Образовательная робототехника, как один из наиболее эффективных способов развития инженерного мышления школьников

Муниципальное бюджетное учреждение дополнительного образования

«Центр детского творчества «Ирбис» г. о. Самара

Межрегиональная научно-практическая конференция «Реализация ФГОС в Самарской области. Эффективные педагогические и управленческие практики»

Доклад

«Образовательная робототехника, как один из наиболее эффективных способов развития инженерного мышления школьников»

Куликова Е.П., ПДО

Самара 2017

Образовательная робототехника, как один из наиболее

эффективных способов развития инженерного мышленияшкольников.

На занятиях я иногда у ребят спрашиваю: «Как думаете, чем занимается инженер?» И порой приходится слышать, к счастью не так часто, что это «такой дядька в очках, который сидит в душной комнате и что-то там чертит сложное, словом - тоска смертная» И от этого всегда бывает грустно, ведь они отчасти правы... Действительно в очках перед компьютером в духоте сидит этот человек... и при этом, люди не знают, что и для чего он там чертит. Многие не задумываются, что если нечто приходится чертить, то значит этого пока еще не существует. И только благодаря усилиям этого самого инженера - очкарика из душной комнаты - будет создано нечто совершенно новое, и в той или иной степени мир изменится, станет другим, более совершенным! Для того, чтобы людей, стремящихся к созиданию, преобразованию окружающей действительности в нашей стране становилось больше, следует развивать инженерное мышление.

Для начала определимся, что будем понимать под термином «инженерное мышление». Вот некоторые из множества определений этого понятия.

Инженерное мышление специалиста XXI века представляет собой сложное системное образование, включающее в себя: логическое, образно- интуитивное, практическое, научное, эстетическое, экономическое, экологическое, эргономическое, управленческое и коммуникативное, творческое мышление. (Столяренко Л. Д., Столяренко В. Е.)

«Инжнерное мышление представляет собой сложное системное образование, включающее в себя синтез образного и логического мышления и синтез научного и практического мышления» (Н.Ю. Гутарева)

«... особый вид мышления, формирующийся и проявляющийся прирешении инженерных задач, позволяющий быстро, точно и оригинально решать, как ординарные, так и неординарные задачи в определенной предметной области...» (Д.А. Мустафина)

Проанализировав эти определения можно сделать вывод, что инженерное мышление определяется не как совокупность знаний, навыков и компетенций в технических дисциплинах, а как комплекс

интеллектуальных ресурсов, обеспечивающих способность человека к изобретательности. Не даром само слово «инженер» происходит от лат.«ingenium»- талант, изобретательность.

Важно отметить, что, как указано в определении Мустафиной, формируется инженерное мышление при решении инженерных задач.

«Инженерная задача возникает всякий раз, когда требуется перейти от исходного состояния реальности «Л» к желаемому состоянию реальности «В», причём пути перехода заранее неочевидны, и их «цена» различна.»

Примечательная особенность такого определения в том, что оно не привязывает понятие в конкретной дисциплине. Т.е. из него ясно, что не обязательно быть инженером или даже студентом технического вуза, чтобы решать инженерные задачи и формировать мышление. Достаточно лишь стремления к преобразованию окружающей реальности.

Примерный алгоритм решения инженерной задачи:

Обнаружение проблемы и постановка цели.

Поиск идеи для достижения цели, опираясь на теоретические знания.

Выбор стратегии, обеспечивающей воплощение идеи.

Оптимизация стратегии в соответствии ограничениями.

Реализация стратегии с выявлением неучтенных препятствий, их анализом, преодолением.

Достижение цели, оценка результата.

В каком же возрасте человек уже способен решать инженерные задачи? Наверняка многие видели, как двухлетний малыш встает на тащит стул, чтобы себе свет включить. А если все равно до выключателя не достает, то еще какую-нибудь мухобойку несет, чтобы ею нажать. Обнаружил проблему - в ванной темно. Поставил цель - достать до выключателя и зажечь свет... и т.д. четко по пунктам, пока исходное состояние реальности «темно» не переходит в желаемое - «светло»!

Таким образом, становится ясно, что инженерные задачи решаются людьми с раннего детства. Большинство авторов уделяет

внимание развитию инженерного мышления студентов технических вузов (что весьма актуально). Однако, некоторые говорят о необходимости постепенного развития этого процесса у детей, начиная с дошкольного возраста. Для этого лишь необходимо предложить ребенку те задачи, с которыми он справиться сможет и, что не менее важно, захочет.

Следует ответить на вопрос, способна ли образовательная робототехника такие задачи предложить.

Наверняка многие знают, что объединение робототехники может работать на основе разнообразной материально-технической базы. Существует ряд образовательных конструкторов. На сегодняшний день в Самаре наиболее распространены кружки робототехники на базе LegoиArduino.Уверена, что задачи, предлагаемые педагогами разных объединений ребятам на занятиях отличны друг от друга, но среди них наверняка есть те задачи, которые решаются в рамках соревнований. Набор задач этих не сильно изменяется из года в год, зато их решения, предлагаемые детьми, всегда разные.

Если приехать на соревнование по кегельрингу, например, то не получится найти ни одной одинаковой конструкции робота и ни одного идентичного алгоритма (схожие будут, одинаковые - едва ли). Это есть, на мой взгляд, показатель того, что дети проявляют то самое инженерное мышление при работе над роботом.

Один из аспектов работы- это сборка робота. Из Legoсборка - это вообще набор мини-задач головоломок. Только на первый взгляд кажется, что детали легко присоединяются и просто крепятся. На самом деле существует масса ограничений.

Например, если сборщик установил балку крепежными отверстиями вверх, сбоку к ней ничего присоединить уже нельзя. Основной крепежный элемент - пластиковый штифт - очень легко крепить, но работает он только на срез, на вырыв он не работает. Если нужна конструкция, которая не развалится, если за нее, скажем, потянуть слегка, придется ставить дополнительные связи, что-то выдумывать и изобретать.

И подобных примеров можно привести множество. Постоянно что-то трется, мнется, мешает, задевает, не умещается или торчит и требует нового решения, переработки, оптимизации.

Например, проект «Автомобиль будущего» (победитель всероссийского конкурса «Арктур») пересобирался полностью раза три, прежде чем получилось достичь цели и заставить его работать.

Другой немаловажный аспект создания робота - программирование. Как уже отмечалось, редко найдешь два идентичных алгоритма для одной и той же задачи, даже очень простой. А если задача стоит поинтереснее, то можно получить вообще потрясающие результаты.

Например, в прошлом году ребенок программировал робота с датчиком цвета. Иногда случалось, так, что датчик выдавал неверное значение, путал номер цвета. Что предложил ребенок: Мерить значение не 1 раз, а 5 и складывать номера между собой. Значение сравнивать с контрольной суммой. Вот так! Семь раз отмерь, один - отрежь! Нахождение такого изящного и неординарного решения, вообще-то не являлось целью проекта, но лишь шагом на пути к ней.

И несмотря на выше сказанное, все же отношение к Legoнесколько пренебрежительное. О нем можно услышать, что это не творческая, а «коробочная» робототехника. А в одной статье утверждалось, что занятия с Lego«формируют шаблонное мышление», ввиду того, что предполагают четкое следование инструкции. Взамен предлагалось использовать Arduino.

На это можно ответить следующее: «Не инструмент определяет творца». Является ли песок инструментом художника? Вовсе нет. А между тем, картины из песка восхищают многих. И с Legoреально детям решать инженерные задачи, при условии, что педагог не предлагает готовых ответов. А если работать только по инструкциям, смена базы не поможет.

Работа с Arduinoпозволяет обучающемуся приобрести компетенции в электронике и робототехнике. В этом огромное преимущество Arduino.Однако, для того, чтобы начать полноценно работать с этой платформой, обучающемуся требуются знания в области электротехники, программирования. Поэтому, чтобы получить первый самостоятельный результат, требуется масса времени на усвоение основ. Из-за этого может теряться мотивация.

СLegoинтересные задачи дети начинают решать очень скоро. И хотя компетенции сборки на пластиковых штифтах вряд ли в жизни пригодятся, в этом не состоит проблема. Навык передвижения деревянных фигурок по клеточкам тоже бесполезен, однако никто не сомневается в пользе занятия шахматами.

Ни в коем случае невозможно утверждать, что Legoлучше, чем Arduino.Следует только сказать, что всему свое время. На базе Legoэффективно будут работать ребята 9-13 лет, тогда как более старшим можно и нужно переходить на Arduino.

На основании вышесказанного можно сделать следующее заключение:

Образовательная робототехника на базе LegoиArduinoпредлагает широкий спектр возможностей для ребенка решать инженерные задачи, тем самым развивая его инженерное мышление.

Это справедливо при условии, что педагог строит работу с минимальным использованием готовых решений и инструкций.

Образовательная робототехника является одним из эффективных средств развития инженерного мышления школьников.

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/306777-obrazovatelnaja-robototehnika-kak-odin-iz-nai