Модель организации дистанционных курсов повышения квалификации и виртуальной стажировки в области создания системы управления качеством образования на основе АИС Сетевой город

22.03.2013, выступление в дистанционной форме на международной конференции в г. Иркутске

Тема: Модель организации дистанционных курсов повышения квалификации и виртуальной стажировки в области создания системы управления качеством образования на основе АИС Сетевой город
Выступающий: Ушаков Алексей Александрович, доцент кафедры методики применения дистанционных технологий и технических средств обучения

Отзыв на проект концепции и содержания профессионального стандарта педагога

Не является публикацией

Уважаемый ХХХ, в результате обсуждения концепции нами сформированы следующие вопросы и предложения:

"Проект концепции и содержания профессионального стандарта педагога предлагается для широкого обсуждения с участием заинтересованных сторон: педагогов, руководителей школ, родителей, учащихся и всех желающих."

Данная цитата показывает, что авторы концепции понимают, что педагогический процесс в общеобразовательном учреждении строится на взаимодействии не менее чем четырех сторон: "педагогов, руководителей школ, родителей, учащихся"

Предложение: включить "Проект концепции и содержания профессионального стандарта педагога" в более масштабный документ, который определит самосогласованные стандарты для всех участников образовательного процесса:

1. Профессиональный стандарт руководителя школы
2. Профессиональный стандарт педагога
3. Государственный стандарт родителя учащегося
4. Государственный стандарт учащегося общеобразовательного учреждения

Требования стандартов для каждого участника педагогического процесса должны уравновешивать друг друга, давать механизмы для реализации каждого требования и нормы стандарта.

Например:
"Педагог должен: 4. Эффективно регулировать поведение учащихся для обеспечения безопасной образовательной среды."

В стандарте руководителя школы должна присутствовать симметричная формулировка, обеспечивающая поддержку данного требования стандарта педагога:
"руководитель школы ОБЯЗАН обеспечить помощь, создать условия, поддержку педагогу для эффективного регулирования поведения учащихся для обеспечения безопасной образовательной среды."

ГТРК Алтай Летний лагерь робототехники в Алтайском крае

Первый детский лагерь робототехники, который провели члены ассоциации Образовательная робототехника в Алтайском крае

Пузырная Елена Викторовна,
Миллер Антонина Валерьевна,
Ушаков Алексей Александрович
Брынин Георгий Эдуардович

Дело в интерпретации

К принятию закона «О защите детей от информации…» шли давно – не зря в школах с 2007 года существует автоматическая система фильтрации Интернет-контента. На мой взгляд, именно благодаря тому, что Интернет появился в ученической среде, взрослые вдруг ужаснулись. Действительно, сегодня в сети  негативного больше, чем это было в традиционных словесных социумах. Это не то же самое, что неприличные слова на заборе, и потому законодатели решили призвать к ответственности производителей информации.

Вопрос в другом: пока совершенно не понятно, каким образом будет присваиваться то или иное ограничение. Как я понимаю, на этот счет нет достаточно четких критериев. Производители сами должны решать, что можно предлагать детям, а что нельзя, но при этом у цензоров есть возможность применять административные санкции. Получается, закон можно интерпретировать двояко. Например, как мы сейчас уже знаем, волка из «Ну, погоди» не репрессируют, хотя он и курит. Якобы решили, что он будет исключением. Значит ли это, что исключения будет действовать и потом? Не известно.

Решение исследовательских задач на факультативных занятиях по робототехнике

Ушаков А.А., Гимназия №42, ic99aau@mail.ru

Статья для мероприятия "Будущее Алтая" 

С момента появления в школе курса информатики идут споры о ее месте и роли в системе научных и гуманитарных знаний, которые должны быть усвоены школьниками. Без сомнения, информатика, как наука о способах получения и обработки информации - актуальная наука, т.к. мы являемся свидетелями того, как происходит процесс перераспределения приоритетов общества с материальных процессов на информационные. В нашем веке владение информацией, знаниями, патентами, интеллектуальными правами, умение получать новую информацию, важнее, чем обладание материальными ресурсами и средствами производства.

Специалисты по информационным технологиям нужны, однако остаются вопросы, всегда сопровождавшие курс школьной информатики – программирование или владение существующими программами? Что важнее? Какое соотношение теории и практики является оптимальным?

