Углубление междисциплинарных связей в процессе конструирования и эксплуатации робототехнических устройств
|
Введение 3
Глава I. Реализация межпредметных связей в процессе обучения как педагогическая проблема 11
1.1 Сущность понятия «межпредметные связи» 11
1.2 Типы межпредметных связей 18
1.3 Проблема реализации межпредметных связей 23
Выводы по I главе 28
Глава II. Средства реализации межпредметных связей в процессе конструирования и эксплуатации робототехнических устройств 31
2.1 Роль и место межпредметных связей в освоении обучающихся
предмета «Робототехника» 31
2.2 Методическое обеспечение Интернет-ресурса для установления
межпредметных связей курса «Робототехника» 41
2.3 Программа междисциплинарного курса «Робототехника» в системе
дополнительного образования в средней школе 52
Выводы по II главе 59
Глава III. Повышение эффективности установления междисциплинарных связей курса «Робототехника» с помощью Интернет-ресурса 61
3.1 Экспериментальное применение разработанного Интернет-ресурса
в учебном процессе 61
3.2 Результаты проведенного эксперимента 72
Выводы по III главе 75
Список литературы 81
Приложение 1 87
Приложение 2
Глава I. Реализация межпредметных связей в процессе обучения как педагогическая проблема 11
1.1 Сущность понятия «межпредметные связи» 11
1.2 Типы межпредметных связей 18
1.3 Проблема реализации межпредметных связей 23
Выводы по I главе 28
Глава II. Средства реализации межпредметных связей в процессе конструирования и эксплуатации робототехнических устройств 31
2.1 Роль и место межпредметных связей в освоении обучающихся
предмета «Робототехника» 31
2.2 Методическое обеспечение Интернет-ресурса для установления
межпредметных связей курса «Робототехника» 41
2.3 Программа междисциплинарного курса «Робототехника» в системе
дополнительного образования в средней школе 52
Выводы по II главе 59
Глава III. Повышение эффективности установления междисциплинарных связей курса «Робототехника» с помощью Интернет-ресурса 61
3.1 Экспериментальное применение разработанного Интернет-ресурса
в учебном процессе 61
3.2 Результаты проведенного эксперимента 72
Выводы по III главе 75
Список литературы 81
Приложение 1 87
Приложение 2
Актуальность исследования. На современном этапе главной причиной разобщенности приобретаемых учащимися в рамках отдельных учебных предметов знаний является узкопредметная структура содержания школьного образования, что затрудняет формирование в сознании детей целостной картины мира.
Традиционно в педагогике решению этой проблемы способствовали использование принципа интеграции и осуществление межпредметных связей. В современных условиях важным становится интеграция усилий участников образовательного процесса, дидактических возможностей учебных предметов на организацию продуктивной деятельности учащихся. В условиях сохранения многопредметности в организации школьного образования разрозненные гуманитарные и естественнонаучные знания несостоятельны в достаточной степени и не могут способствовать приобретению учащимися таких качеств, которые мотивировали бы их к различным видам деятельности в школе и последующей жизни.
Внедрение компетентностного подхода в учебный процесс предполагает разработку интегрированных учебных курсов, в которых предметные области соотносятся с различными видами компетентности, что подразумевает расширение в структуре учебных программ межпредметного компонента (межпредметные задачи, которые не могут быть решены средствами одного предмета).
Межпредметные связи находят отражение в самом содержании обучения, и определяет подход к отбору и расположению учебного материала таким образом, чтобы полученные обучающимися при изучении одного или нескольких предметов знания, являлись основой в усвоении других предметов. При такой организации связи устанавливают преподаватели при изучении учебного материала, поэтому проявление межпредметных связей происходит непосредственно в процессе обучения.
Показателем продуктивности обучения является приобретение школьниками компетенций, что влияет на проявление в творческом использовании усвоенных знаний, умений и навыков по отдельным предметам для решения этой учебной и жизненной ситуации. В реальной практике организация продуктивной деятельности обучающихся сталкивается с рядом трудностей, что обусловлено перегруженностью содержания учебной дисциплины, выходящего за пределы познавательных возможностей школьников каждого класса.
