Preview

Образование и наука

Расширенный поиск

Развитие образовательной робототехники: проблемы и перспективы

https://doi.org/10.17853/1994-5639-2022-2-84-115

Полный текст:

Аннотация

Введение. Включение школьников в освоение робототехники может служить результативным методом популяризации технического образования и средством профориентационной работы. Образовательную робототехнику можно рассматривать как средство интеграции науки, технологии, инженерии и математики в контексте школьного обучения, как инструмент формирования у обучающихся гибких навыков. Проблема нехватки и/или некомпетентности педагогических кадров в этой области является сдерживающим фактором на пути развития детского технического творчества.

Цель исследования состоит в том, чтобы на основе анализа развития популярного и перспективного направления детского технического творчества – образовательной робототехники – сравнить тренды её внедрения в различных государствах, выявить проблемы, возникающие на пути интеграции образовательной робототехники в школьное и дополнительное образование, и наметить пути преодоления указанных проблем.

Методология, методы и методики. Методологической основой исследования явились теории профессионального развития будущих педагогов и концепция прогнозирования перспектив в сфере образования.

Выявление проблем и перспектив интеграции робототехники в образование школьников проводилось методом тематического контент-анализа публикаций с глубиной поиска 10 лет, размещенных в базах Web of Science, Scopus, Google Академия и eLibrary.

Выявление потребности в педагогах по робототехнике в школьном и дополнительном образовании осуществлялось на основе обобщения результатов, полученных в ходе анкетирования руководителей и педагогов центров детского технического творчества. В онлайн-анкетировании на базе гугл-форм приняли участие 275 респондентов из 11 регионов России.

Диагностика заинтересованности и готовности к получению дополнительного образования по образовательной робототехнике педагогов проведена на основе анкетирования студентов педагогических направлений подготовки. В исследовании приняли участие 185 студентов – будущих педагогов из 6 вузов России.

Оснащение оборудованием системы школьного и дополнительного образования России, а также доступность соответствующего оборудования для школьников изучались на примере одного из российских регионов. Эмпирические данные получены из ежегодных отчетов образовательных учреждений.

Оценка наличия и качества методической поддержки занятий по робототехнике осуществлялась путём обработки данных онлайн-анкетирования педагогов, в котором приняли участие 98 респондентов.

Результаты. Исследовательские работы по вопросам развития образовательной робототехники были разделены на три основные группы: робототехника как средство интеграции STEM; робототехника как средство формирования soft skills; робототехника как средство формирования профессиональных компетенций у педагогов. Выделены наиболее значимые проблемы интеграции образовательной робототехники в школьное и дополнительное образование: слабая материальная база для организации занятий; отсутствие или низкая квалификация имеющихся педагогов; отсутствие четкого системного плана внедрения робототехники в образование школьников; недостаток учебно-методического обеспечения. В качестве стратегий по обеспечению сферы образования педагогами по образовательной робототехнике предложены: внедрение в практику профессиональной подготовки педагогов в системе высшего образования профиля «Образовательная робототехника»; реализация профессиональной переподготовки по программе «Образовательная робототехника» для учителей информатики, математики, технологии, физики и начального образования; привлечение студентов – будущих педагогов к получению дополнительного образования на этапе обучения в вузе в рамках профессиональной подготовки «Педагогика дополнительного образования: Робототехника».

Научная новизна. Выявлены и описаны проблемы успешной интеграции робототехники в школьное и дополнительное образование, среди которых ведущей является отсутствие или низкая квалификация имеющихся педагогов по образовательной робототехнике. Намечены пути преодоления выделенных трудностей, основанные на взаимовыгодном сотрудничестве вузов, школ и центров дополнительного образования, обозначена системообразующая роль педагогических вузов в данном процессе.

Практическая значимость исследования заключается в возможности использования его результатов для определения перспектив развития образовательной робототехники, а также для выбора оптимальных путей профессиональной подготовки и/или переподготовки педагогических кадров для реализации данного вида деятельности.

