Выездной семинар в ООО «роббо клуб» 29 марта 2017 года тема выездного семинара



Дата21.08.2017
Размер0,65 Mb.

Восьмая всероссийская конференция с международным участием

«ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ НОВОЙ ШКОЛЫ»

Санкт-Петербург

29-31 марта 2017 года



Выездной семинар в ООО «РОББО клуб»

29 марта 2017 года




ТЕМА выездного СЕМИНАРА

Модернизация образования с использованием современных технологий на базе свободного программного и аппаратного обеспечения



Инновационный потенциал свободного программного и аппаратного обеспечения в школе 3

Инженерный инновационный класс. Практический опыт модернизации образования современными технологиями 4

Использование в образовательном процессе ОУ педагогических программных средств, функционирующих на платформе свободного программного обеспечения. 5

Опыт преподавания свободной образовательной робототехники на уроках технологии 12

Методические аспекты дополнительной общеразвивающей программы технической направленности “РОББОклуб” 14

Cоциальное партнерство как ресурс модернизации образования 16

Вариант новой образовательной среды может быть создан ОУ с помощью партнерства в сетевом взаимодействии. Обучение основам робототехники и креативного программирования пока не входит в инвариантную часть образовательных программ ФГОС, но на занятиях по программе внеурочной деятельности позволяет учащимся с высокой степенью эффективности овладевать УУД в исследовательской, конструкторской деятельности. Эта инновация позволит улучшить качество знаний и будет способствовать успешной реализации ФГОСов, особенно в части формирования познавательных знако-символических и логических УУД. 18

Проект программы сотрудничества включает развитие сетевых форм взаимодействия по направлению креативного программирования и робототехники, согласно действующему законодательству (статья 15 ФЗ-273 от 29.12.2012 года «Об образовании в РФ»; Письмо Министерства образования и науки РФ от 07.12.2015 № 09-3482 «Методические рекомендации» по организации сетевого взаимодействия общеобразовательных организаций, организаций дополнительного образования, профессиональных образовательных организаций, промышленных предприятий и бизнес-структур в сфере научно-технического творчества, в том числе робототехники». 18

Сотрудничество школы с ООО «Линукс Формат» по направлению «Креативное программирование и робототехника» созвучно целям модернизации образования и становится ее ресурсом в решении задач учреждения по развитию техносферы: 18

-обеспечения технических ресурсов школы, необходимых для создания пилотного класса открытых инноваций: налаживание сетевых связей и выбора социально ответственного партнера из сферы дополнительного образования и/или промышленного бизнеса; 18

-создания методических рекомендаций функционирования пилотного класса открытых инноваций в процессе апробации на занятиях по внеурочной деятельности и в дополнительном образовании детей дошкольной группы и начальной / основной школы с 1 по 6 класс: разработана концепция инновационного класса и открыта сеть кружков робототехники, программирования и 3D-печати «Робоклуб ScratchDuino» в Санкт-Петербурге. 18

Опыт апробации дополнительной общеразвивающей программы технической направленности «РОББОклуб» 20

Опыт ГБОУ СОШ № 567 в использовании свободного программного обеспечения и робототехники 23



Инновационный потенциал свободного программного и аппаратного обеспечения в школе



ФРОЛОВ ПАВЕЛ АНДРЕЕВИЧ

(frolov@mezon.ru)

Акционерное общество «РОББО»
Аннотация

Качественное образование в сфере современной робототехники, микроэлектроники и ИКТ можно обеспечить только на базе свободных технологий: свободного программного обеспечения, которое можно изучить, пере компилировать, переписать и свободного аппаратного обеспечения, которое можно разобрать до последнего винтика, чтобы понять, как оно работает, а затем самостоятельно собрать копию устройства. Свободные лицензии, под которыми распространяются многие программные и аппаратные устройства, гарантируют доступ всех желающих к исходным кодам программ, схемам устройств и описаниям их архитектуры и технологий производства.
Обучение информационным технологиям и робототехнике должно быть качественным. Нельзя оставлять в сознании человека «черные ящики», а именно это и получается при использовании в образовании закрытых технологий — программного обеспечения с закрытым исходным кодом и устройств, схематика и технология производства которых закрыта. Конечно, полезно использовать в учебном процессе широкий спектр различного ПО и устройств, однако при обучении только на базе закрытых технологий человек сможет делать что-то на их основе, делать устройства из готовых программных и аппаратных «кубиков», а вот как самому сделать или усовершенствовать такие «кубики» - не знает. Результат этого обучения — техник-пользователь, владеющий какими-то готовыми технологиями, но никак не инноватор будущего и не архитектор новых технологий.

Инженерный инновационный класс. Практический опыт модернизации образования современными технологиями



ФРОЛОВ ПАВЕЛ АНДРЕЕВИЧ

(frolov@mezon.ru)

Общество с ограниченной ответственностью «Линукс Формат»
Аннотация
Новое решение в создании образовательной методики по инженерному творчеству и единого программно-аппаратного комплекса, охватывающего несколько ступеней образования от детского сада до вуза. Нашей компаний будет представлен лабораторный комплекс для занятий по инженерному творчеству, робототехнике, 3D-прототипированию и по основным предметным направлениям дисциплин информатика, математика, моделирование, программирование c возможностью последующего расширения. Основная идея комплекса - научить молодежь не только им пользоваться, но и самостоятельно изготавливать все вышеперечисленное оборудование (кроме одноплатных ПК).
 

Для решения задач инновационного развития России Президентом Российской Федерации определены основные приоритеты модернизации экономики, к которым, в частности, относятся повышение энергоэффективности и ресурсосбережения, развитие ядерных, космических, медицинских и стратегических информационных технологий.

Для реализации этих задач необходимо наличие высокопрофессиональных инженерных кадров. При этом должны учитываться не только текущие, но и перспективные запросы промышленного сектора, требующие подготовки специалистов одновременно в области электронной компонентной базы, новых материалов, робототехники, информационных технологий, проектирования технических систем и обеспечения жизненного цикла изделия.