Один из путей выхода в сложившейся ситуации связан с возрождением интегрированных занятий и с использованием в учебном процессе межпредметных связей, поскольку современная образовательная школа должна формировать целостную систему универсальных знаний, умений, навыков, а также опыт самостоятельной деятельности и личной ответственности обучающихся, то есть ключевые компетенции, определяющие современное качество содержания образования.
Для учителя - это переход от передачи знаний к созданию условий для активного познания и получения детьми практического опыта. Для учащихся - переход от пассивного усвоения информации к активному ее поиску, критическому осмыслению, использованию на практике. Основной проблемой учителя является поиск средств и методов развития образовательных компетенций учащихся, как условие, обеспечивающее качественное усвоение программы.
Сегодня одним из популярных направления является 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. Она 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 [42].
Впрочем, внедрение основ робототехники в современную систему образования сталкивается с рядом трудностей. Следует отметить, что в современных образовательных программах по информатике раздел робототехники либо представлен фрагментарно, либо вовсе отсутствует. Это делает крайне сложным преподавание данного раздела в рамках стандартного курса информатики.
Несмотря на положительный эффект применения робототехники в урочной деятельности, как показывает опыт многих учителей-предметников, образовательная робототехника пока превалирует в клубной и кружковой работе. Это объясняется недостаточной разработанностью методики использования робототехники в учебном процессе, отсутствием учебных пособий для учащихся и методических рекомендаций для учителей. Вместе с тем можно отметить, что существует ряд методических пособий зарубежных авторов по использованию робототехники в проектной работе по физике, химии, биологии, что может быть использовано в работе учителей- предметников.
Актуальность исследования определяется противоречием между необходимостью использования системного подхода при составлении учебных программ по робототехнике, опирающихся на дисциплины, изучаемые в средней школе, и фрагментарным использованием разобщенных понятий из разных областей знаний в настоящее время.
Цель исследования: систематизировать межпредметные связи дисциплины «Робототехника», определить круг разделов и тем смежных дисциплин, актуальных при конструировании и эксплуатации робототехнических устройств, и сформулировать методические рекомендации по составлению учебных программ по робототехнике на разных уровнях школьного образования.
Объект исследования: методика обучения школьников основам робототехники.
Предмет исследования: особенности формирования междисциплинарных связей в процессе конструирования и эксплуатации робототехнических устройств.
Для достижения цели исследования были поставлены следующие задачи:
1. Изучить сущность понятия «межпредметные связи» и пути реализации межпредметных связей в процессе обучения.
2. Определить особенности учебных задач, связанных с конструированием и эксплуатацией робототехнических устройств.
3. Определить множество разделов и тем смежных дисциплин, актуальных при конструировании и эксплуатации робототехнических устройств на разных уровнях школьного образования.
4. Сформулировать методические рекомендации по составлению учебных программ по робототехнике, ориентированных на разные уровни школьного образования.
5. Составить программу междисциплинарного курса
«Робототехника» в системе дополнительного образования в средней школе.
6. Наполнить разработанную программу дидактическим материалом и сформировать соответствующий Интернет-ресурс.
В основу исследования была положена следующая гипотеза: углубление межпредметных связей в процессе конструирования и эксплуатации робототехнических устройств будет эффективным, если:
- в процессе изучения особенностей конструирования и эксплуатации робототехнических устройств использовать интернет-ресурс по дисциплине «Робототехника», отражающего структуру естественнонаучной теории соответствующими элементами системы естественнонаучных знаний;
- в интернет-ресурсе по дисциплине «Робототехника» методика изучения межпредметного элективного курса будет основана на применении проблемного, эвристического и исследовательского методов.
Теоретико-методологической основой исследования стали работы, посвященные принципам увязывания теории с практикой, взаимосвязи теоретического и производственного обучения, особенностям формирования межпредметных связей таких ученых, как П.Р. Атутов, Ю.К.Бабанский, С.Я. Батышев, М.А. Данилов, Б.Л. Есипов, И.Д. Зверев, Н.А.Лошкарева, П.Н.Новиков, Л.Г. Семушин, А.З. Шаркизянов, Ю.А. Якуба, Н.Г Ярошенко и др.;
-исследования особенностей применения методов, средств реализации межпредметных связей в образовательном процессе авторов В.В. Давыдов, В.Н. Максимова, А.В.Усова и др.;
- работы, раскрывающие особенности методики скоординированного
обучения различным учебным предметам авторов М.Н. Берулава, B. Н. Максимова, В.Н.Федорова и др.;
- различные подходы к проблеме практической реализации межпредметных связей авторов М.И. Махмутов, Н.Н. Тулькибаева, А.В.Усова и др.;
-работы в отечественной педагогике учебных курсов по робототехнике, как с использованием локализованных материалов LegoEducation, так и на базе собственных разработок Л.Г. Белиовская, А.С. Злаказов, Г.А. Горшков, C. Г. Шевалдина, Л.Ю. Федосов, С.А. Филиппов, А.В. Чехлова, С.А. Якушин;
База исследования: ООО Робот г. Карасноярска, 7 класс. В исследовании приняли участие 30 учеников 13-14 лет.
