Применение технологий микрообучения дли подготовки младших школьников в области робототехники
|
Введение 9
Глава 1. Теоретические основания подготовки младших школьников в области робототехники с использованием технологий микрообучения 14
1.1. Существующий опыт и особенности подготовки младших
школьников в области робототехники 14
1.2. Понятие и специфика применения технологий микрообучения в
дополнительном образовании 27
Выводы по первой главе 40
Глава 2. Практические аспекты разработки комплекса средств подготовки младших школьников в области робототехники с использованием технологий
микрообучения 41
2.1. Описание комплекса средств подготовки младших школьников в
области робототехники 41
2.2. Методические рекомендации по применению разработанного
комплекса 54
2.3. Результаты оценки разработанных средств 62
Выводы по второй главе 71
Заключение 72
Список использованных источников 74
Глава 1. Теоретические основания подготовки младших школьников в области робототехники с использованием технологий микрообучения 14
1.1. Существующий опыт и особенности подготовки младших
школьников в области робототехники 14
1.2. Понятие и специфика применения технологий микрообучения в
дополнительном образовании 27
Выводы по первой главе 40
Глава 2. Практические аспекты разработки комплекса средств подготовки младших школьников в области робототехники с использованием технологий
микрообучения 41
2.1. Описание комплекса средств подготовки младших школьников в
области робототехники 41
2.2. Методические рекомендации по применению разработанного
комплекса 54
2.3. Результаты оценки разработанных средств 62
Выводы по второй главе 71
Заключение 72
Список использованных источников 74
Все большую популярность в наше время приобретают профессии, связанные с областью инженерии. На данный момент существует нехватка таких специалистов, поэтому необходимо начинать пробуждение интереса к точным наукам, начиная с раннего возраста. Робототехника направлена на популяризацию научно-технического творчества и повышение престижа инженерных профессий среди молодежи, развитие у молодежи навыков практического решения актуальных инженерно-технических задач и работы с техникой.
Согласно фундаментальной концепции содержания и структуры общего образования академика РАО В. С. Леднева, социальная значимость робототехники (как и в свое время программирования) говорит о том, что она становится необходимым элементом общего образования. При этом робототехника повторяет общую закономерность внедрения нового содержания: прежде чем стать элементом формального образования, оно проходит апробацию в рамках неформального образования (кружков, конкурсов, олимпиад и пр.).
Вопросы, связанные с освоением робототехники в различных формах рассмотрены в работах А. П. Алексеева, В.Л. Афонина, Л. Г. Белиовской, А. Н. Богатырева, А. Н. Боголюбова, Л. Л. Босовой, М.В. Васильева, Д.А. Каширина, В.Л. Конюха, Д.Г. Копосова, Д.А. Никитина, Е.П. Попова, Н. Н. Самылкиной, В. А. Серенко, В. В. Тарапаты, С.А. Филиппова, В.Н. Халамова, В.Д. Цыганкова и др.
При этом, как показано в исследованиях С.А. Бешенкова, Э.В. Миндзаевой, М.И. Шутиковой, робототехника играет ключевую роль в четвертой промышленной революции, которая пришла на смену цифровой революции 80-х г. ХХ века. Характерными чертами это революции являются: моделирование, интегративные системы, Интернет вещей, кибербезопасность, облачные вычисления, аддитивное производство, дополненная реальность, Big Data, автономные роботы, конвергенция различных видов технологий и др.
Опираясь на указанные выше работы, можно отметить, что робототехника становится новым и очень важным элементом содержания как основного, так и дополнительного образования. При этом внедрение робототехники осуществляется в двух аспектах: как предмета изучения и как средства обучения.
Образовательная робототехника - это новое междисциплинарное направление обучения школьников, интегрирующее знания о физике, мехатронике, технологии, математике, кибернетике и ИКТ, позволяющее вовлечь в процесс инновационного научно-технического творчества учащихся разного возраста. Интеграция столь большого количества научных областей требует передачи большого объема информации, разработке средств для усвоения и контроля учебных материалов. В связи с тем, что область робототехники малоизучена и в общем доступе мало методических разработок, необходимо потратить много сил и времени для создания эффективного способа обучения поэтому, мы обратили внимание на новую технологию - микрообучение. Данная технология позволяет разделить большой курс на маленькие блоки, изучение которых занимает небольшой промежуток времени.
