В современном информационном обществе робототехника является одной из приоритетных и быстро развивающихся отраслей в области военного дела, здравоохранения, машиностроения и т.д. Роботы становятся незаменимыми помощниками человека в быту, активно интегрируются в сферу обслуживания, появляются и в системе образования. Развитие робототехнической промышленности приводит к необходимости подготовки инженерных кадров для их проектирования и обслуживания, что является важным стимулом для проведения педагогических исследований в области образовательной робототехники.
Образовательная робототехника в современном мире занимает достаточно важное место, поскольку, во-первых, ее прогресс направлен на потребности современного общества, во-вторых, она определяет глобальные изменения, связанные с привлечением внимания молодого поколения к инженерным специальностям [1, с. 20]. При этом она является мощным инструментом для развития логического, творческого и системного мышления, который способствует формированию познавательного интереса обучающихся к естественным и точным наукам. Образовательная робототехника представляет собой новую, актуальную педагогическую технологию, которая находится на стыке перспективных областей знания: механики, электроники, автоматики, конструирования, программирования, схемотехники и технического дизайна [2, с. 10].
В связи с этим в развитых и во многих развивающихся странах мира наблюдается тенденция к внедрению в педагогические вузы образовательных программ высшего и дополнительного образования по подготовке специалистов в области образовательной робототехники. С 2015 г. в России, в соответствии с учебным планированием с элементами робототехники предполагается знакомить школьников в курсе предмета «Технология» [3, с. 114]. Однако это не всегда возможно сделать качественно и результативно из-за отсутствия материальной базы или педагогических кадров с необходимым уровнем подготовки в данной области.
Цель исследования заключается в том, чтобы на основе выявления значимости и потребности системы школьного и дополнительного образования в педагогах по образовательной робототехнике проанализировать и сравнить варианты их профессиональной подготовки в вузах России, презентовать опыт Ивановского государственного университета по предоставлению студентам (будущим педагогам) возможности получения дополнительной профессиональной квалификации «Педагогика дополнительного образования: Робототехника» на этапе получения высшего образования в рамках программы профессиональной переподготовки.
Материал и методы исследования
Для решения поставленных задач исследования были использованы теоретические и эмпирические методы, включающие обобщение и анализ публикаций в области образовательной робототехники, анализ сайтов образовательных учреждений высшего образования на предмет наличия образовательных предложений по образовательной робототехнике; анкетирование руководителей центров детского технического творчества на предмет потребности в специалистах в области образовательной робототехники; анкетирование выпускников образовательной программы дополнительной профессиональной переподготовки «Педагогика дополнительного образования: Робототехника» на предмет их трудоустройства.
Результаты исследования и их обсуждение
Робототехника считается популярным и перспективным направлением дополнительного образования школьников во многих странах мира, об этом свидетельствуют наличие и постоянное увеличение международных и национальных программ и проектов по развитию детского технического творчества в этой области (табл. 1).
Таблица 1
Международные и национальные программы и проекты по развитию детского технического творчества в области робототехники
|
Название |
Описание |
Ссылка на сайт |
|
Robotics Education & Competition (REC) |
Миссия фонда заключается в повышении интереса и вовлеченности обучающихся в науку, технологии, инженерию и математику (STEM) путем вовлечения обучающихся в доступные и практико-ориентированные технические программы по робототехнике |
|
|
BadgerBOTS |
Робототехническая корпорация, миссия которой – вдохновить молодежь на занятия наукой, технологиями, инженерией и математикой (STEM). Свою деятельность организация осуществляет в США, в округе Дейн, штат Висконсин. Организация состоит из высококвалифицированной команды, специализирующейся на различных сферах деятельности: инженерия, микробиология, проектирование, информационные технологии, экономика. Организация занимается обучением в области робототехники, программирования и разработки приложений |
badgerbots.org |
|
Project Lead The Way |
Некоммерческая организация, которая занимается подготовкой учащихся и преподавателей в США. Проект реализуется более чем в 12 тыс. школ, более 70 тыс. учителей прошли подготовку по данной программе. Выпускники PLTW являются молодыми специалистами в своей сфере. Партнерами и спонсорами проекта выступают компании, известные как на мировом рынке, так и в отдельных странах. Образовательные программы нацелены на подготовку в области информатики, проектирования, конструирования, инженерии и биомедицины |
pltw.org |
|
CODESKILLS4ROBOTICS |
Европейский проект, который нацелен на поддержку школ в разработке стратегии для реализации программ проекта, создание клубов программирования на базах школ, установление связей между школами. Основной целевой аудиторией проекта являются обучающиеся от 9 до 12 лет. Свою деятельность проект осуществляет в Греции, Швеции и Бельгии |
codeskills4robotics.eu |
|
National Science Foundation (NSF) |
Независимое федеральное агентство, созданное в 1950 г., целями которого являются содействие прогрессу науки, укрепление здоровья нации, процветания и благосостояния, а также обеспечение национальной обороны. Фонд поддерживает фундаментальные исследования на территории США и проекты в области робототехники |
nsf.gov |
|
Robotics Alliance Project |
