Бастауыш сынып оқушыларына робот техникасы пәнін оқытудың әдістемесін оқыту процесі
Робототехника бойынша үздік әдістемелік ұсынымдар
Автор:
МАЗМҰНЫ
КІРІСПЕ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
3
1.
БАСТАУЫШ МЕКТЕПТЕ РОБОТ ТЕХНИКА КУРСЫ БОЙЫНША АҚПАРАТТЫҚ БІЛІМ ОРТАСЫН ҚҰРУДЫҢ ТЕОРИЯЛЫҚ НЕГІЗДЕРІ ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
5
1.1
Бастауыш сыныпта АКТ пәнін оқыту тарихына шолу ... ... ...
5
1.2
Жаңартылған білім бағдарламасы бойынша бастауыш мектепте Робот техника курсын оқытудың мақсаттары және міндеттері
14
1.3
Бастауыш мектепте Робот техника курсы бойынша ақпараттық білім ортасын құрудың теориялық негіздері ... ... ..
27
2.
"РОБОТ ТЕХНИКА" КУРСЫ БОЙЫНША БАСТАУЫШ МЕКТЕПТЕ АҚПАРАТТЫҚ БІЛІМ ОРТАСЫН ҚҰРУДЫҢ ӘДІСТЕМЕЛІК НЕГІЗДЕРІ ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
35
2.1.
Бастауыш сынып оқушыларына "робототехника" курсын оқыту әдістері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
35
2.2
Робот техника курсы бойынша ақпараттық білім ортасын құру әдістемесі ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
40
2.3
Бастауыш мектеп оқушылары үшін "Construct 2" бағдарламасымен мобилдық қосымшасын құру алгоритм ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
55
ҚОРЫТЫНДЫ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
58
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... .
59
ҚОСЫМША ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
60
КІРІСПЕ
Елбасы өзінің қазақстандықтарға арнаған Жолдауында оқу-тәрбие үрдісін ақпаратттық технологиялармен барынша қамтамасыз ету міндетін білім беру жүйесінің басты мақсатының бірі және оның болашағы үшін маңызды фактор екенін атап көрсеткен болатын [1].
Білім беру мазмұнының негізгі мақсаты - оның жан-жақты әрі тұтас тұлғаны тәрбиелеудің кұралы ретінде оқушылардың шығармашылықпен ойлау қабілетін дамыту, сөйтіп, өмірдің қай саласында болмасын, еркін және дәлме-дәл, жауаптылықпен ойлау қабілетін сіңіру, әр түрлі жағдайларда жинақы болуға баулу.
Мектепте білім берудің мазмұндық және процессуалдық жақтарын жаңартудың аса маңызды бағыттары мыналар: мектепте білім берудің мазмұнын қазіргі қоғам қызметінің серпінді құрылымымен сәйкестендіру; оқушыларды өз бетінше білім алуға және оны практикада қолдануға, оқытудың әр түрлі саласында өз мүмкіндіктерін тануға және жақсы қасиеттерін ашуға тәрбиелеу; әрбір жас кезеңінде негізгі психикалық жаңа құрылымдарды қалыптастыру төңірегінде оқу процесін жолға қою; оқушыларды танымның ғылыми тәсілдеріне мақсатты және жүйелі түрде тарту, негізгі мотивациялық үрдістерді айқындайтын оқу ахуалдарын кеңінен қолдану.
Білім берудің жаңа мазмұнын біртіндеп қалыптастыру оқу процесіне ақпараттық технологияны енгізу арқылы жүзеге асырылады. Орта білімді ақпараттандыру процесі және сонымен байланысты оқытудын жаңа ақпаратгық технологиясы білім берудің мазмұнына едәуір әсерін тигізеді.
Орта білім беруді акпараттандырудың негізгі бағыттары мыналар болып табылады: орта білім беруді басқару тетіктерін жетілдіру; білім берудің бірыңғай телекоммуникациялық желісін кұру; қашықтан оқытуды ұйымдастыру.
Жалпы орта білім беру жүйесін дамытудың әлемдік тәжірибесін зерделеу, білім берудің жаңа сапасына қол жеткізу тек 12 жылдық жалпы білім беретін мектептің жағдайында ғана мүмкін болатынын көрсетеді.
ҚР мемлекеттік жалпыға міндетті білім стандарты 12 жылдық оқыту мерзіміндегі жалпы орта білім берудің мақсаттары мен міндеттерін анықтайды, оқу жүктемесінің көлемі мен оқу жетістіктерінің деңгейлерін белгілейді, жалпы алғанда еліміздің білім беру жүйесінің, мұғалімнің, оқушының дамуын және өзіндік дамуын, білім беру үрдісінің ұйымдастырылуын, білім беру мазмұнының нормаларын реттейді.
Робот дегеніміз - жалпы, адамның қызметін атқаратын, компьютер арқылы басқарылатын техника. Біле білсеңіз, біз қазір робот атаулыны жан-жақты қолданып та жүрміз. Мысалы, банкоматқа барсаңыз, ол ақшаны сізге санап береді. Паркте бір аппараттың ішіне отырсаң, ұшақпен кетіп жатқандай көрінуі мүмкін. Осы секілді басқарылатын техника бізде жеткілікті. Тіпті үй тірлігін жеңілдететін кіржуғыш мәшине, шаңсорғыш секілді құралдарыңыз да осын - дай техникаға жатады. Жалпы, робо - тотех - ни - ка саласы ең дамыған елдер - Жапония мен АҚШ. Тіпті Америкада келешекте қарулы күштерді толығымен роботқа көшіруді көздейтін бағдарламалар бар. Әсіресе гуманоид роботтар (адамға ұқсас) Жапонияда көп. Күншығыс елінде ақшасын төлесе, гуманоидты техниканың неше түрлісін жасап береді. Ол тойда асаба да бола алады. Жиынды да жүргізеді. Әйтеуір, сұраныс бар. Бізде оған сұраныс жоқ. Біз робот - ты басқарылатын техниканың мысалы ретінде қарастырамыз. Басқарылатын тех - ника кең қолданыста. Қазір кейбір элемент - тері, мәселен, техниканың көру жүйесі - МАИ қолданатын бейнекамералар секілді автоматика түрлері біртіндеп енгізілуде. Медицина саласында да қаншама қызмет автоматты жолмен атқарылады [2].
Жұмыс мақсаты: мектеп оқушыларына элективті пән ретінде өтуге робототехника курсын оқытудың әдістемесін дайындау.
Жұмыс міндеттері:
Робот түсінігі, робототехника пәнінің маңыздылығын зерттеу;
Оқыту робототехникасы LEGO MINDSTORMS EV3 технологиясын зерттеу;
Оқыту робототехникасы Arduino ортасындағы мүмкіндіктерді зерттеу;
Робототехника курсы бойынша бастауыш мектепте ақпараттық білім ортасын құрудың әдістемелік құру.
Зерттеу пәні: Бастауыш сынып оқушыларына робот техникасы пәнін оқытудың әдістемесін оқыту процесі.
Зерттеу көздері: Қазақстан Республикасының мемлекеттік жалпыға міндетті білім беру стандарты; Білім беру жүйесін ақпараттандыру тұжырымдамасы; ақпараттандыруға байланысты нормативтік құжаттар; озат педагогикалық тәжірибелер; таным, қызығу және танымдық қызығушылық, ақпараттық-коммуникациялық технология туралы философиялық, психологиялық, педагогикалық, әдістемелік еңбектер.
Зерттеу әдістері: философиялық, әлеуметтік, психологиялық, педагогикалық және әдістемелік әдебиеттерді зерттеу мәселесі тұрғысынан талдау, жинақтау, қорыту, бастауыш сынып пәндері бойынша оқу бағдарламаларын, оқу-әдістемелік кешендерді талдау және оны жүйелеу; білім беруді ақпараттандыруға байланысты нормативтік-құқықтық құжаттардың мазмұнымен танысу, алдыңғы қатарлы тәжірибелерді зерделеу; зерттеу бойынша бастауыш мектептегі оқу-тәрбие үдерісін бақылау, сауалнама, әңгіме жүргізу, әдістеменің тиімділігін тәжірибелік-эксперимент арқылы тексеру.
1. БАСТАУЫШ МЕКТЕПТЕ РОБОТ ТЕХНИКА КУРСЫ БОЙЫНША АҚПАРАТТЫҚ БІЛІМ ОРТАСЫН ҚҰРУДЫҢ ТЕОРИЯЛЫҚ НЕГІЗДЕРІ
1.1 Бастауыш сыныпта АКТ пәнін оқыту тарихына шолу
Біздің елімізде жалпы білім беретін орта мектепте компьютерлер 70-жылдардың аяғы мен 80-жылдардың басында пайда болды. Компьютерлер біздің елімізде ғана емес шетелдерде білім беру жүйелерінде кеңінен таралып, тек жоғарғы және ортаңғы сыныптарда ғана емес, бастауыш мектептерде, мектепке дейінгі мекемелерде кеңінен тарала бастады.
Мектептегі информатика курсының дамуы төмендегідей кезеңдерге бөлуге болады:
60- жылдардың басынан бастап, 1985 жылға дейін;
1985 жылдан, 1990 жылдардың басына дейін;
90-жылдардан бастап қазіргі уақытқа дейін
Осы кезеңдерге сипаттама бере келіп, информатиканы төменгі сыныптарда оқыту тенденцияларының дамуына тоқталайық.
Бірінші кезеңде мектептегі өндірістік оқыту мен факультативтік курстардың шеңберінде орта мектепте кибернетика мен информатиканы оқытудың екі бағыты пайда болды:
1. Жалпы білімдік - ол ақпараттық процесстерді, түрлі табиғаттағы өзіндік басқарылатын жүйелердің құрылу принципі мен басқарылуын, ақпараттың автоматты өңделуін зерттеумен байланысты. Бұл мәселе жөнінде зерттеуші ғалым В.С.Ледневтің жүргізген теориялық талдаулары жалпы білім берудің негізгі компоненті ретінде орта мектептің оқу жоспарына кибернетика негіздерін енгізу қажеттілігін көрсетті. Ал оның практикада жүзеге асырылуы алғашында факультативтік сабақ ретінде ССРО ағарту министрлігі 1975 жылы ұсынған Информатика негіздері курсы болды (А.А.Кузнецов, В.С.Леднев);
2. Қолданбалы - ол мектептің жоғарғы сыныптарында өндірістік оқыту арқылы саралап оқыту шеңберінде жүргізілді және ол программалау мен ЭЕМ құрылымын оқытуға негізделді. Бұл бағыт С.Е.Шварцбурд, И.Н.Антипов, В.Н.Монаховтар жасаған әртүрлі курстарды қамтыды. Жалпы білім беретін курстың идеясы сол кездегі жетекші мамандар тарапынан қолдау тауып, танылды (академиктер А.И.Берг, В.М.Глушков және т.б). Сонымен бірге біздің еліміздегі тәжірибелер (Кеңестер Одағындағы) бірқатар елдердің, мысалы АҚШ, Болгария және т.б мектептерінде осыған ұқсас курстардың пайда болуына бастама болды.
Екінші кезеңде 1985 жылы міндетті жалпы білім беретін курс Информатика және есептеуіш техника негіздері курсы енгізілді. Оның авторларының бірі академик А.П.Ершов болды. Автор курстың мақсатын оқушылардың компьютерлік сауаттылығын қалыптастыруда деп есептеді. Информатика курсының мазмұнындағы жетекші орын программалауға бөлінді.
Бұл кезеңде 1988 жылдан 1993 жылlар аралығында информатика курсының мазмұны туралы болжам қалыптасты. Үш тұжырымдама ұсынылды, олардың әрқайсысының идеясы информатика оқулықтарына негізделіп жүзеге асырылды (олар В.А.Каймин, А.Г.Гейн, А.Г.Кушниренконың оқулықтары).
Дәл осы кезеңде (1987-1990 жж.) информатиканы төменгі сыныптарда оқытуға арналған алғашқы эксперименттік программалар пайда болды (С.А.Бешенков., А.А.Дуванов,. Я.Н.Зайдельман, Ю.А.Первин). Оның негізгі идеясы балаларды компьютерлік техникамен, программалаудың принциптері, құралдары мен әдістерінің, алгоритм, атқарушы, мәліметтер типі және т.б ұғымдарымен таныстыру.
Бұл кезеңде төменгі сыныптағы балаларға компьютерлік орталар - ЛОГО, Роботландия, Микромир жүйелері ұсынылады. Біздің пікірімізше, олар көптеген педагогикалық программалық құралдардан тұжырымдық ұстанылымы мен ғылыми негізділігімен ерекшеленді.
Әлемнің көптеген елдерінде ЛОГО жүйесі кеңінен таралды. Бұл ортаны үгіттейтін көптеген мамандар оны төмендегідей сипаттайды: ... алгоритмдік ойлауды қалыптастыру мақсатында баланың психологиясын ескеретін оқыту ортасы. Сондай-ақ, мектепте ЛОГО тілін пайдаланудың негізгі бағыттарын атап көрсетеді: бастауыш мектеп жасында компьютерлік сауатттылықты меңгеру мен ақпараттық мәдениетке тәрбиелеу, шығармашылық ойлауды қалыптастыру үшін жағдайлар жасау және информатиканың басқа пәндермен пәнаралық байланысын қалыптастыру, құрылымдық программалаудың негіздерін үйрету.
Төменгі сынып оқушыларына арналған Роботландия информатика курсының мақсаты: оқушылардың санасына әлемнің ақпараттық бейнесін қалыптастыру, іс-әрекет үшін компьютерді құрал ретінде пайдалануды шектеу, операциялық ойлау стилін қалыптастыру, қазіргі технологияларды пайдалана отырып, белсенді шығармашылықпен конструкторлық және зерттеу дағдыларын қалыптастыру.
1988-89 жылдары білім беруді компьютерлендірудің Бүкілодақтық орталығының жұмысы шеңберінде мектепте компьютерді пайдаланудың үш сатылы моделі ерекшеленді. Бұл моделге сәйкес, төменгі сыныпта оқушылардың компьютерлік сауаттылығын дамытуға көңіл аударылу керек делінген. Бұл мектептегі үздіксіз оқытылатын информатика курсының алғашқы моделі болды.
