Мастер-класс «Проектирование образовательных активностей в рамках интеграции общего и дополнительного образования"

При реализации общеобразовательных программ среднего (полного) общего образования школа ставит следующие цели:

 развитие интереса к познанию и творческих способностей обучающихся;

 формирование навыков самостоятельной учебной деятельности на основе дифференциации обучения.

Для реализации данной цели мы используем разные форматы обучения.

Одним из эффективных форматов были «Занимательные перемены». Идея пришла во время работы творческой группы. Были назначены ответственные организаторы, остальные учителя включались по желанию. В нашей школе две перемены по 20 минут, и именно их мы решили проводить с пользой и формировать компетенции необходимые для решения образовательных задач в разных предметных областях: английский язык, математика, информатика, биология, русский язык, история и физкультура не только на уроках, но и в свободное время.

Учителя - предметники, включившиеся в работу, разрабатывали задания, которые требовали от ребят умения находить нестандартные решения, умения объединяться в группы или пары, договариваться.

В процессе выполнения заданий обучающиеся могли не только закрепить знания по предметам и выйти за рамки учебника, а также поиграть в шахматы, подтянуть физическую форму, потанцевать, но все это в соревновательной форме, зарабатывая бонусы, которые можно потом поменять на оценку по предмету. Каждую пятницу на третьей и четвертой переменах работало от пяти до семи локаций, которые ребята посещали по своему желанию. Таким образом, была создана избыточная среда, и ребята осознанно выбирали для себя локации, потому что за 20 минут поработать везде, не получалось.

В январе подключились к работе ученики начальной школы. И теперь старшеклассники готовили вместе с преподавателями задания и выходили на проведение занимательных перемен к ученикам начальной школы. Так у нас получилось сформировать не только познавательный интерес к отдельным предметам, интегрируя задачи общего и дополнительного образования, но организовать продуктивное взаимодействие учащихся основной и начальной школы.

Основными целями Школы являются формирование общей культуры личности обучающихся на основе усвоения обязательного минимума содержания общеобразовательных программ, их адаптация к жизни в обществе, создание основы для осознанного выбора и последующего освоения профессиональных образовательных программ, воспитание гражданственности, трудолюбия, уважения к правам и свободам человека, любви к окружающей природе, Родине, семье, формирование здорового образа жизни.

Нет ничего лучше, когда ребенок, отвлекаясь от всего, на несколько дней погружается интересную, познавательную, практическую деятельность. Еще одним эффективным форматом являются выездные смены на базе детского оздоровительного центра «Орленок». Второй год в августе мы проводим проектную смену, в которой работает несколько направлений, один из них – инженерный.

Для нашего градообразующего предприятия необходимы специалисты в области инженерии, поэтому развитие инженерного мышления занимает важное место в обучении учащихся.

Интегрируя задачи общего и дополнительного образования в рамках смены, у нас получается решать вопрос ранней профориентации.

Подробнее остановлюсь и расскажу про организацию работы на инженерном направлении. Первая смена состоялась в 2021 году. Двенадцать учащихся 8-10-х классов, которые занимались на инженерном направлении, проектировали умный город, современный, в котором удобно, комфортно и безопасно. Именно так себе представляли его ребята. Основной целью нашего направления была подготовка обучающихся к планированию и организации работы над техническим проектом «Умного города» на основе программирования беспилотных летательных  аппаратов – дронов. Любопытно, что до смены ребята не были знакомы с беспилотниками. Некоторые из них увидели дрон вживую первый раз в жизни.

Также все участники проекта были разного уровня подготовки, из разных городов и образовательных организаций, но их всех объединяло желание заглянуть в будущее, возможность стать частью умного города, а также совершенствоваться в области программирования.

Вся работа на направлении была разбита на два блока.