Исследование осуществлялось в три этапа с 2016 по 2017 год.
Первый этап сентябрь 2016 -октябрь 2016г. характеризуется выбором темы исследования, ее обоснованием. Теоретический анализ научной, психолого-педагогической и методической литературы позволил сделать вывод о перспективности исследуемой проблемы, включающей разработку интернет-ресурса, содержания и методики реализации межпредметных связей физики, программирования, механики, машиноведения при изучении курса «Робототехника». Практический аспект работы состоял в подготовке и проведении констатирующего этапа педагогического эксперимента. При исследовании фиксировались наиболее существенные ошибки и пробелы в знаниях школьников.
Второй этап (октябрь 2016- март 2017) включал создание интернет- ресурса, отбор содержания, разработку методики изучения фундаментальной естественнонаучной теории в межпредметном элективном курсе «Робототехника». На этом этапе был организован и проведен обучающий эксперимент, в ходе которого осуществлена первичная апробация разработанного интернет-ресурса методики. В результате было определено место изучения межпредметного элективного курса, разработаны методические рекомендации по его проведению. Была уточнена гипотеза, скорректированы критерии, позволяющие судить об эффективности разработанного курса.
Третий этап (март 2017-апрель 2017 гг.) был посвящен проведению завершающего контрольно-оценочного эксперимента, включающего обработку, анализ экспериментальных данных, оценку результатов исследования, а также оформлению работы.
Научная новизна исследования: впервые проведен комплексный анализ межпредметных связей робототехники, на основе которого составлено методическое обеспечение Интернет-ресурса; разработан и апробирован Интернет-ресурсhttp://robototehnika24.ruв системе занятий с целью освоения междисциплинарных связей в процессе конструирования и эксплуатации робототехнических устройств.
Теоретическая значимость исследования заключается в составлении дерева междисциплинарных связей с указанием круга разделов и тем смежных дисциплин, актуальных при конструировании и эксплуатации робототехнических устройств, которое может служить основанием методического обеспечения курса «Робототехника» на разных уровнях школьного образования: для составления учебных программ, поурочного планирования
Практическая значимость исследования: разработана структура курса «Робототехника» для ее внедрения в образовательное пространство внешкольного курса: сформулированы методические рекомендации для составления учебных программ, поурочного планирования. Использование робототехнических комплексов во внеурочном деятельности дает возможность школьникам углубить знания по математике, физике, информатике, технологии, и познакомиться с дисциплинами высшей школы, такими как механика, сапромат, схемотехника, программирование и др.
Материалы исследования могут быть использованы педагогами и обучающимися.
Степень достоверности и апробация результатов исследования
Достоверность результатов работы обеспечена соответствием исходных методологических позиций целям и задачам проведенного исследования, всесторонним анализом современных достижений психолого-педагогической науки, воспроизводимостью результатов исследования и их внедрением в практику, выборкой экспериментальных данных, систематической проверкой результатов исследования на различных этапах работы.
Апробация исследования
Апробация и внедрение результатов исследования осуществлялась на базе КЛУБА ПО РОБОТОТЕХНИКЕ «ООО РОБОТ» г. Красноярск.
На защиту выносятся следующие положения:
1. Положение о целесообразности введения в обучение учащихся средних классов естественнонаучного профиля курса «Робототехника», интегрирующего знания из различных предметов естественнонаучного цикла.
2. Концепция построения интернет-ресурса для изучения курса «Робототехника», включающая: обоснование и формулировку целей и задач курса; систему принципов и критериев отбора содержания курса и проектирования межпредметного лабораторного практикума, требования к методике изучения курса.