Отандық мектептегі информатика курсын дамытудың үшінші кезеңі 60-жылдары тұжырымдалған жалпы білімдік принципті сипаттайтын тенденцияға оралуды көздейтін жинақталған тәжірибені интенсивті игерумен сипатталады.
Бұл кезеңде төменгі сыныптарда информатиканы ерте жастан оқыту тенденциясының жалғасы мен дамуы Самара облысы білім басқару саласындағы ғалымдар мен мамандар ұжымының инициативасы бойынша профессор Ю.А.Первиннің жетекшілігімен жасалған Ақпараттық мәдениет атты интеграцияланған жобасы болды. Ақпараттық мәдениет курсы - бұл Ресей Федерациясы білім министрлігініің базистік оқу жоспарына сәйкес жалпы білім беретін орта мектептің 1-11-сыныптарына арналған оқу пәні. Бұл курс оқушылардың қазіргі дүниеге ғылыми көзқарасын дамытуға, продуктивті ойлау стилін қалыптастыруға арналған. Бастауыш білім берудің кезеңдері компьютермен ұтымды қарым-қатынас жасай білу негіздерін қалыптастырып, олардың танымдық іс-әрекетке қызығушылығын оятады. Курс авторлары информатика негіздері курсына тереңдемей-ақ, оқушылар компьютердің қолданылуымен тереңірек танысатындығын атап көрсетеді: математика, орыс тілі, табиғаттану сабақтарында. Бастауыш мектепке арналған курстың модулінде Әліппе еліне саяхат және Роботландия кешендері пайдаланылған.
Ресей Федерациясы білім министрлігінің коллегиясында жалпы білім беретін орта мектепте информатиканы оқытуды ұйымдастыруды жетілдіру туралы мәселе қаралды. Коллегия мектептегі оқыту процесінде информатика негіздерін меңгеру мен ақпараттық мәдениетті қалыптастыруды бірнеше кезеңге бөлу қажеттілігін тағайындады:
бірінші кезең (1-6 сыныптар) - пропедевтикалық;
екінші кезең (7-9-сыныптар) - базалық курс;
үшінші кезең (10-11 сыныптар) - профильдік курстар.
Бұл жағдай пропедевтикалық информатика курсының бірнеше авторлық бағдарламаларымен сипатталатын төменгі сыныптарда оқытылатын информатика курсының келесі кезеңінің бастамасы болды. Бұл кезеңде информатика элементтерін ертеден оқытуды ұйымдастыруға деген әртүрлі тәсілдерді дүниеге әкелді. Курстың бір топ авторлары бастауыш сыныптарда информатиканы жеке пән ретінде ерекшелеуді қолдамады, олар мектептегі басқа пәндерде компьютерді дамыту құралы ретінде пайдалану жеткілікті деп есептеді. Авторлардың келесі бір тобы - баланың ақпараттық мәдениетінің элементтерін қалыптастыруды көздейтін жалпы білім беретін интеграцияланған курстың қажеттілігін дәлелдеп көрсетеді. Бұл курстардың қайсысы болмасын практикалық тәжірибелердің қалыптасуына ықпалын тигізді. Бұл жұмыстарды жеке қарастыруға болады.
Бірінші көзқарасты қолдаушылар оқу-тәрбие процесін ұйымдастыруға бағытталған барлық қазіргі тәсілдердің негізіне баланы дамыту, психикалық процестер мен жеке тұлғаның қасиеттерін жетілдіру, оның белсенді іс-әрекетінің нәтижесінде жүзеге асырылуы алынады. Мұғалімнің міндеті - оқу іс-әрекеті мен оны белсенді басқаруды ұйымдастыруға жағдай жасау болып табылады. Оқытудың бастамасы жетекші іс-әрекет түрінің - ойын әрекетінің - біртіндеп оқу іс-әрекетіне көшетіндігін көрсетеді. Оқытудың бастапқы кезеңінде оқу процесін ұйымдастырудың тиімді тәсілі дидактикалық ойындарды пайдалану, сондықтан компьютердің мектепке енгізілуі бұл тұрғыдан алғанда жаңа мүмкіндіктер ашады.
Бұл бағытта ғалымдар мен жетекші мамандар үлкен жұмыстар атқаруда, компьютер және балалық шақ Ассоциациясының мамандары мектепке дейінгі балалар мен төменгі сынып оқушыларына арналған КИДМалыш деп аталатын программалық әдістемелік жүйе жасады. КИДМалыш программалық әдістемелік жүйесі программистер, психологтар, педагогтар, эргономистер, дизаинерлер тобымен жасалды. Жүйе 70-ке жуық программадан тұрады, олардың бәрі шартты түрде дидактикалық мақсаты жағынан бірдей болып келген 12 серияға бөлінген. КИДМалыш программалық әдістемелік жүйесі төмендегідей серияларды қамтиды: Тірі математика, Құрастыру, Комбинаторика, Режиссерлік ойындар, Кеңістікте бағдарлау, Табиғат әлемі, Бейнелердегі орыс тілі, Дамудың заңдылығы. Олар дидактикалық, сюжетті-дидактикалық, сюжетті-режиссерлік, театрландырылған ойын, эксперименттік ойындар және т.б қамтиды.
Аталған жүйені дамыту мақсатында мектепке дейінгі және төменгі сыныптардағы оқушылар үшін ұсынылған эксперименттік программаны педагогтар мен әдіскерлер өз нұсқаларын жасады. Оған мысал ретінде Информатиканың әліппесі деп аталатын программаны атауға болады.
Программа оқу ойын іс-әрекетінің принципі негізінде құрылды. Оқу мотивациясы мен танымдық қызығушылықты арттыру үшін рөлдік ойындар мотивациясы пайдаланылды. Оқу бағдарламасының мазмұнына сәйкес бала танымдық проблемалық жағдайды табысты шешуге қажетті білім мен іскерлікті меңгерген құрылысшы немесе архитектор, саяхатшы немесе теңізші немесе ертегілер кейіпкерлерінің рөлін ойнай алады.
Информатика әліппесі атты эксперименттік программа әртүрлі білім салаларын және математика, тіл ұстарту, жазуға үйрету, дүниетану, дизаин технологиясы, көркемөнер іс-әрекеті тәрізді пәндерді қамтиды.
Екінші көзқарасты қолдаушылар төменгі сынып оқушыларына арналған информатика пәні бойынша білім беру бағдарламасын құруда тек оқушылардың дербес психологиялық ерекшеліктерін ескеріп қана қоймай, ақпараттық мәдениет элементтерін қалыптастырудың мазмұндық аспектілерін де қарастырады. Қазіргі уақытта бастауыш мектептерде нақты мектептің ерекшелігіне, ондағы оқушылардың құрамына, дәлірек айтқанда жеке тұлғаға және мұғалімнің кәсіптік құзырлығына сүйенетін эксперименттік бағдарламалар енгізілуде.
Біз пропедевтикалық білім беретін информатика курсы компьютермен жұмыс істеудің қарапайым іскерліктерін, объектілерді құрастыру дағдыларын қалыптастыруды, балаларға арналған дамыту орталарын құруды қарастырады деп есептейміз. Бұл кезеңде ақпараттық мәдениеттің алғашқы элементтері қалыптасады. Бұл бағытта жинақталған айтарлықтай тәжірибелер бар. Қазіргі уақытта кеңінен танымал болған информатиканы оқыту бағдарламаларына тоқталайық.
А.В.Горячевтің жетекшілігімен авторлар тобының құрған, Ойындағы және есептердегі информатика деп аталатын компьютерсіз оқытылатын информатика курсының мақсаты мен міндеттері: ойлауды дамыту, жаңа ақпараттық технологияларды қабылдауға дайындау, балалардың ақпараттық технологияларға тән есеп шығару дағдылары мен тәсілдерін меңгеруі, стандартты емес есептерді шығаруға үйрету, шығармашылық елестетуін дамыту, балаларды компьютерлік техниканы қуатты құрал ретінде жұмыс істей білуге баулу. Компьютерді құрал ретінде қолданумен практикалық түрде танысады. Курс логикадан, информатикадан, математиканың қосымша бөлімдерімен, білім мен іскерліктер кешенін қалыптастырады, алгоритмдік, логикалық, жүйелік ойлауын қамтамасыз етеді. Курста әрбір жылға оқушыларға арналған 4 жұмыс дәптері және мұғалімдерге арналған сабақ жоспарлары қамтылған. Авторлар бұл курстың төмендегідей жетістіктерін атап көрсетеді: мазмұны, сабақ жоспарлары нақты анықталған, материалдың баяндалуы қарапайым, тапсырмалар типі мен сабақты өткізу формасы алмасып отырады. Ойындағы және есептердегі информатика курсы дәстүрлі информатика курсын алмастырмайды, қайта оны толықтырып отырады.
Г.Ф.Коробейниковтың ұсынған Бэббидж мектебі деп аталатын курсы - бұл интеграцияланған көпжанрлы ойын сабағы болып табылады. Мұнда ертегілер, күлкілі, тәрбиелік мәні бар тарихи оқиғалар ұсынылады. Курстың міндеті - оқушылардың танымдылығын дамыту, олардың өздерін таным процестеріне тарту, шығармашылық дамуын қамтамасыз ету, қиял-ғажайып ойлауын, елестетуін ояту. Бұл курстың ерекшелігі - информатиканың математика мен ағылшын және орыс тілдері мен интеграциялануы. Курс төрт бағытты қамтиды: ақпараттық, компьютерлік, алгоритмдік және шығармашылық. Оқыту Ч.Бэббидж мектебінің: Мен естідім және ұмыттым. Мен көрдім және еске сақтадым. Мен жасадым, түсіндім ұранымен өтеді. Курстың сипаттамасы: мектепте орнатылған есептеуіш техниканың және педагогикалық программалық құралдардың типінен тәуелсіздік, оқыту мазмұны мен әдістемесіндегі оқытудың барлық бағыттарының үйлесім табуы, оқушыларда басқару іскерлігі мен жалпы білімнің қалыптасуы, сабақта оқушылардың шаршағанын басатын міндетті жаттығулардың қамтылуы, сабақта бояу дәптері бойынша оқушылардың психофизиологиялық денсаулығын бағалау. Әрбір сабақтың материалдары бірнеше логикалық аяқталған оқу ақпараттарына бөлінеді:
1) тірілту - алдыңғы сабақтардағы оқушылардың шаршағанын басатын жаттығулар кешені;
2) мектепке кіріспе - оқушының дүниетанымын кеңейтетін сұрақтар;
3) компьютерге кіріспе - компьютердің құрылымы;
4) цифристика - санау мен есептеуіш техниканың даму тарихы:
5) әріптану - ақпаратты кодтау, компьютер бөліктерінің дұрыс жазылуы,
6) (бояу) раскрашка - графикалық редактормен жұмыс немесе дәптерде бояу;
7) алгоритмдік этюдтер.
Әдістемелік тұрғыдан сүйемелдеу: бастауыш мектептің информатика курсының бағдарламасы; оқушыларға арналған құрал (бояу дәптері, оқулық анықтамалық), мұғалімдерге арналған әдістемелік құрал (сабақ жоспарлары, оқушылардың білімін бағалайтын тест тапсырмалары).
Бастауыш мектепке арналған гуманитарлық бағыттағы информатика курсын С.А.Бешенков, А.Л.Давыдов, Н.В.Матвеева ұсынған. Ол өзіндік басқарылатын жүйелердің құрылуы мен басқарылуының жалпы заңдылықтарын тануға мүмкіндік береді (биологиялық, әлеуметтік, автоматтандырылған, техникалық және т.б). Компьютер сыртқы әлемнің заңдылықтарын тану құралы ретінде қарастырылады. Курста информатика сабағында адамгершілікке тәрбиелеуді, курстың мазмұнын меңгеру, сондай-ақ әрбір оқушының өзін бүтіндей жүйенің элементі, әлемнің ажырамайтын бөлігі ретінде түсінуін қалыптастыру.
В.В.Дубинаның жетекшілігімен бірқатар мамандар ұсынған Дамыту сабағы курсы интерактивті пәннің нұсқасын ұсынады. Классикалық ғылыми пәндер - психология, педагогика, эргономика, логика, физиология, басқару теориясы, информатика ғылымдарының фрагментін Ақпаратты алу, сақтау, өңдеу, тарату тәсілдері туралы ғылым ретінде қарастырады. Курс рефлексивті ретінде ойластырып, құрастырылған, яғни мұндағы келтірілген білім, ақпарат, процедуралар тікелей танылатын субъектіге бағытталып, өзі және өзінің дербес психологиялық ерекшеліктері, қабілеттері, ойлау сапасы, ғылыми принциптерге негізделген іс-әрекетінің дербес стилін қалыптастыру туралы болжамды объективтендіруге мүмкіндік береді. Аталған курс мұғалімге (немесе ата-анаға) компьютермен салыстырғанда қызықтыратын әңгімелесуші бола алады, компьютер доменстрациялаушы рөл атқарғанмен, мұғалімді алмастыра алмайды. Дамыту сабағы ойлаудан алатын жағымды әсерді алуға үйрететін мазмұнды қамтиды. Курстың компьютерлік сүйемелдеушісі (5-10 минут) мұғалімнің қалауымен бұрын құрылған қабықшаның негізінде құрылып немесе төменгі сынып оқушыларына арналып құрылғандардың ішінен таңдалып, пайдаланылуы.
Қазақстан Республикасында бастауыш сыныптарға информатика құралдарын енгізуді қамтамасыз етуге бағытталған, мұғалімдерді әдістемелік дайындау мәселелеріне арналған бірқатар зерттеулерді де атауға болады. Қазақстан Республикасында бастауыш сыныпта дамытушы компьютерлік ойындар жүйесінің негізін жасап, ғылыми теориялық тұрғыдан негізделген зерттеу жұмыстары бар. Ж.С.Сардарова диссертациялық жұмысында бастауыш сыныптарда пайдаланылатын дамытушы компьютерлік ойындардың жүйесі мен компьютерлік ойын-программаларын құрастырудағы дидактикалық талаптарды ашып көрсеткен.