Проект, организованный Национальным управлением по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA). Данный проект непосредственно связан с робототехникой, направленной на исследование в области космического пространства. В рамках проекта организуются различные творческие и инженерные соревнования, которые позволяют участникам решать реальные задачи и проблемы, способные помочь исследованиям в области аэронавтики и космонавтики |
robotics.nasa.gov |
|
4-H |
Проект, который нацелен на обеспечение доступного всестороннего развития обучающихся в различных сферах деятельности. В рамках реализуемых программ дети и подростки выполняют практические проекты в областях здравоохранения, науки, сельского хозяйства и социальной сферы. |
4-h.org |
|
VexRobotics |
Компания по производству конструкторов робототехники для самостоятельной сборки. Продукция компании предназначена для обучающихся разных возрастов и включает в себя различные виды конструкторов, которые предназначены для изучения робототехники, принципов конструирования и программирования, а также профессиональные конструкторы для построения сложных механизмов. Также компания является организатором различных соревнований в области робототехники и сотрудничает с различными образовательными учреждениями, что позволяет увеличивать охват сферы робототехники и сделать эти знания более доступными |
vexrobotics.com |
|
Robotics Engineering Technology |
Программа Калифорнийского университета в Пенсильвании, которая нацелена на изучение области компьютерных наук, вычислительной техники, машиностроения и электротехники. В процессе обучения изучаются процессы проектирования, средства 3D-проектирования и черчения, методы и способы устранения неполадок и ремонта роботизированных компонентов и систем, программирование ПЛК (программируемых логических контроллеров) |
calu.edu/academics/undergraduate/associate/robotics-engineering-technology/index.aspx |
|
Purdue |
Онлайн-университет, основной деятельностью которого является подготовка в области робототехники. Университет предлагает образовательные программы для начальной, основной и средней школы, высшего и специального образования (в том числе и для лиц с ОВЗ). Обучение является не только теоретическим, но и практическим за счет использования специализированных тренажеров |
online.purdue.edu/blog/education |
В России, как и во всем мире, в рамках решения задач федерального проекта «Успех каждого ребенка» и национального проекта «Образование» создаются условия для развития детского технического творчества, открываются новые образовательные центры: технопарки «Кванториум», центры «IT-куб», центры образования «Точки Роста». Для реализации поставленных в проектах задач и работы в созданных инновационных центрах требуются педагоги с широким спектром компетенций, готовые к освоению новых передовых технологий и способные к руководству проектной и исследовательской деятельностью обучающихся.
С целью анализа востребованности педагогов в области образовательной робототехники нами было проведено анкетирование руководителей технопарков «Кванториум», центров «IT-куб» и центров образования «Точки Роста». В исследовании приняли участие 75 респондентов из 12 регионов России и получены ответы на интересующие исследовательские вопросы (табл. 2).
Таблица 2
Потребность системы образования в педагогах по робототехнике
|
Вопрос |
Результат |
|
Проводятся ли на вашей базе занятия по робототехнике? |
28% – проводятся |
|
Имеется ли в вашем центре оборудование для обучения робототехнике? |
69% – имеется |
|
Требуются ли вам педагоги по робототехнике? |
60% – требуются |
|
Готовы ли вы принять на работу студентов, освоивших программу по образовательной робототехнике? |
52% – готовы трудоустроить |
Данные, представленные в таблице 2, позволяют констатировать наличие вакансий для педагогов в области образовательной робототехнике на рынке труда и тот факт, что руководители инновационных образовательных центров готовы к трудоустройству молодых и перспективных педагогов в этой образовательной области.
Важно отметить, что внедрение элементов робототехники в учебный процесс требует соответствующей подготовки педагогических кадров, так как будущие учителя должны не только уметь работать с робототехническими наборами и уметь программировать их, но и владеть эффективными педагогическими приемами обучения школьников [4, с. 4]. С целью изучения возможностей получения педагогического образования по робототехнике нами были созданы поисковые запросы для анализа образовательных предложений вузов.
В Московском педагогическом государственном университете реализуется образовательная программа высшего образования подготовки магистров «Робототехника и электроника в образовании» по направлению подготовки 44.04.01 Педагогическое образование. В рамках данной программы в течение 2 лет осуществляется подготовка педагогов в области преподавания школьной робототехники и электроники. При этом образовательная программа ориентирована на формирование готовности применять эффективные педагогические и информационно-коммуникационные технологии по направлениям «Робототехника» и «Электроника» в основной школе и в системе дополнительного образования школьников. В процессе обучения по образовательной программе магистранты рассматривают теорию решения изобретательских задач, проблемно-ориентированное программирование микроэлектроники и робототехники, архитектуру современных микроконтроллеров, знакомятся с современными методами и средствами робототехнических систем, системами инженерного проектирования, а также изучают методику обучения робототехнике в образовательных организациях и технологии проектирования робототехнических систем в школе. Таким образом, по результатам обучения магистранты становятся востребованными специалистами в области дополнительного образования в качестве преподавателей робототехники.
