Государев Илья Борисович
кандидат педагогических наук, доцент кафедры компьютерных технологий и электронного обучения Российский государственный педагогический университет им. А.И.Герцена, Санкт-Петербург
igossoudarev@herzen.spb.ru

Проблемы электронного обучения образовательной робототехнике

Аннотация
В статье анализируются связанные с образовательной робототехникой проблемы методического обеспечения электронного обучения робототехнике, включая терминологическую, а также проблемы организации соответствующей цифровой среды. Предлагается рабочее определение образовательной робототехники, новый подход к определению понятия электронного обучения и пути совершенствования подготовки обучающихся  в области образовательной робототехники на основе электронного обучения в рамках интеграции информатики и технологии.

Ключевые слова: образовательная робототехника, электронное обучение, цифровая среда

------ 

Ilya B. Gosudarev
Candidate of Pedagogical Sciences, Ass.Professor of the Department of Computer Technologies and E-learning, A.I. Herzen State Pedagogical University of Russia, St. Petersburg
 igossoudarev@herzen.spb.ru

Educational robotics teaching and e-learning problems

Abstract
The article analyses the problems of the methodology of students'  e-learning in the sphere of educational robotics (ER), including terminology and digital environment management. New ER and e-learning definitions are introduced. ER training and e-learning improvement ways are offered within integrated informatics and technology teaching.

Keywords: educational robotics, e-learning, digital environment

------

Современные тенденции научно-технического развития обусловливают актуальность проблем подготовки обучающихся в области робототехники средствами современных педагогических технологий, включая электронное обучение, в том числе в рамках системы дополнительного образования [1, 2]. Так, по данным исследований направлений новой индустриализации, к 2035 году в Японии около половины рабочих мест планируется оснастить роботами; в Австралии в обозримый период прогнозируется потеря около 5 миллионов рабочих мест в процессе роботизации. Минтруда России назвало 50 профессий, которые будут особенно востребованы в ближайшие несколько лет, и в основном это профессии, так или иначе связанные с технической, конструкторской составляющими [3].

Кардинальное отличие машин «второго поколения» в том, что они не дополняют работников (как это было с машинами «первого поколения»), а заменяют их. Обозначилась проблема  социального взаимодействия с искусственным интеллектом и подготовки педагогических кадров к разработке сценариев поведения интеллектуальных агентов в образовательных средах. В этом контексте приобретает новое значение термин «электронное обучение» – обучение в цифровой среде с потенциальным участием роботов и искусственного интеллекта, в том числе как объекта обучения. Иными словами, современное электронное обучение включает машинное обучение, осуществляемое не только традиционными методами программирования, но и путём взаимодействия агентов искусственного интеллекта (ботов) и роботов с людьми в соответствующей среде. В связи с этим необходимо обозначить актуальность ряда проблем, возникающих при реализации такого обучения в области робототехники. В силу приведённого определения это проблемы методики обучения (образовательного взаимодействия) и проблемы организации цифровой среды (её платформы). Рассмотрим их подробнее. 

В Стратегии развития отрасли информационных технологий в Российской  Федерации на перспективу до 2025 года направления «человеко-машинное взаимодействие» и «робототехника» выделены  среди наиболее перспективных и значимых [4].  Это выводит на совершенно новый уровень требований подготовку обучающихся, которые должны быть адаптированы уже не только к управлению роботами, но обслуживанию и взаимодействию с ними, которое часто происходит через цифровую среду – т.е. через веб-интерфейсы. В число приоритетных перспективных направлений развития дополнительного образования детей̆, обозначенных в федеральных нормативных документах, входят развитие научно-технического творчества и освоение школьниками основами инженерно-технических компетенций, в том числе в области робототехники [5] и, по сути, изучение робототехники в содержательном смысле становится неотделимым от электронного обучения, как оно было определено в начале данной статьи.

Первая методическая проблема представлена отсутствием однозначности в используемых понятиях, что затрудняет отбор содержания обучения. Например, по определению К.Ю. Полякова, робототехника – это наука о разработке и использовании автоматизированных технических систем [6].  В свою очередь, А.Н. Дахин рассматривает робототехнику как инновационную педагогическую технологию [7]. Не претендуя на экспертизу в области робототехники как таковой, мы всё же можем уточнить понятие «образовательная робототехника» с учётом сказанного выше. Будем понимать под этим термином содержательную линию на пересечении предметных областей математики, информатики и технологии, которая объединяет следующие основные дидактические единицы: роботы, агенты искусственного интеллекта (боты), основы кибернетики и машинного обучения, а также элементы педагогики, субъектом которой являются роботы. 