Г.А.Абдулкаримованың зерттеуінде бастауыш мектепте информатика құралдарын пайдалануға оқушыларды әдістемелік дайындаудың қажеттілігі мен мақсаттылығы теориялық тұрғыдан негізделген; бастауыш мектепте информатика құралдарын пайдалануға, оқушыларды әдістемелік дайындауға арналған арнайы курстар жүйесінің мазмұнын анықтаған; бастауыш сынып оқушыларына арналған оқу материалы негізінде оқу және программалық, әдістемелік база, оқу-әдістемелік есептер, арнайы курс жүйелерін сүйемелдейтін программалық құралдарды жасаған; бастауыш мектеп үшін болашақ информатика мұғалімдерін әдістемелік дайындаудың деңгейі мен информатика құралдарын пайдалану іскерлігінің кешенді критерийін анықтаған.
Бастауыш мектепте информатика элементтерін пәнаралық байланыс негізінде оқытуға Д.С.Байғожанованың зерттеу жұмысы арналған. Бастауыш мектептің 1-3 сынып оқушыларына информатика элементтерін пәнаралық байланыс негізінде оқытудың қажеттілігін көрсетіп, оның мазмұны мен құрылымын анықтап, оны оқытудың әдістемесін жасаған.
2013 жылы Е.Ы.Бидайбеков, А.Б.Ибашова, С.Т.Мұхамбетжанова, Г.К.Нурмуханбетованың 3-сыныпқа арнаған жұмыс дәптері жарық көрінді.
Қазіргі уақытта Қазақстан Республикасында информатика курсы үздіксіз білім беру жүйесіне сай оқытылуда. Информатиканы оқытуды төрт кезеңге бөліп қарастырады:
пропедевтикалық (бастауыш курс);
базалық (курс);
профильдік (бағдарлы курс);
кәсіптік (жоғарғы оқу орнындағы оқытылатын курс).
Бастауыш мектептің негізгі міндеті: білім алуға қажетті негіздерді беру (жалпы мағынада оқуға, жазуға, есептеуге үйрету), жалпы оқу дағдысын әрі қарай дамытуға берік негізді қалыптастыру.
Информатиканың бастауыш курсының қарастыратын негізгі мәселелері:
ақпараттық модельдеу бағыты - модельдеу негіздері, әртүрлі атқарушылармен және олардың қасиеттерімен таныстыру;
ақпараттық процесстер бағыты - ақпараттың берілуі, ақпаратты кодтау, ақпараттық жүйелермен жұмыс істеу ережелері;
басқарудың ақпараттық негіздері бағыты - жүйелік тәсілмен алдын-ала танысу, компьютермен басқарудың негіздері.
Информатика курсын оқытудың жоғарыда аталғандай кезеңдерге бөлінуі информатиканы оқушыларда іргелі ғылым туралы болжамды қалыптастыруға бағытталған ғылыми, сонымен қатар, ақпараттық-коммуникациялық технологияларды қолданудың әдістемелік базасы ретінде оқушыларды өмірдің барлық сферасында осы технологияларды пайдалануға қажетті нақты дағдыларды меңгеруді қамтамасыз ететін пән ретінде оқытылуын көрсетеді.
Қазақстан Республикасында білім беруді дамытудың 2015-жылға дейінгі тұжырымдамасында орта білім беру жүйесі 12 жылдық білім беру жүйесіне көшудің бағыттары көрсетілген. Осыған байланысты, 12 жылдық білім беру жүйесіне бағытталған информатика пәнінен оқыту тұжырымдамасы құрылып, экспериментке енгізілді. Аталған білім беру жүйесі бойынша информатика курсы 2-сыныптан бастап оқытылады. Пропедевтикалық информатика курсының мазмұны мен құрылымын анықтауға екі бағытты атауға болады:
1) Е.Қ.Балафанов, Б.Б.Бөрібаев, С.Т.Мұхамбетжанова, Г.С.Кабулова, Б.А.Айтбақина, Ғ.Б.Мамырбек;
2) Г.А.Абдулкаримова, Т.Вьюшкова, А.Е.Сағымбаева. (бұл бағыттар бір-біріне альтернатив).
1-топтың пропедевтикалық информатика курсының аты Ақпараттық мәдениет негіздері деп аталады. Бұл курстың негізгі мақсаты: балалардың операциялық (логикалық) ойлау қабілетін ерте бастан қалыптастыру болып табылады. Өйткені психолог ғалымдардың анықтау бойынша, адамның жинақтаған білімінен гөрі, оның ойлау қабілетінің дамуы, талдау жасай білуі, алынған ақпаратты жалпы тұрғыдан қарастыра отырып, соныңы негізінде шешім қабылдауы өте маңызды рөл атқарады.
Негізгі міндеті: оқушылардың логикалық және алгоритмдік ойлау қабілетін жетілдіру; компьютерлік сауаттылықты қалыптастыру; оқушылардың коммуникативтік (тілдік) ойлау қабілеті мен шығармашылыққа бейімділігін дамыту; оқушылардың әлемнің жүйелік-ақпараттық бейнесін, ақпараттық мәдениетін қалыптастыру және олардың өзін-өзі жетілдіре отырып, қызмет субъектісі деңгейіне көтерілуін қамтамасыз ету.
2-топтың пропедевтикалық информатика курсының аты Информатика деп аталады. Бұл курстың негізгі мақсаты:
Негізгі міндеті:
Г.А.Абдулкаримова, Т.Вьюшкова, А.Е.Сағымбаева.
Қазіргі уақытта информатиканы үздіксіз оқытудың бағдарламасында курстың негізгі мазмұндық бағыттарын оқыту параллель және концентрлі қарастырылады:
ақпарат және ақпараттық процестер;
ақпараттың берілуі;
компьютер;
алгоритмдер және атқарушылар;
формальдау және модельдеу;
ақпараттық технологиялар [153 Королева].
Қазіргі уақытта эксперимент ретінде оқытылып жатқан пропедевтикалық информатика курсының мазмұнының негізгі мәселелеріне тоқталып өтейік.
І тараудың 3 тақырыбында қазіргі уақытта кеңінен танымал болған пропедевтикалық информатика курсының жеке бағдарламаларының мақсаттарына, міндеттеріне және ерекшеліктеріне тоқталғанбыз.
Жалпы пропедевтикалық информатика курсы бойынша жарияланған негізгі оқулықтарды талдасақ, Ойындардағы және есептердегі информатика курсының материалдарында төмендегідей рубрикалар ерекшеленген: объектінің статикалық бейнесі (құрылымдар, сыныптар); объектінің бейнесі (процесстер мен алгоримдер); тіл - модельдеу объектісі (тұжырымдар логикасы); объектінің ақпараттық моделі (модельдеу тәсілімен есептер шығару).
Бұл материалдар курстың өн бойында концентрлі түрде оқытылады, яғни материалдың көлемі сыныптан сыныпқа өткенде ұғымдардың көлемі ұлғайып отырады. Пропедевтикалық курсты оқыту мазмұнын сынып бойынша материалдың бөлінуіне қарай қарастырайық.
1-сыныпта: алгоритм ұғымы пропедевтикасы (әрекет жоспары мен оның сипаттамасы, әрекеттердің сызықтық жоспарын құру); тұжырымдар алгебрасының элементтері (логикалық модельдер, айтылымдардың ақиқаттығы мен жалғандығы, айтылымдар мен жиындар; қарапайым айтылымдарды терістеуді құру); модельді құру мен сипаттау тәсілдері (кодтау, заңдылықтарды іздеу); заттардың айырымдық белгілері (заттардың белгілерін ерекшелеу, заттарды салыстыру, көрсетілген белгілеріне сәйкес заттарды топқа бөлу).
Бұл материалды меңгеру оқушылардың логикалық ойлауын дамытуды, дәлірек айтқанда, үлгі бойынша берілген элементті талдау, синтездеу және салыстыру қабілеттерін (заттардың айырымдық белгілері тақырыбын өткенде), заңдылықтарды тағайындау қабілетін (модель құру және сипаттау тақырыбын өткенде), оқушылардың тілін дамытып, сондай-ақ, оларды алгоритм ұғымымен танысуға дайындығын қамтамасыз етеді
2-сыныпта: алгоритмдер (ұғымдар, сызықтық, тармақталған және қайталану алгоритмдері, олардың жазылу түрлері); объектілер тобы (жалпы бір атауы бар объектілердің құрамы мен әрекеттері, айырымдық белгілері-атрибуттары, топтағы әртүрлі объектілердің атрибуттарының мәні, объектілердің атаулары); логикалық тұжырымдар (жиындар арасындағы қатынастар - бірігуі, қиылысуы, қабаттасуы, графтар және олардың кестелік сипаттамасы, графтағы жолдар, тармақтар); информатикадағы модельдер (ойындар, ұтыс стратегиясы бар ойындар, ұқсастық және заңдылықтар бойынша есептер шығару, ұқсастық заңдылықтары)
3-сыныпта: алгоритмдер (цикл ішіндегі циклі бар алгоритмдер, параметрлі алгоритмдер, дейін қайталануы бар алгоритм); объектілер (құрама объектілер, құрамның схемасы (тармақ), объектілер адресі, құрама объектілердің компоненттерінің адресі және т.б.); логикалық тұжырымдар (жиындармен орындалатын операциялар мен логикалық операциялардың арасындағы байланыс, егер-онда командасының ережесі, шығару ережелерінің тізбегі, қарапайым және-немесе графтары); информатикадағы модельдер (қиялдау тәсілдері - керісінше, белгілердің ерекше мәндері, объектінің ерекше құрамы, объектілерді өзгерту мен оның функционалдық қызметінің арасындағы байланыс).
Жоғарыда көрсетілген тақырыптар оқушылардың логикалық ойлауының әрі қарай дамуын қамтамасыз етеді.
Біздің пікірімізше, информатиканы ерте жастан оқытудың дамытушылық функциялары туралы мәселелерді қарастыра келе, төменгі сынып оқушыларына информатиканы оқыту процесінде олардың танымдық процесстерін барынша дамыту қажет екендігіне көз жеткіздік. Дәл осы тұста, басқа танымдық процесстермен (ес, елестету, ойлау, сөйлеу) салыстырғанда зейіннің ерекше орын алатынын ескеру қажет. Зейін қалған барлық психикалық процесстерде қамтылады, ол оқыту процесінде де ең қажетті мезеттің бірі, оны таза күйінде басқа процестерден ерекшелеп қарастыру мүмкін емес. Сөйтіп, зейінді дамыту басқа психикалық және танымдық процестерді барынша дамытуды қамтамасыз етеді.
Біздің көзқарасымызша, информатиканы дамыта оқытуда информатиканы оқыту процесінде осы психикалық процесті дамыту жүзеге асатындай оқытуды ұйымдастыру қажет. Осы аталған мәселелерді ескере отырып, біздің жүргізген тәжірибелі-экспериментіміздің негізінде қалыптасқан 2-3 сыныптарда информатиканы оқыту бағдарламасын қарастырайық.
Оқыту бағдарламаларына жүргізілген талдаулар зерттеушілердің бір тобы бастауыш мектепте информатика пәнін жеке пән ретінде оқытуды ұсынса, келесі бір тобы компьютердің дидактикалық рөлін айтарлықтай таным құралы ретінде көрсете отырып, оның математика, орыс тілі, музыка, бейнелеу өнері және т.б пәндерін оқыту процесінде пайдаланылуын қолдайтынын көрсетті. Пропедевтикалық информатика курсын оқытудың әртүрлі тәсілдері мен әдістемелерін талдау пәннің өзінің дамуы мен жетілдірілуі барысында оның жиі авторлар ұжымының бірлескен қызметінде бірін-бірі өзара толықтырып, интеграцияланып, үйлесім табатындығын атап көрсетуге болады.
1.2 Жаңартылған білім бағдарламасы бойынша бастауыш мектепте Робот техника курсын оқытудың мақсаттары және міндеттері
Робот жайлы түсінік. Робот ( robot -- еріксіз еңбек, rob -- құл; чех жазушысы К. Чапек ойлап шығарған сөз, ол алғашқы ұғымында "жұмысқа шебер адам" мағынасында қолданылды) -- антропоморфтық (адам тәрізді) әрекеттер, қимылдар жасайтын машина; адам жүрісі мен қимылын еліктететін автоматтандырылған кұрылғы [3]
Робот қоршаған әлеммен әрекеттескен кезде адамның (жануарлардың) қызметтері мен іс-әрекеттерін ішінара немесе толық атқарады. Алғашқы роботтар адамның қозғалысы мен сырт пішінін қайталады. Олар ойын-сауық мақсаттарында пайдаланылды. Қазіргі кезде тұрмыстағы көптеген қызметтерді атқаратын, қадағалайтын, мүгедектер мен сәбилерге көмекші, көңілін аулайтын, т.б. роботтар жасалынды, интеллектуалдық роботтар да пайда бола бастады. Робот техниканың дамуы барысында адамдарды бір сарынды ауыр жұмыстардан, жоғары радиациялы, жоғары немесе төмен температура жағдайларындағы және адам қатынауы қиын жерлердегі (су астында, ғарышта) жұмыстардан босататын автоматтық құрылғылар мен механизмдер түрінде жасалып, олар үнемі жетілдіріле түсуде.
Жалпы роботтар қолдану саласына қарай үш топқа бөлінеді:
а) адам тәрізді;
ә) ақпараттық (зерттеуіш), өте қауіпті не адам қолы жетпейтін ортада ақпарат жинау үшін арналған;
б) өндірістік роботтар, өндірістің әртүрлі салаларының технологиялық процесстерін автоматтандыру үшін арналған.
Робот қоршаған әлеммен әрекеттескен кезде адамның (жануарлардың) қызметтері мен іс-әрекеттерін ішінара немесе толық атқарады. Алғашқы роботтар адамның қозғалысы мен сырт пішінін қайталады. Олар ойын-сауық мақсаттарында пайдаланылды. Қазіргі кезде тұрмыстағы көптеген қызметтерді атқаратын, қадағалайтын, мүгедектер мен сәбилерге көмекші, көңілін аулайтын, т.б. роботтар жасалынды, интеллектуалдық роботтар да пайда бола бастады.
