В данной статье приведен текст заявки конкурса образовательных практик для НТИ. Название заявки: Инженерный интенсив «Зеленые роботы» для детей с ОВЗ. Вариант курса для детей с ограничением слуха.

Кружки робототехники для детей с ОВЗ

Начиная с 2018 года инженерная экошкола «Зеленые роботы» проводит занятия кружков робототехники со слабослышащими и глухими детьми в Республике Алтай. За время занятий накоплен опыт работы в условиях недостаточной материальной обеспеченности, дефицита специалистов, отсутствия возможности ведения полноценного сурдоперевода. Результатом проекта стал полученный опыт работы в «нестандартных» условиях, когда перед преподавателем-инженером стоит задача сформировать деятельный интерес детей, не имеющих никакого опыта ведения инженерной деятельности. При этом преподаватели вынуждены передавать навыки и знания в крайне непривычной для них форме без использования речи (в виде специально подготовленных табличек, знаков и визуальных образов).

Результатом накопленного опыта стала серия методических разработок, рекомендацией и сборников адаптированных проектов, которые могут быть полезны для тиражирования практики развития инженерных кружков для детей с ОВЗ в небольших населенных пунктах.

Проект получил поддержку Фонда президентских грантов в 2018 год и в настоящий момент осуществляется на территории Республики Алтай.

Концепция

Программа направлена на получение учениками специальных коррекционных школ для глухих и слабослышащих детей базовых инженерных навыков, представления о современных технологиях, навыков командной работы и формирование условий для дальнейшей профориентации.

Основной целью курса является ранняя профессиональная ориентация учащихся. Наличие ограничений по слуху не является существенным сдерживающим фактором для получения качественного образования в области ИТ. Возможность получить начальное инженерное образование позволит детям с ОВЗ в дальнейшем получить перспективную профессию и быстрее социализироваться.

Ключевым отличием предлагаемой программы является использование широкого спектра доступных недорогие инструментов (азбука Морзе, кубик Рубика, мобильные приложения, свободно распространяемое ПО, недорогие конструкторы, платформа Arduino), которые могут использоваться как отдельно, так и совместно с традиционными для подобных кружков решениями Лего.

Актуальность

По статистике в России 13 млн. глухих и слабослышащих людей, а один ребенок из тысячи рождается с патологией слуха. Из них в трудоспособном возрасте лишь около 10% могут трудоустроиться. Инвалидам по слуху, как правило, присваивают третью группу инвалидности, по которой платят незначительную пенсию, а если они и смогут трудоустроиться, то только на низкооплачиваемую работу.

занятия по робототехнике являются прекрасным общеразвивающим и профориентирующим комплексом мер, необходимым на современном этапе для успешного как школьного так и вузовского технического образования.

 

Длительность практики

Курс, рассчитан на 40 часов, два занятия по 1 учебному часу в неделю.

Форма организации деятельности

Внеурочная деятельность. Рекомендуемый график занятий: 2 занятия в неделю по 1 часу, в дневной период (после школьных занятий и самоподготовки).

Формат участия детей

Командное участие, группы от 4 до 8 человек, во время занятий разбиение на подгруппы по 2 человека. В случае участия в группе детей разных возрастов рекомендуется формировать микрогруппы детей с одинаковым уровнем усвоения материалов.

Требования к участникам на входе

Базовые требования: умение читать и писать, навыки устного счета. Возраст от 10 до 14 лет. Знания и навыки в области программирования и робототехники не требуются.

При создании практики учитывались следующие особенности детей с ограничением по слуху:

  • Невозможность восприятия информации в привычной для многих педагогов форме устных рассказов, примерах, опросов. Невозможность использования голоса и тембра речи для выстраивания психологически благоприятных отношениях с учащимися.
  • Относительно низкий словарный запас учащихся, вызванный физиологическими причинами и особенностью программы общего обучения.
  • Недостаток опыта полноценной командной работы, низкий уровень социализации.
  • Недостаток опыта самостоятельной работы и решения возникающих проблем, вызванный постоянной заботой взрослых.

Чему учит практика?

В рамках учебного курса формируется представление о новых технологиях и понимание возможности их использования в учебном процессе и в повседневной деятельности.

