Введение 3
ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ И МЕТОДИЧЕСКАЯ ОСНОВА ИССЛЕДОВАНИЯ 6
1.1 Основные понятия (робототехника, алгоритмизация, методика) 6
1.2 Анализ нормативной базы 14
1.3 Методические особенности алгоритмизации и робототехники 21
Вывод по 1 главе 31
ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ОБУЧЕНИЯ АЛГОРИТМИЗАЦИИ НА БАЗЕ LEGO MINDSTORM EV3 32
2.1 Разработка методики обучения алгоритмизации на базе Lego
mindstorm EV3 32
2.2 Разработка электронного ресурса для учащихся 48
2.3. Методические рекомендации 50
Выводы по 2 главе 61
Глава 3. Педагогический эксперимент и оценка эффективности внедрения методики 62
3.1 Организация и проведение педагогического эксперимента 62
3.2 Анализ результатов использования методики обучения
алгоритмизации на базе LEGO MINDSTORM EV3 63
Выводы по 3 главе 72
Заключение 73
Список использованных источников 75
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 78
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
В связи с активным внедрением новых технологий в жизнь общества постоянно увеличивается потребность в высококвалифицированных специалистах: программистах, инженерах, конструкторах. Внимание государства сосредоточилось на повышении уровня знаний естественных наук у школьников и студентов.
Одним из факторов, способствующих развитию интереса обучающихся к специальностям технической сферы, является формирование осознанного профессионального выбора, их вовлечение в занятия научно-техническим творчеством. Что в свою очередь будет способствовать качеству образовательной подготовки по предметам естественно-научной направленности.
В настоящее время робототехника занимает существенное место в школьном и университетском образовании. Её использование в учебном процессе изменяет картину восприятия учащимися технических дисциплин, переводя их из разряда умозрительных в разряд прикладных.
Основываясь на всем вышесказанном нами, была сформулирована проблема исследования, которая заключается в том, что в рамках уроков информатики при изучении темы «алгоритмы и исполнители» применение старых методик в рамках нового ФГОС ООО (основного общего образования) не дает положительных результатов.
Тема исследования: методика обучения алгоритмизации на базе Лего Mindstorms EV3.
Цель исследования: разработать и экспериментально проверить методику обучения алгоритмизации на базе Лего Mindstorms EV3.
Объект исследования: процесс обучения информатике в школе.
Предмет исследования: обучение учеников алгоритмизации на базе Lego Mindstorms EV3.
Гипотеза исследования: обучение алгоритмизации будет эффективным если вместо стандартных методик преподавания раздела «Алгоритмизации» применить образовательную робототехнику.
Согласно поставленной цели, объекта, предмета, а также гипотезы исследования были поставлены и решались следующие задачи:
1. Проанализировать основные понятия (робототехника, алгоритмизация, методика).
2. Провести анализ нормативной базы.
3. Выявить методические особенности обучения алгоритмизации и робототехники.
4. Разработать методику преподавания раздела «Алгоритмизация» на базе Лего Mindstorms EV3.
5. Разработать электронный ресурс и методические рекомендации.
6. Организовать и провести педагогический эксперимент.
На защиту выносятся: методика изучения алгоритмизации на базе Лего Mindstorms EV3 в курсе информатика вредней школы при изучении раздела «Алгоритмы и исполнители» в 8 классе (по УМК Л. Л. Босовой).
Практическая значимость исследования заключается в разработке методики обучения алгоритмизации на базе Lego Mindstorms EV3 и применении ее в рамках обычной урочной деятельность при работе с учениками 8го класс при изучении темы «Алгоритмы и исполнители».
Для проверки гипотезы и решения поставленных задач нами были использованы следующие методы:
1. Теоретические - анализ педагогической и методической литературы, нормативно-правовых документов об образовании по проблеме исследования, теоретико-методологический анализ, обобщение, систематизация.
2. Эмпирические - наблюдение и анализ деятельности обучающихся,
беседа, анализ продуктов деятельности обучающихся, программирование, моделирование, статистические методы обработки данных опытно-экспериментальной работы.
Выбранная методология и поставленные задачи определили ход исследования, которое проводилось в три этапа в течение 2018 - 2019 гг.
На первом этапе (2018 г.) проводился анализ федеральных образовательных стандартов; разрабатывалась и теоретически обосновывалась методика обучения алгоритмизации на базе Lego Mindstorms EV3.
На втором этапе (2019 г.) разрабатывалась методика, электронный ресурс в поддержку дополнительного учебного курса «Алгоритмизация роботов», а также методические рекомендации для учителей. Осуществилось внедрение разработанной методики обучения алгоритмизации на базе Lego Mindstorms EV3 в МБОУ «Гимназия № 1 г. Челябинска».
На третьем этапе (2019 г.) осуществлялась экспериментальная
проверка правдоподобности гипотезы исследования методами математической статистики; формулировались выводы; оформлялось диссертационное исследование.
В исследовании раскрылся вопрос обучения алгоритмизации на базе Lego Mindstorms EV3.
В ходе исследования решая первую задачу, мы провели анализ основных понятий по проблеме обучения алгоритмизации на базе Lego Mindstorms EV3. Мы выяснили, что такое образовательная робототехника, алгоритмизация и методика.
Решая вторую задачу, мы провели анализ нормативной базы. При анализе ФГОС ООО нас интересовало, на каких результатах освоения образовательной программы акцент. Анализ рабочих программ разных авторов показал, что в рамках изучения информатики раздел «Алгоритмы и исполнители» очень важен, так как это основа для изучения программирования.
В рамках решения третьей задачи мы выявили методические особенности преподавания алгоритмизации в предмете информатика, а также проанализировали различные методические подходы к изучению алгоритмизации и образовательной робототехники. На основе анализа методических подходов было выявлено несколько принципов: практической ориентации, практический характер деятельности, принцип много вариативности и другие.
В процессе решения четвертой и пятой задачи нами была разработана методика обучения алгоритмизации на базе Lego Mindstorms EV3. Целью данной методики является углубление знаний в рамках раздела «Алгоритмы и исполнители», развитие инженерного мышления, а также навыков алгоритмизации и программирования. В поддержку мелодики был разработан сайт, на котором учитель размещает весь необходимый теоретический материал, а также разработаны методические рекомендации для учителей.
Решая последнюю задачу, мы осуществили опытно-экспериментальную проверку результативности внедрения методики обучения алгоритмизации на базе Lego Mindstorms EV3. Эксперимент проводился в 2019 году. В начале эксперимента на констатирующем этапе эксперимента средний уровень знаний у контрольной и экспериментальной группы составил 67%. Для повышения уровня знаний была использована методика обучения алгоритмизации на базе Lego Mindstorms EV3. После чего был проведен контрольно-оценочный этап эксперимента, который показал, что средний уровень знаний экспериментальной группы увеличился на 25%, а в сравнении с контрольной группой на 13%.
Для проверки достоверности проведенного нами исследования были представлены результаты математической обработки динамики показателей уровня достижений освоения программы с помощью критерия Манна-Уитни. Полученное эмпирическое значение Ukp (0.05) равное 42 и Ukp (0.01) равное 31 Так как Ukp> U3Mn — отвергаем нулевую гипотезу, различия в уровнях выборок существенны.
Контрольный этап эксперимента показал, что после применения методики обучения алгоритмизации на базе Lego Mindstorms EV3, уровень знаний учащихся повысился, у обучающихся сформировались базовые навыки программирования, инженерное мышление и УУД.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
