Программа «Сквозные технологии в образовательной среде. Школьная ЦОС-сфера»

Хоменко Ольга Владимировна, МБОУ "Масловопристанская СОШ Шебекмнского района Белгородской области"

Программа «Сквозные технологии в образовательной среде.

Школьная ЦОС-сфера»

Пояснительная записка

Согласно Концепции развития цифрового образования в системе общего образования Российской Федерации эффективное использование новых цифровых технологий будет определять международную конкурентоспособность не только отдельных компаний, но и целых стран, формирующих цифровую инфраструктуру и цифровое право.

Современной школьной среде необходимо быть динамично преобразующейся, современно трансформирующейся, отвечающей на запросы общества, так и участников образовательного процесса.

Необходима модернизация структуры образовательного процесса с учетом требований цифровой экономики: изменение модели компетенций, пересмотр программ обучения с учетом возрастающих требований к наличию и получению цифровых навыков.

Основная идея Программы – раскрытие интеллектуально-творческого и инженерно-технического потенциала учащихся посредством внедрения в школе программы «Школьная ЦОС-сфера», формирование креативного мышления и нестандартного подхода к поиску путей решения поставленных целей и задач.

В условиях развития цифровой экономики, на первое место вышли «сквозные» технологии, включающие в себя развитие искусственного интеллекта, AR и VR, промышленное и спортивное программирование, робототехнику, аддитивные технологии (3D-моделирование, проектирование и конструирование).

В связи с появлением новых профессий, новых ресурсов и новых технологий уходить только в одно направление «сквозных технологий считаем нецелесообразным. Поэтому было принято решение о создании в рамках программы 4 кластеров: «VR/AR», «ИТ-индустрия», «Аддитивные технологии», «Робототехника».

«VR/AR» ― Технологии виртуальной реальности ― технологии компьютерного моделирования трехмерного изображения или пространства, посредством которых человек взаимодействует с синтетической («виртуальной») средой с последующей сенсорной обратной связью. Технологии дополненной реальности ― технологии визуализации, основанные на добавлении информации или визуальных эффектов в физический мир посредством наложения графического и/или звукового контента для улучшения пользовательского опыта и интерактивных возможностей.

ИТ-индустрия – основы программирования, в том числе создание нейросетей.

Аддитивные технологии – технологии послойного создания трехмерных объектов на основе их цифровых моделей («двойников»), позволяющие изготавливать изделия сложных геометрических форм и профилей.

Робототехника – создание и программирование роботов, построенных на основе сенсоров и искусственного интеллекта, способных воспринимать окружающую среду, контролировать действия и адаптироваться к ее изменениям.

Все кластеры так или иначе перекликаются между собой. Все они позволяют сформировать представление школьников о мире инженерных профессий, научить не только практическим навыкам, но и презентации своей работы в рамках стартапа (занятия по ТРИЗ, представлению данных, изучение прикладных программ).

Цель Программы: создание условий для внедрения современной и безопасной цифровой образовательной среды «Школьная ЦОС-сфера», обеспечивающей формирование навыков работы, с использованием «сквозных» технологий.

Основные задачи Программы:

- раскрыть интеллектуально-творческий и инженерно-технический потенциал учащихся посредством внедрения в школе программы «Школьная ЦОС-сфера»;

- формировать 4K-компетенции, необходимые для инженерно-технического и творческого потенциала (критическое мышление, креативное мышление, коммуникация, кооперация);

- способствовать развитию памяти, внимания, технического и алгоритмического мышления, изобретательности, практического применения полученных знаний и их публичного представления;

- воспитывать чувство патриотизма, гражданственности, гордости за достижения отечественной ИТ-отрасли;

- развить и усовершенствовать методику обучения детей в области «сквозных» технологий, в том числе и с использованием облачных технологий;

- повысить квалификацию учителей общеобразовательных школ и педагогов дополнительного образования в области «сквозных» технологий, с применением онлайн-интенсивов;

- обеспечить функционирование и развитие аппаратно-программной и телекоммуникационной инфраструктуры, использование автоматизированных информационных систем;

- организовать методическое, научно-методическое сопровождение профессионального развития педагогических кадров в реализации потенциала цифровой образовательной среды в образовательном процессе;

- разработать концепцию взаимодействия с родителями (законными представителями) в условиях цифровой образовательной среды.

Требования к результатам

Личностные результаты:

- креативное мышление в достижении поставленной цели;

-развитие любознательности, сообразительности при выполнении разнообразных заданий проблемного и эвристического характера;

-развитие самостоятельности суждений, независимости и нестандартности мышления;

-формирование коммуникативной компетентности в сотрудничестве.

Метапредметные результаты:

-умение ставить цель (создание творческой работы), планировать достижение этой цели посредством алгоритмической последовательности шагов;

-умение вносить коррективы и исправления в последовательность действий, в случае расхождения результата решения задачи на основе её оценки и учёта характера сделанных ошибок;

-умение осуществлять поиск информации и умение использовать средства ИКТ для решения творческих и инженерных задач;

-умение ориентироваться в разнообразии способов решения задач;

-умение устанавливать аналогии, причинно-следственные связи;

-умение моделировать, преобразовывать объект из чувственной формы в модель, где выделены существенные характеристики объекта (пространственно-графическая или знаково-символическая);

Предметные результаты:

-иметь представление о ключевых особенностях технологий и принципов работы виртуальной и дополненной реальности;

-владеть перечнем современных устройств, используемых для работы с технологиями, и их предназначением;

-овладеть основным функционалом программ для трёхмерного моделирования и программных сред для разработки приложений с виртуальной и дополненной реальностью;

-уметь настраивать и запускать шлем виртуальной реальности, устанавливать и тестировать приложения виртуальной реальности, выполнять примитивные операции в программах для трёхмерного моделирования и в программных средах для разработки приложений с виртуальной и дополненной реальностью;

-уметь разрабатывать все необходимые графические и видеоматериалы для презентации проекта, представлять свой проект;

-владеть основной терминологией в области технологий виртуальной и дополненной реальности и базовыми знаниями и навыками разработки приложений с виртуальной и дополненной реальностью.