Последовательное разворачивание результатов

  • Знакомство, формирование установок и навыков командной работы, знакомство с современными технологиями и образовательными конструкторами.
  • Понимание современной научной картины мира и системное представление о возможностях современных технологий.
  • Формирование базовых навыков конструирования и программирования, необходимых для реализации учебных инженерных задач.
  • Проектная работа, закрепление ранее полученных навыков, формирование навыков программирования.
  • Получение навыков конструирования и программирования в основных робототехнических платформах.
  • Формирование дальнейшей траектории развития.

Профессиональные навыки:

  • Базовые навыки работы на компьютере.
  • Навыки выполнения последовательных этапов конструирования по инструкции.
  • Навыки сборки сложных технических конструкций с большим количеством деталей.
  • Навыки поиска неисправностей в сложных технических системах.
  • Навыки сборки электронных схем
  • Навыки составления алгоритмов и написания программ.

Знания

  • Знакомство с основными робототехническими платформами.
  • Понимание устройство робота и отличие о других робототехнических систем.
  • Алгоритмы сборки основных моделей робототехнических конструкции.
  • Знания основных принципов построения автоматизированных систем.
  • Понимание возможностей современных информационных систем.

Soft skills

  • Умение выражать свои мысли (в том числе, методом жестов)
  • Навыки решения задач в условиях неопределенности.
  • Навыки прогнозирования.
  • Формирование волевой саморегуляции.
  • Умение выстраивать коммуникации внутри команды.
  • Умение планировать свои действия.
  • Умение преодолевать трудности.

Что составляет учебный материал?

Учебные материалы:

  • Общеизвестные методики и инструкции для работы с образовательными наборами
  • Специально разработанные «сокращенные» варианты инструкций и информационных карточек для быстрого ознакомления учащихся с предметной областью — ключевой элемент коммуникаций в условиях отсутствия качественного сурдоперевода.
  • Словарь жестового языка для наиболее часто используемых фраз преподавателя.
  • Разработанные договоренности и внедренные в практику коммуникаций жестовый словарь специальных терминов, не имеющих аналогов в традиционном словаре.
  • Мобильные приложения и учебные проекты, стимулирующие учащихся на использование звука в проектной деятельности (например, регулятор скорости мотора звуковым потоком).

 

Описание тем и разделов

Тема занятия Содержание Описание
  Установочные занятия    
1 Первое знакомство Знакомство с преподавателем, конструирование бумажных самолетов, обсуждение ключевых отличий роботов от машин. Конструирование полезного робота №1. Демонстрация реальных роботов и радиоуправляемых моделей.

Домашнее задание: схема-рисунок полезного робота.

Перед началом просмотр видеоролика (5 минут) с демонстрацией интересных моделей роботов.

 

Модели самолетиков дети выбирают сами – строят то, что известно. Это позволяет оценить начальный уровень развития навыков. На моделях подписываются имена, это позволяет составить индивидуальный журнал активности после занятия.

 

Во время обсуждения ключевых отличий робота от машины делается акцент искусственный интеллект, автономность принятия решений, наличие датчиков.

 

Обсуждается конструкция типовых роботов.

 

Собираем робота, полезного в хозяйстве: для уборки, работы на кухне, для огорода. Ученики самостоятельно проектируют и создают модель

 

 

2 Инженерное творчество Конструирование новой модели бумажного самолета, знакомство с деталями конструктора, конструирование модели полезного робота №2 Закрепление материалов, просмотр видеоролика.

 

Необычная модель самолетика, например, «с ушами».

 

Домашнее задание: повторить сборку самолетиков. Повторить названия деталей

3 Азбука Морзе Тактильная Азбука Морзе. Закрепление материалов.  Базовые навыки работы с компьютером. Сборка модели по инструкции.

 

Тактильная азбука Морзе:

·         Точка – прикосновение кулачком или концом пальца

·         Тире – прикосновение ладошкой или боковой стороной пальца

 

Выдается распечатанная азбука, ученики выбивают самые главные слова.

 

Домашнее задание – придумать и закодировать слово

 

Базовые навыки работы с компьютером — запуск программ, работа с текстом.

4 Первые шаги программирования Знакомство с концепцией алгоритма. Бумажное программирование.

Работа с конструктором: название деталей, сборка по инструкции

Демонстрация примеров алгоритмических действий

 

Программирование на бумаге: алгоритма  «Поиск роботом конфеты» на специально подготовленной схеме

5   Знакомство с программами «ПиктоМир» и тренажером клавиатуры. Продолжение знакомства с деталями конструктора, конструирование модели полезного робота по инструкции Демонстрация  работы программы ПиктоМир – описание заданий. Самостоятельная работа с программой.

Работа с тренажером клавиатуры.

