Ушаков А.А., Гимназия №42
22 сентября 2008 года президент Российской федерации
подписал указ N 1383 “О проведении в Российской Федерации Года молодежи”,
главными задачами Года станут «развитие творческого, научного и
профессионального потенциала молодежи, ее активное привлечение к проведению
социально-экономических преобразований в стране, воспитание патриотизма и
гражданской ответственности».
Руководитель Федерального агентства по делам молодежи
Василий Якеменко, отвечая на вопрос о целях, которые преследуют проекты Года
молодежи, сказал, что долгосрочная цель - изменение мышления и образа жизни
целого поколения молодых людей, в том числе поддержка инновационного
поведения и проектного мышления, высокого профессионализма и т.д. Программа
мероприятий направлена на создание инновационной экономики, превращение России
в лидера XXI века.
Особое внимание уделяется развитию системы конкурсов,
которые должны стать «социальным лифтом», механизмом по отбору и
формированию интеллектуальной элиты общества. Одним из направлений являются фестивали
научно-технического творчества молодежи.
В рамках этого направления Федеральное агентство по
делам молодежи поддерживает программу выявления и продвижения перспективных
кадров для высокотехнологических отраслей “Робототехника: инженерно-технические
кадры инновационной России”, целью которой является привлечь внимание
талантливой молодежи к сфере высоких технологий. Сайт программы и первого
Всероссийского робототехнического фестиваля http://robosport.ru/
Рассмотренные мероприятия подчеркивают актуальность
исследовательской работы по изучению образовательного потенциала
робототехнических конструкторов Lego, которая
проводится в Гимназии №42. Школьная
информатика включает в себя кибернетику, которую Большая российская
энциклопедия определяет кибернетику как науку об управлении, связи и
переработке информации.
Кибернетические системы имеют рецепторы (датчики),
воспринимающие сигналы из внешней среды и передающие их внутрь системы, а также
входные и выходные каналы, по которым они обмениваются сигналами с внешней
средой. Выходные сигналы системы передаются во внешнюю среду через эффекторы
(исполнительные устройства).
Конструктор Lego Mindstorm является типичной кибернетической системой. В наборе
имеются датчики для сбора информации, вычислительный блок, который может
выполнять программы по обработке собранной информации, моторы, которые
позволяют кибернетической системе реагировать на сигналы внешнего мира.
Конструктор соответствует запросам и самой информатики
как науке. Одно из определений информатики – информатика это область
научно-технической деятельности, занимающаяся исследованием процессов
получения, передачи, обработки, хранения и представления информации, решением
проблем создания, внедрения и использования информационной техники и технологии
во всех сферах общественной жизни.
С этой точки зрения кибернетический конструктор
позволяет наглядно демонстрировать процесс обработки информации, собирать
автоматические системы, решающие те или иные задачи.
То, что роботехнический конструктор может
использоваться для изучения не только информатики, но и кибернетики, как одной
из тем школьной информатики, не является случайным, т.к. эти две науки
взаимосвязаны друг с другом, и
математикой, которая дает им инструмент для решения своих задач.
Роботы, кибернетические системы, собранные из
конструктора, могут быть использованы
для изучения 80% тем, необходимых для успешной сдачи единого экзамена по
информатике – информация и ее кодирование, алгоритмизация и программирование,
основы логики, моделирование и компьютерный эксперимент, технология программирования.
Однако в Гимназии 42, наибольшей привлекательностью
обладает перспектива использования роботов в качестве исполнителей алгоритма. Курс информатики начальной школы во многом
основан на концепции исполнителя. Исполнитель - объект, который
выполняет алгоритм. Назначение исполнителя точно выполнить предписания
алгоритма, подчас не задумываясь о результате и целях, т.е. формально.
Идеальными исполнителями являются машины, роботы,
компьютеры...
Понятие исполнителя является базовым при изучении
алгоритмизации и программирования. Существует множество учебных исполнителей:
Черепашка, Робот, Чертежник, Кенгуренок, Пылесосик, Муравей, Кукарача,
исполнитель АЛГО, исполнитель для языка Pascal ABC, исполнители
Роботландии и д.р.
В 5 – 6 классах гимназисты изучают учебный язык
программирования Лого. Лого закладывает основы алгоритмического мышления,
подготавливает к изучению более сложных концепций программирования. Исполнителем
языка программирования Лого является Черепаха, робот способный перемещаться по
плоскости, выполняя программу, заложенную в него учащимся.
Между Черепахой и роботом, собранным из конструктора Lego Mindstorm
не просто много общего – это одна технология обучения, реализующая
педагогические идеи Симура Пейперта. Симур Пейперт, разработчик Лого,
общепризнанного языка программирования для детей. Симур Пейперт математик, программист, профессор (The Media Lab, Lego
Professor of Learning Research Director, Epistemology and Learning Group), один
из пионеров внедрения компьютеров в образование.
При
достаточном количестве конструкторов их можно применять для индивидуальной работы на уроке
информатики, однако в начале экспериментальной проверки предполагается
использовать их на уроках шестых классов
только для ввода понятия исполнителя
и демонстрации его работы. Основным направлением будут факультативные занятия,
которые позволят в игровой форме провести ребенка от учебного языка программирования Лого к профессиональному языку Java. Один
конструктор, при групповой работе, достаточен для обучения шести детей.
Соответственно можно рассчитать минимальное количество конструкторов для всех
видов работ: для факультативных занятий – минимум один конструктор, уроков на
которых конструктор является наглядным пособием – один конструктор, уроков
информатики по изучению программирования – два или три конструктора на группу
из 12-18 человек.
Первый этап
по апробации использования данных конструкторов в 2008/2009 учебном году уже
проведен, и экспериментально подтвержден тезис о том, что данный конструктор
упрощает понимание ребенком таких базовых понятий программирования как «переменная», «цикл», «ветвление»,
«массив».