Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,749

КОНЦЕПЦИЯ ОРГАНИЗАЦИИ ЦЕНТРА ИННОВАЦИОННОГО ТВОРЧЕСТВА ШКОЛЬНИКОВ В ОБЛАСТИ ИНФОРМАТИКИ И КИБЕРНЕТИКИ

Ечмаева Г.А. 1 Косолапова Н.М. 1
1 Тобольская государственная социально-педагогическая академия им. Д.И. Менделеева
Современный уровень развития общества, техники и технологий требует пересмотра смыслов и содержания дополнительного образования школьников. Создание Центра инновационного творчества для обучающихся в области информатики и кибернетики является одним из возможных комплексных решений поставленной проблемы. Организация такого центра должна быть продумана и иметь научное теоретическое обоснование. В рамках данного исследования разработана концепция организации такого центра. Исходя из тенденций развития техники и применяемых технологий, определена приоритетная предметная область деятельности центра интегративного характера – образовательная робототехника. Сформулированные цели и задачи соответствуют современным требованиям развития системы образования. В качестве материально-технического обеспечения выбраны образовательные конструкторы и комплектующие фирм Lego, «Знаток», HiTechnic, Bioloid. Основными принципами работы являются принципы, направленные на проявление интересов и возможностей как обучающихся, так и профессиональных качеств педагогов. Содержание работы Центра представляет собой совокупность взаимосвязанных курсов, имеющих имплицитное вхождение.
центр инновационного творчества
концепция
образовательная робототехника
1. Ечмаева Г.А. Подготовка педагогических кадров в области образовательной робототехники // Современные проблемы науки и образования. – 2013. – № 2; URL: http://www.science-education.ru/108-9099 (дата обращения: 07.05.2013).
2. Загвязинский В.И. Моделирование и структура социально-педагогического проектирования // Alma mater. – 2004. – № 8. – С. 21–25.
3. Морева О.В. Теоретические основы современного педагогического проектирования: монография. – СПб.: Учреждение РАО ИОВ, 2009. – 162 с.
4. Об образовании в Российской Федерации. Федеральный закон от 29.12.2012 № 273-фз / Информационный портал по внедрению эффективных организационно-управленческих и финансово-экономических механизмов, структурных и нормативных изменений, новаций; URL: http://273-фз.рф/zakonodatelstvo/federalnyy-zakon-ot-29-dekabrya-2012-g-no-273-fz-ob-obrazovanii-v-rf (дата обращения: 02.04.2014).
5. Сластенин В.А., Подымова Л.С. Педагогика: инновационная деятельность. – М.: ИЧП «Издательство Магистр», 1997. – 224 с.
6. Яковлева Н.О. Педагогическое проектирование инновационных образовательных систем. – Челябинск: Изд-во Челябинского гуманитарного института, 2008. – 279 с.

Современное поколение живет в мире бурного развития науки, техники и технологий. Происходят коренные изменения в системе методов исследований и разработок, во внедрении их результатов, в методологии научной и практической деятельности людей, что неизбежно сказывается на уровне и культуре жизни. Для подрастающего поколения использование научных гаджетов является понятным, привычным и обыденным делом. Овладение и массовое использование современной электронной и микропроцессорной техникой вместе с тем ставит вопрос о формировании у них определенного уровня технологических компетенций в области информатики и кибернетики, а также определяет необходимость перехода от лоскутного изучения отдельных предметов и предметных областей к интегрированному изучению.

В соответствии с федеральным законом «Об образовании в Российской Федерации» дополнительное образование детей должно быть направлено на формирование и развитие их творческих способностей, удовлетворение индивидуальных потребностей в интеллектуальном, нравственном и физическом совершенствовании [4]. Именно дополнительное образование в большей степени призвано обеспечивать адаптацию к современным условиям жизни в обществе, раннюю профориентацию, выявление и поддержку детей, проявивших незаурядные способности. Кроме того, вхождение современного общества в инновационную фазу своего развития стимулирует необходимость формирования у сегодняшних школьников инициативности, новаторства, системности мышления, умения работать в команде и т.д., начиная с самого раннего возраста. Все это требует пересмотра смыслов и содержания дополнительного образования, значения внеучебных достижений и результатов. Организация Центра инновационного творчества для обучающихся в области информатики и кибернетики является одним из возможных комплексных решений поставленной проблемы.