Робот техниканың дамуы барысында адамдарды бір сарынды ауыр жұмыстардан, жоғары радиациялы, жоғары немесе төмен температура жағдайларындағы және адам қатынауы қиын жерлердегі (су астында, ғарышта) жұмыстардан босататын автоматтық құрылғылар мен механизмдер түрінде жасалып, олар үнемі жетілдіріле түсуде. Мұндай құрылғылар мен механизмдер өнеркәсіптік роботтар деп аталады. Өнеркәсіптік роботтар - өндіріс процесінде адамның қозғалу және басқару сияқты іс-әрекеттерін (өндіріс заттарының орнын ауыстыру т.с.с.) және технологиялық құралдардың (айла-тетіктердің) қызметтерін орындайтын автоматтық машина [4].
Робототехника. Робототе́хника (робот және техника деген сөзден шыққан; англ.robotics -- роботика) қолданбалы ғылым, автоматтандырылған техникалық жүйелерді дамытумен айналысады және өндірістің қарқыны үшін маңызды техникалық негіз болып табылады. 1942 жылы терминді Айзек Азимов жазған .
Ғылым және техниканың қандайда бір саласының пайда болуы өте күрделі процесстердің бірі. Оның дамуы белігілі бір уақыт интервалындағы басқа объективті және субъективті себептер мен жағдайларға өзара тәуелді және байланысты. Кейбір жағдайларда техникалық құрал бірінші пайда болып, оны ғылыми тұрғыда дамуына, бағытына сілтеу бола алады. Ал басқа жағдайларда, ғылыми зерттеулердің арқасында жаңа техниканы ойлап табуға немесе жетілдіруге жағдай туады. Робототехника және мехатрониканың құрылуы және даму тарихы, сонымен қатар роботтар мен басқа мехатрондық құралдардың жетілдірілуі мен шығарылу процессі, ғылыми даму бағыты мен жаңа техниканың құруына байланысты күрделі себеп-салдарды растайды. Мысалы, алғашқыда роботтар жасалды, ал кейінірек роботтарды пайдалану сұранысына қарай ғылыми бағыт - робототехника қалыптасты. Сонымен қатар, ғылыми білім саласында алғы шарттар және тәжірибе жинау процессінде, алғашқыда қарапайым, ал одан кейін одан біршама күрделі мехатрондық құралдар дайындау шарттары құрылды. Жаңа техникалық жүйелердің ауқымды классының пайда болуы мен микроэлектроника саласында ақпараттық жүйелердің дамуы Мехатрониканың дамуына ғылыми түрде үлкен септігін тигізді. Ақырында, Робототехника Мехатрониканың ғылыми бағытының бірі екенін көрсетеді.
Роботтарға ұқсас, механикалық адамдарды құрастыру идеясының пайда болуы және құрылу тарихы ежелгі заманнан келе жатыр. Мұндай адам туралы бірінші естелік - Талос атты жезді алып - б.з.д. ІІІ ғ.. Александрияда І ғ.-да тұрған. Оның кітабында адам қозғалысын дәл қайталайтын, жүзден аса автоматтарды сиппаттаған Үлкен Геронның танымал жұмыстары. Автоматика мен робототехника элементтерінің дамуына, сағаттың пайда болуы мен оның жетілгендігі маңызды әсер етті. Әртүрлі автоматтардың негізін күрделі механизмдер құраған.
Қолданбалы және жаратылыстану ғылымдары салаларындағы жетістіктердің бірі ХХ ғ. басында көпғасырлық адамзат арманы болған, яғни еңбектену процессіндегі адамды алмастырушы құралды жасау үшін қажеті техникалық және ғылыми база құрылды. 1927 жылы америкалық инженер Дж. Венсли "Televox" атты алғашқы роботты құрастырды. Бұл робот сырт келбеті бойынша адамға ұқсас және бұйрықпен элементарлы қозғалыстарды жасай алды. 1928 жылы Жапонияда Табиғат сынаушы атты бірінші робот құрастырылды. Бұл робот электродвигательдің көмегімен, қолы мен басының орналасуын өзгерте алды[4. 5].
Робототехникамен өткен, бірінші қарапайым роботтардан қазіргі уақыттағы интеллектуальді роботтарға дейінгі жолы осы. Сонымен қатар, есептеу техникасы және электрониканың дамуына аса үлкен үлес қосты. Онымен сандық бағдарламалық басқаруы бар кибернетикалық машиналар дүниеге келді. 1951 жылы шыққан Дж. Фон Нейманның Кибернетикалық автоматтардың жалпы және логикалық теориясы есептеу техникасының дамуына үлкен серпіліс берді. Осыдан кейін электронды есептеу машиналарын (ЭЕМ) жасау және жобалау үлкен қарқынмен дами бастады. Қысқа уақыт ішінде ЭЕМ-нің бірнеше буынға өзгерді. ЭЕМ-нің 1-буынының негізі болып электр-вакуумдық лампалар болса, 2-буында транзисторлар, 3-буында интегралды схемалармен жасалды. 4-буынның элементарлық база болып кең ауқымды интегралды схемалар болса, ал қазіргі ЭЕМ-де микропроцессорлармен және микропроцессорлі жиындар негіз болып табылады.
Микропроцессорлар - бұл кішігірім есептеу құралдары. Оны қазіргі уақытта транспортта немесе өндірісте ғана қолданбай, күнделікті өмірдегі тұрмыстық техникаларда, ойыншықтарда және де көптеген құрылғыларда қолданады.
Жоғарыда айтып кеткендей, робототехниканың дамуына, роботтарды басқарына есептеу программалық басқарудың пайда болуы әсер етті. Егер тариха оралатын болсақ өндірісті автоматизациялау идеясы ХХ ғасырдың басында дүниеге келді. Нақтырақ айтсақ 1907 жылы автоматизациялау Форд зауытында құрылды. Бірақ, бірінші сандық программалық басқару (СПБ) 1952 жылы металдыөңдеу станогі құрылды. Тура осындай басқару принципі кейінірек роботтарға қолданылды.
Сонда да қазіргі замандық робототехника 1954 жылдан бастау алады. Себебі АҚШ-та Р.Герцтің басқаруы арқасында атомдық станцияларда қызмет көрсететін манипуляторлар жасалды. Бұл манипулятор ANL Model-1 Арогондық ұлттық лабораторияда (ANL ағылшын тілінен қысқартылған) жасалды. Алғашқы роботтар консольдық конструкцияға ие және адам қолына ұқсас жасалынады. Бірақ аптропологтардың айтуынша адам қолы 27- лік қозғалысқа ие. Роботтар болса, аз қозғалысқа ие болады, сол себепті оның басқаруында проблемалар туындайды.
Көп роботтарды өндірістік мақсатта пайдалану үшін жасалынады. Роботтардың түріне кіретін, өндірістік роботтар қолдың кейбір функцияларын орындауға арналған программа бойынша жұмыс жасайтын механикалық құрылғы. ӨР-дың жайылуы "Unimate" және "Wersatran" роботтарының пайда болуынан, яғни 1962 жылдан басталады. Бұл роботтар мынадай технологиялық процестерге қызмет көрсету үшін арналды: қысымның әсерінен балқыту, тағалау(ковка), нүктелік сварка және т.б. Алғашқы тәжірибелік үлгі ТМД аумағында П.Н. Белянина мен Б.Ш. Розинаның жетекшелігімен 1971 жылы шығарылды және УМ-1 деп аталды. Бұл гидроқозғалтқышы және 40 кг жүккөтергіші бар өндірістік робот. УМ-1 роботында аналогты-трансформаторлы позициялы программалық меңгеру системасы бар. 1970-1985 жылдар аралығында өндірістік роботоқұрылыста кейбір дамулар көрініс тапты. 1990 жылғы бұрынғы КСРО аумағындағы мамандардың бағалауы бойынша, роботтардың сұранысы 375 мыңға жетуі керек еді. Бірақ бұл жорамалдар айқын растамады. Қазіргі кезде қандайда бір қызығушылықтың жоғалуы және ӨР өндірісі бәсеңдеуі көрініс табуда. Бірақ робототехника ғылымы дамуы жалғасуда, ал ғалымдар мен құрастырғыштар одан да жаңа және жетілген роботтар жасауда.
Бір америкалық журналдың мәліметі бойынша 1990 жылы роботжасау саласы 485 млн. АҚШ дол. тапсырыс жасады және соммасы 517 млн. АҚШ дол. болатын рекордттық тапсырыс алды.
Қазіргі уақытта бүкіл әлемде 700 мыңға жуық робот жұмыс жасайды.2020 жылдың басына қарай роботтардың саны 1200 мыңға жетеді деген болжам бар. Роботтарды пайдалану аумағы әрдайым кеңуде. Өз кезегінде робототехниканың дамуы, бұл ғылымның кең ауқымды сұрақтарын өзіне қосатын басқа ғылым бағыттарын талап етті. Мысалға, робот сол немесе басқа өлшемде кейбір тірі ағзалардың функцияларын орындайды. Осы себептен робототехника күрделі механикалық жүйелердің жасаумен айналысады. Қысқаша айтқанда, механизмдер синтезі мен анализімен, жұмыс құрамында қолданатын механикалық құрылғыларымен айналысатын, роботтар механикасы (манипуляторлар) деген робототехниканың бөлімі бар [6].
Білім беру робототехникасы саласындағы мектеп оқушыларының қызметін ұйымдастыру үшін бүгінде нарықта оқушыға құрылымды тез жинауға, датчиктер мен электр қозғалтқыштарын қосуға, бағдарлама жасауға және робот моделін іске қосуға мүмкіндік беретін бірқатар дизайнерлер ұсынылады.
Көптеген оқу орындарында робототехника сабақтарын ұйымдастырудың ең танымал конструкторы LEGO MINDSTORMS конструкторы болып табылады. Бұл дизайнерлер 1998 жылдан бастап шығарылады және Ресейде ғана емес, әлемнің көптеген елдерінде кең таралған. LEGO конструкторының жоғары сапалы бөліктері арнайы құралдарды қажет етпейтін жеткілікті беріктікпен, қауіпсіздікпен, құрастырудың қарапайымдылығымен үйлеседі. Дизайнерлердің бағдарламалау жүйелері балалардың тиісті жасына бейімделген. Қадамдық нұсқаулар, мұғалімге арналған ұсыныстар, сабақтарды әзірлеу, оқу курстары түрінде әртүрлі жиынтықтарға әдістемелік және дидактикалық қолдау бар. LEGO конструкторларымен үйлесімді жабдық шығаратын бірқатар фирмалар (HiTechnic, Mindsensors, Vernier) бар, бұл базалық конструктордың мүмкіндіктерін едәуір кеңейтуге мүмкіндік береді. Мысалы, Vernier Software and Tehnology компаниясы мен LEGO корпорациясының ынтымақтастығы vernier датчиктерін NXT компьютерленген құрылғысымен пайдалануға мүмкіндік беретін адаптер мен бағдарламалық қамтамасыз етудің пайда болуына алып келдіmindstorms.
MINDSTORMS бағдарламалық жасақтамасының екінші нұсқасында деректерді тіркеу және графикалық ұсыну мүмкіндігі қосылды. Осылайша, LEGO MINDSTORMS негізгі жиынтығын оқу эксперименттерін жүргізу құралы ретінде пайдалану мүмкіндігі пайда болды. Балалардың дизайн және дизайн қабілеттерін қалыптастыру үшін LEGO компаниясы LEGO Digital Designer автоматтандырылған жобалау жүйесін құрды, онда компьютерде виртуалды режимде кез-келген LEGO жиынтығынан дизайн жасай аласыз, содан кейін роботтың нақты моделін құрастыру бойынша қадамдық нұсқаулық жасай аласыз. Оқу процесінде жаңа технологияларды пайдалану үшін LEGO физика және технология бойынша бірқатар мамандандырылған жиынтықтар шығарады. Келесі тақырыптық жиынтықтар белгілі:
"Технология және физика,
"Жаңартылатын энергия көздері,
"Энергия, жұмыс, қуат,
"Ойын-сауық индустриясы,
"Пневматика".
Әрбір жинақ оқу процесінде конструкторды пайдалану бойынша тиісті әдістемелік нұсқаулықпен бірге жүреді. Жақында ресейлік білім беру робототехникасы нарығында пайда болған тағы бір өндіруші - Fischertechnik компаниясы (Германия). Бұл компанияның дизайнерлерінде дизайнерлердің ұқсас компоненттері бар және LEGO дизайнерлерінен кем түспейді.- Жоғарыда айтылғандардан басқа, Tetrix (өндіруші Pitsco, АҚШ), Robotino (өндіруші Festo, Германия) сияқты конструкторлар, "Профи" мобильді платформаларын құруға арналған конструктор базасындағы Роботтар ("Техновижн" ЖШҚ, Мәскеу), Arduino (Италия) микроконтроллері негізіндегі Роботтар және т. б. бар.
Дизайн модельдерін "жандандыратын" бағдарламаларды құру үшін техникалық жүйелерге бейімделген мәтіндік және объектіге бағытталған бағдарламалау тілдері қолданылады. Қазіргі Робот бағдарламалау тілдерінің бірі-Microsoft Robotics Developer Studio. Бұл орта роботтарды басқаруға ғана емес, сонымен қатар виртуалды режимде роботтардың мінез-құлқын модельдеуге мүмкіндік береді.
LEGO LEGO National National Instruments (АҚШ). Бұл компания деректерді жинау және техникалық объектілер мен технологиялық процестерді басқару жүйелерін бағдарламалық басқару технологиясындағы, сондай-ақ автоматтандырылған тестілеу жүйелері үшін аппараттық және бағдарламалық қамтамасыз етуді әзірлеу мен әзірлеудегі әлемдік көшбасшылардың бірі болып табылады. Компанияның әлемнің әртүрлі елдерінде 40-тан астам өкілдігі бар. 1986 жылғы National Instruments компаниясының Lab LabVIEW компаниясы техникалық объектілер мен технологиялық процестерді басқаруда табысты қолданылады. Бағдарламаның соңғы нұсқаларында NXT LEGO LEGO MINDSTORMS микропроцессорын бағдарламалауға арналған арнайы блоктар бар. Сонымен қатар, компания LabVIEW-де мектеп оқушыларына бейімделген ортаның модификацияларын жасады: Robolab, Lego education wedo NXT-G.