Ответы на данные вопросы менялись в зависимости от техники которая становилась доступной школе. Когда в школах появились первые программируемые калькуляторы, на уроках информатики большое внимание уделяли математической стороне решаемых задач и низкоуровневому программированию. Появления первых, еще примитивных, школьных компьютеров привело к созданию курса информатики с уклоном на изучение языков программирования и решение алгоритмических задач. В настоящее время информатика переживает этап, который условно можно назвать «ориентация на практику». Благодаря техническому прогрессу современные школьные компьютеры обладают практически неограниченными возможностями и учителя зачастую не могут избежать соблазна от ориентации на какие-то профессиональные программные продукты. Курс информатики, как науки, может сводиться до узко-технологической составляющей – изучение текстового редактора, редактора векторной графики и т.д.

Между тем мы не должны забывать, что целью образования, получаемого школьниками, являются не только частные факты или навыки, но и развитие ума и чувства, умения критически мыслить, формирование мировоззрения и познавательных процессов.

Условия успешности создания информационного пространства

Условия успешности создания информационного пространства. Ушаков А.А. // Вопросы информатизации образования. №16, 1 сентября 2010 года. Сборник материалов II Международной научно-практической конференции "Инфо-Стратегия 2010". 28-30 июня 2010 г., с.61-66, http://www.infostrategy.ru 

Учитель, гуляя по городу, встречает родителя своего ученика. Завязывается вполне обычная для такой ситуации беседа.

- Как учится мой сын? Будет ли у него в этой четверти пять по математике?

- Ваня учится намного лучше! Молодец! Но для пятерки ему еще нужно много работать.

- Как? Мы так старались! Ведь он выполнил все домашние работы.

- Но за контрольную работу он получил четыре. И в самостоятельных работах он все еще совершает нелепые ошибки. Давайте посмотрим…

Учитель достает из кармана коммуникатор или смартфон, подключается к школьному серверу, и через минуту показывает родителю оценки ребенка за последний месяц.

- Вы знаете про его тройку, которую он получил 20 апреля? Нет? Почему? Оценки в электронный журнал выставляются в конце каждой недели. У вас нет пароля? Давайте я сейчас вам его выдам.

- Кстати, посмотрите на график с динамикой его среднего балла! В этой четверти ваш ребенок стал учиться на полбалла лучше, чем в предыдущей.

Возможна ли такая ситуация? Осторожный ответ таков – в настоящее время нет ничего, что мешало бы ей осуществиться. Существует несколько программных продуктов, информационных сервисов, которые решают задачу создания информационного пространства учебного учреждения.

Робототехника в средней школе - практика и перспективы

РОБОТОТЕХНИКА В СРЕДНЕЙ ШКОЛЕ - ПРАКТИКА И ПЕРСПЕКТИВЫ. Ушаков А.А. Педагогическое образование на Алтае. 2010. № 1. С. 286-290. 

Публикация в электронном журнале
Ушаков А.А. Робототехника в средней школе - практика и перспективы // Педагогическое образование на Алтае (Педагогический университетский вестник Алтая)  № 1 (2010), Режим доступа: http://www.altspu.ru/engine/download.php?id=3478

Мы живем в век информационных технологий. Дети с самого раннего возраста видят компьютеры, электронные устройства и воспринимают их как часть обыденной жизни. Трехлетний ребенок уверенно управляет телевизором, сотовым телефоном, может выполнять элементарные операции на персональном компьютере.

Школы, благодаря усиленным поставкам последних лет, были оснащены современными компьютерами, мультимедийными проекторами, интерактивными досками. Последние три года школы имеют постоянное подключение к сети Интернет. Создается впечатление, что ребенок, придя в школу, увидит адекватное окружение, соответствующее его представлениям о современной школе.

Действительно, ребенок может ничего не заметить, однако это может сделать учитель – в настоящее время не существует равновесия – в школе учащиеся получают знания с помощью компьютера, который выводит на экран красивые фотографии или фильмы. Ребенок может управлять виртуальными системами с помощью интерактивной доски, исследовать их поведение,  получая адекватное представление о взаимосвязях различных элементов этой системы. С помощью интерактивной доски можно получить полноценное представление о любом сложном понятии – круговороте воды в природе, законе Ома. В случае если в памяти компьютера нет необходимой информации ребенок, или учитель, могут быстро найти ее в сети Интернет.

Однако все эти знания виртуальны. Они приходят со страниц учебников или экрана компьютера, в который они попадают с мобильных носителей информации или по каналам связи. С помощью интерактивной доски ребенку при желании можно доказать что Земля плоская, а скорость света мгновенна.