Робототехника находится в поле зрения Минкомсвязи России в качестве одной из наиболее перспективных областей развития информационных технологий, что отражено в стратегии развития ИТ-отрасли, разработанной Минкомсвязи и утвержденной Правительством в конце 2013 года.

Для достижения поставленной правительством цели необходимо сделать серьезные шаги по переходу к новой модели массового российского образования, где каждому учащемуся будет предоставлен широкий спектр образовательных услуг и также образовательное оборудование, востребованных в стране и регионе, причем независимо от уровня финансирования учебного заведения. С другой стороны, необходимое обеспечение всестороннего использования информационных технологий и повешения навыков работы в информационной среде, с переходом на новый уровень проведения занятий.

Разработанные комплексы должны обладать низкой стоимостью эксплуатации, способствовать снижению эксплуатационных расходов образовательных учреждений, а также быть представлены в виде универсальных передвижных комплексов, которые смогут обслуживать несколько предметных областей.

Также все учебное оборудование должно быть многофункциональным, вандалоустойчивым и безопасным для жизни и здоровья детей.

Инновационный комплекс для инженерного творчества отвечает указанным требованиям. Он содержит в себе минимальный набор одноплатных микрокомпьютеров, робоплатформы, 3D-принтеры, лаборатории для изучения учебных предметов в начальной, основной и старшей школе и возможность расширения для проведения широкого спектра учебных занятий. Получено по-настоящему открытое и недорогое универсальное решение для проведения занятий, охватывающего широкий спектр траекторий обучения.


Использование в образовательном процессе ОУ педагогических программных средств, функционирующих на платформе свободного программного обеспечения.


ВИННИЦКИЙ ЮРИЙ АНАТОЛЬЕВИЧ

(scar169@gmail.com)



Государственное бюджетное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа № 169 с углубленным изучением английского языка Центрального района Санкт-Петербурга (ГБОУ СОШ № 169,г. Санкт-Петербург)

Аннотация

В статье обсуждаются вопросы, связанные с возможностью введения в российские школы курсов образовательной робототехники и конструирования на свободной программно-аппаратной основе, рассматриваются примеры используемого программного обеспечения.

В современной российской школе все чаще можно встретить элементы робототехники, конструирования, 3D-прототипирования. Еще недавно эти направления чаще всего реализовывались в форме кружковой и внеурочной деятельности. Но уже в этом году появилась «Концепция развития технологического образования в системе общего образования Российской Федерации», целью которой является обеспечение лидирующих позиций России в области технологической грамотности и технологической одаренности обучающихся, необходимых для инновационного общества и инновационной экономики. А это значит, что из разрозненных и не подкрепленных УМК курсов, проектирование, робототехника и конструирование станут элементами основного образования, придут во все ОУ страны. И этот процесс не может не радовать, ведь именно в процессе конструирования, разработки новых устройств, их программирования на выполнение задуманной работы открывается широчайшее поле для творческой деятельности, технической мысли, проектных работ по практическому применению знаний, полученных в школе, дается мощнейший импульс к дополнительному самообразованию.

В данном докладе я представляю опыт в области отбора и применения СПО для реализации основных направлений «Концепции» в школе.

Почему мы выбираем именно СПО? Все просто: последние годы в конструировании электронных устройств наблюдается явный прогресс, связанный с появлением доступных микроконтроллеров на основе свободных программно-аппаратных решений. Дешевизна и доступность, наличие разнообразных плат контроллеров под разные задачи, огромное число дополнений и расширений, удобные монтажные платы для прототипирования беспаечным способом – все это обеспечило огромную популярность схемотехнике на свободной программно-аппаратной базе, в том числе и в образовательных учреждениях. При этом появляется и ряд свободных программных продуктов, позволяющих существенно снизить порог учебного внедрения проектов на основе электронных компонентов. Именно такие продукты и будут рассмотрены в докладе.



Робототехника.

  • ScratchDuino и RobboScratch

http://robbo.world/apps/scratch/

Программные продукты на основе Scratch, предназначенные для управления робоплатформами и лабораториями ScratchDuino (сейчас – Robbo) .

Предоставляют удобные механизмы управления продуктами Robbo, имеют версии для Windows, Linux, MacOS.

Достоинства: хорошая поддержка одноименных платформ, автоматизация подключения, удобный механизм обновления прошивки.

Недостатки: ориентация на конкретные устройства, нет механизмов создания пользовательских расширений.


  • Ardublock

Плагин визуализации для Arduino IDE. ОС: Windows, Mac,Linux.

Страница загрузки: https://sourceforge.net/projects/ardublock/files/

Подробно о плагине, выборе версии и установке в нашем блоге goo.gl/d2izY1

Плагин добавляет возможность создания программ для Arduino устройств в визуализированном виде (собираем из блоков). Готовая программа преобразуется в код Arduino IDE и загружается на плату.

Существует достаточное количество специализированных расширений Ardublock для конкретных устройств. Например, разработчики российского контроллера Трекдуино создали на базе Ardublock и Arduino IDE собственную среду разработки, постаравшись ее как можно больше "заточить" для работы с собственным контроллером. Однако для массового пользователя интерес в первую очередь представляет базовый набор блоков, позволяющий с удобством работать с ЛЮБЫМИ Arduino совместимыми платами. Требуется лишь добавить расширение Ardublock в стандартную среду Arduino IDE. Очень хороший вариант для первоначального ознакомления с программированием контроллера, а также для вводных занятий по программированию в коде.

Достоинства: визуализированная среда, удобная для пользователей начального уровня, программирование в стиле «Scratch», преобразование визуального алгоритма в код Arduino IDE позволяет не только загружать скетчи в устройства, но и изучать синтаксис языка, сопоставляя визуальные блоки и текст программы.

Недостатки: сложно писать большие программы (но, как следствие, возникает стремление перейти на текстовый код), нет интерактивной составляющей для управления устройством непосредственно из среды разработки, (как в далее рассматриваемых продуктах), для проверки работы требуется полностью скомпилировать и загрузить программу в контроллер, что занимает время.