Бастауыш сыныпта информатиканы оқытудың талдаудан өткізген нәтижелері бойынша көптүрлілігі ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Автор:
МАЗМҰНЫ
КІРІСПЕ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
3
1.
БАСТАУЫШ МЕКТЕПТЕ РОБОТ ТЕХНИКА КУРСЫ БОЙЫНША АҚПАРАТТЫҚ БІЛІМ ОРТАСЫН ҚҰРУДЫҢ ТЕОРИЯЛЫҚ НЕГІЗДЕРІ ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
5
1.1
Бастауыш сыныпта АКТ пәнін оқыту тарихына шолу ... ... ...
5
1.2
Жаңартылған білім бағдарламасы бойынша бастауыш мектепте Робот техника курсын оқытудың мақсаттары және міндеттері
14
1.3
Бастауыш мектепте Робот техника курсы бойынша ақпараттық білім ортасын құрудың теориялық негіздері ... ... ..
27
2.
"РОБОТ ТЕХНИКА" КУРСЫ БОЙЫНША БАСТАУЫШ МЕКТЕПТЕ АҚПАРАТТЫҚ БІЛІМ ОРТАСЫН ҚҰРУДЫҢ ӘДІСТЕМЕЛІК НЕГІЗДЕРІ ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
35
2.1.
Бастауыш сынып оқушыларына "робототехника" курсын оқыту әдістері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
35
2.2
Робот техника курсы бойынша ақпараттық білім ортасын құру әдістемесі ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
40
2.3
Бастауыш мектеп оқушылары үшін "Construct 2" бағдарламасымен мобилдық қосымшасын құру алгоритм ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
55
ҚОРЫТЫНДЫ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
58
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... .
59
ҚОСЫМША ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
60
КІРІСПЕ
Елбасы өзінің қазақстандықтарға арнаған Жолдауында оқу-тәрбие үрдісін ақпаратттық технологиялармен барынша қамтамасыз ету міндетін білім беру жүйесінің басты мақсатының бірі және оның болашағы үшін маңызды фактор екенін атап көрсеткен болатын [1].
Білім беру мазмұнының негізгі мақсаты - оның жан-жақты әрі тұтас тұлғаны тәрбиелеудің кұралы ретінде оқушылардың шығармашылықпен ойлау қабілетін дамыту, сөйтіп, өмірдің қай саласында болмасын, еркін және дәлме-дәл, жауаптылықпен ойлау қабілетін сіңіру, әр түрлі жағдайларда жинақы болуға баулу.
Мектепте білім берудің мазмұндық және процессуалдық жақтарын жаңартудың аса маңызды бағыттары мыналар: мектепте білім берудің мазмұнын қазіргі қоғам қызметінің серпінді құрылымымен сәйкестендіру; оқушыларды өз бетінше білім алуға және оны практикада қолдануға, оқытудың әр түрлі саласында өз мүмкіндіктерін тануға және жақсы қасиеттерін ашуға тәрбиелеу; әрбір жас кезеңінде негізгі психикалық жаңа құрылымдарды қалыптастыру төңірегінде оқу процесін жолға қою; оқушыларды танымның ғылыми тәсілдеріне мақсатты және жүйелі түрде тарту, негізгі мотивациялық үрдістерді айқындайтын оқу ахуалдарын кеңінен қолдану.
Білім берудің жаңа мазмұнын біртіндеп қалыптастыру оқу процесіне ақпараттық технологияны енгізу арқылы жүзеге асырылады. Орта білімді ақпараттандыру процесі және сонымен байланысты оқытудын жаңа ақпаратгық технологиясы білім берудің мазмұнына едәуір әсерін тигізеді.
Орта білім беруді акпараттандырудың негізгі бағыттары мыналар болып табылады: орта білім беруді басқару тетіктерін жетілдіру; білім берудің бірыңғай телекоммуникациялық желісін кұру; қашықтан оқытуды ұйымдастыру.
Жалпы орта білім беру жүйесін дамытудың әлемдік тәжірибесін зерделеу, білім берудің жаңа сапасына қол жеткізу тек 12 жылдық жалпы білім беретін мектептің жағдайында ғана мүмкін болатынын көрсетеді.
ҚР мемлекеттік жалпыға міндетті білім стандарты 12 жылдық оқыту мерзіміндегі жалпы орта білім берудің мақсаттары мен міндеттерін анықтайды, оқу жүктемесінің көлемі мен оқу жетістіктерінің деңгейлерін белгілейді, жалпы алғанда еліміздің білім беру жүйесінің, мұғалімнің, оқушының дамуын және өзіндік дамуын, білім беру үрдісінің ұйымдастырылуын, білім беру мазмұнының нормаларын реттейді.
Робот дегеніміз - жалпы, адамның қызметін атқаратын, компьютер арқылы басқарылатын техника. Біле білсеңіз, біз қазір робот атаулыны жан-жақты қолданып та жүрміз. Мысалы, банкоматқа барсаңыз, ол ақшаны сізге санап береді. Паркте бір аппараттың ішіне отырсаң, ұшақпен кетіп жатқандай көрінуі мүмкін. Осы секілді басқарылатын техника бізде жеткілікті. Тіпті үй тірлігін жеңілдететін кіржуғыш мәшине, шаңсорғыш секілді құралдарыңыз да осын - дай техникаға жатады. Жалпы, робо - тотех - ни - ка саласы ең дамыған елдер - Жапония мен АҚШ. Тіпті Америкада келешекте қарулы күштерді толығымен роботқа көшіруді көздейтін бағдарламалар бар. Әсіресе гуманоид роботтар (адамға ұқсас) Жапонияда көп. Күншығыс елінде ақшасын төлесе, гуманоидты техниканың неше түрлісін жасап береді. Ол тойда асаба да бола алады. Жиынды да жүргізеді. Әйтеуір, сұраныс бар. Бізде оған сұраныс жоқ. Біз робот - ты басқарылатын техниканың мысалы ретінде қарастырамыз. Басқарылатын тех - ника кең қолданыста. Қазір кейбір элемент - тері, мәселен, техниканың көру жүйесі - МАИ қолданатын бейнекамералар секілді автоматика түрлері біртіндеп енгізілуде. Медицина саласында да қаншама қызмет автоматты жолмен атқарылады [2].
Жұмыс мақсаты: мектеп оқушыларына элективті пән ретінде өтуге робототехника курсын оқытудың әдістемесін дайындау.
Жұмыс міндеттері:
Робот түсінігі, робототехника пәнінің маңыздылығын зерттеу;
Оқыту робототехникасы LEGO MINDSTORMS EV3 технологиясын зерттеу;
Оқыту робототехникасы Arduino ортасындағы мүмкіндіктерді зерттеу;
Робототехника курсы бойынша бастауыш мектепте ақпараттық білім ортасын құрудың әдістемелік құру.
Зерттеу пәні: Бастауыш сынып оқушыларына робот техникасы пәнін оқытудың әдістемесін оқыту процесі.
Зерттеу көздері: Қазақстан Республикасының мемлекеттік жалпыға міндетті білім беру стандарты; Білім беру жүйесін ақпараттандыру тұжырымдамасы; ақпараттандыруға байланысты нормативтік құжаттар; озат педагогикалық тәжірибелер; таным, қызығу және танымдық қызығушылық, ақпараттық-коммуникациялық технология туралы философиялық, психологиялық, педагогикалық, әдістемелік еңбектер.
Зерттеу әдістері: философиялық, әлеуметтік, психологиялық, педагогикалық және әдістемелік әдебиеттерді зерттеу мәселесі тұрғысынан талдау, жинақтау, қорыту, бастауыш сынып пәндері бойынша оқу бағдарламаларын, оқу-әдістемелік кешендерді талдау және оны жүйелеу; білім беруді ақпараттандыруға байланысты нормативтік-құқықтық құжаттардың мазмұнымен танысу, алдыңғы қатарлы тәжірибелерді зерделеу; зерттеу бойынша бастауыш мектептегі оқу-тәрбие үдерісін бақылау, сауалнама, әңгіме жүргізу, әдістеменің тиімділігін тәжірибелік-эксперимент арқылы тексеру.
1. БАСТАУЫШ МЕКТЕПТЕ РОБОТ ТЕХНИКА КУРСЫ БОЙЫНША АҚПАРАТТЫҚ БІЛІМ ОРТАСЫН ҚҰРУДЫҢ ТЕОРИЯЛЫҚ НЕГІЗДЕРІ
1.1 Бастауыш сыныпта АКТ пәнін оқыту тарихына шолу
Біздің елімізде жалпы білім беретін орта мектепте компьютерлер 70-жылдардың аяғы мен 80-жылдардың басында пайда болды. Компьютерлер біздің елімізде ғана емес шетелдерде білім беру жүйелерінде кеңінен таралып, тек жоғарғы және ортаңғы сыныптарда ғана емес, бастауыш мектептерде, мектепке дейінгі мекемелерде кеңінен тарала бастады.
Мектептегі информатика курсының дамуы төмендегідей кезеңдерге бөлуге болады:
60- жылдардың басынан бастап, 1985 жылға дейін;
1985 жылдан, 1990 жылдардың басына дейін;
90-жылдардан бастап қазіргі уақытқа дейін
Осы кезеңдерге сипаттама бере келіп, информатиканы төменгі сыныптарда оқыту тенденцияларының дамуына тоқталайық.
Бірінші кезеңде мектептегі өндірістік оқыту мен факультативтік курстардың шеңберінде орта мектепте кибернетика мен информатиканы оқытудың екі бағыты пайда болды:
1. Жалпы білімдік - ол ақпараттық процесстерді, түрлі табиғаттағы өзіндік басқарылатын жүйелердің құрылу принципі мен басқарылуын, ақпараттың автоматты өңделуін зерттеумен байланысты. Бұл мәселе жөнінде зерттеуші ғалым В.С.Ледневтің жүргізген теориялық талдаулары жалпы білім берудің негізгі компоненті ретінде орта мектептің оқу жоспарына кибернетика негіздерін енгізу қажеттілігін көрсетті. Ал оның практикада жүзеге асырылуы алғашында факультативтік сабақ ретінде ССРО ағарту министрлігі 1975 жылы ұсынған Информатика негіздері курсы болды (А.А.Кузнецов, В.С.Леднев);
2. Қолданбалы - ол мектептің жоғарғы сыныптарында өндірістік оқыту арқылы саралап оқыту шеңберінде жүргізілді және ол программалау мен ЭЕМ құрылымын оқытуға негізделді. Бұл бағыт С.Е.Шварцбурд, И.Н.Антипов, В.Н.Монаховтар жасаған әртүрлі курстарды қамтыды. Жалпы білім беретін курстың идеясы сол кездегі жетекші мамандар тарапынан қолдау тауып, танылды (академиктер А.И.Берг, В.М.Глушков және т.б). Сонымен бірге біздің еліміздегі тәжірибелер (Кеңестер Одағындағы) бірқатар елдердің, мысалы АҚШ, Болгария және т.б мектептерінде осыған ұқсас курстардың пайда болуына бастама болды.
Екінші кезеңде 1985 жылы міндетті жалпы білім беретін курс Информатика және есептеуіш техника негіздері курсы енгізілді. Оның авторларының бірі академик А.П.Ершов болды. Автор курстың мақсатын оқушылардың компьютерлік сауаттылығын қалыптастыруда деп есептеді. Информатика курсының мазмұнындағы жетекші орын программалауға бөлінді.
Бұл кезеңде 1988 жылдан 1993 жылlар аралығында информатика курсының мазмұны туралы болжам қалыптасты. Үш тұжырымдама ұсынылды, олардың әрқайсысының идеясы информатика оқулықтарына негізделіп жүзеге асырылды (олар В.А.Каймин, А.Г.Гейн, А.Г.Кушниренконың оқулықтары).
Дәл осы кезеңде (1987-1990 жж.) информатиканы төменгі сыныптарда оқытуға арналған алғашқы эксперименттік программалар пайда болды (С.А.Бешенков., А.А.Дуванов,. Я.Н.Зайдельман, Ю.А.Первин). Оның негізгі идеясы балаларды компьютерлік техникамен, программалаудың принциптері, құралдары мен әдістерінің, алгоритм, атқарушы, мәліметтер типі және т.б ұғымдарымен таныстыру.
Бұл кезеңде төменгі сыныптағы балаларға компьютерлік орталар - ЛОГО, Роботландия, Микромир жүйелері ұсынылады. Біздің пікірімізше, олар көптеген педагогикалық программалық құралдардан тұжырымдық ұстанылымы мен ғылыми негізділігімен ерекшеленді.
Әлемнің көптеген елдерінде ЛОГО жүйесі кеңінен таралды. Бұл ортаны үгіттейтін көптеген мамандар оны төмендегідей сипаттайды: ... алгоритмдік ойлауды қалыптастыру мақсатында баланың психологиясын ескеретін оқыту ортасы. Сондай-ақ, мектепте ЛОГО тілін пайдаланудың негізгі бағыттарын атап көрсетеді: бастауыш мектеп жасында компьютерлік сауатттылықты меңгеру мен ақпараттық мәдениетке тәрбиелеу, шығармашылық ойлауды қалыптастыру үшін жағдайлар жасау және информатиканың басқа пәндермен пәнаралық байланысын қалыптастыру, құрылымдық программалаудың негіздерін үйрету.
Төменгі сынып оқушыларына арналған Роботландия информатика курсының мақсаты: оқушылардың санасына әлемнің ақпараттық бейнесін қалыптастыру, іс-әрекет үшін компьютерді құрал ретінде пайдалануды шектеу, операциялық ойлау стилін қалыптастыру, қазіргі технологияларды пайдалана отырып, белсенді шығармашылықпен конструкторлық және зерттеу дағдыларын қалыптастыру.
1988-89 жылдары білім беруді компьютерлендірудің Бүкілодақтық орталығының жұмысы шеңберінде мектепте компьютерді пайдаланудың үш сатылы моделі ерекшеленді. Бұл моделге сәйкес, төменгі сыныпта оқушылардың компьютерлік сауаттылығын дамытуға көңіл аударылу керек делінген. Бұл мектептегі үздіксіз оқытылатын информатика курсының алғашқы моделі болды.
