ПРОЕКТ "Развитие инженерного образования (робототехники)"

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение «Егоркинская средняя
общеобразовательная школа» Шумерлинского района Чувашской Республики
ПРОЕКТ
Развитие инженерного образования (робототехники)
в МБОУ «Егоркинская средняя общеобразовательная школа»
Руководитель проекта:
Е.В.Пакулаева, директор школы
Автор проекта:
Н.Е. Маласкина, учитель информатики
д. Егоркино, 2015г
Паспорт проекта
Полное
учреждения
название Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение «Егоркинская средняя общеобразовательная
школа»
Адрес, телефон
Шумерлинский район, д.Егоркино, ул. 40 лет Победы,21б
E-mail
8 (3536) 62-2-18, [email protected]
Авторы проекта в школе
Пакулаева Е.В., директор школы
Маласкина Н.Е., учитель информатики
Название проекта
Программа развития инженерного образования (робототехники)
Цель и задачи проекта
Создание условий, способствующих эффективному
развитию инженерного образования в школе как средства
разностороннего развития учащихся и формирования
важнейших компетенций, обозначенных в стандартах
нового поколения.
Поставленная цель может быть реализована при решении
следующих задач:
1. Определить необходимые условия для эффективного
внедрения и развития инженерного образования в школе,
а для этого:
●
выявить
особенности
образовательной среды;
информационной
● проанализировать теоретические и практические
аспекты создания робототехнических лабораторий,
● охарактеризовать процесс становления инженерного
как фактора развития обучающихся;
● разработать гибкие организационные механизмы
конструирования лаборатории и методики формирования
активности школьников,
2. Формирование доступной среды, позволяющей
вывести изучение науки, технологии, инженерного
искусства, физики и математики на качественно иной
уровень
3. Создание исследовательской робототехнической
лаборатории инженерной направленности (РобоАрт),
отражающей тенденции развития образовательных
технологий.
В
качестве
основы
выбраны
робототехнические лаборатории LEGO: техники и
микроэлектроники;
4. Внедрение в учебно-воспитательный процесс
5.
Углубление
и
расширение
квалификации
педагогических кадров в области робототехники;
6. Использование современных информационных и
робототехнических решений и технологий на уроках
информатики, физики, математики и предметах
естественно-научного цикла
7. Оказание методической и технической поддержки
педагогам школы по использованию инновационных
технологий
8. Интеграция основного и дополнительного образования
9. Разработка учебно-методических материалов по
направлению робототехники
в средней и старшей школе - Lego Mindstorms NXT.
для работы в 10 и 11 классах
приобретение наборов EV3.
предполагается
Актуальность проекта
заключается в том, что при переходе на новые стандарты
не определены вопросы обновления способов
педагогической деятельности в зависимости от уровня
развития современной информационно-образовательной
среды, не отработана методика развития информационно
- образовательной среды и использования ее ресурсов в
учебно-воспитательной и внеурочной деятельности. В
данной программе рассматриваются способы углубления
и расширения ИОС школы за счет включения элементов
робототехники в начальной, основной и старшей школе.
Этапы реализации проекта
1. Организационный (май 2015 года – декабрь 2015 года)
- выявление перспективных направлений и создание
условий для реализации Проекта;
2. Основной (январь 2016 года – декабрь 2018 года) –
процесс модернизации системы образования и
насыщение информационно - образовательной среды
школы;
3. Заключительный (январь 2019 года – май 2019 года) –
анализ достигнутых результатов, обобщение и
распространение опыта инновационной деятельности и
определение перспектив дальнейшего развития школы.