  • S4A - Scratch for Arduino

ОС: Windows, Mac,Linux.

Страница проекта - http://s4a.cat/

Известный и хорошо зарекомендовавший себя проект. Для использования S4A требуется предварительно загрузить в контроллер прошивку при помощи Arduino IDE. Базируется на Scratch 1.4, а значит, хорошо работает на старых слабеньких компьютерах, что оказалось очень важным аргументом в пользу установки этой программы в одном из наших компьютерных классов, например. Удобна для использования в простых проектах, но есть проблемы неполной совместимости с уже готовыми аппаратными конфигурации. Например, на ScratchDuino робоплатформе не получится использовать готовые блоки-команды управления моторами. Нет возможности определять новые блоки. И самое главное, никакой автономности, робот управляется по каналу связи с компьютера. Требуется подключение проводом либо Bluetooth.

Тем не менее, многие интересные проекты с теми же лабораториями ScratchDuino были реализованы именно на этом программном обеспечении.

Достоинства: работает на слабых компьютерах, удобная среда на основе Scratch 1.4, самостоятельно находит подключенный Arduino контроллер.

Недостатки: поддерживает не всякую аппаратную конфигурацию Arduino устойства, не получится загрузить программу в контроллер для автономной работы, ограниченные возможности в плане изучения программирования, требуется заранее прошивать устройство при помощи Arduino IDE.



  • Snap4Arduino

Страница разработчиков - http://snap4arduino.org

ОС: Windows, Mac,Linux.

Очень интересный и активно развивающийся проект с интерфейсом в стиле Scratch. Для образовательных задач принципиально несколько особенностей данной программной среды. Есть возможность работы с любым цифровым или аналоговым портом, то есть аппаратная конфигурация устройства может быть произвольной. Можно определять собственные блоки, а значит, создавать новые высокоуровневые команды. Более того, эти блоки могут быть с параметрами и использовать рекурсию. Использование рекурсивных алгоритмов позволит нам рисовать фрактальные изображения, в том числе при помощи роботов-художников. Управлять можно любой Arduino-совместимой платой, поскольку используется стандартный протокол Firmata, а скетч для прошивки входит в состав Arduino IDE. Существует множество расширений стандартного набора команд, в которых есть возможность использовать код Java script. Скорость обмена данными между платой и компьютером увеличена в 7 раз по сравнению с S4A. Мы в реальном времени видим и можем менять состояние каждого контакта ввода-вывода. То есть проект сохранил все достоинства Scratch4Arduino, приобретя при этом много новых. В том числе существует возможность конвертировать проект в код Arduino IDE и загрузить программу на контроллер для автономной работы. Таким образом, проект объединяет в себе основные достоинства Scratch4Arduino и Ardublock.

Достоинства: бурно развивающийся проект, отличная и стабильная работа в режиме интерактивного управления, широкие возможности для применения в самых разных сферах, в том числе для изучения современных концепций и средств программирования.

Недостатки: лишь недавно вышел из стадии бета-тестирования, существует достаточно много недоработок, пока менее удобен для генерации скетчей Arduino IDE, чем Ardublock, сгенерированный код не настолько "прозрачен".

В целом – отлично подходит для интерактивного управления по каналам связи, хуже – для создания автономных роботов.

Подробнее о проекте Snap - http://progopedia.ru/implementation/snap/


  • mBlock

Страница разработчиков:

http://www.mblock.cc/

ОС: Windows, Mac (к сожалению, Linux не поддерживается, но есть ссылки на весь исходный код, базирующийся на Scratch 2.0.

Пример простого программирования автономного робота в mBlock – в нашем блоге goo.gl/nOKNLk

Данной средой программирования комплектуются робототехнические наборы MakeBlock. Наборы весьма интересны, но это тема отдельной статьи. Нас же радует то, что разработчики не ограничились поддержкой своей платформы, а создали довольно универсальный инструмент для работы с большинством Arduino плат. Радует и то, что русский есть в списке поддерживаемых языков. Этот бесплатный продукт с открытым кодом базируется на Scratch 2 (поэтому все знакомо и понятно) и позволяет программировать Arduino роботов произвольной конфигурации. Можно ограничиться базовой системой команд Arduino. Но в большинстве случаев можно (и нужно) пользоваться всем спектром подключаемой периферии и высокоуровневыми командами, выбрав в качестве системы команд Me Orion, поскольку это Arduino Uno совместимая плата. К радости владельцев ScratchDuino робоплатформы схема управления моторами полностью совпадает. Поддерживаются все распространенные Аrduino контроллеры, к которым можно подключать гироскопы, дальномеры и массу другой периферии, от которой разбегаются глаза, причем как из визуальной среды, так и при программировании непосредственно в Arduino IDE, подключив библиотеку MakeBlock.

Обновление прошивки контроллера для работы с mBlock реализовано удобно, достаточно в меню выбрать команду Соединить-Обновить прошивку.

К сожалению, работа в интерактивном режиме проходит не всегда гладко и без сбоев. Самым полезным можно назвать режим "Arduino mode", о нем стоит сказать отдельно. При создании программы из визуальных блоков есть возможность наблюдать, как тут же меняется текстовой скетч, который можно будет загрузить в контроллер одним нажатием на кнопку (либо в Arduino IDE для дальнейшего редактирования).

Достоинства: поддерживает большинство разновидностей плат Arduino, можно определять и использовать свои собственные блоки, как в "Snap!" и Scratch 2, с параметрами и возможностью рекурсии, легко пользоваться библиотеками и наработками MakeBlock для собственных проектов, независимо от того, на какой базе они построены, самый удобный инструмент создания небольших Arduino программ для автономной работы, неплохо подходит для изучения синтаксиса языка.

Недостатки: некоторая нестабильность в интерактивном режиме управления (впрочем, стабильность увеличивается от версии к версии), часто теряет коннект с Arduino контроллером.

В целом – отлично подходит для создания автономных роботов, хуже – для интерактивного управления по каналам связи.