Об авторах

С. А. Зайцева
Шуйский филиал ФГБОУ ВО «Ивановский государственный университет»
Россия

Зайцева Светлана Анатольевна доктор педагогических наук, профессор, заведующий кафедрой математики, информатики и методики обучения 

ResearcherID AAV-2525-2021

Шуя



В. В. Иванов
Шуйский филиал ФГБОУ ВО «Ивановский государственный университет»
Россия

Иванов Владимир Вячеславович – кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры математики, информатики и методики обучения 

Шуя



В. С. Киселев
Шуйский филиал ФГБОУ ВО «Ивановский государственный университет»
Россия

Киселев Вадим Сергеевич – аспирант 3 курса по направлению 44.06.01 Образование и педагогические науки

Шуя



А. Ф. Зубаков
Шуйский филиал ФГБОУ ВО «Ивановский государственный университет»
Россия

Зубаков Александр Федорович – аспирант 3 курса по направлению 44.06.01 Образование и педагогические науки

Шуя



Список литературы

1. Fillipov S., Ten N., Shirokolobov I., Fradkov A. Teaching Robotics in Secondary School // IFAC-PapersOnLine. 2017. № 50-1. Р. 12155–12160. Available from: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2405896317328124 (date of access: 02.04.2021). DOI: 10.1016/j.ifacol.2017.08.2143

2. Назаров В. Л., Жердев Д. В., Авербух Н. В. Шоковая цифровизация образования: восприятие участников образовательного процесса // Образование и наука. 2021. Т. 23. № 1. С. 156–201. DOI: 10.17853/1994-5639-2021-1-156-201

3. Зинченко Ю. П., Дорожкин Е. М., Зеер Э. Ф. Психолого-педагогические основания прогнозирования будущего профессионального образования: векторы развития // Образование и наука. 2020. Т. 22. № 3. С. 11–35. DOI: 10.17853/1994-5639-2020-3-11-35

4. Rubinacci F., Ponticorvo M., Passariello R., Miglino O. Robotics for soft skills // REM – Research on Education and Media. 2017. № 10 (2). Р. 20–25. Available from: https:// www.researchgate.net/publication/327036615_Robotics_for_soft_skills_training (date of access: 08.04.2020). DOI: 10.1515/rem-2017-0010

5. Гейхман Л. К., Титова М. В. Образовательная робототехника в работе с детьми дошкольного и младшего школьного возраста // Вестник ПНИПУ. Проблемы языкознания и педагогики. 2015. № 4. С. 115–126. Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/obrazovatelnaya-robototehnika-v-rabote-s-detmi-doshkolnogo-i-mladshego-shkolnogo-vozrasta (дата обращения: 05.04.2021).

6. Benitti F. V. Exploring the educational potential of robotics in schools: A systematic review // Computers & Education. 2012. № 58 (3). P. 978–988.

7. Eguchi A. Bringing Robotics in Classrooms // Khine M. (eds.) Robotics in STEM Education. Springer, Cham. 2017. DOI: 10.1007/978-3-319-57786-9_1

8. Eguchi A. Educational Robotics For Promoting 21st Century Skills // Journal of Automation, Mobile Robotics & Intelligent Systems. 2014. № 8 (1). P. 5–11. Available from: https://www.infona.pl/resource/bwmeta1.element.baztech-2480a09b-edb8-46e3-a1d171caf5703c37 (date of access: 06.04.2021).

9. Tocháčeka D., Lapeš J., Fuglíka V. // Procedia – Social and Behavioral Sciences. 2016. № 217. P. 377–381. Available from: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1877042816001324 (date of access: 08.04.2021). DOI: 10.1016/j.sbspro.2016.02.107

10. Barak М., Zadok Y. Robotics projects and learning concepts in science, technology and problem solving // International Journal of Technology and Design Education. 2009. № 19. P. 289–307. Available from: https://link.springer.com/article/10.1007/s10798-0079043-3 (date of access: 05.04.2021). DOI: 10.1007/s10798-007-9043-3

11. Alimsis D. Educational robotics: Open questions and new challenges // Themes in Science & Technology Education. 2013. № 6 (1). P. 63–71 Available from: http://earthlab.uoi.gr/theste/index.php/theste/article/view/119 (date of access: 05.04.2021).

12. Blikstein P. Digital fabrication and ‘making’ in education: The democratization of invention // J. Walter-Herrmann & C. Boching (eds.), FabLabs: Of Machines, Makers and Inventors. 2013. P. 1–21. Available from: https://www.researchgate.net/publication/281495128_Digital_Fabrication_and_%27Making%27_in_Education_The_The_Democratization_of_Invention (date of access: 06.04.2021).