Чтобы избежать схоластичности знаний предметы естественнонаучного цикла используют демонстрационный эксперимент и лабораторные работы. И здесь мы видим дисбаланс. Оборудование, которые используется учителями этих предметов, чтобы продемонстрировать детям, как изучается реальный физический мир, и выводятся его закономерности и законы, не является техникой «21 века». Приборы, составляющие основу школьного фонда лабораторного оборудования, обладают не только высокой погрешностью, позволяющей оценивать результаты эксперимента скорее качественно, чем количественно. Оно никак не использует возможности компьютера, который уже стоит в кабинете. Компьютер помогает работать с информацией, обрабатывать ее, интерпретировать. Однако эта информация попадает в школьный компьютер в обход приборов, которыми пользуются учитель и ученик.

Решением этой проблемы может служить программно-аппаратный комплексы AFS, Vernier, Архимед представляющие собой цифровую естественнонаучную лабораторию на базе компьютерного оборудования, и предназначенные для проведения демонстрационных учебных экспериментов по физике, химии, биологии, математике и основам безопасности жизнедеятельности. И конструкторы Lego Mindstorms NXT. Которые позволяют через занятия робототехникой познакомить ребенка с законами реального мира и особенностями функционирования восприятия этого мира кибернетическими механизмами.

Оборудование AFS, Vernier и Lego Mindstorms имеет не только общую концепцию, но совместимость на уровне датчиков и языка программирования. Их датчики могут быть установлены на роботе, а язык программирования робота, LabView, используется для программирования лабораторного оборудования.

Данную особенность можно использовать для создания системы взаимосвязанных факультативных занятий по физике, химии, биологии и информатике, объединенных не только единой технологией, но и общими, глобальными, целями  - выявление и поддержка одаренных учащихся, развитие их интеллектуальных, творческих способностей, поддержка научно-исследовательских интересов.

Окончательным результатом может стать цикл научно-исследовательской и технической деятельности охватывающий учащихся с 1 по 11 класс:

1-2 класс – Лего-творчество (развитие внимания, сообразительности, памяти, мелкой моторики);

3-4 класс – Лего-конструирование (изучение простых машин – рычаги, редукторы; простое программирование);

5-9 класс – Лего-робототехника (Сборка и программирование роботов, соревнования);

8-11 класс – Олимпиадное программирование (Изучение теории алгоритмов, математики, классических языков программирования);

8-11 класс – Соревнования роботов (Подготовка и участие в соревнованиях, изучение альтернативных языков программирования роботов);

8-11 класс – Естественнонаучное исследование (Целенаправленная работа над проблемой имеющей научно-практическое значение, изучение научного способа познания мира с использованием современных лабораторных инструментов и систем обработки данных).

В МОУ Гимназия №42 существуют фрагменты данной целостной системы. Сдерживающим фактором является необходимость формировать базовый комплект оборудования, который станет единообразным стандартом во всех лабораториях гимназии, значительно упрощая организацию исследовательской и творческой деятельности учащихся.

Нетрудно заметить, что робототехника, как факультатив информатики занимает в данной схеме центральное место. Это логично – в современном мире главным качеством специалиста является способность работать с информацией.

Дети с легкостью осваивают новые компьютерные программы, без инструкций разбираются в настройках сотовых телефонов и других технических устройств.

Но есть и другое - их все труднее заинтересовать такими вещами как программирование и конструирование. Причин этого явления много - современный мир перегружен впечатлениями, событиями, информацией. И дети просто не успевают сосредоточиться на чем-то одном на достаточно длительный срок. Интересно все. А математика, программирование требуют полной сосредоточенности и дают какой-то результат иногда даже не через месяцы занятий, через годы. В том же программировании ребенку трудно найти стимул – кажется, что все программы уже написаны, чем удивить сверстников?

Еще одна проблема – виртуализация жизни детей. Они слишком много времени проводят за компьютером и телевизором, размывая в своем сознании границу между реальным и выдуманным миром. Законы физики они узнают из фильмов и игр.

Как мы уже отмечали, в школе сейчас им предлагают всего лишь еще один вариант виртуальности. Требуется найти соприкосновение с реальным миром. Для информатики таким «соприкосновением» может стать робототехника.

В начальной школе, 5-7 классах, иногда и в старших, изучение программирования вводится с понятия исполнителя. Это некий робот. В Лого это Черепаха, но известны и другие исполнители – Робот, Пылесос, Жук, Муравей. Идея использования исполнителя для развития алгоритмического мышления детей проверена временем и практикой. Дети с удовольствием командуют роботами, заставляя делать их все более и более сложные действия. Изучая в игровой форме сложные алгоритмические конструкции и связанный с ними теоретический материал.

