Наталья Чурина
Проект по развитию технического творчества и робототехники через естественнонаучное развитие
1. Теоретическое обоснование проекта
Закон «Об образовании в РФ», федеральный государственный образовательный стандарт дошкольного образования, государственная программа Российской Федерации «Развитие образования» на 2018–2025 годы и «Стратегия развития воспитания до 2025 года» установили новые целевые ориентиры развития системы образования в РФ: создание механизма её устойчивого развития, обеспечение соответствия вызовам XXI века, требованиям инновационного развития экономики, современным потребностям общества и каждого гражданина. Таким образом, на современном этапе развития образования детей дошкольного и младшего школьного возраста акцент переносится на развитие личности ребёнка во всём его многообразии: любознательности, целеустремлённости, самостоятельности, ответственности, креативности, обеспечивающих успешную социализацию подрастающего поколения, повышение конкурентоспособности личности и, как следствие, общества и государства. Наиважнейшими становятся задачи не только на формирование технического мышления, воспитание будущих инженерных кадров в системе общего и дополнительного образования, но и самое главное это создание условий для исследовательско - проектной деятельности воспитанников, изучения ими естественных, физико-математических и технических наук, занятий научно-техническим творчеством, организация тематического отдыха и сетевого проектного взаимодействия.
В условиях низкой мотивации детей к познанию и научно-техническому творчеству особую актуальность приобретает задача по совершенствованию дополнительных образовательных программ, созданию особых пространств и форм для интеллектуального развития детей, их подготовки по программам инженерной направленности. Необходимо формировать условия для развития образования, обеспечивающие расширенные возможности детей получать знания из различных областей науки и техники в интерактивной форме «Исследовать – Действовать – Знать – Уметь», развивать у молодого поколения инициативность, критическое мышление, способность к нестандартным решениям.
Наряду с развитием научно-технического творчества в настоящее время значительно повысилось внимание мировой общественности и к проблеме экологического образования. Особенно эта тема актуальна при работе с детьми, живущими на Крайнем Севере. Но поскольку наш детский сад находится в районе Крайнего Севера, а Крайний Север – это регион с разнообразной и неповторимой природой.
Рост температуры воздуха, повышение уровня океана, эрозия берегов, сокращение массы снега, таяние льдов и вечной мерзлоты, смещение ареалов обитания растений и животных, увеличение частоты и интенсивности экстремальных погодных явлений – эти и другие последствия глобального изменения климата уже сейчас ощутимо влияют на промышленную и социальную инфраструктуру российской Арктики, оказывают воздействие на стабильное существования растений и животных, угрожают здоровью и жизни людей. Для Арктического региона глобальное потепление может принести и определенные экономические выгоды, как, например, расширение ареала пригодных для сельскохозяйственного использования земель.
Поэтому возможный путь решения экологических проблем, формирование экологической культуры личности – важная педагогическая проблема.
Экологическая культура - это сложная система отношений ребёнка с природой, где он накапливает позитивный личный опыт общения с природой, приобретает способность контролировать свои действия. Необходимо воспитывать детей так, чтобы они осознавали себя, с одной стороны, детьми своих родителей, внуками и правнуками своих предков, а с другой – детьми своей Родины, края и наконец, жителями Земли.
Сегодня государство испытывают острую потребность в высококвалифицированных специалистах, обладающих высокими интеллектуальными возможностями. И начинать готовить будущих инженеров нужно не в вузах, а значительно раньше - в дошкольном возрасте, когда у детей особенно выражен интерес к техническому творчеству. Необходимо развивать техническую пытливость мышления, аналитический ум и другие качества личности. Следовательно, перед нами стоит задача развивать у детей навыки конструкторской, элементарной экспериментально-исследовательской, творческой деятельности.
Однако в дошкольном образовании опыт системной работы по развитию естественнонаучной и конструктивной деятельности, технического творчества дошкольников 4-7 лет посредством использования LEGO-конструирования и робототехники мал. Эту проблему можно решить с помощью реализации данного проекта.
Сегодняшним дошкольникам предстоит работать по профессиям, которых еще нет; решать задачи, о которых можно только догадываться; использовать новейшие технологии и изучать новое.
