ВВЕДЕНИЕ 3
ГЛАВА 1. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РОБОТОВ В ОБРАЗОВАНИИ 7
1.1. Виды роботов, используемых в образовании 7
1.2 Биоморфные роботы в образовании 18
1.3 Пауки. MR-200 20
ВЫВОД ПО ГЛАВЕ 1 24
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА УЧЕБНОГО И МЕТОДИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ MR-200 В ОБУЧЕНИИ ШКОЛЬНИКОВ 25
2.1 Состав и содержание методического обеспечения использования
биоморфного робота в обучении школьников 25
2.2 Использование сайта «Робототехника. На шаг к будущему» в
качестве информационного ресурса 29
2.3 Структура и логика лабораторного практикума «Программирование
биоморфного робота MR-200» 30
ВЫВОД ПО ГЛАВЕ 2 36
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 39
Список использованной литературы 42
В настоящее время в нашей стране робототехника является одним из приоритетных направлений развития. Развитие отечественной робототехники невозможно без внедрения робототехнических систем в образование школьников.
Очевидно, что обучение будущих инженерно-технических кадров должно основываться, в большей степени на российских разработках в этой области. Россия, пока не находится на первом месте по развитию робототехники, но у нее уже сформирован мощный потенциал.
В апреле 2015 года создан консорциум Научно-производственного объединения (НПО) «Андроидная техника» и ряда российских вузов, в том числе Казанского федерального университета (КФУ) в лице его филиала - Елабужского института (ЕИ). Основной целью взаимодействия НПО и ЕИ КФУ является внедрение разработок «Андроидной техники» в образование школьников. В результате возникла необходимость в разработке учебного, методического обеспечения процесса апробации, имеющихся у НПО «Андроидная техника» малоразмерных роботов, обладающих образовательным потенциалом [6].
Существует большое количество различных роботов, условно их можно поделить на несколько групп в зависимости от их предназначения и выполняемых функций: бытовые роботы (предназначены для помощи человеку в повседневной жизни), промышленные (которые предназначены для работы на промышленных производствах, научных лабораториях), боевые, персональные, биороботы, нанороботы, социальные, андроид (это человекоподобный робот), робот-игрушка. Особенное место среди них занимают биоморфные роботы. Таковым является и MR-200 научно-производственного объединения «Андроидная техника».
Актуальность темы исследования связана с восполнением информационного дефицита у учащихся в общеобразовательных учреждениях по направлению «Биоморфные роботы».
Объектом исследования является процесс внедрения робототехники в образовательную среду школьников.
Предмет исследования - учебное и методическое обеспечение использования биоморфного робота в обучении школьников.
Целью исследования является выявление возможностей биоморфного робота MR-200 и обоснование учебного и методического обеспечения внедрения MR-200 в обучение школьников.
С учетом цели, объекта и предмета исследования определены следующие задачи:
- проанализировать существующие виды роботов, их характеристики;
- выявить возможности биоморфного робота MR-200 для обучения школьников основам робототехники;
- разработать лабораторный практикум «Программирование биоморфного робота MR-200»;
- разработать информационное обеспечение для введения учителей в основы образовательной робототехники.
В качестве гипотезы было выдвинуто предположение о том, что биоморфный робот MR-200 обладает возможностями для внедрения его в обучение школьников. Был разработан лабораторный практикум «Программирование биоморфного робота MR-200» и информационное обеспечение в виде сайта для учителя. Эти компоненты будут эффективны при внедрении робототехники в школу и позволят достичь высоких результатов в образовании учителей и школьников.
Для решения поставленных задач и проверки гипотезы нами использовались следующие методы исследования:
- теоретический анализ педагогической и специальной литературы по выбранной теме с целью отбора содержания обучения основам использования биоморфного робота в обучении школьников;
- изучение передового педагогического опыта с целью определения структуры обучения основам использования биоморфного робота в обучении школьников;
- теоретический анализ существующих обучающих курсов обучения использования роботов в обучении школьников.
Структура выпускной квалификационной работы включает следующие разделы: введение, теоретическую, методическую и практическую части, заключение, список использованной литературы и приложения.
Введение раскрывает актуальность, определяет степень разработки темы, объект, предмет, цель и задачи исследования. Гипотеза раскрывает теоретическую и практическую значимость работы.
В теоретически части дается определение основных понятий темы, их характеристика, формируются современные проблемы.
В методической части рассматриваются возможности роботов для организации обучения школьников основам робототехники. Среди них особое внимание уделено биоморфным роботам в образовании школьников.
В практической части приводятся эксперименты над готовыми программными кодами и примеры заданий для разработки новых программ.
В заключении подводятся общие итоги исследования, формируются окончательные выводы по рассматриваемой теме.