 

Данные программы используются в дальнейшем в качестве разминочных заданий и для самостоятельной работы.

  Лего WeDo    
6 Знакомство с набором WeDo Знакомство с конструктором.

Первый проект – сборка по инструкции и «обезьянье программирование».

Описание конструктора.

 

Инструкция и советы как организовать рабочее место, как правильно собирать.

Название деталей.

 

Сборка простой модели и программирование ее путем копирования кода

7 Первые шаги программирования  WeDo Знакомство с концепцией написания программ в среде Lego WeDo. Описание основных блоков. Бумажное программирование.

Работа с конструктором: название деталей, сборка по инструкции

Демонстрация примеров алгоритмических действий
8 Сборка и программирование WeDo Cборка по памяти знакомой модели, самостоятельное программирование Сборка по памяти на основе ранее собираемых моделей. Самостоятельное программирование
9 Проектная работа Проектирование, конструирование и создание собственного проекта Самостоятельная проектная деятельность
10 Резервное занятие Знакомство с кубиком Рубика и другими головоломками. Закрепление материала, подготовка к выставке Знакомство с головоломками, демонстрация алгоритмов их решений. Подготовка проектов к отчетному мероприятию
11 Инженерный праздник. Отчетное мероприятие Выставка проектов. Соревнования по сборке. Конкурс логических задач. Научное шоу. Знакомство с системами дополненной реальности. Знакомство с системами 3D-прототипирования. Выставка проектов, реализованных в рамках первого блока программы (конструкции, бумажные модели, рисунки).

Соревнования по скоростной сборке по инструкции и по изображению готового образца, по программированию.

Демонстрация научных опытов.

Демонстрация мобильной игры «Собери QR-животных»

Демонстрация работы 3D ручек и 3D принтера

  Lego Mindstorms    
12 Знакомство с набором Знакомство с набором. Сборка по инструкции из базового набора. Описание основных деталей. Ключевые отличия от Lego WeDo. Сборка по инструкции из базового набора. Разборка конструкции. Сортировка деталей
13 Основы конструирования и  программирования Сборка базовой модели по инструкции. Подключение к компьютеру. Написание первой программы. Сборка базовой модели по инструкции, тренировка сборки без инструкции.

 

Первая программа: движение робота на заданное расстояние. Движение и разворот.

 

Разборка конструкции.

14 Основы конструирования и  программирования Сборка базовой модели без инструкции. Программирование. Сборка базовой модели без инструкции.

Программирование – знакомство с экраном. Вывод текста на экран. Изменение подсветки. Извлечение звуков. Создание минимультфильма.

15 Основы конструирования и  программирования Сборка базовой модели без инструкции. Программирование . Сборка базовой модели без инструкции на время.

Программирование – знакомство с циклами и условиями.

16 Программирование Условия, циклы. Знакомство с датчиками Используются уже собранные устройства. Программирование движения. Объезд препятствий без датчиков. Знакомство с датчиками
17 Программирование Программирование робота. Знакомство с датчиками Используются уже собранные устройства. Программирование движения. Объезд препятствий с датчиком расстояния
18 Программирование Программирование робота. Знакомство с датчиками Используются уже собранные устройства. Программирование движения. Объезд препятствий с датчиком расстояния
19 Программирование Программирование робота. Знакомство с датчиками Примеры проектов:

Простая игра – изменение подсветки или положения на экране фигуры  клавишами блока;

Кто быстрее нажмет на кнопку;

Изменения подсветки в зависимости от наклона;

Музыкальная шкатулка.

 