Среди активно развивающихся инновационных направлений, доступных для освоения даже младшим школьникам, сегодня является робототехника. Возникнув на основе кибернетики, механики и электроники, робототехника, в свою очередь, породила новые направления в развитии этих наук. Сегодня робототехника – одно из важнейших направлений инновационного научно-технического прогресса, находящееся на стыке таких наук, как физика, микроэлектроника, информатика и современные информационные технологии, проблемы искусственного интеллекта [1]. Знакомство школьников с данным направлением – задача не простая и требует продуманного комплексного подхода с учетом дальнейших перспектив. В рамках исследования нами разработана концепция организации и дальнейшего развития Центра инновационного творчества для школьников в области информатики и кибернетики. Отметим, что использование термина «концепция» в педагогической литературе не является однозначным. Анализ литературных источников показал, что термин, как правило, используется в двух основных контекстах по отношению к изучаемому педагогическому явлению: как направляющая идея педагогического исследования (внутренний) или как форма представления его результатов (внешний). Во втором случае она представляет собой определенную теорию, а следовательно, должна иметь четкую логическую структуру. Вопросы разработки концепций различных педагогических объектов и процессов рассмотрены в работах О.Б. Епишевой, А.С. Мещерякова, О.В. Моревой, Г.Е. Муравьевой, М.Н. Невзорова, Л.С. Подымова, В.Е. Радионова, В.А. Сластенина, Т.К. Смыковской и др. [3, 5 и др.]. В рамках нашего исследования мы придерживаемся определения, данного В.И. Загвязинским, который считает, что концепция – это цель, сущность, структура, движущие силы, способы и закономерности осуществления и функционирования учебного процесса [2]. За основу содержательного наполнения концепции нами взято предложение Яковлевой Н.О., предлагающей следующую композиционную структуру концепции как формы представления педагогического объекта или процесса: общие положения, основные понятия, цель, правовое и методическое обеспечение, принципы, содержательное наполнение, границы применимости, место в педагогической области [6]. Такая структура обеспечивает целостность, комплексность и стройность, определяет сферу эффективного применения теории. Опираясь на данные положения, представим некоторые наиболее существенные моменты концепции организации и развития Центра инновационного творчества школьников в области информатики и кибернетики.

1. Основные понятия

А) Кибернетика – наука об общих закономерностях процессов управления и передачи информации в различных системах. В зависимости от типа систем управления, кибернетика подразделяется на техническую, биологическую и социальную. Техническая кибернетика – наука о разработке и конструировании автоматов (в том числе современных ЭВМ и роботов), технических средств сбора, передачи, хранения и преобразования информации, опознания образов и т.д. Важной составной частью технической кибернетики является современная теория автоматического регулирования.

Б) Творчество – это специфичная для человека деятельность, порождающая нечто качественно новое и отличающееся неповторимостью, оригинальностью и уникальностью на основе реорганизации имеющегося опыта, формирования новых комбинаций знаний, умений, продуктов.

В) Инновация – комплексный процесс создания, распространения, внедрения и использования нового практического средства, метода, концепции, услуги и т.д. – новшества для удовлетворения человеческих потребностей, обладающего новыми качествами. Инновационная деятельность (деятельность, в основе которой лежит инновация) – это доведение технологии или разработки до стадии готового продукта. Деятельность можно условно разделить на следующие этапы: фундаментальные исследования; прикладные исследования; научные разработки; внедрение (коммерциализация).

Г) Инновационное мышление – представляет собой разумный компромисс логического и творческого мышления. Для логического мышления характерны поэтапные рассуждения и следование основным законам логики. Логическое мышление можно описать как рациональное, традиционное, аналитическое, сходящееся, вертикальное или «левостороннее» мышление. Творческое мышление – это отход от традиций, оно базируется на постановке предположений под сомнение, в нем нет каких-либо жестких процедур или правил. Творческое мышление характеризуется воображением, оригинальностью, интуицией, всесторонним отношением, расходящимся, «правосторонним» мышлением. В сходящемся решении проблем существует одно и только одно решение. В расходящемся мышлении мысли направлены не на одну цель, а рассеяны в поисках множественных вариантов решения каждой проблемы. Творческие процессы в инновационном мышлении используются для генерации оригинальных идей путем подключения воображения. Эти идеи затем классифицируются, проходят отбор, организуются и проверяются с применением рационального (логического) мышления.

Д) Инновационное творчество – это деятельность, основанная на инновационном стиле мышления.

2. Цели и задачи

Приоритетной целью организации и функционирования Центра является обеспечение доступа школьников, независимо от возраста и уровня образования, к современным достижениям в области кибернетики.

