготовка учителей - важное и неотъемлемое звено в развитии образовательной робототехники, а также всей системы дополнительного и школьного образования в области инженерии, Интернета вещей, прототипирования и других современных трендов. Большинство учителей готовят не только к педагоги- ческой деятельности, но и к участию в творческих коллективах, занимающихся собственными разработками образовательных электронных ресурсов и других средств обучения [2]. Такие виды подготовки должны стать частью цельной государственной программы. Робототехнику нельзя рассматривать в качестве модного увлечения, которое скоро пройдет. Инженерно-техническое творчество и увлечение молодежи техникой и цифровыми технологиями - и есть та точка отсчета, после которой страна получает профессиональных инженеров и изобретателей-новаторов.

Об авторах

Наталья Александровна Ионкина

Московский городской педагогический университет»

Автор, ответственный за переписку.
Email: elo4ek@mail.ru

соискатель кафедры информатизации образования Московского городского педагогического университета

ул. Шереметьевская, 29, Москва, Россия, 127521

Список литературы