Формування креативності засобами освітньої робототехніки

Размещено на http://www.Allbest.Ru/

Полтавський університет економіки і торгівлі

Формування креативності засобами освітньої робототехніки

Матвієнко Ю.С.

Вступ

В наш час робототехніка входить до числа обов'язкових шкільних предметів майже у всіх країнах Європи. Головною особливістю вивчення цього предмету є його практична спрямованість та той факт, що ця наука поєднує в собі програмування, логіку, механіку, математику, проектування, фізику та багато іншого. Створюючи щось цікаве та незвичайне, дитина не лише підтягує власний рівень знань з точних наук, а й розвиває творчі здібності, що позитивно сприяє формуванню її креативності. Робототехніку без сумніву можна віднести до найбільш перспективних напрямків в області інформаційних технологій.

Дослідники, аналізуючи різні аспекти формування креативності, виділяють її як одну з цілей впровадження технологій STEAM-освіти (Струтинська, 2021) та її значення у формуванні особистості (В. Барко, Дж. Гілфорд, П. Торренс, Ф. Баррон, М. Уаллах, В. Моляко, Я. Пономарьов, Т. Червонна, О. Попович та інші).

Виклад основного матеріалу

Освітня робототехніка - унікальний інструмент навчання, який допомагає сформувати привабливе для дітей навчальне середовище з практично значущими та цікавими заходами, підкріплюючи інтерес учнів до предметів, що вивчаються.

Освітня робототехніка - це широке поняття, яке належить до сукупності заходів, навчальних програм, фізичних платформ, освітніх ресурсів та педагогічної філософії [1].

Первинною ціллю освітньої робототехніки є надання дитині досвіду для розвитку знань, навичок та установок щодо проектування, аналізу, застосування та експлуатації роботів. Термін «робот» вживається тут в достатньо широкому значенні і включає в себе кіберфізичні пристрої різних масштабів та рівнів автономності. Строгість підходу та фізична платформа вивчення освітньої робототехніки може бути масштабована на основі цільової аудиторії та впроваджена на всіх етапах і рівнях загальної середньої освіти.

В наш час особливого значення набувають питання впровадження робототехніки у навчальний процес закладів вищої педагогічної освіти як обов'язкової складової підготовки майбутніх учителів. Саме від них залежатиме успіх та всеохопність впровадження STEAM-освіти у вітчизняних закладах загальної середньої освіти. Питання підготовки майбутніх учителів, які зможуть фахово впроваджувати в освітній процес робототехніку, розглядали в роботах Н.В. Морзе, О.С. Мартинюка, Р.С. Белзецького, М.А. Гладун, О.В. Задорожної, Ю.Г. Ковальова, В.А. Корабльова та ін. [2]. З цією метою з 2021 року в Полтавському університеті економіки і торгівлі відкрита перша в Україні магістерська програма «Освітня робототехніка».

Втім, в Україні методичним аспектам впровадження освітньої робототехніки в навчальний процес закладів загальної середньої освіти приділяється недостатньо уваги [3].

За останні десятиліття було створено та випущено безліч робототехнічних конструкторів з покращеним та зручним дизайном, які підготували ґрунт для популяризації робототехніки серед учнівської молоді різного віку.

Фахівці, аналізуючи досвід впровадження STEAM- технологій у різних країнах Європи та США, дійшли висновку, що найбільш зручними в якості технологічної бази вивчення освітньої робототехніки є набори LEGO. Компанія LEGO - провідний світовий виробник дитячих конструкторів, яка у 1980 році створила підрозділ Education для роботи у сфері освіти, основною задачею якого стала розробка нових освітніх технологій та виробництво супроводжуючої продукції для шкіл, закладів дошкільної та позашкільної освіти. За понад 40 років його існування була розроблена цілісна концепція навчання, засоби навчання та методичні матеріали. Діяльність LEGO Education спрямована на формування у дітей творчих навичок, креативності, створення ними проектних робіт, командну взаємодію. Крім самих конструкторів, компанія пропонує посібники для вчителів, робочі зошити, довідники та програмне забезпечення.

Роботи Lego Mindstorm (їх також називають освітньо- інноваційними наборами) першочергово створювалися для навчання та тренінгів у співпраці з MIT MediaLab з середини 1990-х років. Попереднє дослідження проводив професор С. Пейперт, співзасновник Лабораторії штучного інтелекту в Массачусетському технологічному інституті. Згодом він брав участь у роботі Групи епістемології та навчання у Медіалабораторії того ж інституту.

