Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Северо-Восточный федеральный университет имени М.К. Аммосова» Институт математики и информатики Гаврильева Дария Егоровна ДИСТАНЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ОРГАНИЗАЦИИ СОРЕВНОВАНИЙ И КОНКУРСОВ ПО РОБОТОТЕХНИКЕ ДЛЯ ОБУЧАЮЩИХСЯ ОСНОВНОЙ ШКОЛЫ Направление подготовки 44.04.01 – Педагогическое образование. Информационно-коммуникационные технологии в образовании Автореферат Якутск 2020 ВВЕДЕНИЕ Актуальность исследования. Робототехника – это одна из самых перспективных и динамично развивающихся областей прикладной науки и техники, ориентированная на создание, исследование и применение роботов и робототехнических систем. В последние годы в системе образования начали активно использовать термин «образовательная робототехника», имея в виду под этим новое междисциплинарное направление обучения школьников, интегрирующее знания о физике, мехатронике, технологии, математике, кибернетике, информационных технологиях. Образовательная робототехника способствует формированию у молодежи интереса к инженерным профессиям, вовлечению детей в процесс научно-технического творчества с раннего возраста, развитию у них начальных навыков практической работы с современной техникой и решения актуальных инженерно-технических задач. В связи с этим большое внимание уделяется начальному обучению детей робототехнике, в основном, в системе дополнительного образования. Робототехника деятельности является центров одним из направлений дополнительного образования образовательной и технического творчества детей, школьных технопарков, центров «Кванториум», а также вновь организуемых центров цифрового образования детей «IT-куб» и профильных центров «Точка роста», массовое создание которых в рамках Национального проекта «Образование» началось в 2019 г. В Республике Саха (Якутия) центры «Точка роста» открыты в 54 в сельских робототехники являются общеобразовательных школах. Важным элементом образовательной соревнования и конкурсы, которые привлекают внимание детей всех возрастов не только возможностью состязания со своими сверстниками, но и своими интересными нестандартными заданиями. Робототехнические состязания вызывает у учащихся положительную мотивацию, способствует развитию творчества, повышает интерес к получению новых знаний и навыков. Но, несмотря на обилие самых разнообразных робототехнических состязаний, большинство детей, проживающих в отдаленных и труднодоступных районах, а также многие дети с ограниченными возможностями здоровья не имеют возможности участия в них. Эта проблема, особенно актуальная в условиях Республики Саха (Якутия) с огромной территорией и сложной транспортной схемой, частично может быть решена за счет применения дистанционных технологий в организации и проведении робототехнических состязаний. Исследований в области применения дистанционных технологий в образовательной робототехнике пока еще очень мало. Это и направленного определяет на актуальность решение проблемы настоящего исследования, эффективного применения дистанционных технологий в организации и проведении соревнований и конкурсов по робототехнике. Цель исследования: анализ опыта, разработка и апробация организационно-педагогических условий, обеспечивающих эффективное применение дистанционных технологий в организации соревнований и конкурсов по робототехнике для учащихся основной школы. Объект исследования: процесс организации соревнований и конкурсов по робототехнике для школьников. Предмет исследования: организационно-педагогические условия для применения дистанционных технологий в организации соревнований и конкурсов по робототехнике для учащихся основной школы. Гипотеза: соревнования и конкурсы по робототехнике будут способствовать повышению мотивации детей, проживающих в отдаленных и труднодоступных районах, к изучению основ робототехники и научнотехническому творчеству, если будут выявлены и определены организационно-педагогические условия для эффективного применения дистанционных технологий в организации региональных робототехнических состязаний различного уровня сложности. В соответствии с поставленной целью и выдвинутой гипотезой были определены следующие задачи исследования: · выполнить анализ содержания и форм проведения соревнований и конкурсов школьников по робототехнике; · выполнить анализ опыта организации всероссийских и региональных дистанционных робототехнических соревнований и конкурсов; · подготовить рекомендации по содержанию и форме проведения дистанционных региональных соревнований и конкурсов по робототехнике для учащихся основной школы. Глава 1. ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ РОБОТОТЕХНИКА В ДОПОЛНИТЕЛЬНОМ ОБРАЗОВАНИИ ДЕТЕЙ Выводы по главе 1 В первой главе в соответствии с поставленной задачей были раскрыты актуальность изучения робототехники. На основе анализа содержания и форм организации наиболее массовых всероссийских фестивалей и соревнований школьников по робототехнике, можно сделать вывод о том, что такие состязания пользуются огромной популярностью. мероприятий по Самым масштабным робототехнике среди является всех соревновательных ежегодный Всероссийский фестиваль «РобоФест», в рамках которого проводится большое количество самых разнообразных состязаний для различных возрастных категорий. Одним из крупнейших российских региональных мероприятий по образовательной робототехнике стал Республиканский фестиваль «РобОТС», храктерной особенностью которого является то, что в ее программу включены соревнования по регламентам, разработанным организатором - Малой компьютерной академией СВФУ, в т.ч. соревнования по мотивам якутских народных игр и забав. Все эти состязания проводятся в очной форме в соответствии со строгими регламентами, содержащими требования к роботам и соревновательным полям и подробные описанием процедур проведения соревнований и оценивания действий и результатов участников. Задания подавляющего большинства соревнований достаточно сложны и для их успешного выполнения учащиеся должны иметь соответствующие знания и навыки как в области конструирования роботов, так и их программирования. Большая часть робототехнических соревнований, в т.ч. соревнований фестиваля «РобоФест», рассчитана на учащихся основной школы. Это обусловлено тем, что дети именно этого возраста составляют большинство среди тех, кто занимается робототехникой в школах и центрах дополнительного образования. Благодаря подготовке и участию в таких состязаниях дети приобретают новые знания и навыки, получают возможность развития своих творческих способностей. Творческие конкурсы по робототехнике проводятся в виде как самостоятельного мероприятия, так и в рамках робототехнических фестивалей. Несмотря на большое количество участников всероссийские робототехнические соревнования и конкурсы не могут охватить все регионы и районы страны. В связи с этим крупные соревновательные мероприятия, например, фестиваль «РобоФест», Всеросийская робототехническая олимпиада, соревнования «ИКаР», организуют региональные отборочные этапы, что позволяет существенно увеличить охват детей. Но все равно в Республике Саха (Якутия) и других регионах со сложной транспортной схемой имеется достаточно много школ и центров дополнительного образования, учащиеся которых не могут принимать участие даже в региональных соревнованиях. В связи с этим большое значение имеют дистанционные соревнования и конкурсы по робототехнике. Дистанционные состязания необходимы не только участникам из отдаленных регионов и районов, но и детям с ограниченными возможностями здоровья, а также детям из семей, испытывающих финансовые трудности. Опыт проведения дистанционных соревнований, например, робототехнике AR2T2», регионального показывает, что «Открытого они турнира востребованы по и их популярность растет. ГЛАВА II. ДИСТАНЦИОННЫЕ СОРЕВНОВАНИЯ И КОНКУРСЫ ДЛЯ ШКОЛЬНИКОВ ПО РОБОТОТЕХНИКЕ Рекомендации по содержанию и форме проведения дистанционных соревнований по робототехнике На основе анализа опыта Открытого командного турнира по робототехнике «AR2T2» и Республиканских дистанционных соревнований по робототехнике «РобоТэК» можно предложить следующие рекомендации по применению дистанционных технологий в организации и проведении региональных робототехнических соревнований: 1. В дополнение к регламентам соревнований должны быть составлены подробные инструкции по организации подготовки к соревнованиям, выполнения заданий и отправки результатов в оргкомитет с указанием точного времени, отводимого на эти процедуры. При этом необходимо учитывать часовые пояса регионов и районов команд. 