Одной из главных проблем, возникающих при проведении групповых занятий с использованием Scratch – подобных сред и электронных устройств является обрыв связи с устройством во время работы. Беспроводное соединение при работе нескольких устройств одновременно часто рвется, настройка и возвращение связи требует времени. Поэтому нами была разработана система связи «Мастер-слейв» для обеспечения стабильности соединений.

https://edugalaxy.intel.ru/index.php?automodule=blog&blogid=55235&showentry=10889



Конструирование и 3D – прототипирование.

Разработка и создание своих собственных конструкций, дополнений для робота и «умных» устройств требует и своего инструментария для проектирования, рисования и последующего воплощения в виде той же модели, элемента, узла. Мы несколько ограничены пространством статьи, поэтому не рассмотрим ряд интересных программных продуктов для собственно проектирования устройств (построители разводки электронных схем, программы-конструкторы кинематических схем и т.д.). На первоначальном этапе задачи обычно чуть проще: нарисовать и распечатать на 3D принтере (или нарезать в ЧПУ-фрезере, или выжечь на ЧПУ-лазере) отдельную деталь, корпус нового устройства, шестеренку для привода и т.д. И все чаще в школе для этого используются 3D принтеры. Вот СПО для таких целей мы и представим.



  • FreeCad

Страница разработчиков - http://www.freecadweb.org

ОС: Windows, Mac, Linux (Ubuntu).



Очень удобный инструмент для «инженерного» черчения деталей.

Рис. 5 Шаровые опоры для наших роботов нарисованы именно в FreeCad.

Имеется возможность экспорта в популярный формат stl для передачи сразу на печать в 3D-принтер, а также в целый ряд других форматов (в том числе для фрезерных ЧПУ и т.п.). В сети можно найти большое количество дополнений-расширений, позволяющих автоматизировать самые разные операции, например, при разработке шестеренок.

На странице ОЭР в нашей школе представлены ссылки на учебные материалы, позволяющие за 3-4 урока освоить основные приемы работы с FreeCad. Короткая ссылка - goo.gl/V3pt4p

Достоинства: полноценный бесплатный CAD, с неплохим дружественным интерфейсом.

Недостатки: нестабильная работа (проект развивается), малое количество учебных материалов по продукту на русском языке.

По сути, для задач робототехники и конструирования данного ПО вполне достаточно, но, разумеется, говоря о свободном ПО для моделирования, нельзя не упомянуть Blender.



  • Blender

Страница разработчиков - https://www.blender.org/

ОС: Windows, Mac, Linux

Очень красивый продукт для 3D дизайна и моделирования. Можно рисовать героев компьютерных игр, создавать интерьеры, а можно и рисовать детали для роботов. Для данной программы создано много учебников, том числе и на русском языке, в сети множество видео по приемам работы. Так же умеет экспортировать модели в stl формат, но… вероятность совершить ошибку и не получить нужный результат значительно выше, чем во FreeCad. Тут дело практики.

Итак, подводя итоги. Огромное количество компонентов Arduino просто просится в состав учебных проектов по робототехнике и конструированию. Использование СПО для программирования контроллеров в визуализированном, блочном виде снижает возрастную планку вхождения в мир свободной робототехники вплоть до начальной школы. При этом ряд продуктов обеспечивает возможность успешного перехода от блочного к кодовому программированию.

Многие современные 3D принтеры (например, работающие у нас MZ3D и PRIZM Mini российского производства) основаны на свободных программно-аппаратных платформах и их прекрасно дополняет СПО для 3D моделирования и подготовки к печати. Все это может стать отличной основой школьных курсов робототехники и конструирования.

Надеемся, наш обзор поможет начинающим (в данной области) преподавателям сделать свой выбор.


Опыт преподавания свободной образовательной робототехники на уроках технологии


САМАРЦЕВА САРДАНА КАПИТОНОВНА

(dana.samartseva@gmail.com)

ГБОУ Вторая Санкт-Петербургская гимназия, Санкт-Петербург
Высокоразвитые государства и корпорации вкладывают огромные деньги в развитие робототехники. Правительства Китая, Великобритании и Японии имеют четкий план развития этой отрасли на несколько лет. США вкладывают финансы на научные исследования в области ИИ, автоматизации и робототехники. Южная Корея финансирует конкретные направления. В России робототехника считается одним из приоритетных направлений развития, но конкретный план пока только намечен.

Образовательная робототехника на уроках технологии тоже находится в стадии формирования. Некоторые издательства готовят к выпуску учебники, в которых преподавание робототехники соответствовало бы требуемым образовательным стандартам.

России очень нужны высококлассные инженеры и ученые. Робототехника становится тем направлением, которое несомненно важно для страны. Подготовка инженерных кадров со школьной скамьи – одна из значимых задач современной школы. И робототехника является тем связующим звеном между математикой, физикой, технологией и информатикой. Теоретические знания, получаемые из основных дисциплин, практически отрабатываются на роботах в исследовательской проектной деятельности.

Особенно значимо то, что на уроках мы практически знакомим учащихся с будущей профессией, они понимают, насколько сложен и многогранен труд инженера. Именно формирование готовности обучающихся к выбору направления своей профессиональной деятельности в соответствии с личными интересами, индивидуальными особенностями и способностями, с учетом потребностей рынка труда – задача школы. Труд учителя должен быть направлен на выявление этих интересов и непосредственное знакомство с профессией. Нужно приложить все силы, чтобы не возникало ошибки с ее выбором. Вызывает уважение, что есть возможность преподавания робототехники не только мальчикам, но и девочкам. Многие девочки блестяще справляются с заданиями.

Проектная деятельность позволяет разнообразить и сделать личным вклад каждого ученика, формирует и развивает его компетенцию в области использования информационно-коммуникационных технологий, укрепляет межпредметные связи. Робототехническое проектирование и конструирование, в том числе моделей с цифровым управлением и обратной связью с использованием конструкторов учит управлять объектами (роботами) учит навыкам программирования и отладки программ в реальных условиях.