13. Ozan Coşkunserçe. Implementing Teacher-Centered Robotics Activities in Science Lessons: The Effect on Motivation, Satisfaction and Science Skills // Journal of Pedagogical Research. 2021. № 5 (1). P. 50–64. DOI: 10.33902/jpr.2021067231

14. Sullivan A. Robotics in the early childhood classroom: learning outcomes from an 8-week robotics curriculum in pre-kindergarten through second grade / Amanda Sullivan, Marina Umaschi Bers // International Journal of technology and Design Education. 2016. № 26. P. 3–20. Available from: http://link.springer.com/article/10.1007/s10798-015-93045?sa_campaign=email/event/articleAuthor/onlineFirst&error=cookies_not_supported&code=73287c8a-d499-448d-aeea-f89efdeb68e6 (date of access: 04.04.2021).

15. Толстова Н. А., Бондаренко Д. А., Ганьшин К. Ю. Образовательная робототехника как составляющая инженерно-технического образования [Электрон. ресурс] // Наука. Инновации. Технологии. 2013. № 3. Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/obrazovatelnaya-robototehnika-kak-sostavlyayuschaya-inzhenerno-tehnicheskogoobrazovaniya (дата обращения: 01.04.2021).

16. Altin H., Pedaste M. Learning approaches to applying robotics in science education // Journal of Baltic Science Education. 2013. № 12 (3). P. 365–377. Available from: http://www.scientiasocialis.lt/jbse/files/pdf/vol12/365-377.Altin_JBSE_Vol.12.3.pdf (date of access: 09.04.2021).

17. Galino J. R., Tanaka H. Initiatives and Development of Secondary School Robotics Education in Camarin High School // Journal of Robotics, Networking and Artificial Life. 2021. № 8. Available from: https://explore.openaire.eu/search/publication?pid=10.2991%2Fjrnal.k.210521.014 (date of access: 09.10.2021). DOI: 10.2991/jrnal.k.210521.014

18. Gerald A. Using Robotics to Promote Collaborative and Mathematics Learning in a Middle School Classroom // Middle Grades Research Journal. 2014. № 9 (3). P. 73–88. Available from: http://blogs.ubc.ca/roboted/files/2015/07/using-roboticcs-to-promote-collabora- tion-and-learning-in-middle-school.pdf (date of access: 02.04.2021).

19. Lopez-Caudana E., Ramirez-Montoya M. S., Martínez-Pérez S., Rodríguez-Abitia G. Using Robotics to Enhance Active Learning in Mathematics: A Multi-Scenario Study.// Mathematics. 2020. Available from: https://explore.openaire.eu/search/publication?pid=10.3390%2Fmath8122163 (date of access: 02.04.2021). DOI: 10.3390/math8122163

20. Arís N., Orcos L. Educational Robotics in the Stage of Secondary Education: Empirical Study on Motivation and STEM Skills // Education Sciences. 2019. № 9 (2). P. 73. Available from: https://www.mdpi.com/2227-7102/9/2/73 (date of access: 01.04.2021).

21. D’Amico A., Guastella D., Chella A. A Playful Experiential Learning System With Educational Robotics // Frontiers in Robotics and AI. 2020. №. 7. Available from: https://explore.openaire.eu/search/publication?pid=10.3389%2Ffrobt.2020.00033 (date of access: 01.10.2021). DOI: 10.3389/frobt.2020.00033

22. Kubilinskiene S. Applying Robotics in School Education: a Systematic Review / Kubilinskiene S., Zilinskiene I., Dagiene V., Sinkevicus V. // Baltic Journal of Modern Computing. 2017. № 1 (5). P. 50–69 Available from: //epubl.ktu.edu/object/elaba:23026500/ (date of access: 04.04.2021).