2. Желательно перед соревнованием организовать предварительное представление команд друг другу, чтобы у участников было бы представление о своих соперниках. Это может быть сделано, например, в форме онлайн-презентации каждой команды или размещения на сайте, в социальной сети видеопрезентаций команд. На «РобоТэК» команды представляют информацию о себе и фотографию в группе участников соревнования в мессенджере WhatsApp. 3. Необходимо организовать информационное сопровождение и отражение хода соревнований на сайте, в социальных сетях или через группу в мессенджере, что позволит участникам всегда быть в курсе происходящего. 4. Необходимо организовать прямую онлайн-трансляцию заключительного этапа соревнования в Интернете, как это делается на «РобоТэК». 5. Участникам должны быть сообщены номера телефонов, по которым они могут оперативно позвонить в случае возникновения у них вопросов в ходе заключительного этапа соревнования. 6. В случае, если участники имеют высокоростной доступ в Интернет, то вместо заключительного этапа, который проводится на территории организатора соревнований, можно организовать видеотрансляцию заездов роботов команд с мест. Но при этом необходимо предусмотреть в правилах разрешение возможных проблем, связанных с трудностями проверки соответствия робота требованиям регламентов и соблюдения правил проведения заездов. Кроме того, необходимо учитвать то, что заезды роботов в разных местах будут проводиться в разных условиях, например, разные условия по освещенности. Рекомендации по содержанию и форме проведения дистанционных конкурсов по робототехнике На основе анализа опыта дистанционных конкурсов по робототехнике, в т.ч. Республиканского дистанционного конкурса «РобОТС» можно предложить следующие рекомендации по организации и проведении дистанционных региональных конкурсов: 1. В положении о конкурсе должны быть представлены подробные требования к структуре и содержанию описания проекта. В описании проекта обязательно должны быть следующие разделы: 1) Информация о команде. 2) Название проекта. 3) Актуальность проекта. 4) Обзор существующих способов решения проблем, на которые направлен проект. 5) Описание всех этапов работы над проектом. 6) Описание робота (роботизированного устройства). 7) Программа управления роботом. 8) Заключение (особенности, достоинства и недостатки разработки). У участников конкурса – учащихся основной школы можно потребовать подготовить не простое описание проекта, а более подробное описание в формате «Инженерной книги». 2. Необходимо подготовить четкие требования к структуре и содержанию презентации о проекте для того, чтобы все команды представили все необходимые данные о проекте. Желательно расписать требования к содержанию каждого слайда. 3. Необходимо подготовить требования к содержанию видеоролика, указать, что именно должно быть обязательно отражено в видеоролике. Участникам конкурса можно предоставить возможность представить, кроме требуемого, еще и дополнительный видеоролик по своему сценарию с обязательным требованием к его длительности и формату. 4. Желательно в положение о дистанционном конкурсе включить подробную информацию о критериях оценивания работ с указанием баллов и процедуры оценивания. Такая информация поможет участникам конкурса организовать свою работу над проектом, ориентируясь на конкретные критерии оценивания их разработки. Обычно в положениях о конкурсе перечисляются критерии оценивания проекта, например, в следующем виде: «Разработки, представленные участниками Конкурса, оцениваются по следующим критериям: a. оригинальность и творческий подход; b. функциональность; c. техническая сложность конструкции и программы; d. содержание и качество описания разработки.» Можно добавить в положение о конкурсе более подробное и конкретное описание критериев оценивания разработок Пример критерия оценивания № 1 2 3 4 5 Критерии 0 балла Оригинальность Функциональност ь разработки Технич. Сложность разработки Сложность программы Полнота и качество описания -Полностью отсутствует; -занимала призовое место; -целиком повторяет разработки других авторов; воспроизведе на по готовому руководству. 1 балл - неакту-сть; - схожесть с уже придуманны ми разработкам и 2 балла - внесение в разработку что то свое -несложная -функц-ый функции-ая возможности разработка; не -описанные полностью функц-сти не раскрыты переданы - отсутствие датчиков; -простота сборки; -нет подвижных элементов -простота программы (линейный алгоритм, автономное управление) -исполь-но 1-3 датчика; 3 балла - новизна разработки; -креативность - все описанные функц-ые возможности воплощены; - актуальность сделанной разработки -исполь-но более 4 датчиков; -имеет несколько сложных подвижных элементов -оригин-сть; -сложность конструкции -программа содержит циклы, несложные уравнения - исполь-но множество сложных уравнений, функций и т.