Обучение (подачу учебного материала) «порциями» информации в начале 50-х г. XX в. предложил американский психолог Б. Ф. Скиннер. Целью было повышение эффективности управления усвоением материала за счёт построения его в виде последовательной программы подачи порций и их контроля. Немного позднее Н. Краудер разработал разветвленные программы, которые в зависимости от результатов контроля предлагали обучающемуся материал для самостоятельной работы. Управляемое усвоение учебного материала с помощью обучающего устройства называлось программированным обучением.
Многие современные исследователи (Ю.Ю. Роговая, Т.В. Малышева, О. Л. Чуланова, А.А. Хисамутдинова и др.) считают, что формат микрообучения особенно привлекателен для «цифрового» поколения современных школьников, которые большую часть своего времени проводят в окружении визуализированного и интерактивного контента. Т.Ю. Бугакова в качестве ключевого достоинства микрообучения указывает его результативность, обосновывая это тем, что представление нового учебного материала осуществляется небольшими частями (блоками) и затем происходит его закрепление в каждой части с помощью микрозаданий, что адекватно особенностям «цифрового» поколения детей.
Несмотря на наличие множества работ в области методики обучения робототехнике в условиях основного и дополнительного образования, имеющихся представлений о сущности и технологиях микрообучения, вопросы, связанные с применением технологий микрообучения для подготовки младших школьников в области робототехники, в научно-методических источниках отсутствуют. Поэтому можно констатировать наличие противоречий между:
- высокой значимостью подготовки в области робототехники для развития научно-технического потенциала современных школьников и недостатком обоснованных методик и технологий ее осуществления в условиях дополнительного образования с учетом психокогнитивных особенностей современного «цифрового поколения»;
- высоким потенциалом технологий микрообучения для обеспечения результативности подготовки младших школьников в области робототехники и отсутствием доступных средств для ее осуществления.
Проблема: каким образом следует использовать технологии микрообучения для реализации подготовки младших школьников в области робототехники в условиях дополнительного образования?
Цель: используя технологии микрообучения, разработать и обосновать комплекс дидактических средств для подготовки младших школьников в области робототехники в условиях дополнительного образования, учитывающий психокогнитивные особенности современного «цифрового поколения».
Объект исследования: процесс подготовки младших школьников в области робототехники.
Предмет исследования: дидактических средства, разработанные с использованием технологий микрообучения.
Гипотеза исследования: повышению результативности подготовки младших школьников в области робототехники в условиях дополнительного образования будет содействовать дидактические средства, в которых:
- освоение нового материала предполагает выполнение кратких, проблемных практико-ориентированных микрозаданий;
- учитываются психокогнитивные и возрастные особенности младших школьников «цифрового» поколения (дробное восприятие, ограничение на произвольное внимание, ожидание ситуации успеха, преимущественно визуальная репрезентативная система восприятия новой информации);
- на каждом этапе предполагается осуществления контроля и самоконтроля достижения микрообразовательного результата с его рефлексией.
Задачи исследования:
1. На основе анализа научно-методической литературы определить теоретические основания подготовки младших школьников в области робототехники с использованием технологий микрообучения.
2. Выявить особенности применения технологий микрообучения для проектирования и реализации средств подготовки младших школьников в области робототехники в условиях дополнительного образования.
3. Спроектировать комплекс средств подготовки младших школьников в области робототехники, определив их содержание и возможные формы реализации.
4. Разработать средства подготовки младших школьников в области робототехники, средства для обоснования их результативности.
5. Провести оценку разработанного комплекса с точки зрения влияния средств подготовки на ее результативность.
Теоретическую значимость результатов исследования составляют выявленные и обоснованные способы проектирования и реализации средств подготовки в области робототехники младших школьников на основе технологий микрообучения в условиях дополнительного образования. Что может быть использовано в качестве базиса и рекомендаций для расширения и углубления исследований, связанных с выявлением потенциала микрообучения в подготовке и профориентации младших школьников по инженерным направлениям.
Практическая значимость работы заключается в разработанном комплексе средств подготовки, который может быть использован педагогами при реализации робототехнических программ дополнительного образования или внеурочной деятельности в младшей школе. Результаты оценки разработанных средств могут быть использованы преподавателями робототехники для корректировки учебно-методического обеспечения указанных видов профессиональной деятельности.
Согласно фундаментальной концепции содержания и структуры общего образования академика РАО В. С. Леднева, социальная значимость робототехники (как и в свое время программирования) говорит о том, что она становится необходимым элементом общего образования. При этом робототехника повторяет общую закономерность внедрения нового содержания: прежде чем стать элементом формального образования, оно проходит апробацию в рамках неформального образования (кружков, конкурсов, олимпиад и пр.).