Стадия реализации проекта
На
момент
составления
программы
развития
инженерного образования, проект находится в начальной
стадии реализации. Оснащенность робототехническими
комплектами на момент составления программы:
Комплект – набор «Экоград» - 1штук;
Конструкторы Lego Mindstorms NXT – 6 штук;
Учитель информатики прошла курсы повышения
квалификации в области внедрения робототехники в
образовательный процесс
Участники проекта
Обучающиеся
Руководящие, педагогические и другие работники
школы;
Родители (законные представители) обучающихся;
Полная стоимость (бюджет 147 тыс рублей +
проекта)
•
Обоснование актуальности
Становление информационного общества в мире - объективный процесс,
обеспечивающий формирование и развитие мирового экономического пространства,
взаимосвязанное функционирование мировых товарных рынков, рынков информации и
знаний, капитала и труда. Российская Федерация не может оставаться в стороне от этих
глобальных процессов и принимает активное участие в международных усилиях по
формированию глобального информационного общества. В национальных программах
движения к информационному обществу информатизация образования занимает
главенствующее место Федеральный закон «Об информации, информатизации и защите
информации» определяет информатизацию «как организационный социальноэкономический и научно-технический процесс создания оптимальных условий для
удовлетворения информационных потребностей и реализации прав граждан, органов
государственной власти, организаций и общественных объединений на основе
формирования и использования информационных ресурсов». В XX веке российская
система инженерного образования считалась одной их лучших в мире. Ее традиции,
адаптированные к условиям советской плановой экономики, в кратчайшие сроки
обеспечили индустриализацию страны, успешное освоение космического пространства,
создание атомной промышленности. В 1990-е годы российская инженерная школа во
многом утратила свои прежние позиции. Произошел разрыв связей между наукой,
образованием и производством. Инновационной экономике России нужны адекватные
требованиям времени инженерные кадры – специалисты, имеющие широкую
фундаментальную подготовку в области физико-математических и базовых
инженерных
дисциплин,
в
совершенстве
владеющие
IT-технологиями,
коммуникабельные, изобретательные, способные не только проектировать новые
технические устройства, но в равной степени умеющие организовывать их
производство и реализацию на рынке.
На сегодняшний день в Российской Федерации наблюдается инженерный кризис —
нехватка инженерных кадров и отсутствие молодого поколения инженеров, что может
стать фактором, который затормозит экономический рост страны. Это отмечают
ректора крупнейших технических университетов, этот вопрос регулярно поднимается
на правительственном уровне.
В период поэтапного перехода школы на новые образовательные стандарты (ФГОС
НОО и ООО), информатизация стала необходимым компонентом, направленным на
переход от репродуктивной модели учебной деятельности к самостоятельной,
инициативной, творческой работе с информацией каждого учащегося и учителя. Новая
модель образования предполагает значительное увеличение роли самостоятельного
поиска, сбора, анализа, организации, представления и передачи знаний, коллективной
работы, планирования индивидуальной и совместной деятельности, т.е. развитие
информационной компетентности - способности и умения самостоятельно искать,
анализировать, отбирать, обрабатывать и передавать необходимую информацию при
помощи устных и письменных коммуникативных информационных технологий.
Информационно-коммуникационные и инженерные технологии должны стать не
дополнительным средством в обучении, а неотъемлемой частью целостного
образовательного процесса, значительно повышающим его эффективность и
максимально способствующий
всестороннему развитию
интеллектуальной,
эмоциональной и личностной сфер учащихся.
Данный проект – это программа развития инженерного (робототехнического)
образования в лицее на 5 лет. Он направлена на поиск путей и методов реализации
внедрения и развития инженерного образования в школе, начиная со ступени начальной
школы, ее преемственность в средней и старшей ступенях, эффективного использования
в учебно-воспитательном процессе, во внеурочной деятельности. Проект призван
обеспечить исследовательскую, проектную, творческую деятельность учащихся и
воплощает идею опережающего развития школьников, заложенную в образовательной
инициативе «Наша новая школа». Данная программа - документ, отражающий
системные, целостные изменения в школе, позволит обеспечить новое качественное
состояние образовательной системы.