Новизна нашей инновационной деятельности заключается в том, что мы, создавая условия на практике учим применять теоретические знания, развиваем наблюдательность, мышление, сообразительность, креативность используя конструкторскую, проектно-исследовательскую деятельность совместно с экологическим воспитанием, ориентируясь на региональный компонент. Что приобретает все большую значимость и актуальность в настоящее время, потому что знакомит ребёнка с законами реального мира.
Актуальность выявленных нами проблем объясняется необходимостью преодоления следующих противоречий:
- между необходимостью развития конструктивных умений, технического творчества и естественнонаучного развития у дошкольников и поиском концептуально новых подходов, методов и приемов в этом направлении;
- между возрастающими требованиями к качеству работы педагога и недостаточным пониманием педагогами влияния LEGO - технологий, робототехники и воспитания экологической культуры, как одного из важных направлений всестороннего развития личности дошкольника.
В аспекте выявленных выше проблем и противоречий нами была определена тема нашего инновационного проекта: «Время новых возможностей» по развитию технического творчества и робототехники через естественнонаучное развитие (экологическую культуру) детей.
Таким образом, выявленные противоречия указывают на необходимость и возможность внедрения LEGO - конструирования и робототехники в симбиозе с естественнонаучными знаниями, в частности экологическим воспитанием в образовательном процессе детского сада, что позволит создать благоприятные условия для приобщения дошкольников к техническому творчеству и формированию первоначальных экологических навыков и умений.
2. Содержание, основные направления и этапы реализации проекта.
Актуальность нашей инновационной деятельности состоит в необходимости формирования у воспитанников нестандартного подхода к решению широкого круга разнообразных жизненных задач.
Инновационная деятельность осуществляется в соответствии с современной парадигмой образования – обучение через собственный опыт ребенка.
Создавая те или иные изделия, дети знакомятся с различными профессиями, людьми труда, что очень важно для их будущей профессиональной ориентации и воспитания уважения к труду. Как писал В. А. Сухомлинский: «Радость труда – могучая воспитательная сила. В годы детства каждый ребенок должен глубоко пережить это благородное чувство».
Обществу необходимы люди, которые способны активно, творчески подходить к решению различных задач и без труда находить выход из сложившейся ситуации в нашем постоянно меняющемся мире. Любопытство стимулирует развитие познавательного интереса у дошкольников, суля превращение детей в пытливые личности.
Изучив литературу и поискав в интернете, мы смогли найти STEM-образование модульную программу развития интеллектуальных способностей детей дошкольного и младшего школьного возраста в процессе познавательной деятельности и вовлечения в научно-техническое творчество. Мы взяли III модуля:
I. модуль - «Экспериментирование с живой и неживой природой»; II. модуль - «LEGO-конструирование»; III. Модуль - «Робототехника», поставив в приоритете региональный компонент.
Ценность проекта.
В процессе совместной деятельности взрослого с детьми при овладении естественнонаучными знаниями и игре с конструктором с опорой на региональный компонент. У детей вырабатываются привычки сосредотачиваться, мыслить самостоятельно, развивается внимание, стремление к знаниям. Увлекшись, дети не замечают, что учатся: познают, запоминают новое, ориентируются в необычных ситуациях, пополняют запас представлений, понятий, развивают фантазию.
Идея сделать LEGO - конструирование и робототехнику процессом управляемым, совместным, расширить содержание конструкторской деятельности дошкольников за счет внедрения конструкторов нового поколения и объединение формирования естественнонаучных представлений (экологической культуры) и легла в основу нашего инновационного проекта.
Данный проект ориентирован на:
o овладение опытом практической деятельности по созданию объектов труда, полезных для человека и общества в условиях Крайнего Севера;
o развитие пространственного воображения, технического и логического мышления, глазомера;
o освоение знаний о роли трудовой деятельности человека в преобразовании окружающего мира при помощи LEGO- конструирования и робототехники;
o формирование первоначальных представлений в мире профессий; воспитание трудолюбия, уважительного отношения к людям и результатам их труда;
o формирование у детей и родителей экологической культуры и активной жизненной позиции по отношению к глобальным проблемам, стоящим перед человечеством.
Цель и задачи проекта.
Цель проекта: создание условий для формирования экологических представлений у детей дошкольного возраста средствами LEGO - конструирования и робототехники.