Вопросы, связанные с освоением робототехники в различных формах рассмотрены в работах А. П. Алексеева, В.Л. Афонина, Л. Г. Белиовской, А. Н. Богатырева, А. Н. Боголюбова, Л. Л. Босовой, М.В. Васильева, Д.А. Каширина, В.Л. Конюха, Д.Г. Копосова, Д.А. Никитина, Е.П. Попова, Н. Н. Самылкиной, В. А. Серенко, В. В. Тарапаты, С.А. Филиппова, В.Н. Халамова, В.Д. Цыганкова и др.
При этом, как показано в исследованиях С.А. Бешенкова, Э.В. Миндзаевой, М.И. Шутиковой, робототехника играет ключевую роль в четвертой промышленной революции, которая пришла на смену цифровой революции 80-х г. ХХ века. Характерными чертами это революции являются: моделирование, интегративные системы, Интернет вещей, кибербезопасность, облачные вычисления, аддитивное производство, дополненная реальность, Big Data, автономные роботы, конвергенция различных видов технологий и др.
Опираясь на указанные выше работы, можно отметить, что робототехника становится новым и очень важным элементом содержания как основного, так и дополнительного образования. При этом внедрение робототехники осуществляется в двух аспектах: как предмета изучения и как средства обучения.
Образовательная робототехника - это новое междисциплинарное направление обучения школьников, интегрирующее знания о физике, мехатронике, технологии, математике, кибернетике и ИКТ, позволяющее вовлечь в процесс инновационного научно-технического творчества учащихся разного возраста. Интеграция столь большого количества научных областей требует передачи большого объема информации, разработке средств для усвоения и контроля учебных материалов. В связи с тем, что область робототехники малоизучена и в общем доступе мало методических разработок, необходимо потратить много сил и времени для создания эффективного способа обучения поэтому, мы обратили внимание на новую технологию - микрообучение. Данная технология позволяет разделить большой курс на маленькие блоки, изучение которых занимает небольшой промежуток времени.
Обучение (подачу учебного материала) «порциями» информации в начале 50-х г. XX в. предложил американский психолог Б. Ф. Скиннер. Целью было повышение эффективности управления усвоением материала за счёт построения его в виде последовательной программы подачи порций и их контроля. Немного позднее Н. Краудер разработал разветвленные программы, которые в зависимости от результатов контроля предлагали обучающемуся материал для самостоятельной работы. Управляемое усвоение учебного материала с помощью обучающего устройства называлось программированным обучением.
Многие современные исследователи (Ю.Ю. Роговая, Т.В. Малышева, О. Л. Чуланова, А.А. Хисамутдинова и др.) считают, что формат микрообучения особенно привлекателен для «цифрового» поколения современных школьников, которые большую часть своего времени проводят в окружении визуализированного и интерактивного контента. Т.Ю. Бугакова в качестве ключевого достоинства микрообучения указывает его результативность, обосновывая это тем, что представление нового учебного материала осуществляется небольшими частями (блоками) и затем происходит его закрепление в каждой части с помощью микрозаданий, что адекватно особенностям «цифрового» поколения детей.
Несмотря на наличие множества работ в области методики обучения робототехнике в условиях основного и дополнительного образования, имеющихся представлений о сущности и технологиях микрообучения, вопросы, связанные с применением технологий микрообучения для подготовки младших школьников в области робототехники, в научно-методических источниках отсутствуют. Поэтому можно констатировать наличие противоречий между:
- высокой значимостью подготовки в области робототехники для развития научно-технического потенциала современных школьников и недостатком обоснованных методик и технологий ее осуществления в условиях дополнительного образования с учетом психокогнитивных особенностей современного «цифрового поколения»;
- высоким потенциалом технологий микрообучения для обеспечения результативности подготовки младших школьников в области робототехники и отсутствием доступных средств для ее осуществления.
Проблема: каким образом следует использовать технологии микрообучения для реализации подготовки младших школьников в области робототехники в условиях дополнительного образования?
Цель: используя технологии микрообучения, разработать и обосновать комплекс дидактических средств для подготовки младших школьников в области робототехники в условиях дополнительного образования, учитывающий психокогнитивные особенности современного «цифрового поколения».
Объект исследования: процесс подготовки младших школьников в области робототехники.