В основе нашей работы лежит идея продолжить методику преподавания информатики, основанную на понятии исполнителя, заменив виртуального робота реальным. Это стало возможным после начала продаж конструктора Lego Mindstorms NXT. Данный конструктор универсален, с его помощью можно собрать десятки конструкций, но мы останавливаемся на модели максимально похожей на Черепаху Сеймура Пейперта, являющуюся частью среды программирования Лого.

Конструктор может быть использован на обычном уроке информатики. Демонстрация Лего-робота, его конструкции, движение при выполнении программ, на первых уроках изучения языка программирования Лого позволяет детям лучше представить, чем они будут заниматься на последующих занятиях. Такая визуализация поможет тем детям, которые испытывают трудности с восприятием схематического исполнителя, который они видят на уроке информатики.

Однако наиболее интересны занятия, на которых робот является не вспомогательным, а основным средством обучения. Для снижения риска от внедрения нового учебного оборудования предлагаем начинать с факультативных занятий.

Уже первые уроки робототехники дадут ученику, и учителю, понимание разницы между виртуальным и реальным миром. Например, если Черепахе на экране монитора компьютера дать команду «вперед 10», то Черепаха нарисует прямую линию, и пройдет ровно 10 шагов. Лего-роботу можно дать точно такую же команду. Однако, то, что он проедет по прямой линии и на указанное расстояние уже менее вероятно. Почему? Это уже постановка задачи первого исследования. Возможно, неудачна конструкция робота или влияют внешние условия. Можно ли исправить это отклонение программным методом?

Что такое черный цвет? А белый? Как объяснить роботу, что он должен ехать до конца черной линии? Это уже не просто программирование, это исследование.

Нужно найти шарик, расположенный на лабораторном столе и взять его в клешни.

Решение кажется не очень сложным – поворот вправо, пока не увидишь препятствие, движение вперед, пока не окажешься на расстоянии 5 см от препятствия, разжать клешни, движение вперед на 3 см, сжать клешни.

Такое решение подсказывает математика и предыдущий опыт программирования.

Но теоретический алгоритм не срабатывает. Решение занимает до 2-3 уроков, даже у достаточно взрослых учащихся.

Проблемы:

1. Увидев препятствие (шарик) робот не может точно определить его положение из-за наличия погрешности в показаниях ультразвукового радара.

2. Установив, с помощью математической коррекции погрешности, наиболее вероятный вектор движения на шарик робот может потерять его из поля зрения при движении вперед. Потребуется постоянная коррекция курса.

3. Если сжать клешни робота с излишней силой шарик просто выскользнет из них.

Мы считаем, что занятия робототехникой помогут заинтересовать детей информатикой, техникой, наукой. Программирование робота позволяет получить интересный результат уже на первых занятиях. Даже небольшие и простые программы заставляют робота демонстрировать интересное поведение, которое можно с гордостью показать своим одноклассникам.
Если таких стимулов будет недостаточно стоит обратить внимание на соревнования роботов, которые можно проводить внутри школы. Ради победы в соревнованиях может возникнуть стимул изучить и более сложные темы – такие как логика, или более сложный язык программирования робота.

Сами по себе соревнования роботов очень красивы и азартны, они хорошо воспринимаются неподготовленными зрителями, поэтому они могут сыграть роль популяризатора занятий, вовлекая в занятия программированием все новых школьников. Считаем, что было бы полезно провести пробные и показательные соревнования роботов: http://s42.asu.ru/doc/ic/curs/robot/index.php

Конечно же, факультатив робототехники не приведет к тому, что все дети захотят стать программистами и роботостроителями, инженерами, исследователями. В первую очередь занятия рассчитаны на общенаучную подготовку школьников, развитие их мышления, логики, математических и алгоритмических способностей, исследовательских навыков.

Кроме того, учащиеся, прошедшие обучение на факультативных занятиях по робототехнике могут, при желании, продолжить занятия с учителями естественнонаучных предметов, которые смогут использовать их знания оборудования и языка программирования LabView для проведения научно-исследовательских работ с использованием самых современных средств сбора и обработки данных.

Задачник по робототехнике

Введение

Данный сборник задач предназначен для использования на факультативных занятиях по Робототехнике. Основой концепции предлагаемого факультативного курса является ориентация на школьный курс информатики. В качестве платформы для создания роботов мы выбираем конструктор Lego Mindstorms. Базовой конструкцией, на которую ориентированы задания, является собранная из этого конструктора модель робота, под названием Tribot. В отличие от традиционных факультативов, основанных на Лего-технологии, мы практически полностью игнорируем техническую составляющую робототехники. Все предлагаемые задания можно решить не изменяя конструкции робота. Основная цель курса – обучение основам алгоритмизации и программирования.

