Автор: Аюпов Аскар Хамзаевич

Журнал «Педагогический мир Казахстана». Выпуск №6(18)

Фрагмент для ознакомления

Әлемдік дидактикамен жасалған адам білімінің терең заңдылықтарын ашудағы елеулі қадам, сондай-ақ, автоматтандырылған техникалық жүйе дамуы облысындағы қарқынды үдеу оқу-тәрбие барысының түрленуінде маңызды орын алатын жаңа қолданбалы ғылым – «Робот техникасы» дамуына алып келді. «Робот техникасы» арнайы оқыту бағдарламаларымен жабдықталған, оны түгелдей жуық дидактикалық міндеттерді шешу үшін тиімді бейімдеуге болады.

Әлдеқайда ертерек дамыған елдерде әртүрлі ғылым салаларында робот техникасын тиімді пайдаланудың нәтижесінде басты бағыттары анықталған. Роботтарды бағдарламамалау мен сынау үшін кеңінен қолданылады, оқушыларға жастайынан қолданбалы математикамен және информатикамен, сондай-ақ, физикалық үдерістер арқылы бағдарламалаумен танысуға жағдай жасайды.

Қазіргі таңда цифрлік Қазақстан бұл мемлекеттің жарқын болашағы, инновацияға толы әлемді игеру үшін бағдарламалау және робот техникасын жаратылыстану пәндерімен байланыстыра оқу процесіне енгізіліп келеді. Себебі, сұранысқа сай жоғары дәрежедегі маман қызметкерлермен жұмыс орындарын қамтамасыз ету үшін, оқушылар арасында шығармашылық қабілеттерін анықтау және оларды әдейі әдістемелерді қолдана отырып дамыту мәселелеріне көңіл аудару қажет.

Бала мінез-құлқының дәл осы бағыттылығы заманауи робот техникасы курсы болжайтын бұндай зерттеу жұмысын сәтті ұйымдастыру тәсілдерін табуда қажеттілік тудырады. Іздеу жұмысындағы қажеттіліктерді іске асыру үшін қажетті орта жасаумен шығармашылық жұмыс жақсы қызмет атқарады.

«Робот техникасы» мен физика курсы бойынша шығармашылық жұмыс оқушылардың қызығушылықтары мен қажеттіліктерімен шартталған, өзін және қоршаған орта ақиқатын тану мен түрлендіруге бағытталған. Шығармашылық жұмыстың қыр-сырын жалпы орта білімнің білім бағдарламасының жеке, пәндік, метапәндік нәтижеге жетуге бағыттылығы анықтайды.

Бүгінгі күні әлемде ондаған түрлі робот қолданылуда. Адам өзіне автоматты көмекші жасауға тырыспаған адамзат қызметінің саласы жоқ. Қазіргі кезде адаммен тікелей өзара әрекеттесуде жұмыс істей алатын адам тәріздес өздігінен басқарылатын жүйелерге, адамның қажеттігін керек етпейтін ортада жұмыс істейтін зерттеу немесе өндірістік роботтан бұрылыс бар.

Жақын болашақта роботтардың дамуы өмір салтымызды әлдеқайда өзгертпек. Осыған байланысты қиын техниканы басқаруға дағдылы білікті кадрлар дайындау міндеті туындайды. Өндірістік робот техникасын сәтті дамыту мақсатында қазіргі кезде робот техникасы элементтерін оқу мәселесіне аса назар аударылуда, ал мектептегі робот техникасын оқыту зор маңыздылық пен өзектілікке ие болуда.

Оқу үрдісінде жаңа технологияларды қолдану үшін LEGO компаниясы физика және технология бойынша бірқатар мамандандырылған жиынтықтарын өндіруде. Келесі тақырыптық жиынтықтар анық:

• «Технология және физика»,
• «Энергияның жаңартылатын көздері»
• «Энергия, жұмыс, қуаттылық»,
• «Сауық индустриясы»,
• «Пневматика».