В нашей гимназии блок робототехники в рамках уроков технологии был введен в этом году впервые. Поступившие новые конструкторы ScratchDuino, которые сейчас стали называться Robbo, очень помогли на уроках технологии. Была утверждена программа и началось обучение. Робототехникой я занимаюсь не первый год, но это была, в основном, внеурочная деятельность. Отмечу, что заниматься обучающимся не только интересно, но и сложно. На уроках всегда присутствуют компьютеры, обучение программированию идет в среде Scratch. Этот язык прост и доступен для освоения основ машинного языка. Конструктор ScratchDuino – это целый робототехнический комплекс, включающий в себя не только робоплатформу и схемотехнику, а также лабораторию.

Обучающиеся отрабатывают на робоплатформе и лаборатории задания, учатся не только виртуально программировать, но и реально. Исследовательские проекты только формируются. Нас ждет еще много открытий. Будущее – в наших руках.

Методические аспекты дополнительной общеразвивающей программы технической направленности “РОББОклуб”



ЛЬВОВА ЕКАТЕРИНА АНАТОЛЬЕВНА

(elvova@mezon.ru)

Акционерное общество «РОББО»
Аннотация

Одним из путей приобщения молодежи к науке и технике, развития познавательного интереса к современным и перспективным инженерным профессиям является раннее (с дошкольного возраста) изучение основ технического конструирования, алгоритмизации, программирования и решение изобретательских задач. Реализация дополнительной общеразвивающей программы технической направленности «РОББОКлуб» напрямую решает задачи вовлечения учащихся в научно-техническое творчество, ранней профориентация развития у учащихся навыков практического решения актуальных инженерно-технических задач, работы с техникой и формирования навыков проектной и совместной технологической деятельности.

В последние годы в России и в мире возрос интерес к мейкерству, изобретательству, образовательной и соревновательной робототехнике. Это обусловлено развитием новых технологий, в том числе цифрового проектирования, моделирования, открытием новых материалов, аддитивных технологий, искусственного интеллекта и систем управления, обновлением элементной  базы электронных устройств (в т.ч. процессоров)  как приоритетных технологий будущего, что актуализирует необходимость масштабной подготовки инженерно-технических кадров, которые будут востребованы в ближайшем будущем. Выявление склонности к техническому творчеству у учащихся начальной и основной школы,  формирование устойчивого интереса к инженерным специальностям у  учащихся старшей школы возможно только в условиях  возрождения детского и молодежного научно-технического творчества. Знакомство с основами мехатроники и робототехники через  изучение программирования, прототипирования,  электронных схем, программируемых контроллеров и решения изобретательских задач, будет содействовать формированию у учащихся ценностно-смысловых ориентиров гражданина развивающегося цифрового общества, что в дальнейшем обеспечит социализацию и адаптацию учащихся в социуме. Реализация предлагаемой дополнительной общеразвивающей программы «РОББОКлуб» обеспечит не только решение обозначенных выше задач, но и формирование у учащихся навыков проектной и совместно-распределенной технологической деятельности.


Новизна программы заключается:

- в использовании открытого программного и аппаратного обеспечения, например, все компоненты ScratchDuino.Робоплатформы и ScratchDuino.Лаборатории, 3D принтер «RUBOT Mini» доступны для демонтажа и модификации без нарушений авторских прав;

- в применении междисциплинарного подхода для изучения основ робототехники, через сочетание в равных частях учебных модулей по программированию, прототипированию (моделированию и конструированию),  изучению электронных схем (программируемых контроллеров), решения творческих,  изобретательских, проектных задач;

- в  использовании электронного учебно-методического комплекса для педагога с разработанными методическими материалами по каждому занятию (технологическая карта, методические рекомендации, рабочая тетрадь для учащегося, презентационные материалы, глоссарий курса).

Программа «РОББОКлуб» предполагает построение индивидуального образовательного маршрута для каждого учащегося в зависимости от его склонностей и образовательных потребностей.

Cоциальное партнерство как ресурс модернизации образования


ЦЫНДРЯ НАТАЛЬЯ МИХАЙЛОВНА

(natalicentre@mail.ru)

Государственное бюджетное общеобразовательное учреждение гимназия №70 Петроградского района Санкт-Петербурга (ГБОУ гимназия №70 Петроградского района СПб)

АННОТАЦИЯ

Представляем опыт социального партнерства по внедрению свободной робототехники в образование. Основы партнерского соглашения гимназии № 70 с фирмами ООО «Линукс Формат», АО «РОББО» и методической службой «РОББОКлуба» были заложены на одной из конференций ИТНШ, на Петроградской стороне, чему способствовало соседство гимназии с ООО «Линукс Формат». Гимназия получила новый ресурс модернизации образования по развитию техносферы учреждения.

Коллектив преподавателей гимназии (воспитатель дошкольного отделения, учителя информатики и технологии) апробируют новые программы в среде воспитанников и учащихся от пяти до тринадцати лет. Педагоги-апробаторы гимназии обучены основам робототехники по программе краткосрочных курсов повышения квалификации.

Социальное партнерство учреждения развивается с помощью механизма внутриведомственного и межведомственного сетевого взаимодействия.

Сотрудничество партнеров создает новые возможности как для наращивания материально-технической базы учреждения, так для развития учреждения в русле модернизации образования: условий обучения, содержания программ/процессов и качества результатов.

Социальный заказ

Выпускники школы уже в самое ближайшее время будут обучаться в вузах по специальностям, которых еще не существует. Обществом нуждается в людях творчески мыслящих, любознательных, активных, умеющих ответственно принимать нестандартные решения и осуществлять жизненный выбор. Высока общественная потребность выявления и развития таланта в каждом ребенке, мотивированный интерес к исследованиям и открытиям. Нашим выпускникам развивать перспективные рынки, проектировать суда и автомобили без экипажа, расширять знания о нашем мозге и его возможностях, создавать технологии и инструменты. (1).

Креативное программирование и свободная образовательная робототехника  базируется на государственно-частном партнерстве и реализации современных программ дополнительного образования.