Рассматривая задачи, можно выделить несколько направлений:

А) Организационное направление: организация образовательно-развивающей среды для удовлетворения потребностей школьников в ознакомлении и освоении современных технологий в области информатики и кибернетики, роста их личностного потенциала.

Б) Методическое направление: создание методического центра по данному направлению (городского, районного).

В) Научное направление: организация научно-педагогических исследований на базе Центра.

3. Правовое и методическое обеспечение

Правовую основу функционирования Центра обеспечивают законодательные и нормативные документы федерального и регионального уровней, а также соответствующее положение.

Оборудованием, составляющим материально-техническую базу работы Центра, являются разработанные и сертифицированные образовательные конструкторы и комплектующие как отечественных, так и зарубежных фирм (LEGO (серия Education), HiTechnic, Vernier, Bioloid и др.). Использование программируемых микроконтроллеров и широкий спектр совместимых комплектующих позволяет обучающимся в процессе игровой и творческой деятельности понять принципы проектирования, конструирования, программирования и функционирования современных промышленных и исследовательских автономных самоуправляемых (роботизированных) систем. В качестве сред программирования используются лицензионные специализированные среды визуального проектирования программ, поддерживающие технологию потокового и структурного программирования (NXT-G, RoboLab, LabVIEW, RobotC и др.), которые доступны для освоения школьниками. Их специфика состоит в том, что они созданы на основе языка, использующегося в исследовательских, промышленных и университетских лабораториях, инженерных проектах. Как правило, среды имеют графический интерфейс, а созданные программы представляют собой рисунки-схемы, способные реализовать работу как простейших, так и сложных технических и роботизированных систем. Для осуществления образовательной, соревновательной и презентационной деятельности используется учебная аудитория, оснащенная компьютерной техникой, каналом выхода в Интернет, проекционным оборудованием, площадью более 50 м2; оборудование и поля для проведения презентаций и соревнований [1].

Методическое обеспечение включает: образовательную программу, программу курсов, методические рекомендации для проведения каждого занятия (технологические карты, иллюстративный материал), учебные и методические пособия, дополнительную литературу.

4. Принципы работы Центра

А) Принцип целевой установки. Учебно-воспитательный процесс, организуемый Центром, должен быть четко спланирован, определены цели и задачи, объявлены реально достижимые результаты работы Центра в целом, каждого курса, каждого отдельного занятия. При этом значимость любого дела должна быть ясна учащимся.

Б) Принцип доступности. Рассматриваемый на курсах материал должен быть доступен учащимся, т.е. соответствовать уровню их подготовленности и психолого-педагогическим особенностям.

В) Связь с жизнью и практической деятельностью. Рассматриваемые вопросы должны носить общественно значимый характер и определенную практическую, предпрофессиональную направленность.

Г) Принцип единства и целостности учебно-воспитательного процесса. При организации занятий необходимо органически сочетать учебные и воспитательные задачи на основе учета возрастных и индивидуальных особенностей учащихся и реализации дидактических принципов научности, доступности и наглядности обучения.

Д) Принцип развития активности и самодеятельности. Учебные задания должны предоставлять учащимся простор для проявления их самостоятельности и обеспечивать добровольность в выборе направления деятельности (проектирование, конструирование, программирование), в выборе средств и методов достижения целей. Особое внимание необходимо уделять командообразованию.

Е) Принцип единства требовательности и уважения к личности. Взаимоотношения преподавателя и обучающихся должны быть дружескими, создавать комфортную творческую обстановку, способствовать наиболее полному проявлению интересов и возможностей как обучающихся, так и профессиональных качеств педагога. Необходимо учитывать интересы и мнение обучающихся, уважать их самостоятельность, но вместе с тем обучающиеся обязаны подчиняться правилам поведения и установленному порядку.

5. Содержательное наполнение

Содержательное наполнение концепции представляет собой проекцию теоретических положений на практическую область деятельности. В этом качестве выступает образовательная программа Центра, содержательное наполнение учебных курсов и занятий. Структурно образовательную программу составляют ряд взаимосвязанных курсов. Представим их краткую аннотацию.

Курс «Введение в робототехнику» рассчитан на учащихся начальной школы, продолжительность изучения один год. Основным инструментом является конструктор Lego WeDo, знакомит обучающихся с основами мехатроники и программированием.

Курс «Образовательная робототехника и основы программирования роботов» является базовым для всех начинающих, рассчитан на три года обучения. Основным инструментом является конструктор Lego Mindstorms NXT 2.0. Среды программирования NXT-G, Robolab 2.9.4, RobotC.