Это приводит к постановке следующей проблемы:  разработки учебных программ, позволяющих организовать процесс обучения в указанной области. В настоящее время в задачи педагогов в области технического творчества, являющихся обычно составителями программ по робототехнике, входит подготовка школьников к проектированию роботов и участию в соревнованиях. Однако образовательные задачи, решаемые в ходе изучения курса робототехники должны охватывать как можно более широкий̆ круг обучающихся и их личностных качеств, что требует коренного пересмотра курса и предлагаемых в его рамках учебных задач и проектов. В число этих качеств входят толерантность к контрагентам искусственного происхождения, способность обеспечивать безопасность взаимодействия с ними, оценивать экономические риски и прогнозировать его результаты, рефлексия по поводу прогресса процесса электронного обучения с их участием. Теоретическую базу взаимодействия в цифровой среде с учётом указанных качеств в значительной степени предоставляют информатика и технология.

Анализ, проведённый автором данной статьи, выявил также недостаточную представленность электронных образовательных ресурсов федерального уровня и электронных курсов в рамках различных образовательных платформ (за исключением, частично, платформы «Универсариум»), которые бы поддерживали развитие указанных качеств.

Обобщая всё выше сказанное, в настоящее время актуальна разработка:

‑ образовательных программ по информатике и технологии, в которых звеньями с пограничными областями выступают не только языки программирования высокого уровня, но и безопасность коммуникаций, основы менеджмента, машинное обучение и анализ больших данных, а понятийный аппарат робототехники образует важнейшую содержательную линию;

‑ учебных модулей по робототехнике [8], реализуемых в рамках обучения школьным дисциплинам «Информатика», «Технология» и в рамках внеурочной деятельности;

- электронных курсов и электронных образовательных ресурсов, позволяющих реализовывать электронное обучение робототехнике и взаимодействию с ботами – агентами искусственного интеллекта.

Для этого следует использовать ряд полученных педагогами положительных результатов (на примере г. Санкт-Петербург): продукт опытно-экспериментальной работы школы № 169 «УМК поддержки курса внеурочной деятельности в 5 классе по общеинтеллектуальному направлению "Робототехника"» [9], инициативы «Президентского физико-математического лицея № 239» и «Санкт-Петербургского губернаторского лицея № 30», учителями которых разработаны общеразвивающие программы технической направленности, реализуемые на базе отделений дополнительного образования этих  образовательных учреждений [10]. 

Для решения образовательных задач подготовки учащихся в области образовательной робототехники значимым также является адекватный выбор языкового и программного-технологического обеспечения, к которому в основном сводятся проблемы, связанные с цифровой средой электронного обучения робототехнике. Как следует из анализа, наиболее популярными являются решения, основанные на открытой микроконтроллерной платформе. Наряду с  проприетарными решениями используются робоплатформы, основанные на свободном программном обеспечении и открытой платформе Arduino и способные стать полноценной основой учебного курса робототехники в 5–7 классах.  Создаются и развиваются российские разработки в этой области, опирающиеся на СПО и адаптированные для учебных целей. Перспективы платформы расширяются на курсы углубленного изучения информатики и робототехники благодаря возможности установить прошивки, позволяющие взаимодействовать с роботом в цифровой среде с помощью языка JavaScript, который является лидирующем языковым средством современной веб-разработки. Веб-платформа, в свою очередь, обеспечивает единственный глобальный интерфейс взаимодействия цифровой среды – среды, объединяющей взаимодействующих субъектов разного типа, – и реальности, в которой существуют люди и роботы.

Таким образом, программно-технологическая платформа для развития образовательной робототехники полностью готова к использованию и опережает разработку методического обеспечения электронного обучения в этой области, что делает высокой актуальность рассмотренных в данной статье проблем и создаёт предпосылки для проведения дальнейших методических исследований.