Актуальность программы заключается в том, что при переходе на новые стандарты
не определены вопросы обновления способов педагогической деятельности в
зависимости от уровня развития современной информационно- образовательной среды,
не отработана методика развития информационно- образовательной среды и
использования ее ресурсов в учебно-воспитательной и внеурочной деятельности. В
данной программе рассматриваются способы углубления и расширения ИОС школы за
счет включения элементов робототехники в начальной, основной и старшей школе,
организация робототехнической
лаборатории. Занятия по робототехнике
предоставляют возможности для разностороннего развития учащихся и формирования
важнейших компетенций, обозначенных в стандартах нового поколения. Среди них:
- навыки проведения экспериментального исследования: выдвижение гипотез, поиск
решений, проведение наблюдений и измерений, установление причинно-следственных
связей, оценка влияния отдельных факторов, обрабтка и анализ результатов; предметные умения (информатика): принципы моделирования, конструирования,
проектирования, алгоритмизации, программирования;
- понимание межпредметных связей: математики, информатики, естествознания,
технологии, музыки и других предметов;
- развитие творческого, образного, пространственного, логического, критического
мышления; - развитие коммуникативной компетенции: работа в коллективе (в паре,
группе) по выработке и реализации идей, планированию и осуществлению
деятельности, развитие словарного запаса и навыков общения.
Создание стратегии преемственности во всех ступенях обучения, создание
исследовательской робототехнической лаборатории и межпредметных проектов
позволит повысить качество и доступность инженерного образования, раскрыть
творческий потенциал его участников.
•
Анализ реальной ситуации.
Анализ реальной ситуации (при подготовке анализа, кроме описания
действительного положения дел образовательной организации, должны быть выявлены
противоречия, обозначены проблемы, на решение которых направлен проект).
В учебном процессе школы используются 18 персональных компьютеров (что
составляет 3,7 человека на 1 компьютер), объединенных в локальную сеть, имеющих
выход в интернет. В начальной школе имеется 3 комплекта. В каждом учебном кабинете
оборудовано рабочее место педагога. На момент составления программы развития
инженерного образования, в школе имеются обучающие программы, цифровые
энциклопедии и другие цифровые учебные материалы. Оснащенность
робототехническими комплектами на момент составления программы: Комплект
«Построй мою историю» - 6 штук; Конструкторы Lego WeDo – 6 штук; . Учитель
информатики прошла курсы повышения квалификации в области внедрения
робототехники в образовательный процесс.
В 2015-2016 учебном году в школе ведутся учебные предметы «Информационные
технологии» для обучающихся с элементами конструирования.
В результате анализа условий для начала развития инженерного образования в школе,
были выявлены основные проблемы и трудности внедрения робототехнических
технологий. Уроки основ робототехники ведутся в среднем звене, не ведутся в начальной
школе.
•
Полученные знания обучающиеся не применяют на других предметах (то есть, нет
межпредметных связей и проектов);
•
Не прослеживается преемственность между изучаемыми темами при работе с
конструкторами и наборами разных уровней;
•
Отсутствие
педагогов-предметников,
желающих
изучить
возможности
использования основ робототехники при преподавании своего предмета;
•
Недостаточно высокий уровень участия обучающихся и учителей школы в проектах,
олимпиадах, конкурсах, фестивалях робототехнической направленности;
•
Не задействован потенциал родителей в формировании инженерной культуры
учащихся; Малое количество конструкторов для работы со всеми желающими
•
Цели и задачи проекта
Цель проекта:
Создание условий, способствующих эффективному развитию инженерного
образования в лицее как средства разностороннего развития учащихся и формирования
важнейших компетенций, обозначенных в стандартах нового поколения.
Поставленная цель может быть реализована при решении следующих задач:
1. Определить необходимые условия для эффективного внедрения и развития
инженерного образования в школе, а для этого:
● выявить особенности информационной образовательной среды;
● проанализировать теоретические
робототехнических лабораторий,
и
практические
аспекты
создания
● охарактеризовать процесс становления инженерного образования как фактора
развития обучающихся;
● разработать гибкие организационные механизмы конструирования лаборатории и
методики формирования активности школьников,
2. Формирование доступной среды, позволяющей вывести изучение науки,
технологии, инженерного искусства, физики и математики на качественно иной уровень
3. Создание исследовательской робототехнической лаборатории инженерной
направленности (РобоАрт), отражающей тенденции развития образовательных
технологий. В качестве основы выбраны робототехнические лаборатории LEGO:
4. Внедрение в учебно-воспитательный процесс
5. Углубление и расширение квалификации педагогических кадров в области
робототехники;
6. Использование современных информационных и робототехнических решений и
технологий на уроках информатики, физики, математики и предметах естественнонаучного цикла
7. Оказание методической и технической поддержки педагогам школы по
использованию инновационных технологий 8. Интеграция основного и
дополнительного образования
9. Разработка учебно-методических материалов по направлению робототехники.