3. Методическая модель системы обучения дисциплины «Робототехника», включающая программу курса, методику уровня углубления междисциплинарных знаний, методику проведения учебных исследований, методику контроля знаний учащихся.
Структура диссертации обусловлена последовательностью поставленных задач исследования и состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы, которая насчитывает 53 наименований. Общий объем диссертации составляет 95 страниц.
Традиционно в педагогике решению этой проблемы способствовали использование принципа интеграции и осуществление межпредметных связей. В современных условиях важным становится интеграция усилий участников образовательного процесса, дидактических возможностей учебных предметов на организацию продуктивной деятельности учащихся. В условиях сохранения многопредметности в организации школьного образования разрозненные гуманитарные и естественнонаучные знания несостоятельны в достаточной степени и не могут способствовать приобретению учащимися таких качеств, которые мотивировали бы их к различным видам деятельности в школе и последующей жизни.
Внедрение компетентностного подхода в учебный процесс предполагает разработку интегрированных учебных курсов, в которых предметные области соотносятся с различными видами компетентности, что подразумевает расширение в структуре учебных программ межпредметного компонента (межпредметные задачи, которые не могут быть решены средствами одного предмета).
Межпредметные связи находят отражение в самом содержании обучения, и определяет подход к отбору и расположению учебного материала таким образом, чтобы полученные обучающимися при изучении одного или нескольких предметов знания, являлись основой в усвоении других предметов. При такой организации связи устанавливают преподаватели при изучении учебного материала, поэтому проявление межпредметных связей происходит непосредственно в процессе обучения.
Показателем продуктивности обучения является приобретение школьниками компетенций, что влияет на проявление в творческом использовании усвоенных знаний, умений и навыков по отдельным предметам для решения этой учебной и жизненной ситуации. В реальной практике организация продуктивной деятельности обучающихся сталкивается с рядом трудностей, что обусловлено перегруженностью содержания учебной дисциплины, выходящего за пределы познавательных возможностей школьников каждого класса.
Один из путей выхода в сложившейся ситуации связан с возрождением интегрированных занятий и с использованием в учебном процессе межпредметных связей, поскольку современная образовательная школа должна формировать целостную систему универсальных знаний, умений, навыков, а также опыт самостоятельной деятельности и личной ответственности обучающихся, то есть ключевые компетенции, определяющие современное качество содержания образования.
Для учителя - это переход от передачи знаний к созданию условий для активного познания и получения детьми практического опыта. Для учащихся - переход от пассивного усвоения информации к активному ее поиску, критическому осмыслению, использованию на практике. Основной проблемой учителя является поиск средств и методов развития образовательных компетенций учащихся, как условие, обеспечивающее качественное усвоение программы.
Сегодня одним из популярных направления является 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. Она 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 [42].
Впрочем, внедрение основ робототехники в современную систему образования сталкивается с рядом трудностей. Следует отметить, что в современных образовательных программах по информатике раздел робототехники либо представлен фрагментарно, либо вовсе отсутствует. Это делает крайне сложным преподавание данного раздела в рамках стандартного курса информатики.
Несмотря на положительный эффект применения робототехники в урочной деятельности, как показывает опыт многих учителей-предметников, образовательная робототехника пока превалирует в клубной и кружковой работе. Это объясняется недостаточной разработанностью методики использования робототехники в учебном процессе, отсутствием учебных пособий для учащихся и методических рекомендаций для учителей. Вместе с тем можно отметить, что существует ряд методических пособий зарубежных авторов по использованию робототехники в проектной работе по физике, химии, биологии, что может быть использовано в работе учителей- предметников.
Актуальность исследования определяется противоречием между необходимостью использования системного подхода при составлении учебных программ по робототехнике, опирающихся на дисциплины, изучаемые в средней школе, и фрагментарным использованием разобщенных понятий из разных областей знаний в настоящее время.
Цель исследования: систематизировать межпредметные связи дисциплины «Робототехника», определить круг разделов и тем смежных дисциплин, актуальных при конструировании и эксплуатации робототехнических устройств, и сформулировать методические рекомендации по составлению учебных программ по робототехнике на разных уровнях школьного образования.
Объект исследования: методика обучения школьников основам робототехники.
Предмет исследования: особенности формирования междисциплинарных связей в процессе конструирования и эксплуатации робототехнических устройств.