Әрбір жиынтық оқу үрдісінде конструктор қолдану бойынша сәйкес әдістемелік құралмен беріледі. Педагогикалық көзқарас бойынша, конструкторларды қолдану бірқатар маңызды құндылықтарға ие. Біріншіден, бұл – оқушылардың білім алуға деген ынталарын арттыру. LEGO MINDSTORMS EV3 -конструктормен жұмыс барысында оқушы өз жұмысының жемісін көреді және алған білімін тәжірибеде қолдану мүмкіндігіне ие болады. Сонымен қатар, робот жасау бойынша жұмыс баланың белсенді шығармашылық жұмысын болжайды. Бұл оқушы үшін әдеттен тыс тапсырмаларды орындау және орындау нұсқаларының көптілігі арқылы іске асырылады. Екіншіден, бұл – техникаға, бағдарламалауға және құрастыруға оқушылардың қызығушылығын дамыту. Білім үрдісінде осы іспеттес конструкторларды пайдалану инженер мамандығының кең ауқым алуына апарады, сондай-ақ оқушылардың робот техникасына қызығушылықтарын арттырады. Үшіншіден, бұл – бағдарламалау дағдыларын қалыптастыру, логикалық және алгоритмдік ойлауды дамытады. Білімді ақпараттандыру шартында мектеп оқушыларының алгоритмдік ойлауын дамытуға жаңа амал іздеу қажеттілігі туындайды.

Физика сабақтарында робот техникасын зертханалық, тәжірибелік жұмыстар және практикумдар, сондай-ақ келесі бөлімдерді зерттеу кезіндегі зерттеу жобалық жұмыстар үшін қолдануға болады: «Физика және табиғатты зерттеудің физикалық тәсілдері», «Механикалық құбылыстар», «Жылу құбылыстары», «Электрлік және магниттік құбылыстар», «Электромагниттік тербелістер мен толқындар».

Негізінен робот техникасын физикадан сабақ беруге пайдаланудың келесі педагогикалық мақсаттарын анықтайды:

1) ғылыми-техникалық прогресстің негізгі бағыттарының бірі ретінде робот техникасының мүмкіндіктерін көрсету;

2) жобалау және заманауи техниканы қолданудағы физиканың рөлін көрсету;

3) білім қызметінің сапасын арттыру:

- пәндік білімді тереңдету және кеңейту;

- эксперименттік икемділіктер мен дағдыларды дамыту;

- қолданбалы физика саласындағы білімді жетілдіру;

- техникалық жобалау, үлгілеу және құрастыру саласын жетілдіру.

4) балаларда пәнді оқу талпынысын, сондай-ақ танымдық қызығушылықты арттыру;

5) оқушылардың бейіналды және бейінді дайындықтарын, олардың инженерлік-техникалық бейіндері мамандықтарына бейінділіктерін арттыру.

Робот техникасын пайдаланудың қойылған мақсаттарына толығырақ жету үшін мектептегі физика курстарындағы роботтар мектеп оқушыларының тәжірибелік жұмыстарының құралы ғана емес, сонымен қатар теориялық оқу объекті ретінде таныстырылуы қажет. Робот техникалық жиынтықтардың, сондай-ақ олардың атқарушы элементтері құрылғыларының көбісі мектептегі физика курсында оқытылатын әрекеттің физикалық қағидаларына ие, сондықтан, сәйкес тақырыптарды оқу барысында заңдарды заманауи техникалық салаларда тәжірибелік қолдануға назар аударылады.

Демонстрациялық физикалық экспериментті сабақтарда, сондай-ақ физика бойынша зертханалық сабақтарда робот техникасы элементтерін қолданудың келесі оң жақтарын атауға болады:

• Физикалық шамаларды өлшеудің қорытындыларын өңдеу бағдарламаны орындау барысындағы автоматтық режимде бағдарламалануы және өткізілуі мүмкін.
• Адамның сезім мүшелерін қолданумен байланысты шамалардың келесі өлшем кезіндегі кездейсоқ қателеріне жол берілмейді: адам реакциясының жылдамдығымен, көз өлшемімен, жағдайды естумен қабылдау және т.б.
• Физикалық шама мәнінің эксперимент барысында көрсетілген уақыт аралығында және бірлік өлшемнен тәжірибенің барлық уақыты бойынша секундына бірнеше ондаған рет тетік көрсеткішін шешу реттемелі жиілікпен мониторингіге салады.
• Эксперимент деректері тәжірибе барысындағы уақыт бойында сандық шамалар, сілтемемен сандық межелік, шамалар кестесі және функциялар графигі түрінде экранға шығарылады.
• Тәжірибе нәтижесінде алынған график, сондай-ақ оны зерттеуге арналған құралдар физикалық үрдіс заңдылығының анализі ретінде көрінеді.

Мысал ретінде 9 -сыныпта робот техникасын физика сабағындағы физикалық практикумды орындаудың үлгісін көрейік. Практикумның атауы: «Цилиндрдің көлденең жазықтықтан жылжуының жылдамдығын есептеу және өлшеу».