  Введение в Scratch    
23 Основы программирования Знакомство со средой. Основы программирования Создание и изменение спрайтов. Изменение фона. Изменение костюмов. Понятие скетча
24 Основы программирования Программирование игр Движение персонажей. Случайные значения. Условия и циклы. Взаимодействие спрайтов
25 Основы программирования Программирование игр. Самостоятельный проект Полноценная игра
26 Проектная работа Сборка и разборка конструкций. Программирование Работа над индивидуальными проектами.
27 Проектная работа Сборка и разборка конструкций. Программирование Работа над индивидуальными проектами.
28 Отчетное мероприятие Праздник робототехники. Сборка роботов. Научное шоу Отчетное мероприятие по Лего-робототехнике  программированию
  Введение в Ардуино    
29 Знакомство с контроллером Arduino Uno Знакомство с платой контроллера. Описание контроллера. Сборка первых схем — мигалка. Загрузка готового скетча
30 Знакомство с контроллером Arduino Uno Знакомство с платой контроллера. Проекты со светодиодами Сборка схем со светодиодами. Загрузка готового скетча. Внесение изменений в готовый скетч
31 Программирование Arduino Uno Программирование в среде mBlock. Проекты со светодиодами Знакомство со средой визуального программирования mBlock. Простейшие скетчи.
32 Программирование Arduino Uno Программирование в среде mBlock. Проекты с датчиками Программирование простейших датчиков. Проект «регистрации»
33 Программирование Arduino Uno Программирование в среде mBlock. Проекты с датчиками Программирование простейших датчиков. Проект «регистратора данных»
34 Программирование Arduino Uno Программирование в среде mBlock.  Проекты с сервоприводом Завершение учебных проектов: «регистратор», «сигнализация», «кормушка»
35 Программирование Arduino Uno Знакомство со средой Arduino IDE Пример программирования уже реализованных проектов в среде Arduino IDE
36 Проектная работа Проектная работа Доработка учебных проектов.
  Hi-TECH    
37 Обзор современных технологий. Знакомство с системами 3D-прототипирования, AeroNet, виртуальной и дополненной реальности 3D-ручки, 3D-печать, приложения дополненной реальности, демонстрация работы дронов.
38 3D прототипирование Моделирование и печать с помощью 3Dручек и принтера Описание основных программ, примеры использования готовых моделей, демонстрация печати 3D.
39 Подготовка к итоговому мероприятию Проектная работа Доработка проектов. Подготовка демонстраций
40 Итоговое мероприятие Проведение инженерного фестиваля Конкурс проектов, соревнования Lego,  проектная мастерская, научные шоу, демонстрации роботов

 

Какие ресурсы потребуются?

Инженерные конструкторы

  • Конструктор из металлических деталей
  • Конструктор из пластиковых деталей

Бумажные модели и головоломки

  • Модель бумажных самолетов (2-3 модели)
  • Модель кораблика
  • Модель бумажного вертолета
  • Головоломка «Кубик Рубика»

Программное обеспечение

  • Тренажер «ПиктоМир»
  • Среда программирования Scratch
  • Клавиатурный тренажер
  • Среда программирования Lego WeDo
  • Среда программирования Lego Mindstorms
  • Среда конструирования Lego Designer
  • Среда программирования mBlock

Конструкторы Lego (при наличии)

  • Набор Lego Education «Простые механизмы»
  • Набор Lego Education «Технология и основы механики»
  • Набор Lego Education «WeDo» (версии 1 или 2) – 3 шт
  • Набор Lego Mindstroms «Ev3» – 3 шт

Ресурсы Ардуино

  • Набор из контроллера и датчиков Arduino Uno
  • Дополнительный ресурсный набор Ардуино

Дополнительные ресурсы:

  • Карточки – инструкции
  • Карточки для коммуникаций
  • Карточки занятий
  • Справочные материалы — подборки специализированных ресурсов.

Что делает держатель практики (педагог, наставник)?

Основная задача педагога в рамках курса – найти такие способы коммуникаций, которые будут комфортны как для детей с нарушением слуха, так и для педагога. Существенной проблемой во время ведения занятий у детей с нарушением слуха является невозможность использования речи (тембра, громкости, рассказов, шуток и отступлений)  для установления контакта, донесения информации и получения обратной связи. Серьезной проблемой в рамках практической реализации курса стала невозможность использования обычной практики сурдоперевода в связи с отсутствием многих важных терминов в словаре жестов, используемом в большинстве российских коррекционных школ, а также отсутствие необходимого числа специалистов, владеющих жестовым языком и готовых ассистировать во время занятий.

Все остальные аспекты учебной деятельности в рамках инженерного кружка (изложение материала, проектная работы, рефлексия), не отличаются от обычной практики преподаванияв кружках робототехники, т.к. уровень развития интеллекта у учащихся с ограничением слуха не отличается кардинально от уровня обычных детей.

Педагогу доступны несколько инструментов для выстраивания коммуникаций с глухими и слабослышащими детьми, вне зависимости от того, выделяется ли для занятий отдельный специалист-сурдопереводчик.