Отандық мектептегі информатика курсын дамытудың үшінші кезеңі 60-жылдары тұжырымдалған жалпы білімдік принципті сипаттайтын тенденцияға оралуды көздейтін жинақталған тәжірибені интенсивті игерумен сипатталады.
Бұл кезеңде төменгі сыныптарда информатиканы ерте жастан оқыту тенденциясының жалғасы мен дамуы Самара облысы білім басқару саласындағы ғалымдар мен мамандар ұжымының инициативасы бойынша профессор Ю.А.Первиннің жетекшілігімен жасалған Ақпараттық мәдениет атты интеграцияланған жобасы болды. Ақпараттық мәдениет курсы - бұл Ресей Федерациясы білім министрлігініің базистік оқу жоспарына сәйкес жалпы білім беретін орта мектептің 1-11-сыныптарына арналған оқу пәні. Бұл курс оқушылардың қазіргі дүниеге ғылыми көзқарасын дамытуға, продуктивті ойлау стилін қалыптастыруға арналған. Бастауыш білім берудің кезеңдері компьютермен ұтымды қарым-қатынас жасай білу негіздерін қалыптастырып, олардың танымдық іс-әрекетке қызығушылығын оятады. Курс авторлары информатика негіздері курсына тереңдемей-ақ, оқушылар компьютердің қолданылуымен тереңірек танысатындығын атап көрсетеді: математика, орыс тілі, табиғаттану сабақтарында. Бастауыш мектепке арналған курстың модулінде Әліппе еліне саяхат және Роботландия кешендері пайдаланылған.
Ресей Федерациясы білім министрлігінің коллегиясында жалпы білім беретін орта мектепте информатиканы оқытуды ұйымдастыруды жетілдіру туралы мәселе қаралды. Коллегия мектептегі оқыту процесінде информатика негіздерін меңгеру мен ақпараттық мәдениетті қалыптастыруды бірнеше кезеңге бөлу қажеттілігін тағайындады:
бірінші кезең (1-6 сыныптар) - пропедевтикалық;
екінші кезең (7-9-сыныптар) - базалық курс;
үшінші кезең (10-11 сыныптар) - профильдік курстар.
Бұл жағдай пропедевтикалық информатика курсының бірнеше авторлық бағдарламаларымен сипатталатын төменгі сыныптарда оқытылатын информатика курсының келесі кезеңінің бастамасы болды. Бұл кезеңде информатика элементтерін ертеден оқытуды ұйымдастыруға деген әртүрлі тәсілдерді дүниеге әкелді. Курстың бір топ авторлары бастауыш сыныптарда информатиканы жеке пән ретінде ерекшелеуді қолдамады, олар мектептегі басқа пәндерде компьютерді дамыту құралы ретінде пайдалану жеткілікті деп есептеді. Авторлардың келесі бір тобы - баланың ақпараттық мәдениетінің элементтерін қалыптастыруды көздейтін жалпы білім беретін интеграцияланған курстың қажеттілігін дәлелдеп көрсетеді. Бұл курстардың қайсысы болмасын практикалық тәжірибелердің қалыптасуына ықпалын тигізді. Бұл жұмыстарды жеке қарастыруға болады.
Бірінші көзқарасты қолдаушылар оқу-тәрбие процесін ұйымдастыруға бағытталған барлық қазіргі тәсілдердің негізіне баланы дамыту, психикалық процестер мен жеке тұлғаның қасиеттерін жетілдіру, оның белсенді іс-әрекетінің нәтижесінде жүзеге асырылуы алынады. Мұғалімнің міндеті - оқу іс-әрекеті мен оны белсенді басқаруды ұйымдастыруға жағдай жасау болып табылады. Оқытудың бастамасы жетекші іс-әрекет түрінің - ойын әрекетінің - біртіндеп оқу іс-әрекетіне көшетіндігін көрсетеді. Оқытудың бастапқы кезеңінде оқу процесін ұйымдастырудың тиімді тәсілі дидактикалық ойындарды пайдалану, сондықтан компьютердің мектепке енгізілуі бұл тұрғыдан алғанда жаңа мүмкіндіктер ашады.
Бұл бағытта ғалымдар мен жетекші мамандар үлкен жұмыстар атқаруда, компьютер және балалық шақ Ассоциациясының мамандары мектепке дейінгі балалар мен төменгі сынып оқушыларына арналған КИДМалыш деп аталатын программалық әдістемелік жүйе жасады. КИДМалыш программалық әдістемелік жүйесі программистер, психологтар, педагогтар, эргономистер, дизаинерлер тобымен жасалды. Жүйе 70-ке жуық программадан тұрады, олардың бәрі шартты түрде дидактикалық мақсаты жағынан бірдей болып келген 12 серияға бөлінген. КИДМалыш программалық әдістемелік жүйесі төмендегідей серияларды қамтиды: Тірі математика, Құрастыру, Комбинаторика, Режиссерлік ойындар, Кеңістікте бағдарлау, Табиғат әлемі, Бейнелердегі орыс тілі, Дамудың заңдылығы. Олар дидактикалық, сюжетті-дидактикалық, сюжетті-режиссерлік, театрландырылған ойын, эксперименттік ойындар және т.б қамтиды.
Аталған жүйені дамыту мақсатында мектепке дейінгі және төменгі сыныптардағы оқушылар үшін ұсынылған эксперименттік программаны педагогтар мен әдіскерлер өз нұсқаларын жасады. Оған мысал ретінде Информатиканың әліппесі деп аталатын программаны атауға болады.
Программа оқу ойын іс-әрекетінің принципі негізінде құрылды. Оқу мотивациясы мен танымдық қызығушылықты арттыру үшін рөлдік ойындар мотивациясы пайдаланылды. Оқу бағдарламасының мазмұнына сәйкес бала танымдық проблемалық жағдайды табысты шешуге қажетті білім мен іскерлікті меңгерген құрылысшы немесе архитектор, саяхатшы немесе теңізші немесе ертегілер кейіпкерлерінің рөлін ойнай алады.
Информатика әліппесі атты эксперименттік программа әртүрлі білім салаларын және математика, тіл ұстарту, жазуға үйрету, дүниетану, дизаин технологиясы, көркемөнер іс-әрекеті тәрізді пәндерді қамтиды.
Екінші көзқарасты қолдаушылар төменгі сынып оқушыларына арналған информатика пәні бойынша білім беру бағдарламасын құруда тек оқушылардың дербес психологиялық ерекшеліктерін ескеріп қана қоймай, ақпараттық мәдениет элементтерін қалыптастырудың мазмұндық аспектілерін де қарастырады. Қазіргі уақытта бастауыш мектептерде нақты мектептің ерекшелігіне, ондағы оқушылардың құрамына, дәлірек айтқанда жеке тұлғаға және мұғалімнің кәсіптік құзырлығына сүйенетін эксперименттік бағдарламалар енгізілуде.
Біз пропедевтикалық білім беретін информатика курсы компьютермен жұмыс істеудің қарапайым іскерліктерін, объектілерді құрастыру дағдыларын қалыптастыруды, балаларға арналған дамыту орталарын құруды қарастырады деп есептейміз. Бұл кезеңде ақпараттық мәдениеттің алғашқы элементтері қалыптасады. Бұл бағытта жинақталған айтарлықтай тәжірибелер бар. Қазіргі уақытта кеңінен танымал болған информатиканы оқыту бағдарламаларына тоқталайық.
А.В.Горячевтің жетекшілігімен авторлар тобының құрған, Ойындағы және есептердегі информатика деп аталатын компьютерсіз оқытылатын информатика курсының мақсаты мен міндеттері: ойлауды дамыту, жаңа ақпараттық технологияларды қабылдауға дайындау, балалардың ақпараттық технологияларға тән есеп шығару дағдылары мен тәсілдерін меңгеруі, стандартты емес есептерді шығаруға үйрету, шығармашылық елестетуін дамыту, балаларды компьютерлік техниканы қуатты құрал ретінде жұмыс істей білуге баулу. Компьютерді құрал ретінде қолданумен практикалық түрде танысады. Курс логикадан, информатикадан, математиканың қосымша бөлімдерімен, білім мен іскерліктер кешенін қалыптастырады, алгоритмдік, логикалық, жүйелік ойлауын қамтамасыз етеді. Курста әрбір жылға оқушыларға арналған 4 жұмыс дәптері және мұғалімдерге арналған сабақ жоспарлары қамтылған. Авторлар бұл курстың төмендегідей жетістіктерін атап көрсетеді: мазмұны, сабақ жоспарлары нақты анықталған, материалдың баяндалуы қарапайым, тапсырмалар типі мен сабақты өткізу формасы алмасып отырады. Ойындағы және есептердегі информатика курсы дәстүрлі информатика курсын алмастырмайды, қайта оны толықтырып отырады.
Г.Ф.Коробейниковтың ұсынған Бэббидж мектебі деп аталатын курсы - бұл интеграцияланған көпжанрлы ойын сабағы болып табылады. Мұнда ертегілер, күлкілі, тәрбиелік мәні бар тарихи оқиғалар ұсынылады. Курстың міндеті - оқушылардың танымдылығын дамыту, олардың өздерін таным процестеріне тарту, шығармашылық дамуын қамтамасыз ету, қиял-ғажайып ойлауын, елестетуін ояту. Бұл курстың ерекшелігі - информатиканың математика мен ағылшын және орыс тілдері мен интеграциялануы. Курс төрт бағытты қамтиды: ақпараттық, компьютерлік, алгоритмдік және шығармашылық. Оқыту Ч.Бэббидж мектебінің: Мен естідім және ұмыттым. Мен көрдім және еске сақтадым. Мен жасадым, түсіндім ұранымен өтеді. Курстың сипаттамасы: мектепте орнатылған есептеуіш техниканың және педагогикалық программалық құралдардың типінен тәуелсіздік, оқыту мазмұны мен әдістемесіндегі оқытудың барлық бағыттарының үйлесім табуы, оқушыларда басқару іскерлігі мен жалпы білімнің қалыптасуы, сабақта оқушылардың шаршағанын басатын міндетті жаттығулардың қамтылуы, сабақта бояу дәптері бойынша оқушылардың психофизиологиялық денсаулығын бағалау. Әрбір сабақтың материалдары бірнеше логикалық аяқталған оқу ақпараттарына бөлінеді:
1) тірілту - алдыңғы сабақтардағы оқушылардың шаршағанын басатын жаттығулар кешені;
2) мектепке кіріспе - оқушының дүниетанымын кеңейтетін сұрақтар;
3) компьютерге кіріспе - компьютердің құрылымы;
4) цифристика - санау мен есептеуіш техниканың даму тарихы:
5) әріптану - ақпаратты кодтау, компьютер бөліктерінің дұрыс жазылуы,
6) (бояу) раскрашка - графикалық редактормен жұмыс немесе дәптерде бояу;
7) алгоритмдік этюдтер.
Әдістемелік тұрғыдан сүйемелдеу: бастауыш мектептің информатика курсының бағдарламасы; оқушыларға арналған құрал (бояу дәптері, оқулық анықтамалық), мұғалімдерге арналған әдістемелік құрал (сабақ жоспарлары, оқушылардың білімін бағалайтын тест тапсырмалары).
Бастауыш мектепке арналған гуманитарлық бағыттағы информатика курсын С.А.Бешенков, А.Л.Давыдов, Н.В.Матвеева ұсынған. Ол өзіндік басқарылатын жүйелердің құрылуы мен басқарылуының жалпы заңдылықтарын тануға мүмкіндік береді (биологиялық, әлеуметтік, автоматтандырылған, техникалық және т.б). Компьютер сыртқы әлемнің заңдылықтарын тану құралы ретінде қарастырылады. Курста информатика сабағында адамгершілікке тәрбиелеуді, курстың мазмұнын меңгеру, сондай-ақ әрбір оқушының өзін бүтіндей жүйенің элементі, әлемнің ажырамайтын бөлігі ретінде түсінуін қалыптастыру.
В.В.Дубинаның жетекшілігімен бірқатар мамандар ұсынған Дамыту сабағы курсы интерактивті пәннің нұсқасын ұсынады. Классикалық ғылыми пәндер - психология, педагогика, эргономика, логика, физиология, басқару теориясы, информатика ғылымдарының фрагментін Ақпаратты алу, сақтау, өңдеу, тарату тәсілдері туралы ғылым ретінде қарастырады. Курс рефлексивті ретінде ойластырып, құрастырылған, яғни мұндағы келтірілген білім, ақпарат, процедуралар тікелей танылатын субъектіге бағытталып, өзі және өзінің дербес психологиялық ерекшеліктері, қабілеттері, ойлау сапасы, ғылыми принциптерге негізделген іс-әрекетінің дербес стилін қалыптастыру туралы болжамды объективтендіруге мүмкіндік береді. Аталған курс мұғалімге (немесе ата-анаға) компьютермен салыстырғанда қызықтыратын әңгімелесуші бола алады, компьютер доменстрациялаушы рөл атқарғанмен, мұғалімді алмастыра алмайды. Дамыту сабағы ойлаудан алатын жағымды әсерді алуға үйрететін мазмұнды қамтиды. Курстың компьютерлік сүйемелдеушісі (5-10 минут) мұғалімнің қалауымен бұрын құрылған қабықшаның негізінде құрылып немесе төменгі сынып оқушыларына арналып құрылғандардың ішінен таңдалып, пайдаланылуы.
Қазақстан Республикасында бастауыш сыныптарға информатика құралдарын енгізуді қамтамасыз етуге бағытталған, мұғалімдерді әдістемелік дайындау мәселелеріне арналған бірқатар зерттеулерді де атауға болады. Қазақстан Республикасында бастауыш сыныпта дамытушы компьютерлік ойындар жүйесінің негізін жасап, ғылыми теориялық тұрғыдан негізделген зерттеу жұмыстары бар. Ж.С.Сардарова диссертациялық жұмысында бастауыш сыныптарда пайдаланылатын дамытушы компьютерлік ойындардың жүйесі мен компьютерлік ойын-программаларын құрастырудағы дидактикалық талаптарды ашып көрсеткен.