Перспективные направления развития.
•
Повышение массовости (до 100% охват учащихся изучением робототехники)
•
Интеграция за пределы школы и межпредметные связи (уроки – школа –
ВУЗ)
•
Изучение учебных методик, разработка своих.
•
Развитие МТО.
Ознакомившись со схемой конструкторов различных производителей, мы поняли,
что внедрение робототехники можно начинать с начальной школы и работать в этом
направлении во всех ступенях, сохраняя преемственность.
Целевые группы, на которые направлен проект:
Обучающиеся;
Руководящие, педагогические и другие работники школы;
Родители (законные представители) обучающихся;
•
Описание механизма реализации проекта с указанием этапов реализации и
основных видов деятельности
Сроки реализации проекта: 2015 – 2019 годы;
Этапы реализации Проекта:
1. Организационный (май 2015 года - декабрь 2015 года) - выявление перспективных
направлений и создание условий для реализации Проекта;
2. Основной (январь 2016 года – декабрь 2018 года) – процесс модернизации системы
образования и насыщение информационно - образовательной среды школы;
3. Заключительный (январь 2019 года – май 2019 года) – анализ достигнутых
результатов, обобщение и распространение опыта инновационной деятельности и
определение перспектив дальнейшего развития.
С целью формирования общественного мнения будут проведены:
•
Пробные занятия
•
Открытые мероприятия
•
Участие в конкурсах, фестивалях, выставках инженерной и робототехнической
направленности
Встраивание в учебный процесс:
•
Уроки информатики (на начальном уровне изучения); Уроки технологии и
элективные учебные предметы в среднем звене
•
Факультативные занятия;
•
Спецкурсы;
•
Творческие объединения.
7. Ожидаемые результаты
Результаты данного проекта в целом или частично могут быть востребованы в
других образовательных учреждениях в связи с универсальностью задач, на решение
которых направлен проект. Дальнейшее развитие программы заключается в расширении и
углублении сферы использования робототехники на всех ступенях обучения.
Направления
Ожидаемые результаты
Обновление
совершенствование
образования
и 1. Обновление содержания урочной и внеурочной
качества деятельности;
2. Обеспечение преемственности в организации и
со- держании образовательного процесса в
начальной и основной школе;
3. Качественное улучшение образовательных
результатов учащихся при переходе из начальной
школы в основную.
4. Внедрение информационных технологий в
образовательный процесс, ставящих ученика в
активную жизненную позицию
Развитие системы
талантливых детей
поддержки 1. Расширение реальных возможностей для
самореализации личности ребенка при расширении
развивающего пространства школы;
2.
Создание
условий
для
личностноориентированного
образования,
развития
творческого потенциала и интеллектуальных
способностей каждого ребенка
Развитие
и
обновление 1.
Повышение
педагогического потенциала
компетентентности
уровня
профессиональной
2. Методическая и психологическая подготовка
педаго- гов к внедрению ФГОС второго поколения
в основной школе;
3. Осознание целесообразности разработки новой
мо- дели информационной образовательной среды
начальной школы, повышение компетентности в
соответствии
с
содержанием
проекта
и
признанными
в
современной
педагогике
ценностями образования, овладение адекватными
методиками и технологиями профессиональной
деятельности, самоопределение на личностный рост
и развитие.
4. Методическая помощь учителям, внедряющих
ИКТ, повышение мотивации педагогов к изучению
и внедрению ИКТ.
Современная
образовательная 1. Организация информационной образовательной
инфраструктура ОУ
сре- ды для учащихся и педагогов школы.
2.
Значительное
улучшение
материальнотехнической базы, создание комфортных условий
для
организации
учебной
и
внеурочной
деятельности учащихся начальных классов.
3. Внедрение информационных технологий в работу
шуольной библиотеки.
4. Совершенствование работы сайта школы со всеми
участниками образовательного процесса.
5. Создание совершенной медиатеки.