Предмет исследования: дидактических средства, разработанные с использованием технологий микрообучения.
Гипотеза исследования: повышению результативности подготовки младших школьников в области робототехники в условиях дополнительного образования будет содействовать дидактические средства, в которых:
- освоение нового материала предполагает выполнение кратких, проблемных практико-ориентированных микрозаданий;
- учитываются психокогнитивные и возрастные особенности младших школьников «цифрового» поколения (дробное восприятие, ограничение на произвольное внимание, ожидание ситуации успеха, преимущественно визуальная репрезентативная система восприятия новой информации);
- на каждом этапе предполагается осуществления контроля и самоконтроля достижения микрообразовательного результата с его рефлексией.
Задачи исследования:
1. На основе анализа научно-методической литературы определить теоретические основания подготовки младших школьников в области робототехники с использованием технологий микрообучения.
2. Выявить особенности применения технологий микрообучения для проектирования и реализации средств подготовки младших школьников в области робототехники в условиях дополнительного образования.
3. Спроектировать комплекс средств подготовки младших школьников в области робототехники, определив их содержание и возможные формы реализации.
4. Разработать средства подготовки младших школьников в области робототехники, средства для обоснования их результативности.
5. Провести оценку разработанного комплекса с точки зрения влияния средств подготовки на ее результативность.
Теоретическую значимость результатов исследования составляют выявленные и обоснованные способы проектирования и реализации средств подготовки в области робототехники младших школьников на основе технологий микрообучения в условиях дополнительного образования. Что может быть использовано в качестве базиса и рекомендаций для расширения и углубления исследований, связанных с выявлением потенциала микрообучения в подготовке и профориентации младших школьников по инженерным направлениям.
Практическая значимость работы заключается в разработанном комплексе средств подготовки, который может быть использован педагогами при реализации робототехнических программ дополнительного образования или внеурочной деятельности в младшей школе. Результаты оценки разработанных средств могут быть использованы преподавателями робототехники для корректировки учебно-методического обеспечения указанных видов профессиональной деятельности.
В процессе анализа литературы были рассмотрены робототехнические учебно-методические комплексы, определены психолого-педагогические особенности подготовки младших школьников в области робототехники рассмотрены способы применения технологии микрообучения в условиях дополнительного образования.
Выявлены особенности применения технологии микрообучения для проектирования средств подготовки младших школьников в области робототехники в условиях дополнительного образования. В основе которых лежат:
- модульная подача информации;
- фокусировка;
- автономность;
- разнообразие;
- интерактивность;
- доступность и мобильность.
Спроектирован комплекс средств подготовки младших школьников в области робототехники, определено их содержание и формы реализации.
Разработаны средства подготовки младших школьников в области робототехники, представленные в виде учебных элементов, интерактивных заданий тренажеров, презентаций. Разработаны средства для обоснования их результативности в виде карт рефлексивной оценки.
Для оценки актуальности разработанного комплекса с точки зрения влияния средств подготовки на ее результативность на онлайн платформе «Яндекс. Формы» был создан опрос для преподавателей дополнительного образования научно-технической направленности.
Таким образом, все поставленные задачи были выполнены, цель достигнута. Теоретико-логические основы работы в совокупности с результатами опроса позволяют говорить о том, что комплекс средств по робототехник будет способствовать повышению результативности подготовки младших школьников в области робототехники в условиях дополнительного образования.
Выявлены особенности применения технологии микрообучения для проектирования средств подготовки младших школьников в области робототехники в условиях дополнительного образования. В основе которых лежат:
- модульная подача информации;
- фокусировка;
- автономность;
- разнообразие;
- интерактивность;
- доступность и мобильность.
Спроектирован комплекс средств подготовки младших школьников в области робототехники, определено их содержание и формы реализации.
Разработаны средства подготовки младших школьников в области робототехники, представленные в виде учебных элементов, интерактивных заданий тренажеров, презентаций. Разработаны средства для обоснования их результативности в виде карт рефлексивной оценки.
Для оценки актуальности разработанного комплекса с точки зрения влияния средств подготовки на ее результативность на онлайн платформе «Яндекс. Формы» был создан опрос для преподавателей дополнительного образования научно-технической направленности.
Таким образом, все поставленные задачи были выполнены, цель достигнута. Теоретико-логические основы работы в совокупности с результатами опроса позволяют говорить о том, что комплекс средств по робототехник будет способствовать повышению результативности подготовки младших школьников в области робототехники в условиях дополнительного образования.