· с учетом общих задач отбираются в содержании материала те знания и учебные действия, которые доступны всем детям, могут осваиваться одновременно учащимися всех возрастных групп;

· подбираются соответствующие общему содержанию способы учебной работы учащихся разного возраста;

· с учетом задач выделяются, с одной стороны, те вопросы в изучаемом материале, которые непосильны для младших, но должны быть усвоены старшими, с другой - необходимые для изучения или закрепления младшими и уже непривлекательные для старших.

Принцип педагогизации учебной деятельности детей.

На уроках старшие учащиеся осваивают роль педагога, ответственного за результаты учебной работы, выступают организаторами групповой деятельности, руководят подготовкой групп к занятию, контролируют степень усвоения материала младшими обучающимися, готовят их к ответу на занятии, осуществляют контроль за работой и оценку достижений группы и каждого ученика. В связи с этим учитель намечает для себя план работы со старшими учащимися:

· обеспечить подготовку старших школьников как организаторов учебного занятия;

· консультировать руководителей групп;

· показывать значимость участия старших в организации разновозрастного занятия;

· разъяснять организаторам занятия требования к выполнению тех или иных действий.

Принцип взаимообучения.

Он основан на овладении знаниями, умениями и навыками, способами деятельности и отношениями в процессе взаимного влияния учащихся друг на друга. В зависимости от ситуации каждый член группы может временно выполнять роль учителя, обучая своего товарища. При этом ученик не только передает информацию, но в процессе коммуникации актуализирует имеющиеся знания, осмысливает их по - новому, воспринимает с другой точки зрения. В данном смысле взаимообучение можно рассматривать как обучение другого и самого себя.

Вышеуказанные принципы разновозрастного обучения удобно реализовывать условно разделив изучение робототехники на несколько уровней: теоретическая разработка максимально эффективных моделей роботов, проектирование роботов для реализации конкретных задач и, наконец, фактическая сборка готовой модели. Такие уровни возможно распределить между учащимися разных возрастов, приобщая их к работе друг друга, к примеру: ученики младшего возраста могут приобщаться к проектированию моделей, собирая проекты более старших учеников, которые в свою очередь объяснят причины выбора именно такого решения некоторой конкретной задачи.

Разновозрастное обучение отличается прежде всего разным возрастом обучающихся, а значит иной формой социализации, что определяет необходимость отметить основные функции разновозрастного обучения, а именно:

· функция психологической защиты ребенка. Одновозрастной класс представляет собой замкнутую инертную систему, где изменение сложившейся ранее социальной роли конкретного ученика - сложный и довольно редкий процесс, что создает определенную психологическую напряженность. Объединение учащихся разных классов в разновозрастную группу обеспечивает расширение контактов, способствует взаимному обогащению детей и позволяет избежать монотонности при организации учебного процесса. Участвуя в разновозрастном образовательном процессе, у ученика возникает дополнительная возможность активизации собственной позиции, ощущение сопричастности, что особенно ярко проявляется, если ученик оказывается в позиции старшего, выполняя некоторые педагогические функции;

· функция социальной адаптации. На разновозрастном занятии разнообразнее и динамичнее связи между учащимися, что требует от ребенка постоянного изменения своего ролевого участия, большей гибкости во взаимоотношениях, способствует обогащению его коммуникативного и социального опыта;

· стимулирующая функция. Благодаря совместной деятельности детей разных возрастов могут актуализироваться и проявиться индивидуальные качества, которые в условиях класса остались бы незамеченными: активность, ответственность, инициативность, заботливость. Такие занятия стимулируют развитие гуманных межличностных и деловых отношений между учащимися разных классов.

В совокупности, разновозрастное обучение стирает понятие единой внешней задачи, поставленной перед учебной группой, представляющей собой, по сути, взаимосвязь учеников разной компетентности и с различными навыками. Каждый решает ту задачу, которая посильна для него и решает её до полного исчерпания. Решает сам или вместе с другими.

Полное исчерпание задачи - это важная составляющая учебного процесса, отследить которую в робототехнике возможно по конечному, фактическому продукту.