В первом блоке ребята собственно получали теоретические и практические основы программирования на языке Python, необходимого для программирования дронов. Изучали библиотеку для программирования дронов, их технические возможности. Можно сказать, осваивали технику. Было создано целостное образовательное пространство, в котором школьные знания нашли применение в практической деятельности. Интеграция программирования в рамках школьной программы и программирования дронов позволила обогатить содержание и формы учебной деятельности, предоставила обучающимся реальную возможность выбора своего индивидуального маршрута развития. Не у всех и не все получалось сразу, несколько раз приходилось перечитывать материалы, изучать каждую команду, которую может выполнять умная машина.

Во втором блоке шла работа над проектом. Здесь ребята разделились на две команды, в которых была организована работа с кейсами по существующим проблемам создания умных городов. Ребята в каждой группе выделили задачи, которые можно решить в рамках создания умного города, затем соотнесли возможности дронов для реализации этих задач. Было решено применять роботов в сфере общественного порядка.

Далее разбили проект на задачи, сформировали группы по решению поставленных задач. И начали работу над реализацией проекта.

Непростой задачей оказалось программирование дрона, нужно было заставить его не просто двигаться по определенной траектории и выполнять определенные действия, но определять свое положение по меткам. Те, кто был силен в программировании, подтягивал остальных. Десятиклассники смогли объяснить восьмиклассникам некоторые темы из тригонометрии при расчете угла и дальности полета. Таким образом, образовались наставнические пары по форме ученик-ученик.

Одновременно с программистами работали расчетчики. Нужно было просчитать стоимость данного проекта, его поддержание, доказать преимущество дронов перед обычными стационарными камерами, рассмотреть юридический аспект применения дронов в городах ЗАТО. Здесь опять пришлось вспомнить материалы уроков по праву, экономики. Найти дополнительный материал, все это сложить вместе в один пазл, разобраться, как это работает на практике. Нужен был взрослый наставник с большим жизненным опытом, с которым можно было бы обсудить некоторые спорные ситуации. В роли наставников на направлении работали эксперт и руководитель. В процессе работы ребята учились планировать, контролировать и оценивать свои действия, определять наиболее эффективные способы достижения результата, оценивать получающийся результат и соотносить его с изначальным замыслом, выполнять по необходимости коррекцию.

В результате на практике была реализована лишь часть предложенных идей. Был запрограммирован дрон, который следит за машинами на стоянке, если машина начинает двигаться раньше времени, которое указал хозяин машины, дрон посылает СМС водителю, чтобы убедиться, кто находится за рулем. (Видео).

На данном этапе дрон выдает информацию о местах на стоянке «занято» или «свободно», информирует водителя о движении его автомобиля. Впоследствии, если дрон получает сообщение от хозяина автомобиля, что за рулем находится не хозяин, он начнет следовать за машиной несколько километров, отслеживая ее перемещение.

Также ребята предложили запускать дроны на загруженных участках дорог, с целью регулирования скоростного режима, пешеходных переходах и парковках вдоль дороги. В остальное время дроны должны будут патрулировать дворовые территории, на предмет соблюдения общественного порядка, распитие спиртных напитков, курение, а также появление незнакомых людей на территории двора.

В этом году на инженерном направлении количество участников увеличилось до 32. Работу в направлении вели 10 экспертов из НИЯУ МИФИ и 3 руководителя. В этом году ребятам предстояло собрать робота – манипулятора. Вся деятельность учащихся вновь была разбита на два блока.

В первом блоке эксперты рассказали о работе, которую им предстоит сделать во время смены. В течение двух дней были проведены практикумы по развитию креативного и критического мышления, а также коммуникацию и командообразование, по развитию инженерного мышления. Также были организованы профпробы по пяти направлениям: электроника, робототехника, прототипирование, 3Д моделирование и веб – дизайн. Задача была определить себе направление, в котором хотелось бы работать в рамках проекта.

После этого ребята объединились в группы по 5- 6 человек так, чтобы в группе было по одному представителю из каждого направления. Ребята сделали это самостоятельно и достаточно быстро. Придумали название своей команде.

На втором этапе команды получили задание, котором были описаны основные задачи команды.