Жылдамдықты анықтау кезінде бізге қажет құралдар: ұзын тақта, цилиндр, өлшеуіш сызғыш, LEGO MINDSTORMS EV3-дің микропроцессорлық модулі 2 дана, цилиндрдің орын ауыстыруын анықтайтын қашықтық датчигі (ультрадыбыс датчигі)1 дана, LEGO құрылғыларымен құрылған цилиндірді жібермелі қондырғы, EV3 жинағының ортаңғы маторы, жанасу датчигі. LEGO құрылғыларымен құрылған жібермелі қондырғыға цилиндрды орнатамыз. Өткізгіштердің қысқа болғанына байланысты бұл прктикумда екі модульді USB кабель арқылы жалғап көлденең жазықтықтың бір шетінен екінші шетіне LEGO қондырғылар арқылы, яғни ультрадыбыс және жанасу датчигінен мәліметтерді алуға мүмкіндік аламыз. 1 дана EV3 модулі мен ультрадыбыс датчигін LEGO жинағы арқылы жинап, көлденең жазықтықтың астыңғы жағына орнатамыз. Ал, LEGO құрылғыларынан құралған жібермелі қондырғыға екінші дана EV3 модулі мен жанасу датчигін LEGO жинағы арқылы жинап, көлденең жазықтықтың үстіңгі жағына орнатамыз. Жібермелі қондырғымыз цилиндрді босатқанда, цилиндр айнала қозғала бастағанда жанасу датчигі іске қосылады. Сол кезде EV3 модуліміздің секундомері іске қосылады. Көлденең жазықтықтың соңғы жағында орналасқан ультрадыбыс датчигіміз белгілеп қойған арақашықтыққа цилиндріміз жеткенде модуліміздің секундомері тоқтайды.

Жұмыс барысында оқушылар көлденен жазықтықта цилиндрдің орналасқан нүктесімен және ультрадыбыс датчигі белгілеген арақашықтықты, яғни секундомерді тоқтататын нүктені белгілеуіміз керек. Осы екі нүктенің арақашықтығын өлшейміз және осы арақашықтық арқылы цилиндірдің теориялық жылдамдығын формула арқылы есептеп анықтаймыз.

Тәжірибені көлденең жазықтықты әртүрлі биіктікте өзгерту арқылы бірнеше рет қайталауымыз керек. Өлшеу нәтижелері мен есептеу нәтижелерін кестеге енгізуіміз керек.

Қазіргі таңда орта мектеп оқушыларына «Робот техникасы» саласы курсының мазмұндарын меңгерумен қатар, олардың болашақ қоғам мүшесі ретінде алдын ала өз мүмкіндіктерін, қызығушылықтарын, бейімділіктерін ескеріп, кәсіпті білім алуға деген дайындықтарын қалыптастыруға баса көңіл бөлуді көздеп отыр. Сондықтан да, білім беру саласына арналған орта мемлекеттік құжаттардың бәрінде де осы мәселені баса көрсететіндігін мен мақаланың ішінде талдап көрсеткім келді. Робот техникасы және физика курсының оқытуға арналған зерттеулерді, әдістемелік құралдарды талдау арқылы, тәжірибелі мұғалімдердің және Назарбаев Зияткерлік мектептердің жұмыстарын ескере отырып, өз зерттеуіме негіз ретінде қолдандым. Курстты оқытудың жағдайын талдай отырып, олардың негізгі ерекшеліктері анықталды: пәнаралық білімді тереңдетіп оқыту; саралай оқыту, оқушылардың өз қабілеттері, икемдері мен қажеттіліктеріне сәйкес жеке білім траекториясын таңдап алуы; білімі әртүрлі дәрежедегі оқушылардың қабілеттеріне, жеке икемдері мен қажеттіліктеріне сәйкес деңгейлеп оқыту; оқушыларды әлуметтендіру, оларды кәсіби тұрғыдан өзіндік орынын анықтай білуге дайындау; жалпы және кәсіби білім беру арасындағы байланыстың болуын, мектеп оқушылары кәсіби оқу орындарының бағдарламаларын игеруге дайындау.

«2050 стратегиясына» дейінгі қалған 31 жыл ішінде, әлемнің ең дамыған 30 елінің қатарына кірудің ортақ мақсатына қол жеткізудің мәселесін шешуге болатын мобильдік, мультимедиалық, нано-ғарыштық технологиялардың, робот техникасының, гендік инженерияның, болашақ энергиясын іздеу мен ашу салаларының негізін салу қажет.