д. -отсутствие -более 50% видеоролика; описание -менее 50% разработки; описания -отсутствие разработки; 2х или более -отсутствие фотографий; фото. -наличие - разработка описана по всем требованиям; -все фотографии сделаны из всех видеоролика 6 При равном количестве очков, но разработка лучше, чем у противника Дополнительный балл от эксперта (проставляется по желанию эксперта) При равном количестве очков, но разработка сделана выше среднего сторон; -наличие видеоролика При равном количестве очков, но разработка сделана лучше всех 5. Желательно организовать информационное сопровождение конкурса на сайте, в социальных сетях или через группу в мессенджере, что позволит участникам быть в курсе, какие проекты по каким номинациям представлены на конкурс и как они оценены. 6. Вместо или в дополнение к обычной форме организации оценивания работ экспертами можно организовать публичную оценку работ путем онлайн-голосования, выставив видеоролики или презентации проектов на общий доступ в Интернете. Выводы по главе 2 Во второй главе в соответствии с поставленными задачами был выполнен анализ опыта организации дистанционных робототехнических соревнований и конкурсов в Республике Саха (Якутия). Подготовлены рекомендации по организации региональных дистанционных соревнований и конкурсов по робототехнике. На основе анализа Республиканского фестиваля образовательной робототехники «РобОТС» мы выявили, что ни одна команда из 10 улусов (районов) республики никогда не участвовала в этом самом массовом республиканском фестивале. Но анализ списка участников Республиканского дистанционного конкурса технического творчества детей «Ай роботы» и Республиканского дистанционного соревнования по робототехнике «РобоТэК» показывает, что дети 6 из этих 10 улусов (районов) принимали участия в данных состязаниях. Этот факт свидетельствует о том, что применение дистанционных технологий в организации и проведении робототехнических соревнований и конкурсов дали детям, проживающим в отдаленных северных районах, возможность принимать участие в образовательных мероприятиях республиканского уровня. Это несомненно повышает мотивацию не только участников дистанционных мероприятий, но и их одноклассников и других детей, изучать робототехнику, заниматься научно-техническим творчеством. ЗАКЛЮЧЕНИЕ В последние годы мы пережили настоящий бум образовательной робототехники, сопровождаемый массовым открытием кружков, повышенным вниманием со стороны родителей, СМИ и общества в целом. Его предпосылками стали робототехническая революция и смена технологического уклада, основными драйверами — производители оборудования и энтузиасты (инженеры, программисты, инициативные преподаватели вузов и школ). За двадцать лет своего развития в России образовательная робототехника и робототехническое образование прошли путь от локальных инициативных проектов до масштабных программ с государственной поддержкой. Дистанционные конкурсы и соревнования привлекают внимание школьников всех возрастов за счет нестандартного наполнения и разнообразия интерактивных заданий. При организации такого вида соревнований дополнительным стимулом может выступать система поощрений. Все это вызывает у учащихся положительную мотивацию, способствует развитию творчества, повышает интерес к получению знаний, вырабатывает активную жизненную позицию. В данной магистерской работе сделан обзор всероссийских соревнований и конкурсов школьников по робототехнике, выполнен анализ опыта организации дистанционных робототехнических соревнований и конкурсов в России. Исходя из анализа раскрыта актуальность дистанционных соревнований и конкурсов. Подготовлены рекомендации по содержанию и форме проведения дистанционных региональных соревнований и конкурсов по робототехнике для учащихся основной школы. Все поставленные задачи выполнены, цель магистерской диссертации полностью достигнута. После составления рекомендаций, организаторам дистанционных соревнований и конкурсов это может понадобиться для дальнейшей работы. Сделанная работа будет полезна участникам, организаторам и членам жюри дистанционных соревнований и конкурсов.