Для достижения цели исследования были поставлены следующие задачи:
1. Изучить сущность понятия «межпредметные связи» и пути реализации межпредметных связей в процессе обучения.
2. Определить особенности учебных задач, связанных с конструированием и эксплуатацией робототехнических устройств.
3. Определить множество разделов и тем смежных дисциплин, актуальных при конструировании и эксплуатации робототехнических устройств на разных уровнях школьного образования.
4. Сформулировать методические рекомендации по составлению учебных программ по робототехнике, ориентированных на разные уровни школьного образования.
5. Составить программу междисциплинарного курса
«Робототехника» в системе дополнительного образования в средней школе.
6. Наполнить разработанную программу дидактическим материалом и сформировать соответствующий Интернет-ресурс.
В основу исследования была положена следующая гипотеза: углубление межпредметных связей в процессе конструирования и эксплуатации робототехнических устройств будет эффективным, если:
- в процессе изучения особенностей конструирования и эксплуатации робототехнических устройств использовать интернет-ресурс по дисциплине «Робототехника», отражающего структуру естественнонаучной теории соответствующими элементами системы естественнонаучных знаний;
- в интернет-ресурсе по дисциплине «Робототехника» методика изучения межпредметного элективного курса будет основана на применении проблемного, эвристического и исследовательского методов.
Теоретико-методологической основой исследования стали работы, посвященные принципам увязывания теории с практикой, взаимосвязи теоретического и производственного обучения, особенностям формирования межпредметных связей таких ученых, как П.Р. Атутов, Ю.К.Бабанский, С.Я. Батышев, М.А. Данилов, Б.Л. Есипов, И.Д. Зверев, Н.А.Лошкарева, П.Н.Новиков, Л.Г. Семушин, А.З. Шаркизянов, Ю.А. Якуба, Н.Г Ярошенко и др.;
-исследования особенностей применения методов, средств реализации межпредметных связей в образовательном процессе авторов В.В. Давыдов, В.Н. Максимова, А.В.Усова и др.;
- работы, раскрывающие особенности методики скоординированного
обучения различным учебным предметам авторов М.Н. Берулава, B. Н. Максимова, В.Н.Федорова и др.;
- различные подходы к проблеме практической реализации межпредметных связей авторов М.И. Махмутов, Н.Н. Тулькибаева, А.В.Усова и др.;
-работы в отечественной педагогике учебных курсов по робототехнике, как с использованием локализованных материалов LegoEducation, так и на базе собственных разработок Л.Г. Белиовская, А.С. Злаказов, Г.А. Горшков, C. Г. Шевалдина, Л.Ю. Федосов, С.А. Филиппов, А.В. Чехлова, С.А. Якушин;
База исследования: ООО Робот г. Карасноярска, 7 класс. В исследовании приняли участие 30 учеников 13-14 лет.
Исследование осуществлялось в три этапа с 2016 по 2017 год.
Первый этап сентябрь 2016 -октябрь 2016г. характеризуется выбором темы исследования, ее обоснованием. Теоретический анализ научной, психолого-педагогической и методической литературы позволил сделать вывод о перспективности исследуемой проблемы, включающей разработку интернет-ресурса, содержания и методики реализации межпредметных связей физики, программирования, механики, машиноведения при изучении курса «Робототехника». Практический аспект работы состоял в подготовке и проведении констатирующего этапа педагогического эксперимента. При исследовании фиксировались наиболее существенные ошибки и пробелы в знаниях школьников.
Второй этап (октябрь 2016- март 2017) включал создание интернет- ресурса, отбор содержания, разработку методики изучения фундаментальной естественнонаучной теории в межпредметном элективном курсе «Робототехника». На этом этапе был организован и проведен обучающий эксперимент, в ходе которого осуществлена первичная апробация разработанного интернет-ресурса методики. В результате было определено место изучения межпредметного элективного курса, разработаны методические рекомендации по его проведению. Была уточнена гипотеза, скорректированы критерии, позволяющие судить об эффективности разработанного курса.
Третий этап (март 2017-апрель 2017 гг.) был посвящен проведению завершающего контрольно-оценочного эксперимента, включающего обработку, анализ экспериментальных данных, оценку результатов исследования, а также оформлению работы.