Сбережение
здоровья
и 1. Разработка вариативных индивидуальных
формирование
культуры образова- тельных маршрутов учащихся с учетом
возможностей
системы
дополнительного
здорового образа жизни
образования, выбора уровня сложности учебной
деятельности, здоровья ребенка, его склонностей.
2. Медицинские исследования в рамках реализации
проекта по развитию ИОС и здоровьесберегающей
программы.
Расширение
школы
самостоятельности 1. Мониторинг образовательного и педагогического
потенциала имеющихся и возможных социальных
партнеров школы (представители бизнес-структур,
выпускники, родители и партнеры из различных
областей социальной сферы и т.д.).
2. Реализация социальных проектов, направленных
на расширение сотрудничества в области
информатизации.
Основным результатом деятельности школы по направлении робототехники,
должна стать не система знаний, умений, навыков сама по себе, а набор ключевых
компетенций в интеллектуальной, коммуникативной, информационной и прочих сферах.
Формы предоставления результатов:
1. Публичные отчеты (промежуточный, итоговый);
2. Выступления педагогов на конференциях и семинарах;
3. Публикации педагогов в периодических изданиях и в методических сборниках;
4. Методические рекомендации для руководителей ОУ по организации развития
робототехники в школе;
5. Специальная страница на сайте школы;
8. Факторы риска
В ходе реализации проекта, могут возникать риски:
Возможные риски
Меры по минимизации рисков
1. Ухудшение здоровья детей
и
взрослых:
ослабление
зрения, нарушение осанки
(т.к. детали конструктора
мелкие и обязательна работа
за компьютерами)
•
Выполнение
освещенности,
кабинетах;
требований
размещению
СанПиН
по
компьютеров в
•
Проведение физкультминуток и соблюдение
режима работы за ПК, проветривания,
инструкции по ОТ.
2.
Недостаточное
финансирование
•
Поддержка спонсоров, попечительского совета;
•
Участие в конкурсах и грантовых проектах.
3. Непонимание со стороны
учителей-предметников
целей и задач проекта,
которое обусловлено целым
рядом объективных причин:
Не
все
учителя
психологически готовы к
использованию
робототехники
в
образовательном процессе и
участию в межпредметных
проектах.
•
Компенсировать
негативные
последствия
возможно лишь организуя для учителей
внутришкольное
обучение,
семинары,
обучающие тренинги, образовательные поездки
в ОУ, активно внедряющие робототехнику в
образовательный процесс, а так- же проведение
для родителей семинаров с приглашением
специалистов, открытых занятий.
•
Постоянный контроль и наставничество со
стороны
учителя
должны
быть
первоочередными.
Отсутствие
четких
методических рекомендаций
по
использованию
имеющихся конструкторов.
•
Мониторинг программы, анализ промежуточных
результатов, постоянный контроль.
•
Развитие инженерного образования
4.
Непонимание
частью
родителей
обучающихся
целей и задач инновации, и
как следствие, повышение
чувства тревоги за результат
в изменившихся условиях
педагогического процесса
•
Вовлекать родителей в активный процесс
развития робототехники необходимо через
обеспечение
гарантированного
уровня
информационной открытости деятельности
школы.
9. Финансирование (смета проекта)
На данный момент в школе не достаточно наборов для качественного проведения
проектов и подготовки к соревнованиям. Отсутствуют поля для подготовки и проведения
соревнований. Представленные расходы будут направлены на расширение имеющихся
наборов с целью перехода к соревновательной робототехнике и углубления по
направлению программирования микроконтроллеров и проектирования цифровых
устройств.
Наименование
статьи затрат
Развитие
материально –
технического
оснащения
проекта
Описание
Цена
Количество
Итого
•
Методические
пособия,
электронные
учебники
4000
1
4000
•
Баннер
2000
5
10000
•
3D-принтер
500 000
1
500000
•
Программное
обеспечение
5000
5
25000
2
28000
в 3000 рублей 5
и за
один
выезд
15000
Развитие
Обучение педагогов на 14000
компетентности курсах
педагогов
и
обучающихся
Участие
соревнованиях
олимпиадах
республиканского
уровня
ИТОГО
567 000 рублей