Праці С. Пейперта дуже вплинули на сучасні уявлення про знання та набуття учнями досвіду, і на цій основі побудовані багато сучасних освітніх програм.

Як зазначає М. Резнік, керівник дослідницької групи Lifelong Kindergarten у Media Lab, - «для багатьох ... Сеймур докорінно змінив те, як ми думаємо про навчання, як ми думаємо про дітей і те, як ми думаємо про технології» [4].

Дослідження Пейперта та його співробітників показали, що у програмах за участю роботів учні освоюють багато ключових навичок, особливо в області креативного і критичного мислення, вчаться вчитися - набувають так звані «метакогнітивні навички». Крім того, на його думку, в процесі вивчення робототехніки відбувається формування таких необхідних якостей особистості та майбутнього спеціаліста, як здатність до спілкування та кооперації.

Цю форму навчання С. Пейперт назвав "Конструкціонізмом". Відповідно до цієї концепції, діти навчаються не тоді, коли їм в голову «вкладають» інформацію, а коли вони активно самі конструюють знання. І особливо ефективно вони навчаються, коли конструюють щось значуще для себе: не отримують ідеї ззовні, а створюють їх [4].

Спираючись на наукові дослідження у галузі пізнання, психології, еволюційної психології та епістемології, С. Пейперт показує як за допомогою цього педагогічного методу можна застосувати робототехніку і отримати в результаті сильний метод навчання учнів на власному практичному досвіді. Під час опанування освітньою робототехнікою учень здобуває ключові компетенції (рис. 1).

Рис. 1. Ланцюг компетенцій, які здобуваються під час вивчення освітньої робототехніки

Важливим є те, що в описаному вище ланцюгу комунікативна компетенція формується на основі інформаційної, кооперативна - на основі двох попередніх та проблемна - на основі трьох попередніх.

Істотну роль при реалізації компетентнісного підходу у викладанні робототехніки в школі відіграють творчі та міні-проекти різного спрямування.

Варто відрізняти два суттєво різні підходи у викладання освітньої робототехніки: спортивний та творчий або креативний. Спортивне спрямування робототехніки виявляється під час цілеспрямованої систематичної підготовки учнів до участі в численних робототехнічних змаганнях та фестивалях. Це спрямування підпорядковує собі увесь дидактичний апарат курсу. Натомість творча робототехніка передбачає реалізацію численних креативних проектів та не вимагає в результаті конструювання робота задля вирішення завдань турнірного регламенту.

Унікальністю творчої робототехніки є те, що побудова моделей роботизованих пристроїв дозволяє учневі осягати взаємозв'язок між різними областями знань. Це сприяє розвитку інженерного мислення через технічну творчість та формування креативності.

Таким чином, робототехніка, що є однією з найбільш інноваційних областей у сфері дитячої технічної творчості, поєднує класичні підходи до вивчення основ техніки та сучасні напрямки: інформаційне моделювання; програмування; інформаційно-комунікаційні технології.

Вбудовування її елементів у освітній простір робить навчання ефективнішим та продуктивнішим для всіх учасників освітніх відносин, а сучасну школу конкурентною.

Ефективність вивчення творчого напрямку робототехніки залежить від організації занять, що проводяться із поєднанням пізнавального, систематизуючого, контрольного методів та методу проєктів і групової роботи.

Пізнавальний метод передбачає сприйняття, осмислення та запам'ятовування учнями нового матеріалу із залученням готових прикладів, моделювання, аналізу та узагальнення демонстрованих матеріалів. Метод проектів створює середовище, в якому навички та вміння перевіряються в ході розробки власних моделей. Систематизуючий метод передбачає складання систематизуючих таблиць, графіків, схем тощо. Контрольний метод реалізується шляхом виконання практичних завдань. Метод групової роботи втілюється шляхом розробки проектів та спільного складання робототехнічних моделей.

Втім, основним методом, який використовується для вивчення творчої робототехніки був і залишається метод проектів.

Метод проектів є педагогічною технологією, зорієнтованою не на інтеграцію фактичних знань, а на їх застосування і набуття нових (часто шляхом самоосвіти) [5]. Під методом проектів розуміємо технологію організації освітніх ситуацій, у яких учень ставить та вирішує власні завдання, та технологію супроводу самостійної діяльності учня.

Проектно-орієнтоване навчання - це систематичний навчальний метод, що залучає учнів у процес набуття знань та умінь за допомогою широкої дослідницької діяльності, що базується на комплексних, реальних питаннях та ретельно опрацьованих завданнях.