Научная новизна исследования: впервые проведен комплексный анализ межпредметных связей робототехники, на основе которого составлено методическое обеспечение Интернет-ресурса; разработан и апробирован Интернет-ресурсhttp://robototehnika24.ruв системе занятий с целью освоения междисциплинарных связей в процессе конструирования и эксплуатации робототехнических устройств.
Теоретическая значимость исследования заключается в составлении дерева междисциплинарных связей с указанием круга разделов и тем смежных дисциплин, актуальных при конструировании и эксплуатации робототехнических устройств, которое может служить основанием методического обеспечения курса «Робототехника» на разных уровнях школьного образования: для составления учебных программ, поурочного планирования
Практическая значимость исследования: разработана структура курса «Робототехника» для ее внедрения в образовательное пространство внешкольного курса: сформулированы методические рекомендации для составления учебных программ, поурочного планирования. Использование робототехнических комплексов во внеурочном деятельности дает возможность школьникам углубить знания по математике, физике, информатике, технологии, и познакомиться с дисциплинами высшей школы, такими как механика, сапромат, схемотехника, программирование и др.
Материалы исследования могут быть использованы педагогами и обучающимися.
Степень достоверности и апробация результатов исследования
Достоверность результатов работы обеспечена соответствием исходных методологических позиций целям и задачам проведенного исследования, всесторонним анализом современных достижений психолого-педагогической науки, воспроизводимостью результатов исследования и их внедрением в практику, выборкой экспериментальных данных, систематической проверкой результатов исследования на различных этапах работы.
Апробация исследования
Апробация и внедрение результатов исследования осуществлялась на базе КЛУБА ПО РОБОТОТЕХНИКЕ «ООО РОБОТ» г. Красноярск.
На защиту выносятся следующие положения:
1. Положение о целесообразности введения в обучение учащихся средних классов естественнонаучного профиля курса «Робототехника», интегрирующего знания из различных предметов естественнонаучного цикла.
2. Концепция построения интернет-ресурса для изучения курса «Робототехника», включающая: обоснование и формулировку целей и задач курса; систему принципов и критериев отбора содержания курса и проектирования межпредметного лабораторного практикума, требования к методике изучения курса.
3. Методическая модель системы обучения дисциплины «Робототехника», включающая программу курса, методику уровня углубления междисциплинарных знаний, методику проведения учебных исследований, методику контроля знаний учащихся.
Структура диссертации обусловлена последовательностью поставленных задач исследования и состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы, которая насчитывает 53 наименований. Общий объем диссертации составляет 95 страниц.
Таким образом, межпредметные связи - дидактическое условие учебного процесса, которое способствует отражению интеграции научных знаний, их систематизации, формированию научного мировоззрения, оптимизации учебного процесса и, наряду с этим позволяющее каждому учащемуся раскрыть и реализовать свои потенциальные возможности, опираясь на ценностные ориентации каждого.
Межпредметные связи являются основополагающим принципом в педагогике, который:
-координирует и систематизирует учебный материал, формирующий у учащихся в различных видах деятельности общепредметные знания, навыки, способы их получения;
- реализуется через систему нормативных функций и общих методов познания природы совместными усилиями учителей различных предметов.
- выступают в качестве средства объединения предметных знаний в целостную систему, выходящий за пределы предмета без потери его качественных особенностей
Выделяют следующие типы межпредметных связей:
Учебно-междисциплинарные прямые связи - при усвоении одной дисциплины, основанной на знании другой дисциплины.
Исследовательско-междисциплинарные связи - дисциплины имеют общий объект исследования, но рассматриваются с разных дисциплинарных подходов и в различных аспектах.
Ментально-опосредованные - при различных дисциплинах формируются одни и те же компоненты.
Опосредованно-прикладные связи формируются при использовании понятия одной науки при изучении другой.
В исследовании изучения особенности углубления межпредметных связей определено на изучение междисциплинарного курса «Робототехника», поскольку в процессе изучения данной дисциплины необходимо иметь знания по таким дисциплинам, как механика, физика, механика, программирование.
Робототехника — это область техники, связанная с разработкой и применением роботов и компьютерных систем управления ими.
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.
В ходе исследования был разработан Интернет-ресурс по изучению курса «Робототехника».
Межпредметные связи в изучении курса посредством Интернет-ресурса:
Машиноведение: Расчеты: длины траектории; числа оборотов и угла оборота колес; передаточного числа. Измерения: радиуса траектории; радиуса колеса; длины конструкций и блоков.