Образовательные программы высшего образования по подготовке специалистов в области преподавания образовательной робототехники реализуются и на уровне бакалавриата. В частности, Омский государственный педагогический университет реализует основную профессиональную образовательную программу подготовки бакалавров «Технология и Робототехника» по направлению подготовки 44.03.05 Педагогическое образование (с двумя профилями подготовки). По результатам пятилетнего обучения выпускники могут осуществлять профессиональную деятельность как в сфере школьного, так и в сфере дополнительного образования в качестве учителей технологии и робототехники. В контексте подготовки к преподаванию робототехники студенты знакомятся с основами мехатроники и робототехники, овладевают теоретическими и практическими основами конструкторской деятельности, рассматривают вопросы программирования и проектирования робототехнических устройств (в том числе и Lego-роботов) на базе различных объектно-ориентированных языков программирования (Python, C++, Java), изучают основы управления робототехническими устройствами на платформе Arduino, а также рассматривают вопросы методики обучения робототехнике, методики подготовки и проведения робототехнических соревнований. Кроме того, в рамках образовательной программы предусмотрено проведение учебных и производственных практик, в том числе и по профилю подготовки «Робототехника».
В педагогических вузах также реализуются образовательные программы по подготовке специалистов в области образовательной робототехники для работы в начальном образовании. Например, в Тобольском педагогическом институте имени Д.И. Менделеева осуществляется подготовка бакалавров по профилю «Начальное образование; робототехника» по направлению подготовки 44.03.05 Педагогическое образование (с двумя профилями подготовки). По результатам шести лет обучения выпускники могут осуществлять профессиональную деятельность в качестве учителей начальных классов, педагогов группы продленного дня, организаторов внеурочной работы в школах в области робототехники, педагогов в учреждениях дополнительного образования: домах технического творчества и детских творческих центрах, где востребованы кадры с данным уровнем квалификации. Студенты бакалавриата изучают основы и историю робототехники, особенности организации кружковой работы по робототехнике, методику преподавания образовательной робототехники, а также особенности организации научно-исследовательской деятельности и организации соревнований по робототехнике.
На базе многих вузов организованы курсы повышения квалификации по образовательной робототехнике. Например, одной из таких программ является программа «Образовательная робототехника в школе в контексте требований ФГОС», реализуемая на базе Омского государственного педагогического университета. По итогам трехнедельного обучения по данной программе слушатель получает удостоверение о повышении квалификации. В рамках обучения на образовательной программе слушатели знакомятся с особенностями организации образовательного пространства для успешной реализации конструкторской деятельности, изучают основы конструирования и программирования моделей роботов, в том числе и на базе Lego MindStorms NXT, а также особенности проведения соревнований по робототехнике.
Другим примером программы повышения квалификации для педагогов дошкольного образования служит образовательная программа «Развитие профессиональных компетенций педагога ДОО в области образовательной робототехники», реализуемая на базе Казанского (Приволжского) федерального университета. По результатам двухнедельного обучения слушатели получают удостоверение о повышении квалификации установленного образца. В процессе обучения слушатели программы овладевают навыками методики организации занятий по робототехнике, анализируют закономерности и механизмы влияния робототехники на познавательную и личностную сферу ребенка дошкольного возраста, а также определяют пути и приемы, которые способствуют его разностороннему развитию. Сравнительная характеристика образовательных программ представлена в таблице 3.