Необходимо помнить, что разновозрастное обучение - это, в первую очередь, форма организации учебного процесса, эффективная в условиях конкретного содержания - робототехники, которая выступает в качестве средства для достижения результата, а именно: формирование инженерного мышления, актуального для будущих профессиональных кадров.

2. Методика обучения школьников 6-10 классов робототехнике

Согласно А.В. Хуторскому: «дидактические принципы обучения - это основные положения, определяющие содержание, организационные формы и методы учебного процесса в соответствии с его общими целями и закономерностями» [32].

На сегодняшний день, в разной литературе встречается довольно большое количество дидактических принципов обучения, из которых базовыми, определяющими систему целей программы работы кружка по робототехнике, были выбраны следующие:

Принцип связи теории с практикой, в рамках которого полученные теоретические знания сразу же применяются учеником на практике, что вполне характерно для изучения робототехники. Разобрав в теории функционирование какого-либо элемента или блока, ученик имеет возможность реализовать его "в материале", тем самым, закрепив полученные знания.

Принцип сознательности и активности, для реализации которого необходимо: приучать школьников к постановке вопросов, как перед учителем, старшими учениками, так и для самостоятельного ответа и разрешения; выработать у учащихся самостоятельный подход к изучаемому материалу, собственные технологии решения задач.

Принцип доступности, соответствие которому обязывает определённым образом адаптировать новый для учеников информационный материал, а так же, выстроить проведение практических занятий, доступно для учеников всех возрастов разновозрастной группы.

В целом, на основании принципов к методике обучения детей основам робототехники предъявляются следующие требования:

1. Цели и содержание методики обучения должны полностью соответствовать современному уровню развития научно-технического творчества.

2. Должны учитываться особенности обучения детей всех возрастов в группе, обучение должно быть построено согласно теории разновозрастного обучения.

3. Учебный материал должен быть представлен в доступной для понимания учащимся форме.

4. Должны быть сформированы блоки теоретических, практических, а так же творческих заданий направленных на формирование инженерного мышления.

5. Должны применяться современные методы обучения.

6. Результаты самостоятельной деятельности детей должны использоваться для их дальнейшего обучения.

7. Стимулирование и поощрение самостоятельной исследовательской деятельности.

В целом, методику обучения детей робототехнике в разновозрастных группах можно представить схемой, изображенной на рис. 4.

Рис. 4. Методика обучения детей в разновозрастных группах основам робототехники

На основании вышеприведённых требований можно выделить следующие цели программы работы кружка по робототехнике:

1. Освоение знаний об областях применения различных технологий научно-технического конструирования, принципах и этапах сборки моделей и программирования уже готовых роботов.

2. Овладение умениями

· конструирования модели, как по схеме, так и согласно собственным представлениям;

· программной реализации решения поставленных задач.

3. Формирование системного инженерного мышления, проявляющегося в идеомоторно-сенсорной, образно-модельной, алгоритмически-рецептурной и логически-теоретической формах через комплекс специальных заданий и групповую деятельность.

4. Формирование коммуникабельных особенностей работы в разновозрастной группе.

5. Применение на практике знаний по конструированию моделей, программированию их действий, ориентированных на решение задач, при постановке которых учитывается необходимость формирования элементов инженерного мышления.

В целом, назначение программы работы кружка по робототехнике можно сформулировать следующим образом: подготовка учеников как будущих научно-технических (инженерных) кадров, через формирование инженерного мышления в ходе изучения робототехники.

Исходя из целей и назначения программы работы кружка по робототехнике, было определено следующее его содержание, состоящее из 3 основных модулей.

Входной модуль, в рамках которого с учениками проводится беседа, с целью выявления предпосылок для дальнейшего формирования инженерного мышления. С этой же целью ученики проходят входное тестирование. Кроме того, знакомятся с основными понятиями изучаемой темы, обсуждают перспективы развития отрасли и формируют общее представление о робототехнике, как области человеческого знания. Именно в этом модуле целесообразно проведение экскурсий и мастер классов. Возможно участие учеников в соревнованиях в роли зрителей. Весь этот комплекс мероприятий позволит сформировать положительное мотивационное поле для дальнейшего изучения робототехники.