Физика: Расчеты: скорости движения; силы трения; силы упругости конструкций.
Измерения: массы робота; освещенности; температуры; напряженности магнитного поля.
Механика: Изготовление: дополнительных устройств и приспособлений (горки, лабиринты, поля и пр.); чертежей и схем; электронных печатных плат. Подключение: к мобильному телефону через Bluetooth; к радио-электронным устройствам.
Программирование: Знакомство: основами программирования, определение специальных командных строк и др. Изучение: особенности алгоритмизации, основы алгоритмизации управления.
Чтобы определить место курса в образовательной программе, изучили Стандарты третьего поколения федерального государственного образовательного стандарта, которые содержит вариативную часть - возможность увеличения углубленной подготовки, на которую выделяется 30% от общего времени усвоения образовательными программами.
Разработанный интернет-ресурс прошел апробацию на базе КЛУБА ПО РОБОТОТЕХНИКЕ «ООО РОБОТ» г. Красноярска в 7 классах. В исследовании приняли участие 30 учеников 12-13 лет.
Цель исследования: определить эффективность разработанного интернет-ресурса в углублении междисциплинарных связях в процессе конструирования и эксплуатации робототехнических устройств
В ходе исследования были решены следующие задачи:
Определен начальный уровень знаний учащихся 7 классов по межпредметному курсу «Робототехника».
Разработан и апробировать интернет-ресурс во внеурочной деятельности по изучению курса «Робототехника».
Определена эффективность разработанного интернет-ресурса в углублении междисциплинарных связях в процессе конструирования и эксплуатации робототехнических устройств.
В ходе исследования было выявлено, что начало эксперимента у школьников 7 классов в ЭГ и КГ преобладает низкий уровень знаний междисциплинарного курса «Робототехника».
На контрольном этапе было определено, что в ЭГ высокий уровень у 47% школьников, у 53% школьников выявлен средний уровень знаний междисциплинарного курса «Робототехника». Низкий уровень не выявлен.
В КГ низкий уровень выявлен у 33% школьников, 40% имеют средний уровень, 17% школьников имеют высокий уровень знаний междисциплинарного курса «Робототехника.
Школьники в ЭГ с высоким уровнем усвоения программы сформированы умения строить модели с использованием схем и инструкций, усвоены основы программирования. Они показали высокий уровень проектирования роботов и их программирования.
Учащиеся со средним уровнем усвоения знаний в целом усвоили программный материал, но испытывали затруднения по разделу алгоритмизация и программирования.
Для определения эффективности проведенного эксперимента, определение t-критерия Стьюдента в ЭГ и КГ на контрольном этапе показал достоверные различия.
Между полученными результатами ЭГ школьников на этапе опытно- экспериментальной работы достоверны: Тэмп=4,95 больше граничного значения (t > 0,001), p(0.001) = 3.674 различия между средними арифметическими ЭГ и КГ этапа считаются достоверными.
Таким образом, в ходе исследования цель была достигнута.
1. Углубление межпредметных связей в процессе конструирования и эксплуатации робототехнических эффективно при реализации межпредметных связей в организации учебно-воспитательного процесса как дидактического условия;
2. В процессе изучения особенностей дисциплины «Робототехника» использование интернет-ресурса по дисциплине «Робототехника» показало свою эффективность, что связано с его особенностью, выражающуюся в отражении структуры естественнонаучной теории соответствующими элементами системы естественнонаучных знаний и основанного на применении проблемного, эвристического и исследовательского методов.
Межпредметные связи являются основополагающим принципом в педагогике, который:
-координирует и систематизирует учебный материал, формирующий у учащихся в различных видах деятельности общепредметные знания, навыки, способы их получения;
- реализуется через систему нормативных функций и общих методов познания природы совместными усилиями учителей различных предметов.
- выступают в качестве средства объединения предметных знаний в целостную систему, выходящий за пределы предмета без потери его качественных особенностей
Выделяют следующие типы межпредметных связей:
Учебно-междисциплинарные прямые связи - при усвоении одной дисциплины, основанной на знании другой дисциплины.
Исследовательско-междисциплинарные связи - дисциплины имеют общий объект исследования, но рассматриваются с разных дисциплинарных подходов и в различных аспектах.