Торренс Е. та Гілфорд Дж. розглядали креативність як тип мислення, який передбачає різні шляхи вирішення проблеми, що може привести до несподіваних висновків та результатів.

Крім того, під креативністю розуміється здатність бачити речі з нової точки зору і знаходити унікальні вирішення проблем (у цьому сенсі, креативність є повною протилежністю шаблонного мислення).

Незважаючи на відмінності у поглядах авторів, креативність пов'язується зі створенням нових ідей, незалежністю та гнучкістю прийнятих особистістю рішень. На відміну від творчої діяльності, креативність передбачає генерацію ідей, а не реалізацію художніх образів. Креативне мислення має на увазі здатність учня поглянути на проблему з різних точок зору та відобразити можливі способи її вирішення, у тому числі й помилкові.

В результаті впровадження в освітній процес робототехніки у дітей простежується зростання таких ознак креативності:

- гнучкість розуму - здатність оцінювати ситуацію; швидкість - кількість ідей, створюваних за одиницю часу; оригінальність - здатність генерувати нові ідеї;

- сприйнятливість - готовність працювати над зміною шляхів вирішення проблеми.

Досягнення поставленої мети, а саме, формування креативності можливе за умов:

- включення до методики викладання робототехніки активних методів, які передбачають участь учнів у обговоренні проблем;

- застосування інформаційно-комунікаційних технологій, які передбачають самостійну роботу учнів з інформацією;

- участь учнів у різноманітних творчих конкурсах;

- оформлення робототехнічних творчих проектів, які відображають нові ідеї учня.

Метою вивчення творчої робототехніки є створення проектів задля поліпшення умов праці та життєдіяльності людини, енергозбереження, збереження екології, за рахунок виконання певних функцій.

Як показує власний досвід, поліпшення результативності процесу формування креативності учнів на уроках робототехніки відбувається за умови систематичного використання методів розвитку креативних здібностей. А саме:

1. Метод «Шість капелюхів мислення»

Серед сучасних підходів до розвитку креативності на особливу увагу заслуговує дослідження Едварда де Боно, автора книг: «Краса розуму», «Шість капелюхів мислення». Роботи зазначеного вченого мали великий успіх, а представлені науковцем технології широко використовуються вчителями Європи та США з метою розвитку креативності учнів. Роботи Едварда де Боно зорієнтовані на розвиток нестандартного мислення (lateral thinking), яке він вважав основою креативності. Щоб стимулювати погляд на речі з різних точок зору Едвард де Боне розробив теорію «думаючих капелюхів». Даний метод дозволяє подивитися на проблему з різних точок зору, «залежно від кольору капелюха». Учням пропонується розділитися на групи, «вдягнути капелюх певного кольору», та обговорити проблему.

Наприклад, проблема: «Значення робототехніки у житті людини?»

Червоний капелюх означає ставлення людини до роботів. Як показують різноманітні дослідження, ставлення до роботів у сучасному світі здебільшого позитивне, оскільки вони виконують функції людини, навіть небезпечні (роботи- сапери).

Жовтий капелюх відповідає за вивчення можливостей роботів (роботи для діагностики захворювань, роботи- вихователі).

Чорний капелюх відповідає за негативне ставлення до роботів. Робот - це керований механізм, який не може володіти інтелектом людини і не повинен виконувати шкідливі та небезпечні для людей функції (робот-підривник). інформаційний технологія робототехніка творчий особистість

Зелений капелюх дозволяє оцінити роботів з позитивного погляду: розділити можливості роботів, як помічників, так і розважальних об'єктів (робот-художник, робот-няня).

Білий капелюх відповідає за напрями розвитку робототехніки.

Синій капелюх - це підбиття підсумків та формулювання висновків.

2. Метод гірлянд, асоціацій та метафор - евристичний метод технічної творчості, що є розвитком методу фокальних об'єктів і включає наступні процедури.

Об'єктом вивчення для учнів є робот та вивчення його можливостей.

Отримуємо гірлянду синонімів: робот-водій, робот- навантажувач, робот зварювальник, робот-тренажер.

1. Складаємо гірлянду з будь-яких слів: програмований - промисловий - функціональний.

2. Потім об'єднуємо об'єкт із кожним з наших слів: програмований робот-водій, багатофункціональний робот- тренажер, промисловий робот-зварювальник і т.д.