Современное управление образованием опирается на принцип общественно-государственного партнерства в целях поддержки разнообразия детства, самобытности и уникальности личности посредством расширения спектра дополнительных общеразвивающих и дополнительных предпрофессиональных программ разной направленности и сети организаций дополнительного образования, содействующих психолого-педагогическому проектированию образовательных сред, стимулированию детей к познанию, творчеству и конструктивной деятельности (2);

В реализации образовательных программ с использованием сетевой формы …могут участвовать …организации, обладающие ресурсами, необходимыми для осуществления обучения, проведения учебной и производственной практики и осуществления иных видов учебной деятельности, предусмотренных соответствующей образовательной программой. Сетевая форма реализации образовательных программ осуществляется на основании договора между организациями в соответствии с Законом «Об образовании в РФ» №273 от 29.12.2012 года (3 ).

2. Специфика социального партнерства гимназии как ресурса модернизации .

Социальное партнерство в образование - особый тип сотрудничества субъектов образовательной деятельности, основанный на общности цели, ценностей, доверии, добровольности, долговременности отношений партнеров, а также – на признании взаимной ответственности сторон за результат сотрудничества и его развитие.

Важным условием модернизации образования является выполнение ФГОС с необходимостью овладения обучающимися универсальными учебными действиями, в том числе знако-символическими и логическими.

В образовательной среде новой школы особое значение имеет ее техносфера.

Для создания эффективной новой образовательной среды школе недостаточно имеющихся ресурсов.

Вариант новой образовательной среды может быть создан ОУ с помощью партнерства в сетевом взаимодействии. Обучение основам робототехники и креативного программирования пока не входит в инвариантную часть образовательных программ ФГОС, но на занятиях по программе внеурочной деятельности позволяет учащимся с высокой степенью эффективности овладевать УУД в исследовательской, конструкторской деятельности. Эта инновация позволит улучшить качество знаний и будет способствовать успешной реализации ФГОСов, особенно в части формирования познавательных знако-символических и логических УУД.

Именно подобное социальное партнерство делает возможным изменение пространственных, программных, коммуникативных условий образовательной среды. В нашем случае это - пилотный инновационный класс, программа сотрудничества, сетевое общение специалистов по апробации новых программ.
3.Организация социального партнерства в сфере свободной образовательной робототехники

Проект программы сотрудничества включает развитие сетевых форм взаимодействия по направлению креативного программирования и робототехники, согласно действующему законодательству (статья 15 ФЗ-273 от 29.12.2012 года «Об образовании в РФ»; Письмо Министерства образования и науки РФ от 07.12.2015 № 09-3482 «Методические рекомендации» по организации сетевого взаимодействия общеобразовательных организаций, организаций дополнительного образования, профессиональных образовательных организаций, промышленных предприятий и бизнес-структур в сфере научно-технического творчества, в том числе робототехники».

Сотрудничество школы с ООО «Линукс Формат» по направлению «Креативное программирование и робототехника» созвучно целям модернизации образования и становится ее ресурсом в решении задач учреждения по развитию техносферы:

-обеспечения технических ресурсов школы, необходимых для создания пилотного класса открытых инноваций: налаживание сетевых связей и выбора социально ответственного партнера из сферы дополнительного образования и/или промышленного бизнеса;

-создания методических рекомендаций функционирования пилотного класса открытых инноваций в процессе апробации на занятиях по внеурочной деятельности и в дополнительном образовании детей дошкольной группы и начальной / основной школы с 1 по 6 класс: разработана концепция инновационного класса и открыта сеть кружков робототехники, программирования и 3D-печати «Робоклуб ScratchDuino» в Санкт-Петербурге.

- повышения квалификации педагогических кадров по направлению «Креативное программирование и робототехника» в сетевом взаимодействии: АО «РОББО» совместно с РГПУ им. Герцена разработали программу повышения квалификации педагогов на 72 часа.

- разработки/ апробации ЭУМК с приоритетным включением технического проектирования в программы внеурочных занятий и дополнительного образования детей: создание методического сопровождения специалистами РОББОКлуба

Ожидаемые результаты:

1. Создание лаборатории внедрения новых технологий в образовательный процесс.

2. Подготовка не только пользователей ПК, но и программистов.

3. Выполнение требований ФГОС в направлении формирования знаково-символических и логических универсальных действий

4. Активизация технологической культуры учителя и обучающихся через возможности самоконтроля, наглядность результатов проектирования и повышение ответственности.


Используемые источники:

1. Стратегия АСИ[Электронный ресурс]: http://http://asi.ru/

2.Концепция доп. образования детей [Электронный ресурс]: http://government.ru/media/files/ipA1NW42XOA.pdf

3.Закон «Об образовании в РФ» [Электронный ресурс]: http:// http://zakonobobrazovanii.ru/

4.Стратегия развития системы образования Санкт-Петербурга 2011-2020 гг. «Петербургская школа 2020». [Электронный ресурс]: http://publications.hse.ru/books/

Опыт апробации дополнительной общеразвивающей программы технической направленности «РОББОклуб»


ГОЛОВАНОВА ИРИНА ФЕДОРОВНА

(irina_golovanova@inbox.ru)

Государственное бюджетное общеобразовательное учреждение гимназия №70 Петроградского района (ГБОУ гимназия №70 Петроградского района), г. Санкт-Петербург

АННОТАЦИЯ

Гимназии №70 апробирует дополнительные программы технической направленности «РОББОКлуба» по изучению робототехники на платформе ScratchDuino. Гимназисты от 5 до 13 лет изучают робототехнику на занятиях по внеурочной деятельности и дополнительному образованию в рамках разделов программы «Игровая робототехника», «Образ робота», «Диалог с роботом», «Свободная робототехника». Апробация ЭУМК происходит на базе пилотного инновационного класса (ПИК), который включает в себя специализированный сервер с учебными сетевыми комплексами на базе свободного программного обеспечения, компьютерный класс, оснащенный экспериментальными одноплатными компьютерами для работы с ПО специализированного сервера, лабораторию по робототехнике, оснащенную программно-аппаратным оборудованием на платформе SсratchDuino и ЭУМК с сетевым сопровождением, полученный от фирмы-партнера.