Г.А.Абдулкаримованың зерттеуінде бастауыш мектепте информатика құралдарын пайдалануға оқушыларды әдістемелік дайындаудың қажеттілігі мен мақсаттылығы теориялық тұрғыдан негізделген; бастауыш мектепте информатика құралдарын пайдалануға, оқушыларды әдістемелік дайындауға арналған арнайы курстар жүйесінің мазмұнын анықтаған; бастауыш сынып оқушыларына арналған оқу материалы негізінде оқу және программалық, әдістемелік база, оқу-әдістемелік есептер, арнайы курс жүйелерін сүйемелдейтін программалық құралдарды жасаған; бастауыш мектеп үшін болашақ информатика мұғалімдерін әдістемелік дайындаудың деңгейі мен информатика құралдарын пайдалану іскерлігінің кешенді критерийін анықтаған.
Бастауыш мектепте информатика элементтерін пәнаралық байланыс негізінде оқытуға Д.С.Байғожанованың зерттеу жұмысы арналған. Бастауыш мектептің 1-3 сынып оқушыларына информатика элементтерін пәнаралық байланыс негізінде оқытудың қажеттілігін көрсетіп, оның мазмұны мен құрылымын анықтап, оны оқытудың әдістемесін жасаған.
2013 жылы Е.Ы.Бидайбеков, А.Б.Ибашова, С.Т.Мұхамбетжанова, Г.К.Нурмуханбетованың 3-сыныпқа арнаған жұмыс дәптері жарық көрінді.
Қазіргі уақытта Қазақстан Республикасында информатика курсы үздіксіз білім беру жүйесіне сай оқытылуда. Информатиканы оқытуды төрт кезеңге бөліп қарастырады:
пропедевтикалық (бастауыш курс);
базалық (курс);
профильдік (бағдарлы курс);
кәсіптік (жоғарғы оқу орнындағы оқытылатын курс).
Бастауыш мектептің негізгі міндеті: білім алуға қажетті негіздерді беру (жалпы мағынада оқуға, жазуға, есептеуге үйрету), жалпы оқу дағдысын әрі қарай дамытуға берік негізді қалыптастыру.
Информатиканың бастауыш курсының қарастыратын негізгі мәселелері:
ақпараттық модельдеу бағыты - модельдеу негіздері, әртүрлі атқарушылармен және олардың қасиеттерімен таныстыру;
ақпараттық процесстер бағыты - ақпараттың берілуі, ақпаратты кодтау, ақпараттық жүйелермен жұмыс істеу ережелері;
басқарудың ақпараттық негіздері бағыты - жүйелік тәсілмен алдын-ала танысу, компьютермен басқарудың негіздері.
Информатика курсын оқытудың жоғарыда аталғандай кезеңдерге бөлінуі информатиканы оқушыларда іргелі ғылым туралы болжамды қалыптастыруға бағытталған ғылыми, сонымен қатар, ақпараттық-коммуникациялық технологияларды қолданудың әдістемелік базасы ретінде оқушыларды өмірдің барлық сферасында осы технологияларды пайдалануға қажетті нақты дағдыларды меңгеруді қамтамасыз ететін пән ретінде оқытылуын көрсетеді.
Қазақстан Республикасында білім беруді дамытудың 2015-жылға дейінгі тұжырымдамасында орта білім беру жүйесі 12 жылдық білім беру жүйесіне көшудің бағыттары көрсетілген. Осыған байланысты, 12 жылдық білім беру жүйесіне бағытталған информатика пәнінен оқыту тұжырымдамасы құрылып, экспериментке енгізілді. Аталған білім беру жүйесі бойынша информатика курсы 2-сыныптан бастап оқытылады. Пропедевтикалық информатика курсының мазмұны мен құрылымын анықтауға екі бағытты атауға болады:
1) Е.Қ.Балафанов, Б.Б.Бөрібаев, С.Т.Мұхамбетжанова, Г.С.Кабулова, Б.А.Айтбақина, Ғ.Б.Мамырбек;
2) Г.А.Абдулкаримова, Т.Вьюшкова, А.Е.Сағымбаева. (бұл бағыттар бір-біріне альтернатив).
1-топтың пропедевтикалық информатика курсының аты Ақпараттық мәдениет негіздері деп аталады. Бұл курстың негізгі мақсаты: балалардың операциялық (логикалық) ойлау қабілетін ерте бастан қалыптастыру болып табылады. Өйткені психолог ғалымдардың анықтау бойынша, адамның жинақтаған білімінен гөрі, оның ойлау қабілетінің дамуы, талдау жасай білуі, алынған ақпаратты жалпы тұрғыдан қарастыра отырып, соныңы негізінде шешім қабылдауы өте маңызды рөл атқарады.
Негізгі міндеті: оқушылардың логикалық және алгоритмдік ойлау қабілетін жетілдіру; компьютерлік сауаттылықты қалыптастыру; оқушылардың коммуникативтік (тілдік) ойлау қабілеті мен шығармашылыққа бейімділігін дамыту; оқушылардың әлемнің жүйелік-ақпараттық бейнесін, ақпараттық мәдениетін қалыптастыру және олардың өзін-өзі жетілдіре отырып, қызмет субъектісі деңгейіне көтерілуін қамтамасыз ету.
2-топтың пропедевтикалық информатика курсының аты Информатика деп аталады. Бұл курстың негізгі мақсаты:
Негізгі міндеті:
Г.А.Абдулкаримова, Т.Вьюшкова, А.Е.Сағымбаева.
Қазіргі уақытта информатиканы үздіксіз оқытудың бағдарламасында курстың негізгі мазмұндық бағыттарын оқыту параллель және концентрлі қарастырылады:
ақпарат және ақпараттық процестер;
ақпараттың берілуі;
компьютер;
алгоритмдер және атқарушылар;
формальдау және модельдеу;
ақпараттық технологиялар [153 Королева].
Қазіргі уақытта эксперимент ретінде оқытылып жатқан пропедевтикалық информатика курсының мазмұнының негізгі мәселелеріне тоқталып өтейік.
І тараудың 3 тақырыбында қазіргі уақытта кеңінен танымал болған пропедевтикалық информатика курсының жеке бағдарламаларының мақсаттарына, міндеттеріне және ерекшеліктеріне тоқталғанбыз.
Жалпы пропедевтикалық информатика курсы бойынша жарияланған негізгі оқулықтарды талдасақ, Ойындардағы және есептердегі информатика курсының материалдарында төмендегідей рубрикалар ерекшеленген: объектінің статикалық бейнесі (құрылымдар, сыныптар); объектінің бейнесі (процесстер мен алгоримдер); тіл - модельдеу объектісі (тұжырымдар логикасы); объектінің ақпараттық моделі (модельдеу тәсілімен есептер шығару).
Бұл материалдар курстың өн бойында концентрлі түрде оқытылады, яғни материалдың көлемі сыныптан сыныпқа өткенде ұғымдардың көлемі ұлғайып отырады. Пропедевтикалық курсты оқыту мазмұнын сынып бойынша материалдың бөлінуіне қарай қарастырайық.
1-сыныпта: алгоритм ұғымы пропедевтикасы (әрекет жоспары мен оның сипаттамасы, әрекеттердің сызықтық жоспарын құру); тұжырымдар алгебрасының элементтері (логикалық модельдер, айтылымдардың ақиқаттығы мен жалғандығы, айтылымдар мен жиындар; қарапайым айтылымдарды терістеуді құру); модельді құру мен сипаттау тәсілдері (кодтау, заңдылықтарды іздеу); заттардың айырымдық белгілері (заттардың белгілерін ерекшелеу, заттарды салыстыру, көрсетілген белгілеріне сәйкес заттарды топқа бөлу).
Бұл материалды меңгеру оқушылардың логикалық ойлауын дамытуды, дәлірек айтқанда, үлгі бойынша берілген элементті талдау, синтездеу және салыстыру қабілеттерін (заттардың айырымдық белгілері тақырыбын өткенде), заңдылықтарды тағайындау қабілетін (модель құру және сипаттау тақырыбын өткенде), оқушылардың тілін дамытып, сондай-ақ, оларды алгоритм ұғымымен танысуға дайындығын қамтамасыз етеді
2-сыныпта: алгоритмдер (ұғымдар, сызықтық, тармақталған және қайталану алгоритмдері, олардың жазылу түрлері); объектілер тобы (жалпы бір атауы бар объектілердің құрамы мен әрекеттері, айырымдық белгілері-атрибуттары, топтағы әртүрлі объектілердің атрибуттарының мәні, объектілердің атаулары); логикалық тұжырымдар (жиындар арасындағы қатынастар - бірігуі, қиылысуы, қабаттасуы, графтар және олардың кестелік сипаттамасы, графтағы жолдар, тармақтар); информатикадағы модельдер (ойындар, ұтыс стратегиясы бар ойындар, ұқсастық және заңдылықтар бойынша есептер шығару, ұқсастық заңдылықтары)
3-сыныпта: алгоритмдер (цикл ішіндегі циклі бар алгоритмдер, параметрлі алгоритмдер, дейін қайталануы бар алгоритм); объектілер (құрама объектілер, құрамның схемасы (тармақ), объектілер адресі, құрама объектілердің компоненттерінің адресі және т.б.); логикалық тұжырымдар (жиындармен орындалатын операциялар мен логикалық операциялардың арасындағы байланыс, егер-онда командасының ережесі, шығару ережелерінің тізбегі, қарапайым және-немесе графтары); информатикадағы модельдер (қиялдау тәсілдері - керісінше, белгілердің ерекше мәндері, объектінің ерекше құрамы, объектілерді өзгерту мен оның функционалдық қызметінің арасындағы байланыс).
Жоғарыда көрсетілген тақырыптар оқушылардың логикалық ойлауының әрі қарай дамуын қамтамасыз етеді.
Біздің пікірімізше, информатиканы ерте жастан оқытудың дамытушылық функциялары туралы мәселелерді қарастыра келе, төменгі сынып оқушыларына информатиканы оқыту процесінде олардың танымдық процесстерін барынша дамыту қажет екендігіне көз жеткіздік. Дәл осы тұста, басқа танымдық процесстермен (ес, елестету, ойлау, сөйлеу) салыстырғанда зейіннің ерекше орын алатынын ескеру қажет. Зейін қалған барлық психикалық процесстерде қамтылады, ол оқыту процесінде де ең қажетті мезеттің бірі, оны таза күйінде басқа процестерден ерекшелеп қарастыру мүмкін емес. Сөйтіп, зейінді дамыту басқа психикалық және танымдық процестерді барынша дамытуды қамтамасыз етеді.
Біздің көзқарасымызша, информатиканы дамыта оқытуда информатиканы оқыту процесінде осы психикалық процесті дамыту жүзеге асатындай оқытуды ұйымдастыру қажет. Осы аталған мәселелерді ескере отырып, біздің жүргізген тәжірибелі-экспериментіміздің негізінде қалыптасқан 2-3 сыныптарда информатиканы оқыту бағдарламасын қарастырайық.
Оқыту бағдарламаларына жүргізілген талдаулар зерттеушілердің бір тобы бастауыш мектепте информатика пәнін жеке пән ретінде оқытуды ұсынса, келесі бір тобы компьютердің дидактикалық рөлін айтарлықтай таным құралы ретінде көрсете отырып, оның математика, орыс тілі, музыка, бейнелеу өнері және т.б пәндерін оқыту процесінде пайдаланылуын қолдайтынын көрсетті. Пропедевтикалық информатика курсын оқытудың әртүрлі тәсілдері мен әдістемелерін талдау пәннің өзінің дамуы мен жетілдірілуі барысында оның жиі авторлар ұжымының бірлескен қызметінде бірін-бірі өзара толықтырып, интеграцияланып, үйлесім табатындығын атап көрсетуге болады.
1.2 Жаңартылған білім бағдарламасы бойынша бастауыш мектепте Робот техника курсын оқытудың мақсаттары және міндеттері
Робот жайлы түсінік. Робот ( robot -- еріксіз еңбек, rob -- құл; чех жазушысы К. Чапек ойлап шығарған сөз, ол алғашқы ұғымында "жұмысқа шебер адам" мағынасында қолданылды) -- антропоморфтық (адам тәрізді) әрекеттер, қимылдар жасайтын машина; адам жүрісі мен қимылын еліктететін автоматтандырылған кұрылғы [3]
Робот қоршаған әлеммен әрекеттескен кезде адамның (жануарлардың) қызметтері мен іс-әрекеттерін ішінара немесе толық атқарады. Алғашқы роботтар адамның қозғалысы мен сырт пішінін қайталады. Олар ойын-сауық мақсаттарында пайдаланылды. Қазіргі кезде тұрмыстағы көптеген қызметтерді атқаратын, қадағалайтын, мүгедектер мен сәбилерге көмекші, көңілін аулайтын, т.б. роботтар жасалынды, интеллектуалдық роботтар да пайда бола бастады. Робот техниканың дамуы барысында адамдарды бір сарынды ауыр жұмыстардан, жоғары радиациялы, жоғары немесе төмен температура жағдайларындағы және адам қатынауы қиын жерлердегі (су астында, ғарышта) жұмыстардан босататын автоматтық құрылғылар мен механизмдер түрінде жасалып, олар үнемі жетілдіріле түсуде.
Жалпы роботтар қолдану саласына қарай үш топқа бөлінеді:
а) адам тәрізді;
ә) ақпараттық (зерттеуіш), өте қауіпті не адам қолы жетпейтін ортада ақпарат жинау үшін арналған;
б) өндірістік роботтар, өндірістің әртүрлі салаларының технологиялық процесстерін автоматтандыру үшін арналған.
Робот қоршаған әлеммен әрекеттескен кезде адамның (жануарлардың) қызметтері мен іс-әрекеттерін ішінара немесе толық атқарады. Алғашқы роботтар адамның қозғалысы мен сырт пішінін қайталады. Олар ойын-сауық мақсаттарында пайдаланылды. Қазіргі кезде тұрмыстағы көптеген қызметтерді атқаратын, қадағалайтын, мүгедектер мен сәбилерге көмекші, көңілін аулайтын, т.б. роботтар жасалынды, интеллектуалдық роботтар да пайда бола бастады.