Задачи:
расширить и систематизировать представления детей о растительном и животном мире Крайнего Севера;
учить устанавливать причинно-следственные связи между природными явлениями;
развивать у детей умение выражать свое отношение к природным объектам через результаты исследовательской, творческой и конструктивной деятельности;
определить эффективность использования разных типов исследовательской деятельности в формировании познавательных интересов дошкольников;
формировать первичные представления о робототехнике, ее значении в жизни человека, о профессиях, связанных с изобретением и производством технических средств;
приобщить к техническому творчеству: развить умение постановки технической задачи, умение собирать и изучать нужную информацию, находить конкретное решение задачи и материально осуществлять свой творческий замысел;
воспитывать ценностное отношение к собственному труду, труду других людей и его результатам;
формировать навыки сотрудничества детей и педагогов, родителей, как равных субъектов образовательно – воспитательного процесса;
2.1 Главные направления инновационной деятельности:
1. Объединение знаний и умений по экологическому воспитанию и техническому творчеству
2. Социокультурные мероприятия конкурсы, выставки, фестивали, квесты и др.
3. Привлечение родителей к совместной деятельности с детьми и педагогами
4. Создание программно - методического обеспечения
5. Творчество
2.2. Этапы реализации инновационного проекта
Изменение климата – одна из основных современных глобальных проблем, а в Арктическом регионе оно оказывает огромное влияние на развитие общества и экономику во всем мире, поскольку климатические изменения в Арктике идут более высокими темпами. Таяние снегов и освобождение из-под льда территорий земли дают возможность для освоения их, под сельско-хозяйственные угодья. И тогда мы задались вопросом, что можно вырастить в условиях Крайнего Севера? И мы задумались, а что представляет собой участок земли, именуемый - Крайний Север? Какие ведутся исследования нашего региона? Какие растения и животные могут обитать в условиях вечной мерзлоты? Какое используют оборудование, виды транспорта? И решили попробовать создать виртуальный макет экспериментальной станции, и опытно-экспериментальным способом проверить, какие растения могут вырасти в наших климатических условиях. И как используя современные технологии можно облегчить работу по их выращиванию.
1 этап: диагностика-аналитический
(январь-март 2022 г.)
Содержание деятельности: ситуационный анализ деятельности центра по LEGO-конструированию; анализ исследовательско-познавательного проекта «Тропой познаний и открытий» (зимний сад и огород на участке ДОУ); выявление положительных тенденций, значимых проблем, трудностей; определение путей развития и направлений деятельности;
2 этап: практический
(октябрь-январь 2022-23г.)
Содержание деятельности: В ДОУ имеется: научно-исследовательская лаборатория, зимний сад, огород на территории, цифровая лаборатория для дошкольников «Наураша в стране Наурандии», учебно-исследовательский комплекс «ANRO EXSPERT», LEGO-центр оснащенный различными видами конструкторов. Для реализации проекта в ДОУ имеется сильный, опытный кадровый состав творчески работающих педагогов.
Проект «Время новых возможностей» реализуется участниками образовательного процесса: педагогами, воспитанниками и их родителями.
За основу нашего проекта мы взяли художественный фильм «Марсианин» режиссера Р. Скотта и др. Если на Марсе при создании определенных условий можно вырастить огород, то почему бы и нам не попробовать это в наших условиях. Представить и создать макет исследовательской станции на территории вечной мерзлоты с помощью конструктора LEGO и различного подручного материала.
На начальном этапе был подобран материал и оборудование (Приложение1).
С помощью конструктора LEGO мы с детьми создали макет обитаемой экспериментальной базы. Свою станцию мы назвали «Агронавтика».
Наша станция состоит из:
Ветрогенератора , сконструирован из электронного конструктора «Знаток» и является основой всей нашей станции. Он преобразовывает энергию ветра в электроэнергию, благодаря которой освещаются, и поддерживается оптимальная температура во всех модулях стации. Электроэнергия используется и вместо топлива. Все механизмы работают на подзаряжаемых батареях. Поскольку зимой температура опускается ниже -50 С, дуют холодные ветра, а летом полчища гнуса и мошки, мы закрыли корпус ветрогенератора коробом для защиты.
- Жилого блока, где первые исследователи смогут отдыхать, набираться сил;
- Лаборатории, в которой проводятся эксперименты и исследования почвы, семенных посевов, выведения новых сортов растений;
- Бурильной машины, которая позволяет дробить породу в условиях вечной мерзлоты.
Поливальной машины, которая перевозит емкости с водой и оснащена поливальным устройством.