23. Piedade J. Pre-Service and in-Service Teachers’ Interest, Knowledge, and Self-Confidence in Using Educational Robotics in Learning Activities // Educação Formação. 2020. № 6. Available from: https://explore.openaire.eu/search/publication?pid=10.25053%2Fredufor.v6i1.3345 (date of access: 01.10.2021). DOI: 10.25053/redufor.v6i1.3345

24. Leonard J., Mitchell M., Barnes-Johnson J., Unertl A., Outka-Hill J., Robinson R., Hester-Croff C. Preparing Teachers to Engage Rural Students in Computational Thinking Through Robotics, Game Design, and Culturally Responsive Teaching // Journal of Teacher Education. 2017. № 69. P. 386–407. DOI: 10.1177/0022487117732317

25. Cahyono A. N., Asikin M., Zahid M. Z., Laksmiwati P. A., Miftahudin M. The RoboSTE[M] Project: Using Robotics Learning in a STEM Education Model to Help Prospective Mathematics Teachers Promote Students’ 21st-CenturySkills // International Journal of Learning, Teaching and Educational Research. 2021. № 20. P. 85–99. DOI: 10.26803/ijlter.20.7.5

26. Anwar S., Bascou N. A., Menekse M., Kardgar A. A Systematic Review of Studies on Educational Robotics // Journal of Pre-College Engineering Education Research (J-PEER). 2019. № 9 (2). Available from: https://docs.lib.purdue.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1223&context=jpeer (date of access: 10.04.2021).

27. Ходакова Н. П., Давоян И. Л. Робототехника в школе как внеурочная деятельность учащихся [Электрон. ресурс] // Труды Международной научно-практической конференции «Информатизация образования-2018». Москва: СГУ, 2018 С. 201–207. Режим доступа: https://portalsga.ru/data/3397.pdf#page=201 (дата обращения: 10.04.2021).

28. Ечмаева Г. А. Подготовка педагогических кадров в области образовательной робототехники // Современные проблемы науки и образования. 2013. № 2. С. 7 Режим доступа: https://www.science-education.ru/ru/article/view?id=9099 (дата обращения: 08.04.2021).

29. Власова О. С. Содержательный компонент подготовки учителя начальных классов к внедрению образовательной робототехники // Вестник ЮУрГГПУ. 2013. № 11. Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/soderzhatelnyy-komponent-podgotovki-uchitelyanachalnyh-klassov-k-vnedreniyu-obrazovatelnoy-robototehniki (дата обращения: 08.04.2021).

30. El-Hamamsy L., Chessel-Lazzarotto F., Bruno B., Roy D., Cahlikova T., Chevalier M., Parriaux G., Pellet J., Lanarès J., Zufferey J. D. A Computer Science and Robotics Integration Model for Primary School: Evaluation of a Large-Scale in-Service K-4 Teacher-Training Program. HAL CCSD. 2020. Available from: https://explore.openaire.eu/search/publication?pid=10.1007%2Fs10639-020-10355-5 (date of access: 10.10.2021). DOI: 10.1007/s10639020-10355-5

31. Baťko J. Methodical Support for Teachers of Robotics in the Czech Educational System // Centre for Higher Education Studies. 2017. Available from: https://explore.openaire.eu/search/publication?articleId=od______8936:0f57be8f3c83bfdae552654ffba2cd2d (date of access: 10.10.2021).

32. Schina D., Esteve-González V., Usart M. An Overview of Teacher Training Programs in Educational Robotics: Characteristics, Best Practices and Recommendations // Education and Information Technologies. 2020. № 26. P. 2831–52. DOI: 10.1007/s10639-020-10377-z

33. Зайцева С. А., Киселев В. С. Вузовская подготовка многопрофильного педагога [Электрон. ресурс] // Современные проблемы науки и образования. 2021. № 1. C. 18. Режим доступа://www.elibrary.ru/item.asp?id=44831354 (дата обращения: 10.04.2021).


Рецензия

Для цитирования:


Зайцева С.А., Иванов В.В., Киселев В.С., Зубаков А.Ф. Развитие образовательной робототехники: проблемы и перспективы. Образование и наука. 2022;24(2):84-115. https://doi.org/10.17853/1994-5639-2022-2-84-115

For citation:


Zaytseva S.A., Ivanov V.V., Kiselev V.S., Zubakov A.F. Development of educational robotics: Problems and prospects. The Education and science journal. 2022;24(2):84-115. (In Russ.) https://doi.org/10.17853/1994-5639-2022-2-84-115

Просмотров: 431


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1994-5639 (Print)
ISSN 2310-5828 (Online)