Сетевое издание
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,120

ПОДГОТОВКА СПЕЦИАЛИСТОВ В ОБЛАСТИ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ РОБОТОТЕХНИКИ

Зайцева С.А. 1 Иванов В.В. 1 Киселев В.С. 1 Зубаков А.Ф. 1 Маркелов В.К. 1
1 Шуйский филиал ФГБОУ ВО "Ивановский государственный университет"
Робототехника занимает особое место в современном информационном обществе, поэтому во многих странах мира в педагогические вузы активно внедряются образовательные программы высшего и дополнительного образования по подготовке специалистов в области образовательной робототехники. Образовательная робототехника представляет собой новую, актуальную педагогическую технологию, которая находится на стыке перспективных областей знания. В статье рассматривается место робототехники в системе школьного и дополнительного образования, описываются международные программы и проекты по развитию детского технического творчества в области робототехники, а также обосновывается потребность системы образования в педагогах в сфере образовательной робототехники. В рамках проведенного исследования анализируются образовательные предложения вузов с целью изучения возможностей получения педагогического образования по робототехнике. В Центре дополнительного образования Шуйского филиала ФГБОУ ВО «Ивановский государственный университет» разработана и успешно реализуется программа дополнительной профессиональной переподготовки «Педагогика дополнительного образования: Робототехника», в рамках которой у работающих педагогов и студентов вуза имеется возможность расширить сферу своей профессиональной деятельности, принять участие в образовательных проектах университета «Дети в университете» и «Мобильная лаборатория робототехники “РобоВектор”».
образовательная робототехника
педагог
вуз
студенты
образовательная программа
подготовка педагогических кадров
1. Орлов С.Ю. Подготовка специалистов для преподавания робототехники в разных странах // Педагогическая перспектива. 2021. № 3. С. 19-26.
2. Чупин Д.Ю., Ступин А.А., Ступина Е.Е., Классов А.Б. Образовательная робототехника: учебное пособие для студентов педагогических вузов. Новосибирск: Сибпринт, 2019. 114 с.
3. Ионкина Н.А. Особенности отечественного и зарубежного опыта подготовки педагогов к обучению робототехнике // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Информатизация образования. 2018. Т. 15. № 1. С. 114-121.
4. Гребнева Д.М. Основы робототехники: учебно-методическое пособие. Ульяновск: Зебра, 2021. 80 с.
5. Зайцева С.А., Киселев В.С. Вузовская подготовка многопрофильного педагога // Современные проблемы науки и образования. 2021. № 1. [Электронный ресурс]. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=44831354 (дата обращения: 06.12.2021).
6. Зайцева С.А., Киселев В.С., Зубаков А.Ф. Интеграция образовательной робототехники в школы (отечественный и зарубежный опыт) // Научный поиск: личность, образование, культура. 2021. № 1 (39). С. 8-16.

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

roboticseducation.org

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: 04.02.2023).

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 = 1.685