- Машины для выравнивания рельефа почвы.
Для строительства этой машины мы использовали конструктор «ROBOKIDS.» (Приложение 2).
Параллельно была высажена рассада в зимнем саду. За каждой группой детского сада закреплены участки огорода, на грядках которого мы вместе с детьми вырастили овощи: лук, морковь, свеклу, кабачки, и другие культуры. Дети в течение лета наблюдали за ростом и развитием огородных культур, принимали посильное участие в прополке, поливе, уходе за растениями. Овощи с нашего огорода участвуют в выставках: «Загадки с грядки»; «Любимый овощ», и др. (Приложение 3).
Используя цифровую лабораторию Наураша детям предлагается придумать, как можно повлиять на окружающий мир, чтобы сделать его более комфортным. На практике мы с помощью наблюдения, сравнения, измерения обогащаем жизненный опыт детей. (Приложение 4)
При пересадке растений происходит просыпание земли на пол, и мы решили эту проблему при помощи эко роботов «Полотер» и «Мусорщик», используя робототехнику. Для создания роботов помощников нам понадобился конструктор LEGO MINDSTORMS. (Приложения 5)
Но, встал новый вопрос. А можно ли облегчить себе работу при пересадке растений при помощи робота? И мы решили, используя робототехнику, сделать себе помощника из конструктора TETRIX PRIME. В результате совместного творчества появился помощник эко Garden 21 (Приложения 6)
3 этап: итоговый
(ноябрь 2023)
Содержание деятельности: анализ эффективности проведенных исследований; обобщение результатов; подведение итогов.
Итогом реализации проекта удовлетворение эмоциональной сферы детей, выявление индивидуальных особенностей и раскрытие характерных черт личности ребёнка.
Работа над проектом предоставила возможность детям узнать больше интересных фактов об окружающей среде нашего края. После подведения предварительных результатов мы выяснили, что не весь посаженный урожай мы смогли собрать. Часть его погибла из-за рано начавшихся заморозков. Ребята, экспериментальным путем выяснили, что нам необходимо защитить свои саженцы и для этого нам нужна теплица, в которой мы смогли бы продолжить наше исследование. В работе использовалось много ручного труда, который могут заменить машины, а значит нам нужно использовать конструкторы в частности робототехнику, которые помогут решить эту проблему. Были поставлены новые задачи для решения цели проекта. Проект решено продолжить после приобретения необходимого оборудования.
Методы оценки
1. Проведение мониторинга, включающего в себя исследование по естественнонаучному развитию, конструктивному, техническому творчеству воспитанников.
2. Заинтересованность дошкольников в конструировании, активность в конструкторской деятельности, повышение познавательной активности детей, участие и заинтересованность родителей в совместной творческой деятельности.
3. Оснащенность LEGO–центра, экологического центра позволит определить качество достигнутых результатов экспериментальной деятельности, определить эффективность и результативной работы, выявить трудности и проблемы, что в целом обеспечит положительный результат эксперимента.
2.3. Ожидаемые результаты
Для воспитанников и их родителей.
1. Развитие предметно-игровой среды обучения, развития и воспитания;
2. Обеспечение психоэмоционального и физического благополучия, способствующее современному личностному и интеллектуальному развитию детей, создание широких возможностей для развития их интересов и склонностей;
3. Развитие конструкторских способностей и экологической культуры у детей;
4. Дети развиваются в собственном темпе, осваивая различные технологии;
5. Увеличение количества детей, практической деятельности, необходимой для ведения исследовательских и конструкторских работ;
6. Повысится уровень всестороннего развития дошкольников в соответствии с целевыми ориентирами ФГОС;
7. Обеспечение активного взаимодействия с семьями воспитанников, обеспечивающих целостное развитие личности дошкольника.
Для педагогического сообщества.
1. Условия для успешного освоения современных педагогических технологий;
2. Условия для инновационной деятельности;
3. Улучшение материально-технического, информационного, программно-методического обеспечения;
4. Рост профессиональной компетентности педагогов;
5. Тиражирование положительного опыта работы;
6. Включение в сетевое взаимодействие;
7. Реализация технологии исследовательской и проектной деятельности;
Для образовательного учреждения
1. Адаптация новых форм работы, обеспечивающих высокое качество образовательных услуг;
2. Увеличение охвата детей, занимающихся по программам технической и экологической направленности;
3. Создание «образовательных продуктов» в форме интегративных развивающих, интеллектуально-познавательных, конкурсно-игровых мероприятий;
4. Повышение конкурентоспособности образовательного учреждения.