2 модуль - конструирование и программирование. В процессе изучения этого модуля ученики знакомятся с конструктором Lego NXT, принципами сборки моделей роботов и технологией аппаратной реализации решений задач, а так же изучают программные средства для робототехники. 2 языка программирования с разным подходом (классический - RobotC и графический LabView) позволяют качественно выстроить образовательный процесс разновозрастной группы. Для старших учеников, уже знакомых с принципами программирования, основным рабочим языком станет RobotC, для учеников младшего возраста - графический язык программирования.

3 модуль - модуль самостоятельного творчества, в рамках которого ученики выходят на уровень самосовершенствования. В нем предусмотрено проведение пробных испытательных полигонов, а так же участие в соревнованиях различного уровня. Учитель переходит в позицию консультирующего тренера, которую так же могут брать на себя ученики старшего возраста в отношении младших. Так же этот блок включает в себя выходное тестирование на определение уровня сформированности инженерного мышления.

Таблица 4. Почасовое планирование программы работы кружка по робототехнике

При разработке программы работы кружка по робототехнике и добавления ее в систему дополнительного образования детей 6-10 классов, одной из проблем является разработка комплекса методов и средств обучения, обеспечивающего успешное освоение учебного материала, ориентированного на развитие форм инженерного мышления, с учетом возрастных особенностей каждого ученика разновозрастной группы.

Термин «метод обучения» может трактоваться по-разному, Ю.К. Бабанский считает, что метод обучения - это способ упорядоченной взаимосвязанной деятельности преподавателя и учащегося, направленной на решение задач образования. Согласно определению, приведенному в педагогической энциклопедии, метод обучения - это система последовательных взаимосвязанных действий учителя и учащихся, обеспечивающих усвоение содержания образования [3].

Количество различных методов довольно велико, в связи с чем их можно классифицировать по нескольким основаниям (Таблица 5).

Таблица 5. Классификации методов обучения

Данный метод применялся, например, в ходе изучения темы 10 (Соревнование «Траектория»). Ученикам были озвучены правила предстоящего соревнования, далее им было необходимо самостоятельно разработать модель, провести пробные заезды, проанализировать аналогичные проекты других команд и скорректировать на основании этого свой проект. По окончанию соревнования, ученики должны были предоставить отчет по своей работе, включающий анализ ошибок и наоборот, верных решений, как в области конструирования модели, так и в области ее программирования. В результате этой работы есть возможность проанализировать степень усвоения материала учениками, и соответственно скорректировать дальнейшую деятельность.

Метод ошибок - предполагает сознательное допущение преподавателем ошибки в приводимом примере. Задача учащихся обнаружить ошибку и предложить пути ее устранения. Данный метод имеет непосредственное влияние на процесс формирования инженерного мышления, напрямую развивая логически-теоретическую форму. Однако, использование данного метода всегда сопряжено с опасностью формирования неверного представления у ученика об изучаемой теме, в связи с чем его использование должно тщательно контролироваться учителем и завершаться рефлексией о верном решении задачи, в которой была допущена ошибка.

Данный метод использовался несколько раз в ходе изучения тем связанных с программированием. Довольно редкое его использование объясняется трудностями указанными выше. Проиллюстрировать метод ошибок можно на примере изучения темы 8 (Создание программы «Поворот на 90 градусов»). В рамках данного занятия ученикам предлагается, в качестве примера, программа, которая осуществляет поворот робота на 90 градусов вправо. Однако, в этой программе находятся 2 ошибки, одна из которых направляет робота в противоположную от заданной стороны, при чем не на 90, а на меньшее количество градусов, другая же полностью делает программу неработоспособной. Помимо этого, в программе присутствует цикл, который не изменяет ход программы, но является набором "пустых" действий, не несущих смысловой нагрузки. Ученики должны проанализировать алгоритм, найти существующие ошибки, исправить их, а так же осознать необходимость оптимизирования данного кода. В целом, применение метода ошибок в данном случае позволяет ученикам не только понять принцип функционирования программы, но и научиться работать над чужим кодом и улучшать уже созданные собственные решения.