Литература

1. Готская И.Б., Пролыгина О.С. К проблеме разработки дополнительных общеразвивающих программ по робототехнике для учащихся начальной школы // Современное образование: традиции и инновации. 2017. № 1. С. 25-28.

2. Готская И.Б., Жучков В.М., Готская А.И. Современное состояние и проблемы развития научно-технического творчества детей // Материалы Всероссийского форума организаторов детского отдыха по вопросам дополнительного образования детей в организациях отдыха детей и их оздоровления ФГАОУ ВО «Российский университет дружбы народов». 2016. С. 238-242.

3. Приказ Минтруда России No831 от 03/11/15. «Об утверждении списка 50 наиболее востребованных на рынке труда, новых и перспективных профессий, требующих среднего профессионального образования.»

4. Стратегия развития отрасли информационных технологий в Российской Федерации на 2014-2020 годы и на перспективу до 2025 года

5. Концепция развития дополнительного образования детей, утвержденная распоряжением Правительства РФ от 04/09/14 No 1726-р

6. Поляков К.Ю.  Робототехника [Текст] / К. Ю. Поляков, Е.А.Еремин // Информатика. - 2015. - №11. - С. 4-11.

7. Дахин А. Н. Педагогика робототехники как возникающая инновация школьной технологии [Текст] / А. Н. Дахин // Народное образование. — 2015. — №4. — С. 157-161.

8. Филиппов В.И. Модель организации внеурочной деятельности по робототехнике в основной школе  [Текст] / В. И. Филиппов // Информатика и образование. — 2017. — №4 (283). — С. 28-39.

9. Петербургская школа: инновации. Сборник. Санкт-Петербург, издательство SMG Print, 2016.

10. «Академия цифровых технологий» – материал на официальном сайте Администрации Санкт-Петербурга [Электронный ресурс] URL: https://www.gov.spb.ru/press/government_meeting/130308/  .- [дата обращения 15.08.2018]

Рекомендовано к публикации:
И.Б.Готская, доктор педагогических наук, приглашенный эксперт
А.Н.Сазонова, кандидат педагогических наук, член Редакционной Коллегии

Literature

1 Gotskaya I B Prolygina O S K probleme razrabotki dopolnitelnyh obscherazvivayuschih programm po robototekhnike dlya uchaschihsya nachalnoy shkoly Sovremennoe obrazovanie tradicii i innovacii 2017 1 S 25-28
2 Gotskaya I B ZHuchkov V M Gotskaya A I Sovremennoe sostoyanie i problemy razvitiya nauchno-tekhnicheskogo tvorchestva detey Materialy Vserossiyskogo foruma organizatorov detskogo otdyha po voprosam dopolnitelnogo obrazovaniya detey v organizaciyah otdyha detey i ih ozdorovleniya FGAOU VO Rossiyskiy universitet druzhby narodov 2016 S 238-242
3 Prikaz Mintruda Rossii No831 ot 03 11 15 Ob utverzhdenii spiska 50 naibolee vostrebovannyh na rynke truda novyh i perspektivnyh professii trebuyuschih srednego professionalnogo obrazovaniya
4 Strategiya razvitiya otrasli informacionnyh tekhnologiy v Rossiyskoy Federacii na 2014-2020 gody i na perspektivu do 2025 goda
5 Koncepciya razvitiya dopolnitelnogo obrazovaniya detei utverzhdennaya rasporyazheniem Pravitelstva RF ot 04 09 14 No 1726-r
6 Polyakov K YU Robototekhnika [Tekst] K YU Polyakov E A Eremin Informatika - 2015 - 11 - S 4-11
7 Dahin A N Pedagogika robototekhniki kak voznikayuschaya innovaciya shkolnoy tekhnologii [Tekst] A N Dahin Narodnoe obrazovanie 2015 4 S 157-161
8 Filippov V I Model organizacii vneurochnoi deyatelnosti po robototekhnike v osnovnoi shkole [Tekst] V I Filippov Informatika i obrazovanie 2017 4 283 S 28-39
9 Peterburgskaya shkola innovacii Sbornik Sankt-Peterburg izdatelstvo SMG Print 2016
10 Akademiya cifrovyh tekhnologiy material na oficialnom sayte Administracii Sankt-Peterburga [EHlektronnyy resurs] URL https www gov spb ru press government_meeting 130308 - [data obrascheniya 15 08 2018]