Робот рассматривается в рамках концепции исполнителя, которая используется в курсе информатики при изучении программирования. Однако в отличие от множества традиционных учебных исполнителей, которые помогают школьникам разобраться в этой достаточно сложной теме, лего-робот действует в реальном мире, что не только увеличивает мотивационную составляющую изучаемого материала, но вносит в него исследовательский компонент.

При программировании робота нет однозначного решения – любая задача решается после нескольких предварительных попыток, в результате которых собирается некий экспериментальный материал, позволяющий понять, как робот воспринимает ту или иную ситуацию. При решении задач приходится учитывать погрешность в показаниях датчиков робота, его исполнительных механизмов, влияние окружающей среды и множества других факторов. Благодаря этой особенности факультатив робототехники становится для школьников, не просто курсом по изучению программирования, но и местом, где учатся применять теоретические знания на практике, получают навыки проведения физического эксперимента, развивают наблюдательность и сообразительность.

Предлагаемые задачи рассчитаны на учащихся 5-9 классов. Все задачи обязательны к решению. Т.к. теоретическое решение задач невозможно, пропуск любой задачи приводит к недопониманию того или иного нюанса поведения робота. Дифференциация школьников начинается с темы «Математические и логические операции» - для решения задач данного блока учащимся 5-7 классов придется познакомиться с понятиями математической логики.

Потенциал факультатива не ограничивается девятым классом. Все учащиеся проявившие способности при решение задач из данного сборника могут продолжить углубленное изучения одного из профессиональных языков программирования, поддерживаемых конструктором Lego Mindstorms. Самым перспективными из них следует считать Java и LabView. Для школьников проявивших достаточный интерес к робототехнике и программированию роботов не исключается возможность участия в региональных и всероссийских соревнованиях по робототехнике.

Задача №1

Исходное состояние:

Робот находится в центре окружности диаметром не менее 40 см. С помощью коротких отрезков окружность разделена на восемь равных частей (см. рис.).

Задание:

Ответить на вопрос – на сколько градусов должен провернуться вал левого двигателя, чтобы робот повернулся вправо на угол в:

а) 45 градусов б) 90 градусов в) 180 градусов?

Провести экспериментальную проверку, написав программы поворота робота на указанные углы.

Запустите программы несколько раз, какова погрешность движения робота? Насколько отличаются углы поворота робота при выполнении одной и той же программы?

Заполните таблицу

Угол поворота корпуса  робота	Угол поворота левого колеса робота
450
900
1800
10

Окружность используется в качестве транспортира.

Задача 2

Исходное состояние:

Робот находится в начале отрезка черной линии длиной не менее 60 см. На расстоянии 10, 25, 40 и 60 см от начала отрезка расположены жирные, хорошо заметные черные точки (см. рис.).

Задание:

Ответить на вопрос – на сколько градусов должен повернуться вал левого и правого двигателя, чтобы робот проехал вперед на:

а) 10 см б) 25 см в) 40 см г) 60 см?

Провести экспериментальную проверку, написав программы движения работа на указанные расстояния.

На жирные точки, расположенные на черной линии, устанавливаются флажки, сделанные из деталей лего-конструктора. Программы считаются правильными, если робот, начав движение от начала линии, останавливается не далее 2 см от соответствующего флажка.

Заполните таблицу

Расстояние пройденное роботов	Угол поворота левого и правого колеса робота
10 см
25 см
40 см

Задача №3

Исходное состояние:

Робот находится в центре пересечения двух линий по 60 см длины каждая. На конце каждой линии стоит флажок, сделанный из деталей лего-конструктора (см. рис.).

Задание:

Написать программу движения робота вдоль линий таким образом, чтобы робот коснулся каждого флажка, не опрокинув его.

Ограничения

Робот не должен выезжать за пределы траектории обозначенной линиями.

Задача должна быть решена без использования датчиков расстояния и освещенности.

Задача №5

Исходное состояние:

Игровое поле свободно от посторонних предметов.

Задание:

Написать программу движения робота по дугообразной траектории (см. рис.).

3.3. Цикл контролируемый сигналом от сенсоров

Задача №100815234658

Исходное состояние:

Робот находится на игровом поле. На расстоянии 100 см от него в зоне видимости его радаров находится небольшая картонная коробка.

Задание:

Написать программу движения робота вперед до тех пор, пока расстояние до коробки не уменьшится до 20 см. Совершать повороты роботу не потребуется.