Ментально-опосредованные - при различных дисциплинах формируются одни и те же компоненты.
Опосредованно-прикладные связи формируются при использовании понятия одной науки при изучении другой.
В исследовании изучения особенности углубления межпредметных связей определено на изучение междисциплинарного курса «Робототехника», поскольку в процессе изучения данной дисциплины необходимо иметь знания по таким дисциплинам, как механика, физика, механика, программирование.
Робототехника — это область техники, связанная с разработкой и применением роботов и компьютерных систем управления ими.
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.
В ходе исследования был разработан Интернет-ресурс по изучению курса «Робототехника».
Межпредметные связи в изучении курса посредством Интернет-ресурса:
Машиноведение: Расчеты: длины траектории; числа оборотов и угла оборота колес; передаточного числа. Измерения: радиуса траектории; радиуса колеса; длины конструкций и блоков.
Физика: Расчеты: скорости движения; силы трения; силы упругости конструкций.
Измерения: массы робота; освещенности; температуры; напряженности магнитного поля.
Механика: Изготовление: дополнительных устройств и приспособлений (горки, лабиринты, поля и пр.); чертежей и схем; электронных печатных плат. Подключение: к мобильному телефону через Bluetooth; к радио-электронным устройствам.
Программирование: Знакомство: основами программирования, определение специальных командных строк и др. Изучение: особенности алгоритмизации, основы алгоритмизации управления.
Чтобы определить место курса в образовательной программе, изучили Стандарты третьего поколения федерального государственного образовательного стандарта, которые содержит вариативную часть - возможность увеличения углубленной подготовки, на которую выделяется 30% от общего времени усвоения образовательными программами.
Разработанный интернет-ресурс прошел апробацию на базе КЛУБА ПО РОБОТОТЕХНИКЕ «ООО РОБОТ» г. Красноярска в 7 классах. В исследовании приняли участие 30 учеников 12-13 лет.
Цель исследования: определить эффективность разработанного интернет-ресурса в углублении междисциплинарных связях в процессе конструирования и эксплуатации робототехнических устройств
В ходе исследования были решены следующие задачи:
Определен начальный уровень знаний учащихся 7 классов по межпредметному курсу «Робототехника».
Разработан и апробировать интернет-ресурс во внеурочной деятельности по изучению курса «Робототехника».
Определена эффективность разработанного интернет-ресурса в углублении междисциплинарных связях в процессе конструирования и эксплуатации робототехнических устройств.
В ходе исследования было выявлено, что начало эксперимента у школьников 7 классов в ЭГ и КГ преобладает низкий уровень знаний междисциплинарного курса «Робототехника».
На контрольном этапе было определено, что в ЭГ высокий уровень у 47% школьников, у 53% школьников выявлен средний уровень знаний междисциплинарного курса «Робототехника». Низкий уровень не выявлен.
В КГ низкий уровень выявлен у 33% школьников, 40% имеют средний уровень, 17% школьников имеют высокий уровень знаний междисциплинарного курса «Робототехника.
Школьники в ЭГ с высоким уровнем усвоения программы сформированы умения строить модели с использованием схем и инструкций, усвоены основы программирования. Они показали высокий уровень проектирования роботов и их программирования.
Учащиеся со средним уровнем усвоения знаний в целом усвоили программный материал, но испытывали затруднения по разделу алгоритмизация и программирования.
Для определения эффективности проведенного эксперимента, определение t-критерия Стьюдента в ЭГ и КГ на контрольном этапе показал достоверные различия.
Между полученными результатами ЭГ школьников на этапе опытно- экспериментальной работы достоверны: Тэмп=4,95 больше граничного значения (t > 0,001), p(0.001) = 3.674 различия между средними арифметическими ЭГ и КГ этапа считаются достоверными.
Таким образом, в ходе исследования цель была достигнута.
1. Углубление межпредметных связей в процессе конструирования и эксплуатации робототехнических эффективно при реализации межпредметных связей в организации учебно-воспитательного процесса как дидактического условия;
2. В процессе изучения особенностей дисциплины «Робототехника» использование интернет-ресурса по дисциплине «Робототехника» показало свою эффективность, что связано с его особенностью, выражающуюся в отражении структуры естественнонаучной теории соответствующими элементами системы естественнонаучных знаний и основанного на применении проблемного, эвристического и исследовательского методов.