Робот техниканың дамуы барысында адамдарды бір сарынды ауыр жұмыстардан, жоғары радиациялы, жоғары немесе төмен температура жағдайларындағы және адам қатынауы қиын жерлердегі (су астында, ғарышта) жұмыстардан босататын автоматтық құрылғылар мен механизмдер түрінде жасалып, олар үнемі жетілдіріле түсуде. Мұндай құрылғылар мен механизмдер өнеркәсіптік роботтар деп аталады. Өнеркәсіптік роботтар - өндіріс процесінде адамның қозғалу және басқару сияқты іс-әрекеттерін (өндіріс заттарының орнын ауыстыру т.с.с.) және технологиялық құралдардың (айла-тетіктердің) қызметтерін орындайтын автоматтық машина [4].
Робототехника. Робототе́хника (робот және техника деген сөзден шыққан; англ.robotics -- роботика) қолданбалы ғылым, автоматтандырылған техникалық жүйелерді дамытумен айналысады және өндірістің қарқыны үшін маңызды техникалық негіз болып табылады. 1942 жылы терминді Айзек Азимов жазған .
Ғылым және техниканың қандайда бір саласының пайда болуы өте күрделі процесстердің бірі. Оның дамуы белігілі бір уақыт интервалындағы басқа объективті және субъективті себептер мен жағдайларға өзара тәуелді және байланысты. Кейбір жағдайларда техникалық құрал бірінші пайда болып, оны ғылыми тұрғыда дамуына, бағытына сілтеу бола алады. Ал басқа жағдайларда, ғылыми зерттеулердің арқасында жаңа техниканы ойлап табуға немесе жетілдіруге жағдай туады. Робототехника және мехатрониканың құрылуы және даму тарихы, сонымен қатар роботтар мен басқа мехатрондық құралдардың жетілдірілуі мен шығарылу процессі, ғылыми даму бағыты мен жаңа техниканың құруына байланысты күрделі себеп-салдарды растайды. Мысалы, алғашқыда роботтар жасалды, ал кейінірек роботтарды пайдалану сұранысына қарай ғылыми бағыт - робототехника қалыптасты. Сонымен қатар, ғылыми білім саласында алғы шарттар және тәжірибе жинау процессінде, алғашқыда қарапайым, ал одан кейін одан біршама күрделі мехатрондық құралдар дайындау шарттары құрылды. Жаңа техникалық жүйелердің ауқымды классының пайда болуы мен микроэлектроника саласында ақпараттық жүйелердің дамуы Мехатрониканың дамуына ғылыми түрде үлкен септігін тигізді. Ақырында, Робототехника Мехатрониканың ғылыми бағытының бірі екенін көрсетеді.
Роботтарға ұқсас, механикалық адамдарды құрастыру идеясының пайда болуы және құрылу тарихы ежелгі заманнан келе жатыр. Мұндай адам туралы бірінші естелік - Талос атты жезді алып - б.з.д. ІІІ ғ.. Александрияда І ғ.-да тұрған. Оның кітабында адам қозғалысын дәл қайталайтын, жүзден аса автоматтарды сиппаттаған Үлкен Геронның танымал жұмыстары. Автоматика мен робототехника элементтерінің дамуына, сағаттың пайда болуы мен оның жетілгендігі маңызды әсер етті. Әртүрлі автоматтардың негізін күрделі механизмдер құраған.
Қолданбалы және жаратылыстану ғылымдары салаларындағы жетістіктердің бірі ХХ ғ. басында көпғасырлық адамзат арманы болған, яғни еңбектену процессіндегі адамды алмастырушы құралды жасау үшін қажеті техникалық және ғылыми база құрылды. 1927 жылы америкалық инженер Дж. Венсли "Televox" атты алғашқы роботты құрастырды. Бұл робот сырт келбеті бойынша адамға ұқсас және бұйрықпен элементарлы қозғалыстарды жасай алды. 1928 жылы Жапонияда Табиғат сынаушы атты бірінші робот құрастырылды. Бұл робот электродвигательдің көмегімен, қолы мен басының орналасуын өзгерте алды[4. 5].
Робототехникамен өткен, бірінші қарапайым роботтардан қазіргі уақыттағы интеллектуальді роботтарға дейінгі жолы осы. Сонымен қатар, есептеу техникасы және электрониканың дамуына аса үлкен үлес қосты. Онымен сандық бағдарламалық басқаруы бар кибернетикалық машиналар дүниеге келді. 1951 жылы шыққан Дж. Фон Нейманның Кибернетикалық автоматтардың жалпы және логикалық теориясы есептеу техникасының дамуына үлкен серпіліс берді. Осыдан кейін электронды есептеу машиналарын (ЭЕМ) жасау және жобалау үлкен қарқынмен дами бастады. Қысқа уақыт ішінде ЭЕМ-нің бірнеше буынға өзгерді. ЭЕМ-нің 1-буынының негізі болып электр-вакуумдық лампалар болса, 2-буында транзисторлар, 3-буында интегралды схемалармен жасалды. 4-буынның элементарлық база болып кең ауқымды интегралды схемалар болса, ал қазіргі ЭЕМ-де микропроцессорлармен және микропроцессорлі жиындар негіз болып табылады.
Микропроцессорлар - бұл кішігірім есептеу құралдары. Оны қазіргі уақытта транспортта немесе өндірісте ғана қолданбай, күнделікті өмірдегі тұрмыстық техникаларда, ойыншықтарда және де көптеген құрылғыларда қолданады.
Жоғарыда айтып кеткендей, робототехниканың дамуына, роботтарды басқарына есептеу программалық басқарудың пайда болуы әсер етті. Егер тариха оралатын болсақ өндірісті автоматизациялау идеясы ХХ ғасырдың басында дүниеге келді. Нақтырақ айтсақ 1907 жылы автоматизациялау Форд зауытында құрылды. Бірақ, бірінші сандық программалық басқару (СПБ) 1952 жылы металдыөңдеу станогі құрылды. Тура осындай басқару принципі кейінірек роботтарға қолданылды.
Сонда да қазіргі замандық робототехника 1954 жылдан бастау алады. Себебі АҚШ-та Р.Герцтің басқаруы арқасында атомдық станцияларда қызмет көрсететін манипуляторлар жасалды. Бұл манипулятор ANL Model-1 Арогондық ұлттық лабораторияда (ANL ағылшын тілінен қысқартылған) жасалды. Алғашқы роботтар консольдық конструкцияға ие және адам қолына ұқсас жасалынады. Бірақ аптропологтардың айтуынша адам қолы 27- лік қозғалысқа ие. Роботтар болса, аз қозғалысқа ие болады, сол себепті оның басқаруында проблемалар туындайды.
Көп роботтарды өндірістік мақсатта пайдалану үшін жасалынады. Роботтардың түріне кіретін, өндірістік роботтар қолдың кейбір функцияларын орындауға арналған программа бойынша жұмыс жасайтын механикалық құрылғы. ӨР-дың жайылуы "Unimate" және "Wersatran" роботтарының пайда болуынан, яғни 1962 жылдан басталады. Бұл роботтар мынадай технологиялық процестерге қызмет көрсету үшін арналды: қысымның әсерінен балқыту, тағалау(ковка), нүктелік сварка және т.б. Алғашқы тәжірибелік үлгі ТМД аумағында П.Н. Белянина мен Б.Ш. Розинаның жетекшелігімен 1971 жылы шығарылды және УМ-1 деп аталды. Бұл гидроқозғалтқышы және 40 кг жүккөтергіші бар өндірістік робот. УМ-1 роботында аналогты-трансформаторлы позициялы программалық меңгеру системасы бар. 1970-1985 жылдар аралығында өндірістік роботоқұрылыста кейбір дамулар көрініс тапты. 1990 жылғы бұрынғы КСРО аумағындағы мамандардың бағалауы бойынша, роботтардың сұранысы 375 мыңға жетуі керек еді. Бірақ бұл жорамалдар айқын растамады. Қазіргі кезде қандайда бір қызығушылықтың жоғалуы және ӨР өндірісі бәсеңдеуі көрініс табуда. Бірақ робототехника ғылымы дамуы жалғасуда, ал ғалымдар мен құрастырғыштар одан да жаңа және жетілген роботтар жасауда.
Бір америкалық журналдың мәліметі бойынша 1990 жылы роботжасау саласы 485 млн. АҚШ дол. тапсырыс жасады және соммасы 517 млн. АҚШ дол. болатын рекордттық тапсырыс алды.
Қазіргі уақытта бүкіл әлемде 700 мыңға жуық робот жұмыс жасайды.2020 жылдың басына қарай роботтардың саны 1200 мыңға жетеді деген болжам бар. Роботтарды пайдалану аумағы әрдайым кеңуде. Өз кезегінде робототехниканың дамуы, бұл ғылымның кең ауқымды сұрақтарын өзіне қосатын басқа ғылым бағыттарын талап етті. Мысалға, робот сол немесе басқа өлшемде кейбір тірі ағзалардың функцияларын орындайды. Осы себептен робототехника күрделі механикалық жүйелердің жасаумен айналысады. Қысқаша айтқанда, механизмдер синтезі мен анализімен, жұмыс құрамында қолданатын механикалық құрылғыларымен айналысатын, роботтар механикасы (манипуляторлар) деген робототехниканың бөлімі бар [6].
Білім беру робототехникасы саласындағы мектеп оқушыларының қызметін ұйымдастыру үшін бүгінде нарықта оқушыға құрылымды тез жинауға, датчиктер мен электр қозғалтқыштарын қосуға, бағдарлама жасауға және робот моделін іске қосуға мүмкіндік беретін бірқатар дизайнерлер ұсынылады.
Көптеген оқу орындарында робототехника сабақтарын ұйымдастырудың ең танымал конструкторы LEGO MINDSTORMS конструкторы болып табылады. Бұл дизайнерлер 1998 жылдан бастап шығарылады және Ресейде ғана емес, әлемнің көптеген елдерінде кең таралған. LEGO конструкторының жоғары сапалы бөліктері арнайы құралдарды қажет етпейтін жеткілікті беріктікпен, қауіпсіздікпен, құрастырудың қарапайымдылығымен үйлеседі. Дизайнерлердің бағдарламалау жүйелері балалардың тиісті жасына бейімделген. Қадамдық нұсқаулар, мұғалімге арналған ұсыныстар, сабақтарды әзірлеу, оқу курстары түрінде әртүрлі жиынтықтарға әдістемелік және дидактикалық қолдау бар. LEGO конструкторларымен үйлесімді жабдық шығаратын бірқатар фирмалар (HiTechnic, Mindsensors, Vernier) бар, бұл базалық конструктордың мүмкіндіктерін едәуір кеңейтуге мүмкіндік береді. Мысалы, Vernier Software and Tehnology компаниясы мен LEGO корпорациясының ынтымақтастығы vernier датчиктерін NXT компьютерленген құрылғысымен пайдалануға мүмкіндік беретін адаптер мен бағдарламалық қамтамасыз етудің пайда болуына алып келдіmindstorms.
MINDSTORMS бағдарламалық жасақтамасының екінші нұсқасында деректерді тіркеу және графикалық ұсыну мүмкіндігі қосылды. Осылайша, LEGO MINDSTORMS негізгі жиынтығын оқу эксперименттерін жүргізу құралы ретінде пайдалану мүмкіндігі пайда болды. Балалардың дизайн және дизайн қабілеттерін қалыптастыру үшін LEGO компаниясы LEGO Digital Designer автоматтандырылған жобалау жүйесін құрды, онда компьютерде виртуалды режимде кез-келген LEGO жиынтығынан дизайн жасай аласыз, содан кейін роботтың нақты моделін құрастыру бойынша қадамдық нұсқаулық жасай аласыз. Оқу процесінде жаңа технологияларды пайдалану үшін LEGO физика және технология бойынша бірқатар мамандандырылған жиынтықтар шығарады. Келесі тақырыптық жиынтықтар белгілі:
"Технология және физика,
"Жаңартылатын энергия көздері,
"Энергия, жұмыс, қуат,
"Ойын-сауық индустриясы,
"Пневматика".
Әрбір жинақ оқу процесінде конструкторды пайдалану бойынша тиісті әдістемелік нұсқаулықпен бірге жүреді. Жақында ресейлік білім беру робототехникасы нарығында пайда болған тағы бір өндіруші - Fischertechnik компаниясы (Германия). Бұл компанияның дизайнерлерінде дизайнерлердің ұқсас компоненттері бар және LEGO дизайнерлерінен кем түспейді.- Жоғарыда айтылғандардан басқа, Tetrix (өндіруші Pitsco, АҚШ), Robotino (өндіруші Festo, Германия) сияқты конструкторлар, "Профи" мобильді платформаларын құруға арналған конструктор базасындағы Роботтар ("Техновижн" ЖШҚ, Мәскеу), Arduino (Италия) микроконтроллері негізіндегі Роботтар және т. б. бар.
Дизайн модельдерін "жандандыратын" бағдарламаларды құру үшін техникалық жүйелерге бейімделген мәтіндік және объектіге бағытталған бағдарламалау тілдері қолданылады. Қазіргі Робот бағдарламалау тілдерінің бірі-Microsoft Robotics Developer Studio. Бұл орта роботтарды басқаруға ғана емес, сонымен қатар виртуалды режимде роботтардың мінез-құлқын модельдеуге мүмкіндік береді.
LEGO LEGO National National Instruments (АҚШ). Бұл компания деректерді жинау және техникалық объектілер мен технологиялық процестерді басқару жүйелерін бағдарламалық басқару технологиясындағы, сондай-ақ автоматтандырылған тестілеу жүйелері үшін аппараттық және бағдарламалық қамтамасыз етуді әзірлеу мен әзірлеудегі әлемдік көшбасшылардың бірі болып табылады. Компанияның әлемнің әртүрлі елдерінде 40-тан астам өкілдігі бар. 1986 жылғы National Instruments компаниясының Lab LabVIEW компаниясы техникалық объектілер мен технологиялық процестерді басқаруда табысты қолданылады. Бағдарламаның соңғы нұсқаларында NXT LEGO LEGO MINDSTORMS микропроцессорын бағдарламалауға арналған арнайы блоктар бар. Сонымен қатар, компания LabVIEW-де мектеп оқушыларына бейімделген ортаның модификацияларын жасады: Robolab, Lego education wedo NXT-G.
Бастауыш сыныпта информатиканы оқытудың талдаудан өткізген нәтижелері бойынша көптүрлілігі ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz