Программа деятельности стажерской площадки повышения квалификации и распространения опыта «робототехника в образовательном пространстве средней школы» Составители
| Вид материала | Программа |
- «Музейная педагогика в образовательном пространстве школы: региональный опыт, проблемы,, 40.58kb.
- Образовательная программа повышения квалификации по гражданскому образованию Составители:, 176.36kb.
- Программы повышения квалификации Модуль 4 Проектная деятельность в образовательном, 56.43kb.
- Отчет о работе стажерской площадки муниципального образовательного учреждения «Средняя, 67.43kb.
- Программа повышения квалификации по теме: «Проблемы и перспективы развития личностно-ориентированного, 55.15kb.
- Разработчики программы повышения квалификации: Новик Е. В., кандидат социологических, 240.63kb.
- Доклад моу «Орловская сош», 227.93kb.
- Программа курса повышения квалификации разработана для обучения и повышения квалификации, 59.21kb.
- Учебная программа курса повышения квалификации руководителей физического воспитания, 128.23kb.
- Программа повышения квалификации педагогических работников «Информатизация образования., 153.97kb.
Краевой государственное учреждение дополнительного профессионального образования
«Алтайский краевой институт повышения квалификации работников образования»
МОУ «Гимназия № 42» Железнодорожного района города Барнаула
Утверждаю:
Проректор АКИПКРО по УМР
____________ Е.Н. Жаркова
Программа деятельности стажерской площадки
повышения квалификации и распространения опыта
«РОБОТОТЕХНИКА
В ОБРАЗОВАТЕЛЬНОМ ПРОСТРАНСТВЕ СРЕДНЕЙ ШКОЛЫ»
Составители:
Л.Н. Крымова, заместитель директора по НМР, кпн,
А.А. Ушаков, учитель информатики, кпн.
Руководитель программы:
А.А. Ушаков, учитель информатики МОУ «Гимназия № 42», кпн
2010
«РОБОТОТЕХНИКА
В ОБРАЗОВАТЕЛЬНОМ ПРОСТРАНСТВЕ СРЕДНЕЙ ШКОЛЫ»
Цели и задачи экспериментальной деятельности
Цель экспериментальной деятельности: разработка комплекта дидактических и методических материалов по использованию робототехники в начальной и средней школе в классах без политехнического профиля
Задачи:
- Определить потенциал использования новых средств обучения в экспериментальном учебном учреждении.
- Разработать методические материалы для факультатива информатики.
- Разработать методику использования конструкторов Лего на уроках технологий и математики начальной школы.
- Заложить основы олимпиадного движения по робототехнике в г.Барнаул и Алтайском крае.
Объект экспериментальной деятельности: образовательный процесс в начальной и средней школе.
Гипотеза: робототехника, как прикладная наука, может быть интегрирована в учебный процесс средней школы. Опираясь на такие школьные учебные дисциплины, как информатика, математика, технологии, физику, химию и биологию, робототехника активизирует развитие учебно-познавательной компетентности учащихся.
Актуальность работы
Этапы информатизации Гимназии 42 во многом совпадают с опытом школ с аналогичной стратегией развития:
1. Компьютерный класс для изучения информатики. Функциональные возможности компьютеров недостаточны, чтобы они действительно стали полноценными помощниками для учителя-предметника. Нет полноценной коллекции обучающих программ. Компьютер в основном используется для преподавания курса информатики.
2. Мультимедийный класс. Компьютеры уже способны работать с мультимедийной информацией. Появились обучающие программы, поддерживающие предметы школьного курса. Учителя владеют основами компьютерной грамотности и делают удачные попытки использования компьютеров на своих уроках. Результаты оптимистичны, однако постепенно становятся очевидными четыре ограничения: первое – компьютерный класс не может обеспечить заявки всех учителей, желающих провести компьютерный урок; второе – в классе 28-30 учеников, однако компьютеров в компьютерном кабинете 10-12; третье – само устройство компьютерного кабинета не приспособлено для работы с полным составом класса, не хватает стульев, парт, нет места для учебников по изучаемому предмету, мониторы компьютеров установлены таким образом, что дети не видят учителя; четвертое – учителю неудобно вести урок в чужом кабинете.
3. Компьютер с мультимедийным проектором. Комплект может быть носимым, или установлен в предметном кабинете стационарно. В гимназии в настоящее время реализован второй вариант, однако и мобильный комплект мультимедийного оборудования остается востребованным.
Именно третий этап становится временем массового внедрения современных технологий в учебный процесс, учителя получили возможность использовать возможности компьютера на рядовых уроках. Мультимедийные обучающие программы дали возможность представлять изучаемый материал ярко, наглядно, понятно для учащихся. Такая схема позволяет использовать один компьютер для обучения целого класса детей, учитель работает в привычном окружении, однако и здесь постепенно обнаруживается недостаток – используется только половина возможностей компьютера, он фактически работает в презентационном режиме.
4. Компьютер с интерактивной доской. Интерактивная доска реализует обратную связь от ученика к компьютеру, исправляя недостатки предыдущего варианта использования компьютерного оборудования. С интерактивной доской все становится на свои места: учитель – инициатор и дирижер учебной деятельности, ученик – субъект этой деятельности, интерактивная доска – заменяет обычную доску, реализуя ее функции на новом уровне, помогая общению ученика и учителя.
Урок с использованием интерактивной доски, это текущий этап информатизации гимназии. Принципиальных недостатков у этой технологии нет, несущественные замечания относятся к отдельным техническим особенностям современных интерактивных досок. Большим плюсом можно считать то, что интерактивная доска идеально списывается в традиционную классно-урочную систему. Роль учителя и ученика не меняется, можно использовать все наработанные методики и традиции, хотя и на качественно новом уровне.
Отмеченная за несколько лет эксплуатации интерактивных досок особенность является не недостатком, возможностью дальнейшего развития – интерактивная доска заменяет классическую доску, тем самым, совершенствуя процесс общения учителя и класса, однако ученик продолжает работать с обычным, бумажным, учебником и обычной тетрадью. Соответственно существует пространство для дальнейшего развития, которое реализуется на пятом этапе.
5. Пятый этап информатизации сложен и многогранен, условно его можно назвать – «Мобильное рабочее место». При работе с обычным компьютером, учитель-предметник, желающий организовать индивидуальную работу школьников с компьютером, должен договориться о выделении компьютерного класса, продумать распределение компьютеров, схему размещения детей в помещении, рассчитанном на работу с половиной класса. Такой урок демонстрирует перспективы использования компьютерной техники, вносит разнообразие в учебный процесс. Однако при регулярном проведении уроки с использованием компьютеров кабинета информатики себя не оправдывают, т.к. затраты времени на их организацию непропорциональны получаемой от них отдачи.
Все меняется, если компьютер становится на парте ученика такой же тривиальной вещью, как линейка, ручка и учебник.
Компьютер перестает быть средством обучения, вокруг которого строится весь учебный процесс, он гибко встраивается в процесс обучения. Это стало возможно благодаря накопленному опыту использования вычислительной техники и появлению доступных мобильных компьютеров – ноутбуков, нетбуков и некоторых других компьютерных устройств.
Использование на уроке мобильных компьютеров, компактных, недорогих, но обладающих всем стандартным набором базовых мультимедийных функций, позволяет организовать учебный процесс таким образом, чтобы компьютер не мешал проведению урока, заставляя учителя учитывать десятки нюансов связанных с организацией стандартного компьютерного рабочего места, а лежал, ожидая своего часа, на столе ученика рядом с бумажными учебниками и справочниками. При желании учитель может отвести ему на уроке второстепенную роль – периодическое обращение за справкой к электронному словарю на уроке английского или русского языка, пятиминутное тестировании в конце урока, работа с электронным учебником, поиск необходимой информации в сети Интернет.
Кроме мобильных компьютеров, которые позволяют организовать индивидуальную работу учащихся с современными информационными технологиями в обычных предметных кабинетах, пятый этап информатизации характеризуется внедрением в учебный процесс широкого спектра периферийного оборудования, которое значительно расширяет функциональные возможности компьютера и сферы его учебного применения: нетбуки, устройства чтения электронных книг, системы голосования, графические планшеты, цифровые лаборатории и т.д.
Чтобы избежать схоластичности знаний предметы естественнонаучного цикла используют демонстрационный эксперимент и лабораторные работы. Необходимость в новом периферийном оборудовании связана с тем, что приборы, составляющие основу школьного фонда лабораторного оборудования, обладают не только высокой погрешностью, позволяющей оценивать результаты эксперимента скорее качественно, чем количественно. Оно никак не использует возможности компьютера, который уже стоит в кабинете. Компьютер помогает работать с информацией, обрабатывать ее, интерпретировать. Однако эта информация попадает в школьный компьютер в обход приборов, которыми пользуются учитель и ученик.
В эпоху технологического и информационного бума отставание школьного лабораторного оборудования для решения научно-исследовательских задач становиться особенно очевидным. Желание части учащихся окунуться в практические исследования, несущие реальные результаты, сталкивается с проблемой отсутствия необходимого оборудования.
В качестве базового оборудования в нашей экспериментальной деятельности будут рассматриваться конструкторы Lego Mindstorms NXT, которые позволяют через занятия робототехникой познакомить ребенка с законами реального мира и особенностями функционирования восприятия этого мира кибернетическими механизмами. И, в случае дополнительного финансирования, программно-аппаратный комплекс AFS, представляющий собой цифровую естественнонаучную лабораторию на базе компьютерного оборудования, и предназначенный для проведения демонстрационных учебных экспериментов и исследований по физике, химии, биологии, математике и основам безопасности жизнедеятельности.
Lego Mindstorms NXT совместим с датчиками AFS, что позволяет организовать исследовательскую работу учащихся всех ступеней и профилей обучения на основе единой платформы оборудования.
МОУ «Гимназия №42», как базовая школа экспериментальной деятельности.
В настоящее время Гимназия №42 является современным учебным заведением, в котором десятки учителей используют цифровые технологии на рядовых, обычных уроках. В каждом кабинете стоит не менее одного персонального компьютера. В 15 кабинетах установлены интерактивные доски, ими охвачен весь цикл предметов – русский язык, иностранный язык, география, математика, история, художественная культура, информатика, начальная школа. Каждая доска подотчетна грамотному педагогу, который не только использует ее на своих уроках, но и ведет методическую работу – обучает работе с интерактивными технологиями своих коллег, регулярно проводит мастер-классы для учителей города и края, участвует в конкурсах краевого и всероссийского масштаба.
6 кабинетов оснащены стационарными мультимедийными проекторами. Более 50% педагогического коллектива Гимназии 42 относятся к категории учителей регулярно использующих на своих уроках мультимедийные технологии. Не входящие в эту группу учителя используют их периодически – для проведения классных часов, участия в дистанционных олимпиадах и конкурсах, заполнения электронных журналов. Администрация гимназии стимулирует использование цифровых технологий, однако не ставит цель добиться их внедрения любой ценой, ради самих технологий. Благодаря многолетнему опыту, гимназия способна отделить влияние моды от объективной необходимости. Начальная школа гимназии является самым современным подразделением гимназии, там работают творческие учителя, отлично знающие компьютер, чьи кабинеты оснащены лучшей техникой даже по сравнению с остальной гимназией.
В Гимназии 42 учится 1558 учащихся, работает 93 учителя. Это самая крупная школа Алтайского края. Она является городской и краевой экспериментальной площадкой.
Гимназия обладает 108 современными компьютерами. Новая, регулярно поступающая техника, своевременно заменяет морально устаревшую. Все компьютеры объединены локальной сетью. Кроме выхода в Интернет, локальная сеть имеет внутренние ресурсы – файловый сервер на основе Linux, сервер NetSchool, обеспечивающий автоматизацию учебно-административного процесса, почтовый сервер, вебсервер, прокси-сервер, сервер википедии.
Материально-техническая база эксперимента
Оборудованные, снабженные необходимыми расходными материалами, кабинеты: физики – 2 кабинета, химии – 1 кабинет, биологии – 1 кабинет.
Интернет-центр - обладает компьютерным классом для работы с сетью Интернет, проведения семинаров, факультативов, уроков с использование информационных технологий, тремя ставками – руководитель, системный администратор, методист-координатор. Интернет-центр отвечает за внедрение информационных технологий, оказывает консультации учителям и учащимся, осуществляет ремонт и профилактику компьютерной техники. Наличие Интернет-центра является одной из гарантий успешности экспериментальной, инновационной деятельности в Гимназии №42.
Две цифровые видеокамеры для видеозаписи уроков и мероприятий.
Интернет-центр – интерактивная доска, два мультимедийных проектора, 14 ПК в компьютерном классе и 3 ПК для административной деятельности, 1 ноутбук, три принтера, копировальный аппарат, библиотека мультимедийных дисков, 4 робототехнических конструктора Lego Mindstorm.
Кабинет физики №10 – мультимедийный проектор, 4 ПК, 1 ноутбук, принтер, копировальный аппарат, цифровые лаборатории, библиотека мультимедийных дисков, полный набор необходимого лабораторного оборудования и препаратов.
Кабинет физики №21 – мультимедийный проектор, 2 ПК, принтер, копировальный аппарат-МФУ, цифровые лаборатории, библиотека мультимедийных дисков, полный набор необходимого лабораторного оборудования и препаратов.
Кабинет химии - мультимедийный проектор, 2 ПК, копировальный аппарат-МФУ, цифровые лаборатории, библиотека мультимедийных дисков, полный набор необходимого лабораторного оборудования и препаратов.
Кабинет биологии - мультимедийный проектор, интерактивная доска, 4 ПК, копировальный аппарат-МФУ, цифровой микроскоп, библиотека мультимедийных дисков, полный набор необходимого лабораторного оборудования и препаратов.
Кабинет начальной школы - интерактивная доска, мультимедийный проектор, 1 ПК, 1 принтер, копировальный аппарат, библиотека мультимедийных дисков, цифровая видеокамера, 2 робототехнических конструктора Lego Mindstorm.
Кадровая обеспеченность экспериментальной работы
Веряев Анатолий Алексеевич – научный консультант гимназии, доктор педагогических наук, профессор кафедры теоретической физики АлтГПА.
Ушаков Алексей Александрович – ответственный исполнитель проекта, кандидат педагогических наук, учитель информатики высшей категории, руководитель структурного подразделения Интернет-центр.
Глухова Татьяна Анатольевна – учитель начальных классов, аспирант, научный руководитель Веряев Анатолий Алексеевич.
Миллер Антонина Валерьевна – учитель информатики, сотрудник кафедры математики АлтГПА.
Ларионова Мария Александровна - учитель информатики.
Кравцов Олег Николаевич – учитель химии высшей категории, почетный работник общего образования.
Дергунов Василий Васильевич - учитель физики высшей категории, удостоен звания Отличник народного просвещения, на протяжении нескольких лет являлся руководителем районного методического объединения. Заведует школьной кафедрой учителей физики.
Козлова Валентина Михайловна – учитель биологии высшей категории, руководитель структурного подразделения, почетный работник общего образования.
Структура разрабатываемого курса
| Класс | Название направления |
| 1-2 класс | Лего-творчество. (развитие внимания, сообразительности, памяти, мелкой моторики); |
| 3-4 класс | Лего-конструирование. (изучение простых машин – рычаги, редукторы; простое программирование); |
| 5-9 класс | Лего-робототехника. (Сборка и программирование роботов, соревнования) |
| 8-11 класс | Соревнования роботов. (Подготовка и участие в соревнованиях, изучение альтернативных языков программирования роботов) |
| 8-11 класс | Олимпиадное программирование. (Изучение теории алгоритмов, математики, классических языков программирования) |
| 8-11 класс | Естественнонаучное исследование (Целенаправленная работа над проблемой имеющей научно-практическое значение, изучение научного способа познания мира с использованием современных лабораторных инструментов и систем обработки данных) |
Факультативные занятия по робототехнике в средней школе
Концепция курса основана на необходимости разработки учебно-методический комплекса для изучения робототехники, максимально совместимый с традиционным курсом информатики в средней школе.
Сложившаяся концепция изучения робототехники традиционно имеет политехническую направленность – дети конструируют механизмы, решающие заданные задачи. Существует хорошо разработанная лего-технология, которая позволяет развивать навыки конструирования у детей всех возрастов. Однако, большинство средних школ не имеют политехнического профиля, соответственно у них нет потребности в курсе робототехники и любых других курсах, развивающих научно-техническое творчество детей. Они выходят за рамки целей и задач, которые стоят перед средней школой. Тем самым за рамками учебного процесса, и во многом мировосприятия детей, оказываются инновационные направления науки и техники.
Соответственно является актуальной задача поиска места этих технологий в учебном процессе средней школы.
Основой нашего предложения является идея ориентации курса робототехники на программирование, решение задач искусственного интеллекта, и уменьшение времени уделяемого решению инженерных задач.
В таком виде робототехника может стать частью курса информатики в средних классах. Учащиеся 5-7 классов обычно изучают на уроках информатики программирование, опираясь на концепцию исполнителя – Черепаху, Робота, Чертежика и т.д. Эти исполнители позволяют ребенку освоить достаточно сложные понятия – алгоритм, цикл, ветвление, переменная. Робот, собранный из конструктора Лего, может стать одним из таких исполнителей. Программирование робота некой стандартной и универсальной конструкции, отвечающей всем поставленным перед учащимися задачам, снижает порог вхождения в робототехнику, позволяя учителю достигать в рамках курса тех же целей, что и на традиционных уроках информатики.
По сравнению с программированием виртуального исполнителя, лего-робот вносит в решение задач элементы исследования и эксперимента, повышает мотивацию учащихся, что будет положительно оценено учителем.
Для поддержки данного курса предполагается разработка методического пособия: «Задачи для факультатива робототехники. Язык программирования NXT-G». Пособие разбито на главы, которые состоят из двух частей - теоретический материал и задачи для решения. Использовать его предполагается при работе с учащимися 5-9 класса. Пособие станет базой для всего курса робототехники. Задачи, включенные в это методическое пособие, не требуют изготовления сложных игровых полей, приобретения дополнительного оборудования, поэтому данный курс, рассчитанный на 64 учебных часа, будут доступен для любой школы, желающей включить в свою образовательную программу факультативные занятия по робототехнике.
Развитием курса является два параллельных факультатива:
Первый развивает концепцию программирования робота-исполнителя, подготавливая школьников к соревнованиям роботов. В качестве языка программирования на занятиях изучается школьная версия LabView.
Для поддержки данного курса предполагается разработка методического пособия: «Задачи для факультатива робототехники. Язык программирования LabView». Структура полностью воспроизводит первое методическое пособие, в том числе учащимся предлагается решить часть уже знакомых задач. Курс рассчитан на учащихся 9-11 классов, объем курса – 64 учебных часа.
Параллельный факультатив рассчитан на учащихся интересующихся практическим использованием лабораторного оборудования. На занятиях учащиеся изучают язык программирования LabView и набор датчиков для проведения лабораторных работ. На занятиях учащиеся учатся программировать сбор и обработку данных, полученных с датчиков. В качестве упражнений воспроизводятся учебные лабораторные работы. Учащиеся, подготовленные на факультативных занятиях, могут быть привлечены учителями предметниками для подготовки плановых лабораторных работ и внеклассной экспериментально-исследовательской работы.
Для поддержки данного курса предполагается разработка методического пособия: « Сбор и обработка данных физического эксперимента. Язык программирования LabView».
В начальной школе возможна реализация классической Лего-технологии с приоритетом на конструирование. Однако потребуется адаптация зарубежного опыта для учета особенностей российской системы образования. Занятия могут проводиться в рамках уроков трудового обучения или технологий. Навыки разработки и конструирования моделей машин, полученные на этих уроках детьми, станут неотъемлемой частью их личности.
План-график организации стажировки педагогических и руководящих работников на базе стажерской площадки МОУ «Гимназия № 42»
| Дата | Мероприятие | Объем часов | Комментарии |
| 21.05.11 | Тренировочные соревнования по робототехнике. Отработка заданий краевой олимпиады 2012 года. Обсуждение регламента соревнований текущего и будущего сезона. | 4 | Желающие принять участие в мероприятиях должны связаться с организаторами за 7-10 дней. Ушаков А.А. ic99aau@mail.ru |
| 22.09.11 | Семинар «Робототехника в средней школе» | 2 | |
| 27.10.11 | Семинар «Робототехника в начальной школе» | 2 | |
| 29.10.11 | Дистанционная олимпиада по робототехнике. | 4 | Желающие принять участие в мероприятиях должны связаться с организаторами за 7-10 дней. Ушаков А.А. ic99aau@mail.ru |
| 29.10.11 | Семинар «Организация дистанционной олимпиады по робототехника». Методика и технология. | 2 | |
| 24.11.11 | Семинар «Элементы математики в робототехнике». | 2 | |
| 8.12.11 | Семинар «Организация проектной и исследовательской работы с учащимися на основе факультатива робототехники» | 2 | |
| 15.12.11 | Семинар «Связь робототехники со школьными предметами естественнонаучного цикла». Демонстрация оборудования производства AFS и Vernier. | 2 | |