Общие впечатления, некоторые итоги и перспективы внедрения креативного программирования и робототехники в гимназическую образовательную среду стали предметом обсуждения на конференции ИТНШ.

1.Преимущество робоплатформ ScratchDuino:

-защищенность элементов, скорость начального вхождения, наличие технической поддержки и методических материалов;

- предназначение для массового внедрения в образовательный процесс при минимальной подготовке учителя;

-оказание помощи образовательным учреждениям в получении инструментов, соответствующие новым ФГОС, которые значительно повышают качество обучения в области информатики, технологий и естественнонаучных предметов;

- неосложенная подготовка к занятиям продуктов «ScratchDuino», их можно быстро собрать-разобрать, а затем запрограммировать, учитывая тему занятия
2. Роль ПИК в техносфере учреждения

2.1. ПИК является образцом оснащения современного инновационного учебного кабинета автоматизированным рабочим местом учителя, включающим персональный компьютер, интерактивную доску, графическим планшетом, документ-камерой, многофункциональным устройством (принтер/сканер/копир), веб-камерой, колонками и микрофоном (или гарнитурой), как частью техносферы ОО, позволяющей решать современные задачи по креативному программированию и робототехнике не только в урочной, внеурочной, а также в деятельности по дополнительному образованию (кружки, элективные учебные предметы).

2.2.Возможность овладения новыми ролями для педагога:

от транслятора знаний к фасилитатору нового продуктивного знания, опытному сотруднику в исследовании, проектировании продукта, супервизору, эксперту в организации конструктивной деятельности.

2.3.Овладение новыми подходами: - системно – функциональным при организации предметно - пространственной образовательной среды и - проблемно-деятельностным при организации занятий с обучающимися.

2.4.Виртуальное пространство техносферы учреждения для формирования и расширения метапредметных связей и формирования технологических компетенций и соответствующей культуры. Потенциал ПИК позволяет конкретизировать и повысить реалистичность представления учащихся об окружающем мире, получить представление о ряде технических направлений: программирование, проектирование, конструирование, прототипирование, 3D-моделирование, работа с графикой, создавая условия применения полученных УУД для оптимизации выбора дальнейшего образовательного маршрута (включая инженерно-технические профессии).

2.5.Потенциал самореализации и саморазвития в области ИКТ за счет освоения и продвижения в использовании современных средств обучения, обработки и визуализации информации.
3. Среда формирования УУД обучающихся:

3.1. ПИК предоставляет возможность учащимся во время индивидуальной и групповой работы развивать регулятивные и познавательные УУД посредством использования:

3.2.Визуализация разработки алгоритмов и программ в среде Scratch – регулятивные УУД (планирование, прогнозирование и коррекция в процессе составления алгоритма или написания программы), познавательные УУД (выбор наиболее эффективных способов написания алгоритма или программы в зависимости от конкретных условий задачи, в том числе знако - символических действий – моделирования и корректировки модели в процессе исследования).

Комментарий учителя: Учащиеся наглядно видят результат на экране компьютера и даже небольшое изменение разработанного ими алгоритма или программы может позволить значительно изменить поведение героя на экране (например, достаточно добавить знак «-» перед числом и, герой начнет двигаться в противоположную сторону). Это позволяет сформировать даже у младших школьников ощущение успешности, поддерживать их интерес к занятиям в ПИК и общую мотивацию на саморазвитие и обучение.

3.3.Сборка учебных конструкторов различной сложности (комплект «Схемотехника», набор Знаток) способствуют развитию регулятивных УУД (целеполагание, планирование, прогнозирование и коррекция в процессе анализа или проектирования и сборки схемы), познавательных УУД (выбор наиболее эффективных способов построения схемы и соединения элементов в зависимости от конкретных условий задачи, в том числе знако-символических действия – моделирование и корректировка модели в процессе исследования).

Комментарий учителя: Учащиеся наглядно видят и могут «потрогать» результат в виде собранной ими схемы. И то, что схема работает (звучит, светится или мигает лампочками, вращает вентилятор, даже принимает радио) создает для обучащихся ситуацию успешности. Это поддерживает их интерес к занятиям в ПИК и общую мотивацию на саморазвитие и обучение.

3.4.Использование лабораторных конструкторов ScratchDuino, лаборатории ScratchDuino, робоплатформы. Перечислены инструменты для формирования регулятивных УУД: от целеполагания, планирования, прогнозирования и коррекции в процессе решения задачи, проектирования до сборки собственного робота.

3.5.Формирование познавательных УУД: выбор наиболее эффективных способов построения схемы и соединения элементов в зависимости от конкретных условий задачи, в том числе знако- символических действий, моделирование и корректировка модели робота в зависимости от степени сложности задач, поставленных перед учеником и, как следствие, перед роботом).

Требование по внедрению ФГОС общего образования с приоритетом формирования знако - символических и логических познавательных универсальных учебных действий обеспечивается включением технологического проектирования в программы занятий урочной (частично), внеурочной деятельностью и дополнительным образованием детей. Организационно-педагогическим условием для реализации ФГОС в этом направлении становится техносфера школы. Пилотный инновационный класс (ПИК) представляет собой мобильную лабораторию инновационной структуры техносферы образовательной организации.

В ходе сетевого взаимодействия методистов РОББОКлуба и апробаторов гимназии выявлена потребность в координации возрастных представлений детей и ключевых технических понятий, в особых методиках работы с младшими возрастными группами по схемотехнике. Повышается мотивация педагогов к усовершенствованию ЭУМК.

Наряду с этим отмечаются высокие технические возможности комплекса в преподавании информатики и технологии, а также - ознакомлении гимназистов с темами «Система координат», «Отрицательные числа», «Электричество» и другими в курсе физики и математики.

Опыт ГБОУ СОШ № 567 в использовании свободного программного обеспечения и робототехники


Битюникова И.А.

(bitunikova@school567.edu.ru)

БАЛ И.В.

(bal@school567.edu.ru)

НОВИКОВА И.И.