Задачи:

• Собрать манипулятор из выданных деталей

• Изготовить детали: захват, основание, корпус платы посредством 3D печати

• Модифицировать манипулятор изготовленными деталями и проложить провода и подключить электронику

• Запрограммировать контроллер для функционирования в автономном и ручном режиме в среде программирования LabVIEW

• Разработать электрическую принципиальную схему платы сопряжения и разводку печатной платы

• Создать WEB-интерфейс управления манипулятором и подготовить презентацию для защиты проекта

• Отладить работу всех механизмов манипулятора

• Разработать инженерный журнал в виде интернет-страницы

Ребятам была выдана технологическая карта, чертеж сборки манипулятора. Деталь для захвата команда выбирала сама.

Дальше работа строилась так. В начале каждого дня ребята встречались с руководителями, ставили задачу на день, договаривались о порядке взаимодействия течение дня, в конце дня подводили итоги. Каждый участник команды работал на своем направлении, делая вклад в один общий проект.

В первый день работы над проектом команда придумала легенду использования робота-манипулятора. Эти легенды можно видеть на экране.

• Роботизированная рука работает на заводе по производству отечественных процессоров «Снежок». Её задача накладывать крышки процессоров на плату с чипом.

• Автоматизация процесса установки двигателя в автомобиль под капот.

• Разгрузка и загрузка торговых и военных судов.

• Создать робота - манипулятора, способного подобраться к залежам урана и взять его образцы.

После этого необходимо было спроектировать захват для конкретной задачи. Давайте попробуем вместе с вами это сделать.

Мастер-класс по проектированию захвата

У нас есть деталь, которую должен захватить робот-манипулятор.

Разработаем захват, попробуем определить этапы работы, задачи каждого этапа, учебные предметы, которые работают на эти задачи и какие дополнительные компетенции получают обучающие в ходе работы.

Попробуем определить проблемы, с которыми ребята могут столкнуться в ходе работы: неверно рассчитали размеры (захват маленький или большой, не подошли отверстия для крепления), клешня не держит цилиндр (неверно выбранная форма), ошибки в шлифовке (замазанные отверстия).

На направлениях электроника также ребята прокачивали знания по физике, разбирали устройство платы, учились паять, разрабатывали на компьютере схемы платы сопряжения с разведёнными дорожками верхнего и нижнего слоя.

Веб-дизайнеры не обошлись без знаний по информатике, получили дополнительные знания в области веб-дизайна, разрабатывая инженерный журнал.

Вся работа команды требовала от ребят постоянной коммуникации в решении задач и устранение недостатков, а также пополнение инженерного журнала ежедневной информацией по работе. В командах и в направлениях ребята были все разного возраста, поэтому старшие снова выступали в роли наставников для тех, кто помладше, объясняя темы из школьных учебников, которые им только предстоит изучить. Хорошее взаимодействие было у ребят с экспертами и руководителями.

Вся работа над проектом основывалась на принципах индивидуализации. Важно было не навязать своё мнение, свое видение! Дать возможность ребятам дойти до всего самим, развить собственные идеи. И я считаю, что нам это удалось.

За время смены каждый участник, несмотря на разновозрастность в группе, смог реализовать свои потребности в техническом творчестве, сделал еще один шаг в развитии инженерного мышления, научился аргументировано отстаивать свою точку зрения, выстраивать диалог в группе. И, конечно, получили опыт участия в проектной деятельности и публичной защиты. На направлении работали ребята, которые приехали уже второй раз и собираются приехать снова.

Не существует универсальной формулы для идеальной смены в "Орлёнке", для каждого она своя. И каждый раз ты не знаешь, что может пойти не так и к чему готовиться. 

Я хочу поблагодарить всех тех, кто сделал проектно-инженерную смену такой, какая она есть. Я благодарю организаторов смены, наставников, экспертов, кураторов, воспитателей и вожатых, а также других ребят, с которыми мы обучались и веселились на протяжении всей смены. Спасибо вам за то, что сделали эту смену лучшей. Ведь и без всяких формул ясно, что самое главное условие идеальной смены - это люди

– написали нам участники инженерного направления.

И это, пожалуй, самая высокая оценка нашей работы.