Курс «Физика роботов» является дополнительным к базовому курсу. Рассчитан на один год и помогает освоить физические основы конструирования роботов (механику, пневматику и пр.). Основным инструментом являются образовательные конструкторы «Простые механизмы», «Физика и технология», Lego Mindstorms, конструктор «Знаток». Особо рекомендуется учащимся 4–6 классов.

Курс «Основы электротехники и микроэлектроники» является дополнительным к базовому курсу. Рассчитан на один год и помогает освоить обучающимся принципы работы электронных приборов, датчиков, контроллеров, микрокомпьютеров и т.д. Данный курс изучается с использованием школьной версии конструктора «Знаток» на 999 схем, также рекомендуется учащимся 4–6 классов.

Курс «Основы теории автоматического управления» изучается на 2-м году обучения, носит фундаментальный характер. Рассчитан на один год и позволяет обучающимся освоить программирование основных алгоритмов управления и устойчивого поведения автономных робототехнических систем с обратной связью.

Курс «Основы биоинженерии». Рассчитан на один год, рассматривает специфику, виды и поведение роботов-манипуляторов с различными степенями свободы, шагающих роботов и роботов-автоматов.

Курс «Основы искусственного интеллекта» изучается на третьем году обучения. Рассчитан на один год. Рассматривает основные понятия и направления развития искусственного интеллекта, помогает освоить обучающимся базовые принципы распознавания графических и звуковых объектов, являющихся основополагающими в роботизированных и интеллектуальных системах.

Курс «Андроидные роботы» рассчитан на опытных роботостроителей. Курс изучается в течение одного года. Обучение осуществляется на базе конструкторов Robotis Bioloid. В курсе рассматриваются вопросы сборки и программирования роботов с большим количеством степеней свободы, основы их автономного интеллектуального поведения.

Курс «Инновационная лаборатория» предназначается тем, кто готов создавать собственные разработки робототехнических конструкций, механизмов и систем, имеющих практико ориентированное назначение.

Курс «Живая инноватика» рекомендуется к изучению, начиная со второго года обучения, закладывает у подрастающего поколения основы воспитания качеств, необходимых для инновационной деятельности – способности к преобразованию и улучшению окружающей жизни, полезности другим людям, умению решать окружающие проблемы. Инновация предлагает два возможных смысла: экономический (прибыль) и нравственный (улучшение окружающей жизни). Данный курс ориентирован на то, что эти смыслы неравнозначны. Приоритетным является нравственный смысл инновации, а возможная прибыль является следствием позитивно преобразующей деятельности человека.

Последовательность курсов имеет определенную логическую структуру, вместе с тем ряд курсов организован как самостоятельные модули, выбор которых может осуществляться как преподавателем, так и обучающимся

6. Границы применимости

Разработанная нами концепция может быть применима и адаптирована на следующие объекты – образовательные организации и учреждения, осуществляющие функцию дополнительного образования школьников в сфере высоких технологий по направлению общая робототехника; субъекты – участники образовательного процесса (руководители, преподаватели, обучающиеся). Достижимый уровень – организация и функционирование Центра по заявленной программе. Перспективные результаты – Организация на базе Центра научно-педагогической школы.

Подобные Центры инновационного творчества школьников в области информатики и кибернетики могут быть созданы на базе учебных заведений среднего, профессионального, дополнительного образования (или их подразделений) и некоммерческих организаций соответствующего профиля. Обучение в Центре могут вести преподаватели (сотрудники), студенты или магистранты, имеющие соответствующий уровень образования и сертификат, подтверждающий это право. Получение сертификата возможно в рамках образовательной деятельности Всероссийской программы «Робототехника: научно-технические кадры инновационной России».

Рецензенты:

Колычева З.И., д.п.н., профессор ТГСПА им. Д.И. Менделеева, г. Тобольск;

Яркова Т.А., д.п.н., профессор ТГСПА им. Д.И. Менделеева, г. Тобольск.

Работа поступила в редакцию 28.04.2014.


Библиографическая ссылка

Ечмаева Г.А., Косолапова Н.М. КОНЦЕПЦИЯ ОРГАНИЗАЦИИ ЦЕНТРА ИННОВАЦИОННОГО ТВОРЧЕСТВА ШКОЛЬНИКОВ В ОБЛАСТИ ИНФОРМАТИКИ И КИБЕРНЕТИКИ // Фундаментальные исследования. – 2014. – № 8-2. – С. 459-463;
URL: https://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=34579 (дата обращения: 29.09.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074