Проблемы методологии внеурочного преподавания информатики в российских средних школах
Внеурочная деятельность по школьному предмету "Информатика" (кружки, факультативы, конкурсы, викторины и т.п.) практически не регламентирована государственными органами образования. Ее организация является, как правило, прерогативой педагогического коллектива школы (в первую очередь преподавателя информатики) и межшкольных объединений. Могут быть организованы занятия по:
- программированию на профессиональных языках (Си, C++, Java),
- веб-дизайну,
- 3D-моделированию,
- робототехнике и т.д.
При развитии этого вида педагогической деятельности следует учитывать передовой зарубежный опыт, уже сформировавшиеся и результативные практики по освоению школьниками информационных технологий. Одной из них является система обучения робототехнике, продвигаемая в США компанией VEX Robotics. Дальнейший текст этой статьи является обзором этой формы внеурочного преподавания информатики в контексте робототехники.
В последние годы VEX Robotics активно продвигает свою продукцию на территории России. Созданы русскоязычные каналы на Youtube, переведена на русский язык часть документации. Основным препятствием для широкого распространения этих методик преподавания является высокая стоимость наборов и лицензий, в связи с чем они недоступны большинству отечественных провинциальных школ.
Система обучения робототехнике VEX Robotics
VEХ Robotics призывает рассматривать обучение робототехнике в рамках концепции STEM (Science (наука), Technology (техника), Engineering (конструирование) и Mathematics (математика)). В то же время преподавание робототехники ведется в наглядной форме, чтобы не отпугнуть учащихся формулами или языками программирования. Для этих целей предлагается ряд продуктов, позволяющих организовать обучение робототехнике начиная со средней и даже с начальной школы.
Преподавателям информатики VexRobotics предоставляет бесплатную образовательную программу, позволяющую поэтапно объяснить ученикам принципы современной робототехники. Программное обеспечение с графическим интерфейсом от компании Modkit дает возможность создавать прошивки для роботов быстро, без глубокого погружения в программирование.
Рисунок 1. Образовательные модули (curriculum) VEX Robotics. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Для того, чтобы обучение было целостным, компанией разработан ряд поэтапных учебных планов (т.н. curriculum). Прежде, чем приступить к изготовлению непосредственно роботов (юниты I, J, K), учащиеся изучают основы механики, моделируют физические процессы в виртуальных средах, рассматривают компонентную базу. Для каждого из учебных юнитов сформирована четкая документация. Например, для юнита I («Умные машины») предполагается изучение таких терминов, как датчик, программирование, ультразвуковые волны (в контексте измерения расстояния), датчик расстояния, гироскоп, угол поворота, энкодер (для получения информации о вращении двигателя). Прививаемые в рамках этого курса навыки: упражнения на сопоставление, изготовление простых автопилотируемых устройств, их запуск, упражнения на работу с датчиками, программирование контроллера без применения и с применением внешнего ПО.
Вершиной обучения считается участие в коллективных состязаниях VEX IQ Challenge, которые направлены на развитие навыков коллективного решения задач. Две команды здесь зачастую не соревнуются, а совместно добиваются результата, которого невозможно достичь по отдельности.
Характеристика учебной продукции VEX IQ
Среди разнообразной продукции VEX Robotics для внеурочного преподавания информатики интерес представляет линейка конструкторов VEX IQ.
Эти учебные наборы для технического творчества, возникли как продолжение линейки металлических конструкторов, с которыми компания выступает на рынке образовательных игр уже более 100 лет.
В комплекты входят шестерёнки, колеса с ременной передачей, соединительные элементы, позволяющие создавать не статические конструкции, а надежные мобильные устройства. Уже 8-летние школьники могут легко собирать роботов с помощью этой интуитивно понятной платформы. Детали VEX IQ соединяются и разъединяются без инструментов.
Электронный контроллер (Robot Brain) упрощает программирование. Можно подключать широкий спектр датчиков (датчик света, гироскоп, датчик расстояния) и моторов к контроллеру робота. Для этого имеется 12 универсальных портов. Наборы комплектуются пультом дистанционного управления (джойстиком) и ЖК-экраном, с помощью которого можно выбирать из нескольких ранее загруженных в контроллер программ. На экран можно выводить вспомогательную информацию. Справа и слева от монитора расположены 4 кнопки, позволяющие выбирать из меню.
Рисунок 2. Электронный модуль Robot Brain. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
В комплект могут входить и другие устройства ввода-вывода. Система спроектирована так, что их список может расширяться по мере развития продукта. Важно понимать, что все они подключаются к контроллеру стандартным образом, с помощью кабелей и разъёмов, т.е. без применения пайки и без привлечения компонентов других производителей. Это позволяет детям сосредоточиться на алгоритмах работы и понимании общих принципов робототехники. Программирование также осуществляется в визуальном режиме с помощью инструментария ModKit.
Рисунок 3. Робот-погрузчик из набора VEX IQ. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