Приложение 1 содержит лабораторный практикум «Программирование биоморфного робота MR-200» (подготовлено для экспертизы редакционно-издательского совета Елабужского института
Казанского федерального университета). Приложение 2 - информационный ресурс в виде сайта в сети интернет.
Результаты работы апробированы в ходе работы на конференции научно-образовательного центра «СКТ-Дальний Восток» - статья «Анализ возможностей использования андроидных роботов в образовании школьников» (принята к публикации). По итогам работы написана и включена в сборник итоговой научно-образовательной конференции студентов Казанского федерального университета 2016 года «Использование биоморфного робота MR-200 в образовании школьников».
С целью повышения эффективности обучения как информационного характера, так и практического, нами был создан сайт о робототехнике, адресованный учителям и школьникам. Сайт «РОБОТОТЕХНИКА. На шаг к будущему» поможет учителю найти для себя полезную, нужную информацию, но и позволит сэкономить время, сделает обучение открытым и мобильным. Практическая значимость сайта заключается в том, что данная информация предназначена для обеспечения качественного усвоения учебного материала с опорой на научные представления о робототехнике и составляющих его компонент, а также на формирование медиа культуры учащихся. Одним из компонентов сайта является информация о биоморфном роботе MR-200 и лабораторного практикума. Обучающиеся всегда могут обратиться к ней при выполнении лабораторных работ и для устранения различного рода затруднений.
Современную жизнь очень сложно представить без использования информационных технологий. Интенсивный переход к информатизации общества обуславливает все более глубокое внедрение информационных технологий в различные области человеческой деятельности.
В российских образовательных программах робототехника приобретает все большее значение. Учащиеся российских школ вовлечены в проектирование и программирование робототехнических устройств, с применением LEGO-роботов, антропоморфных роботов, биоморных роботов.
Особая актуальность разработки структуры и содержания модуля, посвященного биоморфному роботу MR-200, связана с современной тенденцией совершенствования системы образования путем введения в образовательный процесс курсов специального назначения. Цель указанного модуля состоит в совершенствовании обучения и воспитания личности на новых принципах, в основу которых положено учебное творчество и практическая деятельность. Робототехнические системы приобрели широкую популярность в различных сферах производства, бизнеса, науки, культуры и образования, что говорит о широком распространении роботов и необходимости внедрения в учебный процесс специальных курсов, посвященных робототехнике. Обучение робототехнике не может быть осуществлено без разработанной системы подготовки. В связи с вышесказанной целью нашего исследования было теоретическое обоснование процесса обучения и определение содержания биоморфного робота MR-200.
В работе нами были изложены основополагающие понятия многопланового процесса робототехники, который рассмотрен с точки зрения моделирования деятельности специалиста рассматриваемой предметной области, что позволяет сделать вывод о соответствии сформулированного понятия современному положению. Мы также посчитали целесообразным раскрыть не только теоретические аспекты биоморфного робота, но о определить роль и место разрабатываемого учебного модуля «Биоморфный робот MR-200», который, согласно нашим умозаключениям, ориентирован, прежде всего, на приобретение учащимися образовательных результатов, способствующих успешному продвижению на рынке труда в сфере робототехники и сопутствующих направлений. В ходе исследования была определена оптимальная структура модуля «Биоморфный робот MR-200», раскрыты принципы отбора содержания учебного курса, что позволило нам разработать лабораторный практикум.
В результате проведенного исследования мы пришли к выводам, что обучение модуля «Биоморфный робот MR-200» будет эффективным, если выявлены и раскрыты теоретические аспекты программирования биоморфного робота, как основополагающей составляющей робототехники. Обучение будет результативным, если в основу разработки содержания модуля «Биоморфный робот MR-200» положена модель деятельности специалистов в области проектирования, а в процессе обучения применяются возможности интеграции информационных технологий и компьютерной техники для представления учебного материала, для поддержки учебного процесса и для контроля усвоения знаний обучаемых по данному модулю.
В соответствии с современными требованиями к представлению учебной информации нами был создан сайт о робототехнике, адресованный учителям и школьникам. Контент сайта опирается на научные представления о робототехнике и составляющих его компонент и способствует формированию медиа культуры учащихся. Он имеет теоретическую и практическую составляющие. Обучающиеся на любом этапе обучения могут обратиться к информации на сайте, в том числе при выполнении лабораторных работ и для устранения различного рода затруднений.
Разработанный нами модуль «Биоморфный робот MR-200», авторская программа может стать эффективным средством организации учебного процесса, как в вузе, так и в средней школе основам робототехники.
Дальнейшее развитие исследовательской работы может быть построено в направлении адаптации разработанного лабораторного практикума к условиям применения на ступени высшего образования.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