  • Изучение и использование базовых фраз языка жестов для общей коммуникации: приветствие, прощание, похвала, замечания, просьба обратить внимание, информация о времени. Изучение алфавита позволит сформулировать фразы, не входящие в стандартный словарь жестов. Важно, чтобы преподаватель смог назвать свое имя на языке жестов.
  • Подготовка карточек с описанием основных терминов, которые можно демонстрировать учащимся.
  • Максимальное использование графических элементов и иллюстраций в учебных материалах.
  • Переработанные инструкции по работе с программами, конструкторами – это позволяет уменьшить объема текста. Включение иллюстративных материалов.
  • Переработка учебных заданий с целью повышения их модульности и уменьшения необходимой для их выполнения сопутствующей информации.
  • Переработка проектов – исключение тех сигналов, которые учащиеся смогут зафиксировать с затруднением (звуки, голоса).
  • Включение в копилку проектов заданий, стимулирующие детей произносить звуки (например, двигатель крутится быстрее, если громче кричать в микрофон – дети смогут увидеть эффект от произнесения звуков).
  • Активное использование жестов и мимики (здесь педагог сможет существенно повысить свои шансы на победу в играх типа «фанты»). Визуальная демонстрация правильных и неправильных действий перед началом работы над проектом.
  • Очень полезным фактором успешных коммуникаций является наличие в группе слабослышащих детей, владеющих жестовым языком. Выстроив доверительные отношения с такими учениками, можно просить их помогать доносить информацию до других учащихся и переводить непонятные жесты с их стороны.
  • Крайне полезным и эффективным инструментом является создание смешанных проектных групп, представленных как обычными детьми, так и детьми с нарушением слуха (элементы инклюзивного образования).

В начале каждого занятия преподаватель приветствует учеников, показывает написанную на доске тему и план действий, показывает на используемые наборы. После проверки домашнего задания ребятам вручаются листы заданий с указанием конкретных инструкций.

Во время работы преподаватель должен постоянно поддерживать визуальный контакт с группой, предугадывая возможные затруднения и принимая визуальные сигналы о необходимости  помощи.

Дискуссия во время работы, одобрение результатов или замечания осуществляются с использованием  жестового языка, общепринятых жестов (все хорошо, нет, да, не понимаю) или с помощью заранее заготовленных карточек.

Что делают дети?

На каждом занятии формируются проектные команды (пары), в которых дети решают практические задачи, связанные с темой уроков. В рамках занятий дети:

  • Выполняют работы в рамках выданных заданий.
  • Решают логические задачи.
  • Выполняют творческие задачи: проектируют, сочиняют, фантазируют.

Командная и проектная работа не отличается от обычной практики работы кружков робототехники.

Как оценивается результат работы команды?

Результатом работы команды является реализация проектов в рамках выданных заданий. Оценка осуществляется педагогом в режиме зачета, без использования бальной системы, но с обязательным указанием недостатков и способов их преодоления.

Как диагностируется образовательный результат?

На протяжении курса активно используются контрольные мероприятия. Формы обратной связи:

  • Опрос в виде ассоциативной связи.
  • «Ложные сведения» и проверка отслеживания учащимся «ошибок» со стороны преподавателя.
  • Контрольные тесты.
  • Соревнования, конкурсы и проектные выставки.

Что дальше? Как видит себя и свою практику конкурсант в проектах НТИ?

Развитие практики дополнительного инженерного образования для детей с ОВЗ позволит подключить к проектам НТИ одну из самых загадочных, но очень перспективных социальных групп. Дети, обучающиеся в школах-интернатах, показывают крайне активную заинтересованность в новых для них видах действия, они более интенсивно работают над проектами, которые им интересны, показывая результат не хуже детей из обычных кружков. У особенных детей возникают новые, уникальные идеи, они могут выполнять традиционные проекты с необычной стороны, используя нетрадиционные подходы.

Таким образом, создавая возможность масштабирования практики, мы сможем не только решать существующие социальные задачи в различных регионах страны, но и насыщать экономику этих регионов новыми кадрами, создавая новую среду для развития инноваций.

В рамках дальнейших шагов по развитию практики можно предусмотреть следующие действия:

  • Подготовка необходимых ресурсов
    • Добавление специальных терминов в русский словарь жестового языка.
    • Переработка традиционных учебных материалов и создание специальных адаптированных версий для детей с ОВЗ по слуху.
    • Формирование проектной копилки, содержащей примеры проектов, адаптированных для детей с ОВЗ по слуху.
  • Создание федерального информационного ресурса и онлайн-школы программистов и инженеров для детей с ограничением по слуху.
  • Создание в рамках инициатив НТИ специализированных проектных центров, способных подключать к работе над проектами специалистов с ОВЗ