Таблица 3
Сравнительная характеристика образовательных программ
|
Наименование программы |
Образовательное учреждение |
Срок обучения |
Форма обучения |
Документ об образовании |
|
«Робототехника и электроника в образовании» по направлению подготовки 44.04.01 Педагогическое образование |
Московский педагогический государственный университет |
2 года |
Очная, магистратура |
Диплом установленного образца |
|
«Технология и Робототехника» по направлению подготовки 44.03.05 Педагогическое образование (с двумя профилями подготовки) |
Омский государственный педагогический университет |
5 лет |
Очная, бакалавриат |
Диплом установленного образца |
|
«Начальное образование; робототехника» по направлению подготовки 44.03.05. Педагогическое образование (с двумя профилями подготовки) |
Тобольский педагогический институт им. Д.И. Менделеева
|
6 лет |
Заочная, бакалавриат |
Диплом установленного образца |
|
«Образовательная робототехника в школе в контексте требований ФГОС» |
Омский государственный педагогический университет |
3 недели (72 ч) |
Очно-заочная |
Удостоверение о повышении квалификации |
|
«Развитие профессиональных компетенций педагога ДОО в области образовательной робототехники» |
Казанский (Приволжский) федеральный университет |
2 недели (64 ч) |
Очная, заочная |
Удостоверение о повышении квалификации |
В Шуйском филиале ИвГУ, как и во многих вузах, создана и постоянно модифицируется гибкая система по созданию условий расширения сферы профессиональной деятельности для педагогов средствами дополнительного образования [5]. В Центре дополнительного образования вуза разработаны и успешно реализуются значительное количество разнообразных программ дополнительной профессиональной подготовки (переподготовки). В 2020–2021 учебном году успешно стартовала программа профессиональной переподготовки «Педагогика дополнительного образования: Робототехника». Программа включает в себя как общепедагогический модуль по организации дополнительного образования, так и профильный модуль, который содержит в себя дисциплины «Основы робототехники», «Алгоритмизация и программирование», «Методика обучения робототехнике детей дошкольного и младшего школьного возраста в дополнительном образовании», «Методика обучения робототехнике детей среднего и старшего школьного возраста в дополнительном образовании», «Соревнования по учебной робототехнике».
Важной частью обучения является стажировка, на которой студенты в качестве практикантов проводят занятия по робототехнике с дошкольниками и младшими школьниками в рамках проекта «Дети в университете», в качестве волонтеров проводят выездные мастер-классы и занятия по робототехнике с обучающимися школ. Обучающиеся включены в проект «Мобильная лаборатория робототехники “РобоВектор”», который получил поддержку со стороны Российского фонда фундаментальных исследований и Правительства Ивановской области. Целью проекта является интеграция образовательной робототехники в сельские школы и центры дополнительного образования. Благодаря участию в нем у студентов появилась возможность реализации социально значимой деятельности, они приобрели опыт командной и педагогической работы. Как демонстрирует практика, включение студентов в образовательную деятельность школ и центров детского технического творчества может служить механизмом обеспечения потребности образовательных учреждений в необходимых специалистах.
Большинство обучающихся на программе профессиональной переподготовки в 2020–2021 учебном году (50%) являлись студентами образовательной программы бакалавриата «Математика; Информатика», 31% обучающихся – студенты магистратуры образовательной программы «Информационные технологии в профессиональной деятельности педагога», 14% составляют студенты образовательных программ бакалавриата «Технология; Экономика» и «Начальное образование; Дошкольное образование».
По данным анкетирования обучающихся и экспертных оценок работодателей и преподавателей вуза, 13% из них уже были трудоустроены как педагоги дополнительного образования по робототехнике еще на момент получения образования; 33% имели реальные предложения по трудоустройству на момент обучения и трудоустроены на начало 2021–2022 учебного года; 40% – готовы к трудоустройству в области образовательной робототехники и имеют предложения. Остальные выпускники готовы к обучению школьников робототехнике и планируют использовать полученные знания в процессе преподавания своих предметов по окончании вуза [6].
Заключение. Программы подготовки педагогов по робототехнике уже имеются среди образовательных предложений вузов как для уровня бакалавриата, так и для уровня магистратуры. Но таких предложений мало, это связано, прежде всего, с тем, что отдельный учебный предмет «Робототехника» в школьной программе на сегодняшний день отсутствует.
В современных образовательных условиях робототехника может рассматриваться как направление детского технического творчества, а педагоги по робототехнике востребованы в инновационных образовательных центрах: технопарках «Кванториум», центрах «IT-куб», центрах образования «Точки Роста». Краткосрочные курсы повышения квалификации в области образовательной робототехники могут быть полезны учителям технологии, информатики или физики, но полученных за этот срок компетенций явно недостаточно для работы педагога в обозначенных инновационных центрах.
Хорошей альтернативой для развития профессиональной компетентности будущих учителей информатики, технологии, физики, педагогов начального и дошкольного образования в области образовательной робототехники является получение студентами дополнительной профессиональной квалификации «Педагогика дополнительного образования: Робототехника» в рамках профессиональной переподготовки еще на этапе обучения в вузе по основному профилю. Данная программа успешно реализуется в Шуйском филиале ИвГУ, рассчитана на 520 ч и ориентирована на подготовку будущих педагогов к работе в инновационных образовательных центрах.
Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ и Ивановской области в рамках научного проекта № 20-413-370001.
Библиографическая ссылка
Зайцева С.А., Иванов В.В., Киселев В.С., Зубаков А.Ф., Маркелов В.К. ПОДГОТОВКА СПЕЦИАЛИСТОВ В ОБЛАСТИ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ РОБОТОТЕХНИКИ // Современные проблемы науки и образования. – 2021. – № 6. ;URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=31346 (дата обращения: 20.04.2024).