Метод проектов. Основное предназначение метода проектов состоит в предоставлении учащимся возможности самостоятельного приобретения знаний в процессе решения практических задач или проблем, требующего реализации как аппаратного, так и программного решения. Преподавателю в рамках проекта отводится роли эксперта и консультанта, чья задача - помогать в работе над проектом в случае необходимости и в консультационном порядке и в составлении отчета. Работа над проектом предполагает совместный труд нескольких человек объединенных в разновозрастную группу.

Преподавателю следует учитывать следующие методические рекомендации для организации проектной деятельности учащихся:

· обеспечение возможности индивидуального контакта ученика с преподавателем-консультантом;

· обеспечить занятость каждого участника разновозрастной группы;

· объем проекта должен быть доступным для выполнения;

· проект должен побуждать к получению новых знаний;

· проект должен иметь некоторый конечный результат, имеющий вещественную форму.

На основании этого метода целиком выстроен модуль 3 - самостоятельное творчество учеников. В каждой теме этого модуля ученикам необходимо было создать проект модели, наиболее эффективной для каждого из типа соревнований. Работа выполнялась учениками как в группах, так и индивидуально, на разных этапах подготовки. Вся работа велась самостоятельно, к учителю ученики обращались лишь за консультациями и комментариями относительно целесообразности выбранной траектории движения проекта. Это позволило повысить как ответственность за реализацию своего проекта, так и мотивацию, поскольку соревновательный формат побуждал каждого ученика к высокоэффективной деятельности.

Выбор методов обучения, безусловно, зависит от формы организации учебных занятий. В большинстве современных исследований, как и в педагогической энциклопедии, под организационной формой обучения понимается способ организации, устройства и проведения учебных занятий.

При обучении детей в разновозрастных группах возможно использование целого спектра различных организационных форм: фронтальные, групповые, индивидуальные формы организации учебного процесса, которые позволяют разным образом формировать взаимоотношения педагога с детьми и детей между собой.

Наиболее эффективным является сочетание разных форм работы (как коллективной, так и индивидуальной). Более общие учебные задачи, такие как например, сообщение нового материала, лучше решать на фронтальных занятиях, а конкретные, например закрепление знаний - на занятиях в микрогруппах.

В то же время при обучении детей основам робототехники видно расслоение учащихся по уровню подготовленности, что отчасти обусловлено разновозрастным составом группы, следовательно, так же необходим индивидуальный подход к каждому ребенку.

Эффективность обучения с помощью современных средств в значительной степени зависит от правильного выбора приемов их использования.

Средства обучения, согласно Российской педагогической энциклопедии, «это объекты, созданные человеком, а также предметы естественной природы, используемые в образовательном процессе в качестве носителей учебной информации и инструмента деятельности педагога и обучающихся для достижения поставленных целей обучения, воспитания и развития» [23].

Основными средствами обучения, в рамках программы работы кружка по робототехнике, являются:

· Печатные (карточки проверки теоретических знаний, инструкции по сборке моделей, использующиеся на каждом занятии);

· Электронные образовательные ресурсы (часто называемые образовательные мультимедиа: мультимедийные презентации, электронные инструкции, которые используются на занятиях по мере необходимости);

· Аудиовизуальные (слайды, слайд-фильмы, образовательные видеофильмы, используются на занятиях для показа принципов работы конструируемых моделей);

· Наглядные плоскостные (плакаты, магнитные доски);

· Демонстрационные (макеты, стенды, модели демонстрационные, используются на занятиях для демонстрации моделей).

2.3 Методы и формы контроля результатов обучения

Для того чтобы проконтролировать достижение целей обучения, используются наблюдение, практические работы, проекты.

Для определения уровня усвоения знаний, умений и навыков целесообразно использовать диагностические карты, позволяющие представить в наглядной форме наличие или отсутствие затруднений при изучении конкретной темы, а так же уровень внутригрупповой межвозрастной коммуникации:

Таблица 6. Диагностическая карта №1 "Трудности при изучении темы"