3. Заключение
В результате успешной реализации проекта планируется достижение следующих результатов:
1. Увеличение количества детей, имеющих сформированный интерес к научно-техническому творчеству и естественнонаучному познанию.
2. Увеличение количества детей, имеющих навыки практической деятельности, необходимой для ведения исследовательских и конструкторских работ.
3. Ценностно-смысловое самоопределение педагогов ДОУ в процессе повышения квалификации. Освоение педагогами новых технологий в процессе реализации инновационного проекта.
4. Систематизация знаний об экологической культуре и умений применять их на практике, используя приемы легоконструирования и робототехники.
Новизна инновационного проекта
Предложенная нами образовательная развивающая технология отражает концептуально новый подход в области приобщения дошкольников к воспитанию экологической культуры, конструктивной деятельности и техническому творчеству, обеспечивающий их активное, инициативное и самостоятельное вовлечение в деятельность и стимулирующее познавательную активность. Разработаны концептуально новые подходы в реализации проекта.
Новизна также заключается в адаптации конструкторов нового поколения: LEGO WEDO, программируемых конструкторов ROBOKIDS совместно с экологическим воспитанием в образовательном процессе ДОУ для детей старшего дошкольного возраста.
В результате обобщения работы над проектом ожидается получить следующие продукты, которые могут быть использованы в работе дошкольных учреждений
1. Программа экспериментальной деятельности «Время новых возможностей» (рабочее название);
2. Совместные детско-родительские проекты, мастер-классы по экологии и LEGO-конструированию, робототехнике.
Проекты:1. «Земля, наш общий дом» или «Тропой познаний и открытий»
2. «Огород будущего»;
3. «Эколята -дружные ребята» и т. д.
Мастер-класс: 1. «Путешествие в страну Познаний» (экспериментально- исследовательская деятельность с природным материалом).
2. «Эко игрушка в детском саду»;
3. «Зеленый мир – рядом с нами» и т. д.
Реализация проекта значима для развития системы образования ЯНАО, так как способствует:
- созданию фундамента для развития и подготовки специалистов с современным инженерно-техническим мышлением и развитой экологической культурой.
- реализации одного из приоритетных направлений образовательной политики ЯНАО;
- обеспечению работы в рамках ФГОС;
- формированию имиджа детского образовательного учреждения;
- повышению профессионального уровня педагогов;
- участию педагогов в конкурсах различных уровней;
- участию воспитанников ДОУ в фестивалях робототехники и экологических проектах.
В результате обобщения предполагается диссеминация результатов: ежегодные отчеты о деятельности инновационного проекта на сайте ДОУ, освещение опыта в СМИ, принятие участия в конкурсах и фестивалях робототехники и технического творчества, участие в экологических проектах.
Перспективы развития
1. Решение поставленных задач позволит организовать в ДОУ условия, способствующие организации естественнонаучной и творческой продуктивной деятельности дошкольников на основе LEGO - конструирования и робототехники в образовательном процессе, что позволит заложить на этапе дошкольного детства начальные технические навыки. В результате, создаются условия не только для расширения границ социализации ребёнка в обществе, активизации познавательной деятельности, демонстрации своих успехов, но и закладываются истоки профориентационной работы, направленной на пропаганду профессий инженерно - технической направленности, востребованных в развитии Арктического региона.
2. Создание в ДОУ новых условий обучения и развития дошкольников, через организацию целенаправленного образовательного процесса с использованием LEGO-конструирования, в рамках реализации ООП детского сада.
3. Выраженная активность родителей в совместной образовательной деятельность с детьми по приобщению к техническому творчеству и экологическому воспитанию.
Возможности использования проекта.
Проект адресован педагогам ДОУ, родителям и всем заинтересованным лицам.
Опыт работы педагогов ДОУ может быть использован педагогическими работниками при реализации в образовательный процесс форм и методов, позволяющих пробудить в ребенке интерес к техническому образованию через экологическое воспитание в будущем, начать формировать у детей навыки практической деятельности, необходимой для ведения исследовательских и конструкторских работ. Обеспечение в рамках ФГОС.