(novikova@school567.edu.ru)

Государственное бюджетное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа № 567 Петродворцового района Санкт-Петербурга

На протяжении нескольких лет школа внедряет свободное программное обеспечение в образовательную практику, а в январе 2017 года успешно завершила городской эксперимент по использованию в образовательном процессе педагогических программных средств, функционирующих на платформе свободного программного обеспечения (далее СПО). Использование СПО в образовательном учреждении определяется органами управления образованием как актуальная задача, что соответствует содержанию государственной программы «Информационное общество 2011-2020», в которой, в частности говорится, что «…развитие информационных технологий должно происходить на базе СПО с дальнейшим использованием в научно-исследовательской и образовательной деятельности».

Опыт школы в использовании свободного программного обеспечения обобщен и открыт для всех заинтересованных коллег на страницах сайта «PRO СПО» (school567.edu.ru/prospo). Информационный ресурс может служить руководством для внедрения и продуктивного использования свободного программного обеспечения в образовательной, методической и управленческой деятельности образовательного учреждения.

Сайт «PRO СПО» – это ответ на запросы времени, и опыт школы показывает, что в информационно-образовательной среде школы появляется сегмент СПО и потенциал его высок. Сайт создан педагогами, освоившими СПО, для педагогов, заинтересованных в использовании свободных программ. И это очень своевременно, т.к. за последние 2 года спрос на СПО в России значительно возрос. Санкции Запада, государственная политика в направлении импортозамещения, увеличение стоимости решений мировых лидеров в области IT - все это заставляет смотреть на СПО с интересом и надеждой.

В ряде крупных компаний России уже стартовали проекты по внедрению СПО. Это Сбербанк и банк «ВТБ», cтруктуры  «Росатома». На региональном уровне СПО поддерживается в Тульской и Московской областях, на базе СПО создается электронное правительство Крыма. Наши военные давно и надежно строят информационное пространство на СПО. Все врачи Москвы работают на компьютерах с ОС Линукс.

Понятно, что в данной ситуации не остается шансов оставить все по-старому в области программного обеспечения. И у образовательных учреждений есть два выхода – ждать, когда всем настоятельно рекомендуют перейти на СПО, будь то отечественная ОС или любая другая, представленная на рынке свободного ПО, или же немного опередить события, почувствовать перемены времени и создать в учреждении пусть даже небольшой сегмент СПО, с которого и начнется переход в новую информационную среду.

На страницах сайта представлены разработанные и апробированные рекомендации, инструкции, программы, проекты, электронные приложения, созданные педагогами в рамках экспериментальной деятельности и адресованные учителям-предметникам, заместителям руководителя и руководителям, заинтересованным в использовании СПО в своей педагогической практике.

Сайт «PRO СПО» отвечает запросам времени и не имеет аналогов по содержанию и форме подачи. Впервые предпринята попытка создать информационный ресурс, действительно полезный школе. Отличительной особенностью является то, что сайт создан «не по заказу» сторонними разработчиками, а самими педагогами-практиками, непосредственно работающими в современной школе. Акцент сделан на педагогический компонент СПО, т.к. именно он наиболее востребован при организации учебного процесса в школе. Все материалы, инструкции, электронные приложения созданы для свободных программ, что позволяет всем желающим беспрепятственно устанавливать эти программы на свои компьютеры и использовать материалы сайта.

Структура информационного ресурса достаточно простая и понятная.

Раздел "Теория" включает анализ использования СПО в школах Петербурга, перечень свободных программ, доступных для использования в образовательной практике,  статьи педагогов.

Технические проблемы, с которыми приходилось сталкиваться при переходе на СПО в школе, нашли отражение в разделе "Технические вопросы". Здесь речь идет не об установке ОС Linux на компьютеры в школе – этому уже посвящены сотни сайтов в Интернете, а о насущных проблемах образовательных организаций – организации доменной сети на базе СПО, создании собственного дистрибутива ОС Linux, реализации терминальной модели компьютерного класса.

В разделе "...заместителю руководителя" размещена Программа формирования и развития ИКТ - компетентности обучающихся 1 – 4 классов  в кроссплатформенной информационной среде в надежде, что наш опыт будет полезен и другим образовательным учреждениям, органично сочетающим Windows и Linux в своем информационном пространстве.

СПО открывает и новые возможности для руководителя в сфере управления кадрами. Свободная отечественная система электронного документооборота ONLYOFFICE дает возможность управлять документами, проектами, командой педагогов в едином информационном поле внутри учреждения. Более подробно с нашим опытом можно познакомиться в разделе сайта "...руководителю".

Раздел "Практические рекомендации» самый объемный. Над его созданием долго трудились учителя, и весь материал, размещенный на страницах, прошел апробацию и имеет практическую значимость. Педагоги делятся опытом, как продуктивно продолжить работать в самых разных предметных областях при переходе на ОС Linux. Но главное, что материал будет полезен и тем, кто не хочет или не может расстаться с Windows. Многие программы, о которых идет речь на страницах сайта, кроссплатформенны.



Особое внимание в разделе уделено странице «Внеурочная деятельность», т.к. здесь представлен опыт использования не только свободного программного, но и свободного аппаратного обеспечения. Благодаря сотрудничеству с Петербургской робототехнической компанией "Роббо" (ранее ScratchDuino), в школе появились роботехнические комплексы Scratchduino и Роббо 3D-принтер Mini для детей, который отличается от «взрослого» компактностью, повышенным уровнем безопасности и безвредностью расходных материалов.

Внеурочная деятельность открывает для школы широкие возможности в организации занятий. Для учащихся, которым рамки урока становятся тесными, открыт кружок “Программируем в среде Scratch”. Полученные на занятиях  знания и умения способствуют развитию мышления и формированию информационной культуры учащихся. А знакомство с роботехническим конструктором Scratchduino открывает для учащихся двери в мир программирования микроконтроллеров и обработки информации с различных датчиков.

Поделитесь с Вашими друзьями:


База данных защищена авторским правом ©grazit.ru 2017
обратиться к администрации

    Главная страница