3. Складаємо таблицю ознак випадкових об'єктів: програмований (конструктор, мікроконтролер, двигун, датчик тощо), промисловий (двигун, мікросхема, оновлення), багатофункціональний (пульті, дисплей, датчик, програма).

4. Далі об'єднуємо пункти 2 та 3: програмований на мікроконтролері робот-тренажер, промисловий робот- зварювальник на багатофункціональному пульті, багатофункціональний робот-водій на промисловому двигуні.

3. Метод «ментальних карт» - це техніка візуалізації мислення, яка використовується як для генерації ідей, так і для вибору оптимального шляху рішення проблеми.

Ментальні карти використовуються для організації та впорядкування інформації, і навіть встановлення смислових зв'язків.

За допомогою ментальної карти можна розглянути різні види роботів. Як завдання учням можна запропонувати доповнити ментальну карту та дописати основні функції роботів, залежно від їх типу або скласти власну карту на тему «Напрями розвитку робототехніки».

4. Метод «Креативна технологія»

Техніка застосовна до конкретного продукту, для якого потрібно розробити креативну концепцію. Ця технологія дозволяє вивчити характеристики об'єктів.

Якщо нашим предметом є робот, можна запропонувати учням описати його властивості з різних точок зору:

- опис - вивчення команд оператора робота;

- порівняння - робот як людина, якій наказують виконати якісь дії;

- асоціації - порівняння виконуваних команд роботом та людиною;

- аналіз - перелік команд, для яких використовується робот;

- використання - перелік завдань, які виконує робот та не може виконати людина;

- оцінка - опис нових технологій, які можуть виникнути у зв'язку з розвитком робототехніки.

4. Педагогічний прийом "Дивуй!", суть якого полягає в тому, що вчитель знаходить такий кут зору на проблему, при якому навіть звичайне стає дивним. Наприклад, вчитель може сказати учням що сучасна людина вже не може обійтися без допомоги роботів і запропонувати їм або аргументовано погодитися з цим твердженням, або довести, що воно хибне.

Включення даних методів та прийомів у процес навчання дозволяє розглядати процес конструювання та програмування робота з різних боків, причому учень може погодитися з будь-яким твердженням, спростувати його, висунути свою точку зору. У процесі дискусії учні вчяться аргументувати, доводити, порівнювати та зіставляти, а також працювати в команді. Дані якості є необхідними для формування креативності.

Висновки

Узагальнюючи вищесказане, можемо зробити висновок, що освітня робототехніка є не лише інструментом впровадження STEAM-освіти в Україні, а і дієвим засобом формування креативності у дітей дошкільного та шкільного віку.

Систематичне застосування описаних вище методів та прийомів гарантує появу у дитини таких ознак креативності як здатність продукувати велику кількість ідей, здатність застосовувати різноманітні стратегії при вирішенні проблем, продукувати незвичайні, нестандартні ідеї та детально їх опрацьовувати. В процесі вивчення робототехніки разом із креативністю відбувається здобуття навички опору шаблонам, а саме здатність не слідувати стереотипам і тривалий час «залишатися відкритим» для різноманітної інформації, що надходить при вирішенні проблем, а це, у свою чергу забезпечує набуття учнем компетенцій, важливих у ХХІ столітті.

Список використаних джерел

1. Матвієнко Ю.С. Досвід впровадження освітньої робототехніки на платформі ARDUINO / Ю.С. Матвієнко, Ю.С. Матвієнко // Інноваційні трансформації в сучасній освіті: виклики, реалії, стратегії / Ю.С. Матвієнко, Ю.С. Матвієнко. - Київ: Національний центр "Мала академія наук України", 2020. - (Збірник матеріалів Другого Всеукраїнського відкритого науково-практичного онлайн-форуму). - С. 337-339.

2. Морзе Н.В., Струтинська О.В., Умрик М.А. Освітня робототехніка як перспективний напрям розвитку STEM-освіти. Відкрите освітнє е-середовище сучасного університету, №5 (2018). С. 178-187.

3. Струтинська О.В. Актуальність впровадження освітньої робототехніки в українську школу. Відкрите освітнє середовище сучасного університету, спецвипуск "Нові педагогічні підходи в STEAM освіті". 2019. С. 324-344

4. Professor Emeritus Seymour Papert, pioneer of constructionist learning, dies at 88 [Електронний ресурс] // MIT News. - 2016.

5. Ісаєва Г. Метод проектів - ефективна технологія навчання [Електронний ресурс] / Г. Ісаєва // ОсвітаНА - 2005.

Размещено на Allbest.Ru