Содержание программы

Основные понятия компьютерной графики. Двухмерное и трёхмерное пространство проекта-сцены, ортогональные проекции (виды). Типы трёхмерных моделей. Составные модели. Плоские и криволинейные поверхности. Сплайны и полигоны. Изучение интерфейса программы и ее возможностей. Фигуры стереометрии. Объёмное моделирование.

Основные понятия робототехники. Основы алгоритмизации и программирования, применяемые в робототехнике. Сборные детали и механизмы. Программируемые датчики. Схемы для сборки и программирования роботов. Основные принципы работы нейронных сетей. Принципы обучения нейронов и нейронных сетей. Широко используемые языки программирования. Основные стратегии, применяемые при создании интеллектуальных информационных систем.

Двухмерное рабочее поле. Цветовое кодирование осей. Камеры, навигация в сцене, ортогональные проекции (виды). Три типа трёхмерных моделей. Составные модели. Плоские и криволинейные поверхности. Сплайны и полигоны. Изучение интерфейса программы и ее возможностей. Построение плоских фигур в координатных плоскостях их стандартные виды и проекции. Фигуры стереометрии. Объёмное моделирование.

Выпускник научится:

-настраивать и запускать 3D принтер;

-выполнять примитивные действия в программах для трёхмерного моделирования и в программных средах для разработки приложений с виртуальной и дополненной реальностью;

-разрабатывать все необходимые графические и видеоматериалы для презентации проекта, представлять свой проект;

-владеть основной терминологией в области аддитивных технологий, базовыми знаниями и навыками разработки и печати 3 d моделей;

-работать со схемами и чертежами;

- применять принципы автономного программирования;

- подключать и задействовать датчики и двигатели;

-разбираться в схемах, чертежах и электронной начинке роботов;

-пользоваться нейросетевыми технологиями;

-применять нейросетевые технологии для решения практических проблем;

-креативно и творчески мыслить.

Покластеровая разбивка программы

Первый кластер AR/ VR

Освоение VR и AR технологий – это новый мощный образовательный инструмент, который может помочь школьнику в генерировании с помощью компьютера трехмерной среды, с, которой пользователь может взаимодействовать, полностью или частично в неё погружаясь. Эти технологии позволяют развивать креативное мышление, показывать интеграцию различных дисциплин, что открывает широкие возможности для проектного обучения и самостоятельной творческой работы.

Цель кластера: формирование уникальных H/S-компетенций по работе с VR/AR технологиями.

Задачи кластера:

-разобрать базовые понятия сферы разработки приложений виртуальной и дополненной реальности: ключевые особенности технологий и их различия;

-сформировать навыки выполнения технологической цепочки разработки приложений для мобильных устройств и/или персональных компьютеров с использованием специальных программных сред;

-сформировать необходимые навыки работы в программах для разработки приложений с виртуальной и дополненной реальностью.

Тематическое планирование

Второй кластер Аддитивные технологии

В рамках данного курса обучающиеся исследуют существующие модели устройств виртуальной реальности, выявляют их ключевые параметры и характеристики, знакомятся с моделированием и визуализацией и выполняют проектную задачу — конструируют собственное VR-устройство.

Цель кластера: формирование инженерно-технических и творческих компетенций в направлении 3 D моделирование и прототипирование.

Задачи кластера:

-сформировать компетенции учащихся в работе с аддитивными технологиями, интеллектуальные и практические компетенций в области создания пространственных моделей;

-сформировать навыки выполнения алгоритма трёхмерного моделирования, ориентации в трёхмерной сцене.

Тематическое планирование

Учащиеся выполняют задания по освоению технологий визуализации и для проекта распечатывают 3D-модели на 3D-принтере. Параллельно учениками выполняется проектная работа, связанная с тем или иным методом визуализации.

Третий кластер Робототехника

Цель кластера: формирование интереса к техническим видам творчества, развитие конструктивного и инженерно-проектного мышления средствами робототехники.

Задачи кластера:

-развивать навыки конструирования и программирования робототехнических комплексов;

-формировать умение работать не только по предложенным инструкциям, но и творчески подходить к решению задач;

-обогащать информационный запас обучающихся научными понятиями и законами.

Тематическое планирование

Четвертый кластер ИТ-индустрия

Цель кластера: знакомство с историей искусственного интеллекта, с основными стратегиями, применяемыми при создании интеллектуальных информационных систем.

Задачи кластера:

-научить пользоваться нейросетевыми технологиями и применять их для решения практических проблем;

-развивать навыки программирования, используя наиболее популярные языки программирования;

-формировать умение творчески подходить к решению задач, связанных с созданием ИИ;

-обогащать информационный запас обучающихся научными понятиями и законами.

Тематическое планирование

6